Nazwa przedmiotu:
Bioprzepływy
Koordynator przedmiotu:
dr inż. Adam Piechna
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Inżynieria Biomedyczna
Grupa przedmiotów:
Przedmioty zaawansowane specjalności (Aparatura Medyczna) – obowiązkowe
Kod przedmiotu:
BIPR
Semestr nominalny:
4 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
2
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin bezpośrednich 32, w tym: a) wykład - 30 godz. ; b) konsultacje - 2 godz. ; 2) Praca własna studenta 30 godziny: a) przygotowanie do kolokwiów - 15 godz. ; b) zapoznanie z literaturą - 15 godz. ; Suma 62 (2 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1 punkt ECTS - liczba godzin bezpośrednich: 32, w tym: a) wykład - 30 godz. ; b) konsultacje - 2 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
0 ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość podstaw mechaniki płynów, Znajomość podstaw fizjologii, Znajomość podstaw anatomii, Podstawowa znajomość analizy matematycznej, Podstawowa znajomość równań fizyki matematycznej
Limit liczby studentów:
nd
Cel przedmiotu:
Zapoznanie studentów z podstawami fizjologii krążenia krwi, płynu mózgowo rdzeniowego, oddychania oraz termoregulacji. Umiejętność logicznego myślenia, formułowania i rozwiązywania zagadnień hemodynamicznych. Wykorzystania wiedzy z zakresu mechaniki płynów do prawidłowej analizy i zrozumienia powiązanych aspektów klinicznych.
Treści kształcenia:
Równanie ciągłości dla płynów ściśliwych i nieściśliwych, równania statyki, kinematyki i dynamiki płynów (równanie Naviera-Stokesa), równanie Bernoulliego i jego praktyczne wykorzystanie w układzie krążenia, przepływy ustalone i pulsujące cieczy lepkich nieściśliwych w kanałach o przekroju okrągłym i eliptycznym. Laminarny bądź turbulentny charakter przepływu. Pojęcia: Objętości wyrzutowej serca, natężenia przepływu krwi, chwilowego i średniego ciśnienia tętniczego w krążeniu dużym i małym, mechanizmu powietrzni. Właściwości mechaniczne ścian tętnic, podatność naczyń, szybkość rozchodzenia się fali tętna. Zjawisko odbicia fal i jego konsekwencje, wskaźnik kostkowo-ramienny. Patogeneza i patofizjologia tętniaków. Płyny niutonowskie i nieniutonowskie: modele reologiczne krwi, wpływ wartości hematokrytu na właściwości krwi. Właściwości hierarchicznej i sieciowej topologii naczyń. Drzewa naczyniowe krążenia dużego i małego. Zasada minimum wydatkowania energii w systemach biologicznych: prawo Murray’a. Fraktalne modele drzew naczyniowych, sieciowa struktura naczyń mikrokrążenia, krążenie oboczne. Krążenie mózgowe i mechanizmy autoregulacji. Zespoły podkradania (wewnątrz i zewnątrzczaszkowe). Znaczenie oddziaływań hemodynamicznych na lokalizacje zmian miażdżycowych i tętniaków. Krążenie w życiu płodowym. Krążenie wieńcowe. Fizjologia oddychania. Zasady formułowania modeli fizycznych i elektrycznych różnych zjawisk przepływowych, bezwymiarowe liczby dynamicznego podobieństwa przepływów biologicznych, analogie mechano-elektryczne. Przepływ w układzie żył powierzchownych, głębokich i przeszywających oraz metody ich badania, rola i budowa zastawek żylnych, mechanizm zapadania się żył, nadciśnienie w obrębie żył, żylaki. Metody opisu przepływu w ośrodku porowatym, prawa filtracji, zjawiska dyfuzji. Hipoteza Monro-Kelliego, rola i podstawowe parametry krążenia płynu mózgowo-rdzeniowego i sposoby ich wyznaczania, modele krążenia PMR. Podstawy modelowania zjawisk przepływowych z praktycznymi klinicznymi przykładami i komentarzem.
Metody oceny:
Ocena wystawiana jest na podstawie dwóch kolokwiów przeprowadzonych odpowiednio w połowie i na końcu semestru.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Cieślicki K.: Hydrodynamiczne uwarunkowania krążenia mózgowego, Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2001; 2. Jaroszyk F.: Biofizyka, PZWL, Warszawa 2002; 3. Podstawy fizjologii, pod redakcją M. Tafil-Klawe i J. Klawe, PZWL, Warszawa 2009; 4. G.A. Truskey, Transport Phenomena in Biological Systems, Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River, 2004. 5. Lisa A. Miller et al.: Monitorowanie stanu płodu, Elsevier 2013 6. Modelowanie procesów fizjologicznych i patologicznych, Monografia pod redakcją K. Cieślicki, J. Waniewski, T Lipniacki, AOW Exit, Warszawa 2017
Witryna www przedmiotu:
http://iair.mchtr.pw.edu.pl/pracownia_bioprzeplywow/
Uwagi:
brak

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka BIPR_2st_W_01
Posiada wiedzę dotyczącą fizjologicznych i fizycznych uwarunkowań urządzeń technicznych stosowanych w medycynie takich jak m. in. sztuczne zastawki, stenty, urządzenia do monitorowania stanu płodu, urządzenia do testów infuzyjnych, respiratory, urządzenia wspomagających pracę serca itp..
Weryfikacja: Kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W_01, W_02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, I.P7S_WK, III.P7S_WG, III.P7S_WK
Charakterystyka BIPR_2st_W_02
Posiada wiedzę dotyczącą wykorzystania medycznych danych obrazowych do celów modelowania przepływów.
Weryfikacja: Kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W_03
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG
Charakterystyka BIPR_2st_W_03
Posiada wiedzę dotyczącą podstawowych technik modelowania bioprzepływów jak również najnowszych trendów w tym zakresie.
Weryfikacja: kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe: W_01, W_04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, I.P7S_WK

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka BIPR_2st_U_01
Bazując na danych klinicznych i eksperymentalnych potrafi posługiwać się zdobytą wiedzą z zakresu fizjologii bioprzepływów w analizie problemów i zagadnień medycznych.
Weryfikacja: Kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U_02
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
Charakterystyka BIPR_2st_U_02
Rozumie rolę inżyniera reprezentującego dyscyplinę inżynierii biomedycznej jako ogniwo łączące środowisko medyczne i techniczne.
Weryfikacja: kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe: U_05
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, I.P7S_UO, III.P7S_UW.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka BIPR_2st_K_01
Posiada wiedzę z zakresu fizjologii bioprzepływów pozwalającą na dialog z lekarzami – specjalistami.
Weryfikacja: kolokwia
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_02
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_KO, P7U_K, I.P7S_KK