Biofísica
Código
10515
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Professor responsável
Mário António Basto Forjaz Secca, Valentina Borissovna Vassilenko
Horas semanais
5
Total de horas
70
Língua de ensino
Português
Objectivos
Dar uma introdução à Física de um ponto de vista Biológico e Médico.
Pré-requisitos
Não há requisitos
Conteúdo
Teóricas:
1. Introdução à Biomecânica
Definições
Objectívos
Aplicações da Biomecânica
História da Biomecânica
Métodos e medições em Biomecânica:
- Ferramentas usadas
- Modelação em Biomecânica
- Antropometria
- Cinemetria
- Dinamometria
- Electromiografia
- Alometria
2. Propriedades mecânicas dos tecidos
Cargas mecânicas sobre corpo humano
Relações Stress/Strain
Tecidos duros – Ossos
Viscoelasticidade.
Modelação das propriedades visco-elásticas
3. Princípio de Equilíbrio e Idealizações Estruturais
Forças, momentos e binários
Equilíbrio estático
Idealizações estruturais
Aplicações em Biomecânica
4. Análise das Tensões e Instabilidade estrutural
Análise de Tensão
- Distensão e Compressão
- Dobragem
- Tensão de corte e torsão
Instabilidade estrutural
“Buckling” de colunas
Falha compressiva nos ossos longos
Biomecânica da contração muscular
Estrutura do músculo esquelético
Teoria do deslizamento dos filamentos
Propriedades eléctricas dos músculos
- potencial de acção
- junção neuromuscular
- unidade motora
Tipos de contração muscular
Equação de Hill
Modelação dos músculos esqueléticos
Medições experimentais - Electromiografia
6. Biomecânica do Coração
Estrutura do músculo cardíaco
Electrocardiograma e actividade cardíaca
Modelos geométricos do coração
Modelação da tensão na parede cardíaca
7. Cinemática e Cinética
Tipos de corpos mecânicos
Referencial global e local
Centro de gravidade
Cálculos cinemáticos a partir dos dados experimentais
8. Biomecânica do Movimento e Articulações
• Classificação das articulações
• Tipos de movimento
• Cinemática das articulações
• Simulação
- Modelação e próteses
9. Introdução à Hemodinâmica
Introdução e objectivos
Sistema cardiovascular
Pressão no sistema cardiovascular
Pressão hidrostática
Actividade cardíaca e Pressão Arterial
Medição da Pressão Arterial
- Métodos invasivos
- Métodos não-invasívos; esfigmomanómetro
- Importância de mediçãp da Pressão Arterial
Outras pressões no corpo
10. Propriedades dos fluidos. Reologia do sangue
Propriedades intrínsecas dos fluidos
Fluido Newtoniano
Outros modelos de viscosidade
Reologia do sangue
Modelo de Casson
Efeito de Fahraeus-Linquist
11. Equações da Dinânica dos Fluidos
Introdução
Equação da continuidade
Conservação do momento e energia
Movimento de fluidos viscosos
Equações de Navier-Stokes
12. Modelos de circulação
Características dos vasos sanguíneos
Modelos de Poiseulle
Fluxo Laminar vs Turbulento
Modelo resistivo
Influência das paredes elásticas
Propagação do fluxo pulsado
Modelo de Frank
13. Tubos ramificantes
Introdução
Modelos
Aulas laboratoriais: a actividade laboratorial consiste na realização, em grupos de 2 alunos, de 6 trabalhos laboratoriais:
1.Electromiografia 1
2.Electromiografia 2
3. ECG
4. Medição da Pressão Arterial
5. ECG & Pulso
6. Sons Cardíacos
Bibliografia
1. Apontamentos de Biomecânica e Hemodinâmica - Valentina Vassilenko, FCT/UNL
2.Fung, Y. C. Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues, 2nd ed., 1993, ISBN: 978-0-387-97947-2
3.B.H.Brown, et.al. Medical Physics and Biomedical Engineering
4.Panjabi, M.M. and White A.A. “Biomechanics in the Musculoskeletal System”, 1st. ed., Churchill Levingtone , 2001
5. M.Zamir “The physics of pulsatile flow”, Springer-Verlag, 2000
6. Seeley, T.D.Stephens, P.Tate Anatomia e Fisiologia, Lusodidacta, 2001
7. www.fct.unl.pt à Biblioteca à e-Books à The Biomedical Engineering Handbook; Vol.1, 2nd Edition,Ed.J.D.Bronzino, CRC Press LLC, 2000
8. Biomechanical Systems: Techniques & Applications, Vol. II, Cardiovascular Techniques; Vol. I Computer Techniques and Computational Methods in Biomechanics; Vol. III, Musculoskeletal Models & Techniques; Vol. IV, Biofluid Methods in Vascular & Pulmonary Systems
9. Séries de problemas de Biomecânica e Hemodinâmica – Valentina Vassilenko, FCT/UNL
10. Guiões do Trabalhos Práticos
www.biopac.com
Método de ensino
1. Aulas Teóricas (conceitos, exemplos, demonstrações)
2. Aulas Práticas Laboratoriais
3. Seminários (apresentação dos trabalhos preparados em grupo de 2 alunos sobre os temas previamente escolhidos da área de Biomecânica ou Hemodinâmica).