Το μάθημα αναφέρεται στην προσομοίωση της εβιομηχανικής συμπεριφοράς των μαλακών ιστών μέσα από τη θεώρησή τους ως μείγματα φάσεων (στερεάς και ρευστής). Κάθε φάση αποτελείται από πολλά είδη (συστατικά). Ως εργαλέιο χρησιμοποιούνται θεωρίες της μηχανικής του συνεχούς μέσου όπως ελαστικότητα, ποροελαστικότητα, ιξωδοελαστικότητα, θερμοελαστικότητα, ηλεκτροελαστικότητα διάδοση κυμάτων στα πλαίσια της μηχανικής των συζευγμένων πεδίων. Παρουσιάζονται ως εφαρμογές η μηχανική συμπεριφορά του αρθρικού χόνδρου, του κερατοειδούς χιτώνα και του μεσοσπονδύλιου δίσκου. Τέλος παρουσιάζεται η θεωρία της ελαστικής μεγέθυνσης με εφαρμογή στη διάδοση όγκων. 

Χαρακτηριστικά θέματα εμβιομηχανικής μαλακών ιστών (φορητά τεχνητά νεφρά, μεταφορά φαρμάκων, μακροσκοπικά μοντέλα, συζευγμένα πεδία, ιστοτεχνολογία, μηχανισμοί τραυματισμών, στερεά και υγρά συστατικά μαλακών ιστών).

Θεώρηση στερεών και μειγμάτων πολλών ειδών στα πλαίσια της μηχανικής συνεχούς μέσου (στοιχεία της μηχανικής συνεχούς μέσου, θερμοδυναμικές ιδιότητες των ρευστών, μείγματα πολλών ειδών ως ανοικτά θερμοδυναμικά συστήματα, ανισότροπη ελαστική συμπεριφορά διαφορετική σ' εφελκυσμό και θλίψη, υπερελαστικότητα, ποροελαστικότητα, ιξωδοελαστικότητα, θερμοελαστικότητα, θερμο-πορο-ελαστικότητα, μεταφορά μάζας - ορμής - ενέργειας, κύματα σε θερμοελαστικά και σε κορεσμένα πορώδη μέσα).

Ηλεκτρο-χημειο-μηχανική σύζευξη σε μαλακούς ιστούς (ιστοί οπλισμένοι με ίνες, ηλεχτρο-χημειο-μηχανικές συζεύξεις, χημειο-μηχανικές συζεύξεις στον αρθρικό χόνδρο, μεταφορά και κυκλοφορία στην ενδιάμεση ουσία, μεταφορά υπό σταθερό ηλεκτρικό φορτίο, επίδραση του pH στη μηχανική συμπεριφορά και στη μεταφορά, ανάλυση με πεπερασμένα στοιχεία των συζεύξεων στην εξωκυττάρια ουσία, ο κερατοειδής χιτώνας και ο μεσοσπονδύλιος δίσκος).

Μεγέθυνση των βιολογικών ιστών (ιστοτεχνολογία, μεγέθυνση μαλακών ιστών, ελαστική μεγέθυνση στερεών, ελαστική μεγέθυνση μειγμάτων, μεγέθυνση στερεών όγκων).

B. Loret and F. M. F. Simoes, "Biomechanical Aspects of Soft Tissues", (2017), CRC Press (σύγγραμμα που ακολουθεί ο διδάσκων).

L.A. Taber, “Nonlinear theory of Elasticity: Applications in Biomechanics”, (2004), World Scientific Publishing.
 
J.D. Humphrey, “Cardiovascular Solid Mechanics”, (2002), Springer.
 
Y. C. Fung, "Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues", (1993), Springer.

Στα πλαίσια του μαθήματος ανατίθεται εργασία στους σπουδαστές για την ανακατασκευή του γεωμετρικού σχήματος και τη μηχανική ανάλυση μαλακών ιστών. Η γεωμετρία αναδημιουργείται από τα δεδομένα αξονικών ή μαγνητικών τομογραφιών. Η τρισδιάστατη, διακριτοποιημένη με τρίγωνα, εξωτερική επιφάνεια του ιστού στη συνέχεια πληρώνεται με τετράεδρα πεπερασμένα στοιχεία. Στο προσομοίωμα επιβάλλονται φορτίσεις παρόμοιες με τις πραγματικές, ως συνοριακές συνθήκες. Τέλος γίνεται επίλυση του μηχανικού προβλήματος με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων.

Η εργασία είναι προαιρετική. 

Τελική γραπτή εξέταση με ανοιχτά βιβλία και σημειώσεις (80%).

Υπολογιστική εργασία (20%). 

Δ. Ευταξιόπουλος

Επίκουρος Καθηγητής ΣΕΜΦΕ

Γραφείο: 216, 2ος όροφος Κτιρίου Αντοχής Υλικών.

Τηλέφωνο: 210-7721372

Email: eftaxiop@central.ntua.gr