- 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. 2021/2022
- 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:
P7U_K, I.P7S_KK, I.P7S_KO