Overordnede kursusmål:

Målet med nærværende kursus er at give en grundig introduktion til fænomenologien og fundamentale principper i vævsbiomekanik. Fokus vil være på menneskets hofteled og store sener. Der undervises både i anatomien og fysiologien såvel som modellering af den mekaniske opførsel i de nævnte strukturer. I kurset udføres der to laboratorieøvelser på Panum Instituttet. Som studerende skal du skrive to rapporter, som beskriver disse øvelser. Rapporterne skal afleveres i løbet af kurset og er en del af den endelige bedømmelse.

Læringsmål:

En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Beskrive anatomien og fysiologien af menneskets hofteled og store sener
• Opskrive de grundlæggende mekaniske bevarelseslove
• Anvende grundlæggende vektor- og tensor-regning til at løse et biomekanisk problem
• Anvende argumenter for symmetri til at bestemme relevante materialeparametre
• Forklare den fysiske betydning af konstitutive ligninger
• Formulere biomekaniske modeller for forskellige vævstyper, f.eks. knogler, blodårer, sener og brusk
• Indsamle eksperimentel data, som kan anvendes til randbetingelser i en biomekanisk model
• Løse et biomekanisk problem ved hjælp af finite element metoden
• Opsummere og evaluere betydningen af modelresultater
• Skrive to rapporter som opfylder grundlæggende krav til videnskablig kommunikation
• Forberede en 10-minutters præsentation enten om biomekanikken i menneskets hofte eller store sener (del af den afsluttende eksamen)

Kursusindhold:

I kurset gennemgår vi først anatomien og fysiologien af menneskets hofteled og store sener, samt den nødvendige del af vektor- og tensor-regning der anvendes i analyse af biomekaniske problemstillinger. Den matematiske formalisme anvendes efterfølgende til at formulere de grundlæggende bevarelsesprincipper og forskellige typer af konstitutive ligninger. Tilsammen danner disse basis for al biomekanisk modellering. Eksempler inkluderer elastiske og visko-elastiske vævsmaterialer. De elastiske materialer omfatter både isotrope og anisotrope materialer med henblik på at forstå blodårer og knoglers mekaniske opførsel. Visko-elastiske materialelove anvendes i modeller af sener og brusk.
Vi vil læse og diskutere videnskabelige artikler, der beskriver biomekanisk analyse af et lodret hop og store sener, for at give dig indsigt i hvorledes forskning udføres inden for disse områder.
Endelig omfatter kurset eksperimentelt arbejde, hvor du skal indsamle data til at analysere en given biomekanisk problemstilling. Vi vil udføre to slags test: Måling af kræfter og momenter på hofteleddet under et lodret hop, og træktest af en stor sene. Gennem kurset vil du få tid til at opstille finite element modeller til at analysere problemstillingerne beskrevet ovenfor, hvor du har indsamlet det nødvendige eksperimentelle data i laboratorier på Panum Instituttet. Du skal aflevere en skriftlig rapport for begge øvelser, som beskriver dine resultater og konsekvensen af disse. Rapporterne er den del af den samlede kursusbedømmelse, og danner grundlag for en 10-minutters præsentation, der er en del af den afsluttende mundtlige eksamen.

Litteraturhenvisninger:

J.N. Reddy, An Introduction to Continuum Mechanics. Cambridge University Press.

Kursusansvarlig:

Marie Sand Traberg , Bygning 349, Tlf. (+45) 4525 3705 , mse@elektro.dtu.dk
Tine Alkjær Eriksen , talkjaer@sund.ku.dk
Erik B. Simonsen , eksn@sund.ku.dk
Lars Pilgaard Mikkelsen , Risø Campus, Bygning 228, Tlf. (+45) 4677 4709 , lapm@dtu.dk