Дослідження і моделювання протезно-ортезних систем
Спеціальність: Технології ортопедичних та реабілітаційних виробів медичного призначення
Код дисципліни: 7.163.04.O.002
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Хімічна технологія переробки пластмас
Лектор: доцент, к.т.н. Тарас Володимирович Гуменецький
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Інтегральна компетентність:
1. Здатність розв’язувати складні задачі та проблеми у біомедичній інженерії або у процесі навчання, що передбачає проведення досліджень та/або здійснення інновацій та характеризується невизначеністю умов і вимог.
Загальні компетентності:
1. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
2. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
3. Вміння виявляти, ставити та вирішувати проблеми.
Фахові компетентності:
1. Здатність розробляти робочу гіпотезу, планувати і ставити експерименти для перевірки гіпотези і досягнення інженерної мети за допомогою відповідних технологій, технічних засобів та інструментів.
2. Здатність створювати і вдосконалювати засоби, методи та технології біомедичної інженерії для дослідження і розробки біоінженерних об’єктів та систем медико-технічного призначення.
3. Здатність досліджувати біологічні та технічні аспекти функціонування та взаємодії штучних біологічних і біотехнічних систем.
Фахові компетентності професійного спрямування:
1. Здатність вивчати та застосовувати нові методи та інструменти аналізу, моделювання, проектування та оптимізації виробів ортопедичного та медико-реабілітаційного призначення.
Результати навчання: ПР 1. Проектувати, конструювати вдоскона-лювати та застосовувати медико-технічні та біоінженерні вироби, прилади, апарати і системи з дотриманням технічних вимог, а також супроводжувати їх експлуатацію.
ПР 2. Аналізувати і вирішувати складні медико-інженерні та біоінженерні проблеми із застосуванням математичних методів та інформаційних технологій.
ПР 3. Створювати і вдосконалювати засоби, методи та технології біомедичної інженерії для всебічного дослідження і розробки біоінженерних об’єктів та систем медико-технічного призначення.
ПР 4. Розробляти, планувати, виконувати та обґрунтовувати інноваційні проекти біоінженерних об’єктів та систем медико-технічного призначення з урахуванням інженерних, медичних, правових, економіч-них, екологічних та соціальних аспектів, здійснювати їх інформаційне та методичне забезпечення.
ПР 7. Презентувати результати досліджень і розробок державною та іноземною мовами у вигляді заявок на винахід, наукових публікацій, доповідей на науково-технічних заходах.
КОМ 1. Зрозуміле і недвозначне донесення власних знань, висновків та аргументації до фахівців і нефахівців, зокрема, до осіб, які навчаються.
АіВ1. Управління робочими або навчальними процесами, які є складними, непередбачуваними та потребують нових стратегічних підходів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
1. Загальна та неорганічна хімія
2. Аналітична та органічна хімія
3. Фізична та колоїдна хімія
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
1. Біомеханіка людини
2. Патологія та реабілітологія людини
3. Технологія протезування і ортезування кінцівок
Короткий зміст навчальної програми: У лекційному матеріалі розглядаються питання вивчення і знання перспективних засобів і технологій виготовлення виробів ортопедичного та медико-реабілітаційного призначення, біомеханічних принципів, підгонки, оцінки і налаштування протезно-ортопедичних систем.
Опис: Предмет курсу. Основні терміни і поняття. Ортезування та протезування. Матеріали біомедичного призначення.
1. Ортопедичні засоби у технологіях фізичної терапії.
Ортез і ортезування, завдання, види і класифікація. Показання до застосування ортопедичних засобів. Ортезування хребта. Види ортезів на хребет та їх призначення.
Ортезні системи на верхні кінцівки, види та медико-технічні вимоги до їх конструкцій. Показання та протипоказання до їх призначення. Фіксуючі та коригуючі ортези на верхні кінцівки їх коротка характеристика.
Ортезування нижніх кінцівок, види та медико-технічні вимоги до їх конструкцій. Показання та протипоказання до їх призначення. Ортези шарнірні, види та призначення. Ортези безшарнірні, види та призначення.
2. Протезні і спеціалізовані технічні засоби для осіб з інвалідністю.
Визначення поняття протезування. Основи застосування протезів в реабілітації осіб з інвалідністю. Види протезування. Класифікація протезів. Протипока¬зання для застосування протезів. Вибір протезу. Функціональні класи.
Протезування верхніх кінцівок. Питання ампутації і реампутації для протезування верхніх кінцівок. Засоби фізичної реабілітації після ампутації верхніх кінцівок Способи протезування верхніх кінцівок. Види протезів.
Ампутація нижніх кінцівок. Підготовка до протезування. Протезування нижніх кінцівок. Ендопротезування кульшового суглоба. Біонічні протези верхніх і нижніх кінцівок. Засоби реабілітації після протезування.
3. Полімерні матеріали та сфера їхнього використання в медичній галузі. Огляд сучасних полімерних матеріалів, що застосовуються в медичній сфері. Класифікація, методи одержання. Конфігурація і конформація полімерів. Фізико-механічні властивості. Технології виготовлення та обробки полімерів. Біосумісні властивості полімерів та клінічні вимоги до виробів з них.
4. Метали і сплави та сфери їхнього застосування в ортопедії і медичних виробах.
Мікротекстура та мікроструктура металів та їхніх сплавів. Металевий зв'язок. Механічні властивості (пружність, втомність, злам, знос, корозія). Вплив обробки сплавів на структуру та їх механічні властивості. Критерії щодо вибору металевих виробів у якості біоматеріалів. Приклади застосування металевих виробів для протезування.
5. Керамічні матеріали та сфери їхнього використання для виготовлення медичних виробів та імплантів.
Класифікація керамічних матеріалів за фізико-механічними властивостями та типом реакції в організмі людини. Механічні властивості керамічних матеріалів: мікроструктура та мікротекстура кераміки, атомні зв'язки і атомні структури, характеристики пружності та деформації. Основні напрямки використання керамічних імплантів в клінічній медицині, ортопедії та стоматології. Недоліки та обмеження при використанні керамічних матеріалів. Клінічні вимоги до біокерамічних виробів.
Методи та критерії оцінювання: Основними методами діагностики знань є: поточний (ПК) і семестровий контроль (СК), який здійснюється з навчального матеріалу, обсяг якого визначений робочою програмою дисципліни за семестр.
Поточний контроль здійснюється під час лекцій і лабораторних занять з метою перевірки рівня засвоєння теоретичних і практичних знань та умінь студента. ПК проводиться у формі: письмово-усного контролю та захисту лабораторних робіт.
Семестровий контроль проводиться у формі екзамену (ЕК). Екзамен – це форма СК результатів навчання студента з навчальної дисципліни за семестр.
Критерії оцінювання результатів навчання: Разом за дисципліну - 100 балів.
Практичні занятт - 20 балів, Тестовий контроль – 10 балів, Екзамен – 70 балів (письмова компонента 60, усна – 10).
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: 1. Електронний навчально - методичний комплекс «Дослідження і моделювання протезно-ортезних систем». / Гуменецький Т.В. https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=16830.
2. Гуменецький Т.В. Фізико-хімія полімерів: Навч. посібник / Т.В. Гуменецький, В.Є. Левицький, О.В. Суберляк/ – Львів: Растр-7, 2020. –420 с.
2. Протезування та штучні органи: Конспект лекцій: навч. посіб. для студ. спеціальності 163 «Біомедична інженерія» / І.Ю.Худецький, Ю.В.Антонова-Рафі, Г.В.Мельник, Є.В.Сніцар. – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 184 с.
3. M.C. Tanzi. Characterization of Polymeric Biomaterials. / Maria Cristina Tanzi, Silvia Fare. – First edition, Publisher:Woodhead Publishing Language, 2017. - 719 р. ISBN: 9780081007372
4. Россіхін, В.В. Біоматеріалознавство: навч. посіб. / В.В. Россіхін, А.І. Ільїнский, Н.Ф. Клещев. – Харків : НТУ «ХПІ», 2011.– 280 с.
5. Biomaterials, Medical Devices, and Combination Products: Biocompatibility Testing and Safety Assessment 1st Edition . – CRC Press, 2015 - 606 p.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).