Akademický rok 2019/2020 |
Garant: | prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. | |||
Garantující pracoviště: | ÚMTMB | |||
Jazyk výuky: | čeština | |||
Cíle předmětu: | ||||
Získat systémový přehled o bioinženýrských oborech (od bioniky přes biomechaniku až po genetické inženýrství), o struktuře biomechaniky (se zaměřením na biomechaniku člověka), biomateriálového inženýrství a lékařství. Seznámit se s metodologií řešení základních biomechanických problémů z oblasti svalově-kosterní, srdečně-cévní a dentální biomechaniky a z biomechaniky buněk. Získat přehled o vlastnostech a chování biologických materiálů a materiálů používaných na různé druhy implantátů. Získat základní poznatky o anatomii, fyziologii , histologii a patologii buněk a lidských tkání. | ||||
Výstupy studia a kompetence: | ||||
Posluchač získá orientaci jak v interdisciplinárních bioinženýrských oborech členěných takto: od přírody k technice, od techniky k přírodě a obory vycházející z podstaty inženýrství, tak i v biomechanice člověka, členěné podle různých kritérií. Získá základní vědomosti z anatomie, histologie, fyziologie a patologie karyotních buněk, lidských tkání a z oboru biomateriálového inženýrství, které v přednášeném pojetí zahrnuje jak materiály živé, tak i materiály implantátů. | ||||
Prerekvizity: | ||||
Základní poznatky z biologie na úrovni střední školy a poznatky z mechaniky těles, systémové metodologie a mechaniky kontinua. | ||||
Obsah předmětu (anotace): | ||||
Biomechanika I je vstupním předmětem do biomechaniky II, která se zabývá řešením biomechanických problémů pohybové soustavy modelováním a do biomechaniky III, v níž je posluchač seznamován s řešením problémů srdečně cévní soustavy. Zvládnutí těchto dvou biomechanik vyžaduje, aby měl posluchač základní znalosti o struktuře a funkcích buněk a poznatky z histologie, fyziologie a patologie tkání lidského organizmu. Biomechanika I zahrnuje systémové pojetí bioinženýrských oborů, lékařství, struktury a funkcí buňky a prvků tkání. Detailněji se zabývá histologií a fyziologií epitelů, pojiv, vaziv, kostní tkáně a chrupavek, zejména chrupavkou kloubní, dále svalovou a nervovou tkání. V přiměřené míře pojednává o patologii uvedených typů tkání, zejména z pohledu degradačních procesů. V části vyhrazené biomateriálovému inženýrství se předmět zaměřuje především na konstitutivní a pevnostní vlastnosti základních biomechanických materiálů (kolagen, elastin) a na vlastnosti austenitických ocelí, legovaných slitin, vysokotlakého polyetylénu a keramik, které jsou součástí implantátů. Systémově je pojednáno o modelování v biomechanice. Předmět obsahuje i základní informace o samoorganizaci a synergetice v biologických oborech. | ||||
Metody vyučování: | ||||
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Zhruba polovina přednášek, zaměřená na úvod do anatomie, fyziologie a histologie, je přednášena externistou - erudovaným lékařským odborníkem (Mgr. MUDr. Michaela Vojnová Řebíčková). | ||||
Způsob a kritéria hodnocení: | ||||
Vypracování monotematického referátu ze zadané problematiky ze základů biomechaniky, úspěšné absolvování textu základních znalostí | ||||
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky: | ||||
Účast na přednáškách není kontrolována. | ||||
Typ (způsob) výuky: | ||||
Přednáška | 13 × 3 hod. | nepovinná | ||
Osnova: | ||||
Přednáška | 1. Význam bioinženýrských oborů pro rozvoj poznání. Struktura bioinženýrských oborů – 1. skupina oborů (od přírody k technice). 2. Struktura bioinženýrských oborů – 2. skupina oborů (od techniky k přírodě), 3. skupina oborů (k podstatě inženýrství). 3. Vymezení a struktura biomechaniky se zaměřením na biomechaniku člověka. 4. Biomechanické objekty, biomechanické problémy, scénář řešení biomechanických problémů. 5. Řešení biomechanických problémů z oblasti svalově-kosterní, srdečně-cévní a dentální biomechaniky a biomechaniky buněk. 6. Vymezení a struktura biomateriálového inženýrství. Biomateriály pro implantáty. 7. Komplexní vlastnosti materiálů lidského organismu. Základy bioniky. 8. Úvod do lékařství. Struktura a vymezení lékařských oborů. 9. Eukaryotická buňka – Struktura buňky (anatomie), její funkce (fyziologie) a patologie. 10. Buňky tkání a orgánů. 11. Struktura tkání – epitely, kostní tkáň, chrupavky, svalová tkáň. 12. Nervová tkáň, tuková tkáň, krev. 13. Degradace vlastností lidských tkání. |
|||
Literatura - základní: | ||||
1. ČIHÁK, Radomír. Anatomie. Třetí, upravené a doplněné vydání. Ilustroval Ivan HELEKAL, ilustroval Jan KACVINSKÝ, ilustroval Stanislav MACHÁČEK. Praha: Grada, 2016. ISBN 978-80-247-3817-8 | ||||
2. Valenta a kol.: Biomechanika. Academia Praha, 1985. | ||||
3. PETERSON, D. R.; BRONZINO, J. D. Biomechanics: Principles and Applications. Taylor & Francis, 2007-09-25. 357 p. ISBN: 9780849385346. | ||||
4. WINKELSTEIN, Beth A. Orthopaedic Biomechanics.První vydání. CRC Press, 2012. ISBN 978-1439860939 | ||||
5. Odborné články z internetu | ||||
Literatura - doporučená: | ||||
1. VICECONTI, Marco. Multiscale modeling of the skeletal system. První vydání. Cambridge University Press, 2012. ISBN 0521769507 | ||||
2. KŘEN, Jiří, Josef ROSENBERG a Přemysl JANÍČEK. Biomechanika. Plzeň: Západočeská univerzita, 1997. ISBN 80-7082-365-8. | ||||
3. HOLIBKOVÁ, Alžběta a Stanislav LAICHMAN. Přehled anatomie člověka. 5. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2010. ISBN 978-80-244-2615-0. |
Zařazení předmětu ve studijních programech: | |||||||||
Program | Forma | Obor | Spec. | Typ ukončení | Kredity | Povinnost | St. | Roč. | Semestr |
M2A-P | prezenční studium | M-IMB Inženýrská mechanika a biomechanika | -- | zk | 5 | Povinně volitelný | 2 | 1 | L |
M2A-P | prezenční studium | M-MET Mechatronika | -- | zk | 5 | Povinně volitelný | 2 | 1 | L |
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta strojního inženýrství
Technická 2896/2,
616 69 Brno
IČ 00216305
DIČ CZ00216305
+420 541 141 111
+420 726 811 111 – GSM O2
+420 604 071 111 – GSM T-mobile