Detail předmětu

Biomechanika I

FSI-RBAAk. rok: 2018/2019

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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

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.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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

Učební cíle

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.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na přednáškách není kontrolována.

Základní literatura

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
Odborné články z internetu
PETERSON, D. R.; BRONZINO, J. D. Biomechanics: Principles and Applications. Taylor & Francis, 2007-09-25. 357 p. ISBN: 9780849385346. (EN)
Valenta a kol.: Biomechanika. Academia Praha, 1985.
WINKELSTEIN, Beth A. Orthopaedic Biomechanics.První vydání. CRC Press, 2012. ISBN 978-1439860939 (EN)

Doporučená literatura

HOLIBKOVÁ, Alžběta a Stanislav LAICHMAN. Přehled anatomie člověka. 5. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2010. ISBN 978-80-244-2615-0.
KŘEN, Jiří, Josef ROSENBERG a Přemysl JANÍČEK. Biomechanika. Plzeň: Západočeská univerzita, 1997. ISBN 80-7082-365-8.
VICECONTI, Marco. Multiscale modeling of the skeletal system. První vydání. Cambridge University Press, 2012. ISBN 0521769507 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-MET , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    obor M-IMB , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc.

Osnova

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.