Программа курса (SYLLABUS) по дисциплине «Биомеханике»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахский национальный технический университет

имени

Институт Автоматики и телекоммуникаций

Кафедра Робототехники и технических средств автоматики

  «Утверждаю»

Директор института  АиТ

  _________

«____»___________2011 г.

ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)

по дисциплине «Биомеханике»

Специальность  5В071600 – Приборостроение

Форма обучения  - дневная Всего -3 кредита Курс - 3 Семестр - 5 Лекций - 15 часов Лабораторные занятия - 15 часов Практические занятия - 15 часов Рубежный контроль (количество) - 2 СРС - 45 часов СРСП (аудиторных) - 15 часов СРСП (офисных) -  30 часов Всего аудиторных - 60 часов Всего внеаудиторных - 75 часов Трудоемкость 135 часов Экзамен - 5 семестр

Алматы 2011

Программа курса составлена преподавателями кафедры «Биомеханика» проф. и на основании Государственного общеобязательного стандарта образования Республики Казахстан для специальности 5В071600 – Приборостроение.

Рассмотрено на заседании кафедры  «Робототехники и технических средств автоматики».

«17» июня 2011 г. Протокол № 11

Зав. кафедрой                        

Одобрено методическим Советом института автоматики и управления

«_____»________2011 г. Протокол № ____

Председатель:                                

Сведения о преподавателях:

Шоланов Корганбай Сагнаевич – профессор, д. т.н., КазАТУ им. С. Сейфуллина, научно-педагогический стаж 37 лет, из них 25 лет в КазНТУ.

Ожикенов Касымбек Адильбекович – к. т.н., ст. преподаватель кафедры РТиТСА. В 1984 году окончил КазНУ. Общий стаж работы 32 года, научно-педагогический стаж 19 лет.

Офис: кафедра «Робототехники и технических средств автоматики»

Адрес: 480013, г. Алматы, ул., А. Байтурсынулы, 140, КазНТУ

Тел: 92-70-45

Факс: 92-44-89

Е-mail: *****@***ru

Цели и задачи дисциплины
Цель преподавания дисциплины

Целью изучения дисциплины «Биомеханика» является формирование у студентов знаний о фундаментальных законах и принципах биомеханики, теоретических знаний о механических свойствах биологических тканей, систем и их заменителей, а также физических явлений, происходящих в них в процессе жизнедеятельности и перемещения тела в пространстве.

Задачи изучения дисциплины:

Задачами дисциплины является изучение механических аспектов строения и функционирования биологических систем и их взаимодействия с окружающей средой, инженерных методов исследования к решению различных проблем медицины.

Пререквизиты: «Биология», «Анатомия человека», «Математика», «Информатика», «Механика». Постреквизиты: «Биотехнические и медицинские аппараты диагностики», «Аппаратура искусственного жизнеобеспечения», «Специальные и мобильные роботы».
СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ

Таблица 1. Распределение рейтинговых процентов (%) по видам контроля

Вид итогового контроля	Виды контроля	Проценты(%)
Экзамен	Итоговый контроль	100
Рубежный контроль	100
Текущий контроль	100

Таблица 2. Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине «Биомеханика»

Недели	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Виды контроля	Л1	П1	Л2	П2	Л3	П3	Л4, РК1	П4	Л5	П5	Л6	П6	Л7	П7	РК2
Недельное количество контроля	1	1	1	1	1	1	2	1	1	1	1	1	1	1	1
Виды контроля: Л – лабораторная работа, СР - самостоятельная работа, РК – рубежный контроль.

Итоговая оценка определяется по приведенной ниже шкале.

Таблица 3. Оценка знаний студентов

Оценка	Буквенный эквивалент	В процентах %	В баллах
Отлично	А	95-100	4
А-	90-94	3,67
Хорошо	В+	85-89	3,33
В	80-84	3,0
В-	75-79	2,67
Удовлетворительно	С+	70-74	2,33
С	65-69	2,0
С-	60-64	1,67
D+	55-59	1,33
D	50-54	1,0
Неудовлетворительно	F	0-49	0

Таблица 4

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Распределение часов по видам занятий

№	Наименование темы	Количество академических часов
Лек ция	Лаб. раб.	Прак. раб.	СРСП	СРС
1	2	3	4	5	6	7
Механические свойства биологических тканей и жидкостей.	1	1	1	3	3
Внешние воздействия на организм человека.	1	1	1	3	3
Биомеханика сердца.	1	1	1	3	3
Биомеханика сосудистой системы.	1	1	1	3	3
Биомеханика дыхательных путей.	1	1	1	3	3
Биомеханика опорно-двигательного аппарата.	1	1	1	3	3
Биомеханика глаза.	1	1	1	3	3
Биомеханика слуха.	1	1	1	3	3
Биомеханика вестибулярного аппарата.	1	1	1	3	3
Биомеханика речеобразования.	1	1	1	3	3
Биомеханика пищеварительной системы.	1	1	1	3	3
Биомеханика органов выделения.	1	1	1	3	3
Механика заменителей биологических тканей.	1	1	1	3	3
Биомеханика искусственных органов.	2	2	2	6	6
Всего (часов)	15	15	15	45	45

3.1. Наименование тем лекционных занятий и их содержание

№	Наименование темы
1	Механические свойства биологических тканей и жидкостей.  Особенности механических свойств биологических тканей и жидкостей. Механические свойства костной ткани, хрящей, ткани кровеносных сосудов, мышц, кожи и нервной ткани.
2	Внешние воздействия на организм человека. Классификация внешних воздействий. Динамические кратковременные воздействия. Вибрационая биомеханика. Невесомость. Тепловые воздействия.
3	Биомеханика сердца. Строение и функционирование сердца. Механические свойства структур сердца. Схемы и модели сердца и его структур.
4	Биомеханика сосудистой системы. Строение и функционирование сосудистой системы. Течение крови в сосудах. Механические свойства сосудов. Схемы и модели кровеносных сосудов.
5	Биомеханика дыхательных путей. Строение структур и органов дыхательных путей. Механические свойства структур и органов дыхательных путей. Расчетные схемы и модели структур и органов дыхательных путей.
6	Биомеханика опорно-двигательного аппарата. Строение структур опорно-двигательного аппарата. Кинематика опорно-двигательного аппарата. Динамика опорно-двигательного аппарата. Управление движением.
7	Биомеханика глаза. Строение глаза. Механические свойства глаза и его структур. Модели глаза и его структур в норме и патологии.
8	Биомеханика слуха. Строение и функционирование  слухового аппарата. Механические свойства уха и его структур. Модели структур уха и слуха.
9	Биомеханика вестибулярного аппарата. Строение и функционирование вестибулярного аппарата. Математические модели структур вестибулярного аппарата.
10	Биомеханика речеобразования. Строение и функционирование органов речи. Механические свойства органов речеобразования. Модели органов речеобразования.
11	Биомеханика пищеварительной системы. Строение и функционирование пищеварительной системы. Механические свойства пищеварения. Модели процессов и органов пищеварения.
12	Биомеханика органов выделения. Строение и функционирование кожи. Механические и теплофизические свойства кожи. Расчетные схемы и модели теплообмена в организме человека. Строение и функционирование мочевых органов. Физико-механические свойства и модели элементов и структур мочевых органов.
13	Механика заменителей биологических тканей. Основные интегральные характеристики свойств материалов имплантантов и требования к ним. Полимерные материалы для эндопротезирования. Применение полимеров и композитов в сердечно-сосудистой хирургии. Композиты и полимеры в эндопротезах суставов и связок. Мембраны для оксигенации и диализа. Использование полимеров в офтальмологии. Материалы с эффектом памяти в эндопротезировании.
14	Биомеханика искусственных органов. Биомеханика искусственных клапанов сердца. Биомеханика вспомогательного кровообращения.
15	Биомеханика искусственных органов. Биомеханика электрокардиостимуляторов. Биомеханика искусственного сердца. Биомеханика искусственных легких, почки и печени.

3.2. Наименование тем лабораторных занятий, их содержание и объем в часах.

№	Наименование темы лабораторных работ	Количество часов
1	Ударное нагружение позвоночника	2
2	Экспериментальное исследование поведения стенок кровеносных сосудов	2
3	Имплантация искусственных клапанов сердца	2
4	Биомеханика оксигенаторов	2
5	Исследование свойств материалов имплантантов	3
6	Экспериментальное исследование механических свойств вестибулярного аппарата	2
7	Экспериментальное исследование процессов речеобразования	2
Всего (часов)	15

3.3. Наименование тем практических занятий, их содержание и объем в часах.

№	Наименование темы лабораторных работ	Количество часов
1	Расчет ударных нагружений на голову человека	2
2	Задачи биомеханики искусственного сердца	2
3	Электроды для электрокардиостимуляции	2
4	Аппараты вспомогательного кровообращения	2
5	Композиты и полимеры в эндопротезах суставов и связок	2
6	Использование полимеров в офтальмологии	2
7	Биомеханика «вспомогательной печени» Биомеханика диализаторов	3
Всего (часов)	15

3.4. Наименование тем самостоятельной работы студентов (СРС), их содержание и объем в часах.

№	Наименование темы	Количество часов
1	Общие вопросы биомеханики	3
2	Упругость биологических материалов	3
3	Физиологические аспекты действия высоких и низких температур	3
4	Биогидромеханика движения крови в полостях сердца и магистральных сосудов	3
5	Биомеханика крупных кровеносных сосудов человека	3
6	Современные проблемы в органах дыхательных путей	3
7	Строение и функции кости. Механические свойства кости	3
8	Биомеханика систем человек-машина	3
9	Проблемы космической биологии	3
10	Механические свойства органов пищеварения	3
11	Биофизические характеристики тканей человека	3
12	Имплантанты в хирургии	3
13	Полимеры медицинского назначения	3
14	Аппараты и методы вспомогательного кровообращения	3
15	Проблемы трансплантологии и искусственные органы	3
Всего (часов)	45

3.5. Наименование тем самостоятельной работы студентов под руководством руководителя (СРСП), их содержание и объем в часах.

№	Наименование темы	Коли-чество часов
1	История биомеханики в именах. Единицы измерений.	3
2	Ударное нагружение позвоночника. Ударное нагружение головы.	3
3	Сердечно-сосудистая система человека. Биомеханические свойства кровеносных сосудов	3
4	Особенности гидродинамики разных отделов сердечно-сосудистой системы	3
5	Сравнительная биомеханика дыхательной системы	3
6	Строение и функции хряща. Биомеханика синовиального сустава	3
7	Общие свойства мягких тканей. Структура и функции мышц	3
8	Модели глаза и его структур в норме и патологии	3
9	Модели структур уха и слуха	3
10	Модели органов речеобразования	3
11	Модели процессов и органов пищеварения	3
12	Физико-механические свойства и модели элементов и структур мочевых органов	3
13	Композитные материалы	3
14	Гидродинамика протезов клапанов сердца	3
15	Приводы систем вспомогательного кровообращения	3
Всего (часов)	45

3.6. График проведения занятий

№	Дата	Время	Наименование темы
1	2	3	4
Лекции
1	Механические свойства биологических тканей и жидкостей.
2	Внешние воздействия на организм человека.
3	Биомеханика сердца.
4	Биомеханика сосудистой системы.
5	Биомеханика дыхательных путей.
6	Биомеханика опорно-двигательного аппарата.
7	Биомеханика глаза.
8	Биомеханика слуха.
9	Биомеханика вестибулярного аппарата.
10	Биомеханика речеобразования.
11	Биомеханика пищеварительной системы.
12	Биомеханика органов выделения.
13	Механика заменителей биологических тканей.
14	Биомеханика искусственных органов.
15	Механические свойства биологических тканей и жидкостей.
Лабораторные занятия
1	Ударное нагружение позвоночника
2	Экспериментальное исследование поведения стенок кровеносных сосудов
3	Имплантация искусственных клапанов сердца
4	Биомеханика оксигенаторов
5	Исследование свойств материалов имплантантов
6	Экспериментальное исследование механических свойств вестибулярного аппарата
7	Экспериментальное исследование процессов речеобразования
Практические занятия
1	Расчет ударных нагружений на голову человека
2	Задачи биомеханики искусственного сердца
3	Электроды для электрокардиостимуляции
4	Аппараты вспомогательного кровообращения
5	Композиты и полимеры в эндопротезах суставов и связок
6	Использование полимеров в офтальмологии
7	Биомеханика «вспомогательной печени» Биомеханика диализаторов

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Основная литература

, Кормилицын механика: Учебник. – Спб.: Политехника, 1995. - 320 с. , Шукейло Учебник для вузов. – Спб.: Политехника, 2000. – 463 с. Биомеханика систем человек – машина. – М.: - Наука, 1981. – 119 с. сновы биомеханики / Пер. с болг. - М.: Мир, 1981. - 254 с. Иванов энергетики организма. – Т.1. – Л.: - 1990. – 307 с. Искусственные органы / Под ред.. . – М.: - Медицина, 1990. – 272 с. Проблемы космической биологии. – 1975. – Т.31. – 312 с. Управление движением. – Л.: Наука, 1990. – 190 с. Физиология движений. - Л.: Наука, 1976. – 375 с. Формальский антропоморфних механизмов. – М.: Наука, 1975. – 368 с.

Дополнительная литература

Сенсорные системы: Слух. – М.: - Наука, 1982. – 200 с. Биомеханика кровообращения, дыхания и биологических тканей. - Рига: Зинатне, 1981. - 320 с. Биогидромеханика движения крови в полостях сердца и магистральных сосудов / , , и др. - Новосибирск: НИБХ СО СССР, 1989. - 31 с. , Касьянов крупных кровеносных сосудов человека. - Рига: Зинатне, 1980. - 260 с. ведение в механику композитов / Пер. С англ.. – М.: - Мир, 1982. 334 с. Полимеры медицинского назначения. – М.: Медицина, 1981. – 248 с.

Содержание

1.	Цели и задачи дисциплины	3
1.1.	Цель преподавания дисциплины	3
1.2.	Задачи изучения дисциплины	3
1.3.	Пререквизиты	3
1.4.	Постреквизиты	3
2.	СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ	3
3.	СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ	4
3.1.	Наименование тем лекционных занятий и их содержание	4
3.2.	Наименование тем лабораторных занятий, их содержание и объем в часах	5
3.3.	Наименование тем практических занятий, их содержание и объем в часах	5
3.4.	Наименование тем самостоятельной работы студентов (СРС), их содержание и объем в часах	6
3.5.	Наименование тем самостоятельной работы студентов под руководством руководителя (СРСП), их содержание и объем в часах	6
3.6.	График проведения занятий	7
4.	УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ	8