Biomechanika II - svalově-kosterní (FSI-RBI)

Akademický rok 2022/2023
Garant: doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Seznámit studenty s částmi lidského těla z hlediska biomechaniky kosterně svalové soustavy. Na jednotlivých částech vymezit prvky a vztahy mezi prvky z hlediska biomechanických problémů. Seznámit studenty s mechanickými vlastnostmi prvků kosterně svalové soustavy a s problémy z oblasti kosterně svalové soustavy řešenými v minulosti a současnosti na Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky. V rámci cvičení se zabývat řešením vybraných biomechanických úloh a problémů z oblasti kosterně svalové soustavy.
Výstupy studia a kompetence:
Zvládnutí základních pojmů biomechaniky kosterně svalové soustavy . Přehled o mechanických vlastnostech vybraných tkání. Znalost základních typů biomechanických úloh a problémů z oblasti kosterně svalové soustavy. Přehled o řešených biomechanických problémech na ÚMTMB a znalosti související se samostatným řešením vybraných úloh.

.
Prerekvizity:
Základní znalosti z Úvodu do biomechaniky RBA. Všeobecné znalosti z biologie člověka Základní znalosti z předmětů mechaniky těles, především statiky, kinematiky a pružnosti pevnosti a nauky o materiálu.
Obsah předmětu (anotace):
Základní části lidského těla související s kosterně svalovou soustavou, jejich názvy, poloha a funkce. Základní prvky kosterně svalové soustavy, jejich popis z hlediska anatomického, fyziologického a mechanického. Kostní tkáně, druhy, fyzikální a mechanické vlastností. Kost, vymezení pojmu, typy kostí. Spojení kostí, kloub. Vývoj kloubu, rozdělení kloubů, pohyby v kloubech. Kloub z mechanického hlediska, modelován kloubů. Rozdělení svalů, typy svalů, svalové úpony. Části lidského těla: dolní končetina, pánev a spojení na pánvi, páteř, horní končetina, hrudník a lebka. Popis z hlediska, anatomického, fyziologického a mechanického. Zdravotní problémy uvedených částí lidského těla související s mechanickým pohybem – zlomeniny končetin a jejich fixace, ztráta funkčnosti kloubů a jejich náhrady, problémy na páteři - růstové, traumatologické a degenerační a jejich řešení související s biomechanikou páteře.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které jsou věnovány popisu, funkci a biomechanice problémům části lidského těla. Cvičení je zaměřeno na praktické řešení vybraných biomechanických problémů kosterně svalové soustavy.
Způsob a kritéria hodnocení:
Aktivní účast na cvičení. Předmět je ukončen klasifikovaným zápočtem. Klasifikace je provedena na základě kvalitního vypracování zadaných úloh a výsledku závěrečného testu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná. Omluvená neúčast se nahrazuje samostatným vypracováním úloh podle pokynů vyučujícího.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Stručná historie biomechaniky kosterně svalové soustavy, mezníky v medicíně a biomechanice kosterně svalové soustavy. První úlohy biomechaniky řešené MKP. Výpočtové a experimentální modelování v biomechanice.
2. Biomechanika kosterně svalové soustavy na ÚMTMB, přehled řešených problémů.
3. Mechanické vlastnosti biologických a technických materiálů v kosterně svalové soustavě. Vzorky pro experimentální modelování v biomechanice.
4. Spojení kosti, tkání a klouby. Rozdělení, pohyby a mech. vlast. kloubů. Modely kostních spojení a kloubů v biomechanice.
5. Pánev a spojení na pánvi. Popis, prvky mechanické vlastnosti a základní
biomechanické problémy související s pánví.
6. Kyčelní kloub, popis, fyziologický a patologický kyčelní kloub. Základní biomechanické problémy související s kyčelním kloubem.
7. Kyčelní kloub, popis, fyziologický a patologický kyčelní kloub. Základní biomechanické problémy související s kyčelním kloubem.
8. Dolní končetina, kolenní kloub, kotník. Základní biomechanické problémy související s prvky dolní končetiny.
9. Zlomeniny na kostech dolní končetiny. Typy fixace a fixátorů, jejich výhody a nevýhody, z hlediska biomechaniky.
10. Horní končetina, klíční kost a lopatka. Základní biomechanické problémy související s prvky horní končetiny, klíční kosti a lopatky. Ramenní kloub a biomechanické problémy s náhradou ramenního kloubu.
11. Páteř, funkce, prvky, pohyby, traumatologické a degenerativní změny. Fixace na páteři.
12. Hrudník, spojení na hrudníku. Žebra, pohyby a zlomeniny žeber.
13. Lebka, horní a dolní čelist. Náhrady zubů a zubní implantáty.
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Biomechanické problémy kosterně svalové soustavy, řešené na ÚMTMB výpočtovým modelováním. U vybraných úloh rozbor úrovně výpočtového modelování. Zadání první samostatné úlohy.
2. Problémy experimentálního modelování v biomechanice. Biomechanické vzorky pro experimentální modelování.
3. Kyčelní spojení. Rovnováha na dolní končetině při pomalé chůzi.
4. Patologické změny na kyčelním spojení a jejich vliv na namáhání kyčelního kloubu.
5. Řešení deformace a napjatosti kyčelního spojení MKP. Příprava modelu.
6. Řešení deformace a napjatosti kyčelního spojení MKP s uvažováním pasivních odporů.
7. Řešení deformace a napjatosti kyčelního spojení MKP. Analýza výsledku modelů různé úrovně.
8. Vývoj a ukázka používaných totálních endoprotéz kyčelního kloubu.
9. Řešení deformace a napjatosti kyčelního spojení s totální endoprotézou MKP. Zadání úlohy.
10. Řešení deformace a napjatosti kyčelního spojení s totální endoprotézou MKP.
11.. Řešení deformace a napjatosti kyčelního spojení s totální endoprotézou MKP.
12. Vývoj a ukázka používaných totálních endoprotéz kolenního kloubu.
13.Zápočtový test a zápočet.
Literatura - základní:
1. KŘEN, Jiří, Josef ROSENBERG a Přemysl JANÍČEK. Biomechanika. Plzeň: Západočeská univerzita, 1997. ISBN 80-7082-365-8.
2. Nigg B.M., Herzog W. Biomechanics of the Musculo-skeletal Systém, Třetí vydání. Wiley, 2007. ISBN: 978-0-470-01767-8
3. Valenta, Jaroslav a kol. Biomechanika. Academia Praha, 1985.
4. 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.
Literatura - doporučená:
1. Dungl Pavel a kol. Ortopedie, První vydání, Praha: Grada, 2005. ISBN 80-247-0550-8
2. KONVIČKOVÁ Svatava, VALENTA Jaroslav. Biomechanika člověka: svalově kosterní systém. II. díl, Nakladatelství ČVUT Praha, 2007, ISBN: 978-80-01-03896-3 (brož.)
3. Valenta Jaroslav, KONVIČKOVÁ Svatava. Biomechanika člověka: svalově kosterní systém. 1. díl, Nakladatelství ČVUT Praha, 2006, ISBN: 80-01-01452-5 (brož.)
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 1 1 L
N-IMB-P prezenční studium BIO Biomechanika -- zá,zk 5 Povinný 2 1 L