Modelação e Simulação Biomédica

Na componente teórica da unidade curricular é utilizado o método expositivo. Na sequência da aquisição dos conhecimentos teóricos são executados exemplos de aplicação, privilegiando-se a troca de ideias, abordagem e resolução dos problemas pelos próprios alunos no decorrer da aula. Ambos os casos têm como suporte a visualização/utilização de equipamentos laboratoriais e softwares de apoio. Cada aluno terá ao seu dispor uma unidade de processamento com os programas de software necessários para resolver problemas académicos e práticos, com a orientação e acompanhamento do docente. Em termos laboratoriais, os alunos terão acesso aos Scaners existentes no laboratório de biomecânica aplicada. Na fase final da unidade curricular é distribuído um trabalho individual e aglutinador que pretende aprofundar e cimentar as competências quanto à aplicação dos conceitos apreendidos. A avaliação da unidade curricular é feita com base numa avaliação escrita e no trabalho final a ser entregue ao docente sob a forma de relatório. O trabalho é alvo de uma apresentação em formato poster, seguida de discussão perante o docente.

O conhecimento de ferramentas de modelação e simulação é fundamental na componente de formação em engenharia biomédica. Pretende-se que os alunos tenham contacto com algumas ferramentas que permitem a abordagem ao desenvolvimento de sistemas biomecânicos de suporte e simulação, em particular no domínio da biomecânica. Esta unidade curricular envolve uma componente teórica que se interliga com a componente laboratorial, onde será usado diverso software de suporte e equipamento laboratorial.
A unidade curricular pretende, de um modo sequencial, criar nos estudantes o conhecimento e algumas competências de base no domínio da modelação e simulação. Com o suporte numa forte componente laboratorial, será abordada a forma de obter a geometria de elementos da estrutura anatómica humana a partir de uma Tomografia Axial (TAC) ou Ressonância Magnética (RM). Complementarmente serão incluídas as técnicas de digitalização para gerar e otimizar a geometria de sistemas biomecânicos.
Pretende-se ainda introduzir os conhecimentos e competências de suporte, numa linha de utilizador, quanto à utilização de ferramentas de simulação computacional, de modo a definir a analisar modelos de previsão do comportamento estrutural de elementos biomecânicos .

1. Biomecânica das articulações (cartilagem articular; tendões, ligamentos e músculos);
1.1. Considerações anatómicas;
1.2. Sua recuperação;
1.3. Fixação de fraturas;
1.4. Artroplastias
2. Biomecânica dos tecidos e de estruturas do sistema músculo-esquelético:
2.1. Conceitos e terminologia;
2.2. Biomecânica da locomoção.
2.3. Modelos biomecânicos.
2.4. Análise qualitativa e quantitativa.
2.5. Antropometria.
3. Engenharia Inversa em Biomédica.
3.1. Da segmentação de imagem médica ao modelo 3D.
3.2. Da digitalização 3D ao modelo 3D.
3.3. Ferramentas de engenharia inversa.
4. Simulação computacional:
4.1. Bases de dados de materiais e dispositivos biomédicos.
4.2. Seleção de Materiais para dispositivos biomédicos; classificação e propriedades fundamentais.
5. Ferramentas computacionais de simulação.
5.1. Conceitos de elementos finitos.
5.2. Do modelo geométrico ao modelo de elementos finitos.
5.3. Definição adequada de um modelo de simulação com elementos finitos

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