BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİNDE DİJİTAL İKİZLER

AMAÇ

Bu dersin amacı, biyomedikal sistemlerde sayısal modelleme ve simülasyon yöntemlerini tanıtmak ve uygulamaktır. Ders, biyomedikal dinamik sistemlerinde uygulamalı fizik uygulamalarının ana yöntemlerini öğretmeyi amaçlamaktadır. Odak noktası, biyomedikal mühendisliği ile ilgili olan yöntemleri ve uygulamaları teşhis ve terapötik uygulamalar ile fizyolojik süreçler ve sanal mekanik testler için incelemektir.

İÇERİK

Bu ders; Tanışma, Giriş ve genel kavramlar, Derse genel bakış ve karmaşık sistemlerin modellenmesi ve simülasyonu kavramlarına genel bakış,Biyosistem Modellemede Analojiler ve Multi-Fizik Tanımlamalar,Dinamik Sistemlerde Kısmi Diferansiyel Denklemler, Nümerik Analiz,Medikal Görüntü Analizi, 3D Segmentation of Medical Image Data, Computer- Aided Design Tools,ANSYS Design Modeler, ANSYS Element Bölütleme Uygulamaları,Hesaplamlaı Akışkanlar Dinamiği / Kan Akışının Nümerik Analizi,Vasküler Cihaz Dizaynı, Sanal Operasyon ve Akış Analizi,Kas-İskelet Sisteminde Hesaplamalı Modelleme,Cerrahi Planlama ve Simülasyon, Hastaya Özel İmplant ve Greft Tasarımı ve Sanal Testler,Hemodinamik Modellerde Uygulamlar,Fizyolojik Modellerde Uygulamlar ,Sanal Cihaz Testi Uygulamları,Öğrenci Sunumları,Öğrenci Sunumları; konularını içermektedir.

1. 1

   Can visualize biomedical device design and virtual performance tests with numerical methods.

   Öğretim yöntemi: Öğretme – öğrenme yöntem ve stratejileri, öğrencilerin kendi kendine çalışma, yaşam boyu öğrenme, gözlem yapma, başkasına öğretme, sunma, eleştirel düşünme, takım çalışması, bilişimden etkin yararlanma gibi becerilerini arttıracak şekilde seçilmektedir. Ayrıca, öğretim tarzının farklı kabiliyetleri olan öğrencileri destekleyecek biçimde olmasına dikkat edilir. Programında kullanılan eğitim-öğretim metotları aşağıdaki listede verilmiştir **: Eğitim - Öğretim Yöntemleri *, Tartışma Yöntemi, Problem Çözme Yöntemi, Bireysel Çalışma Yöntemi, Beyin Fırtınası Tekniği, Proje Temelli Öğrenme Modeli, Bilgi Haritaları Tekniği, Probleme Dayalı Öğrenme Modeli, Deneyimle Öğrenme Modeli · Değerlendirme: Simülasyona Dayalı Değerlendirme

2. 2

   Outline the concepts used in the modeling of complex biomedical systems.

   Öğretim yöntemi: Problem Çözme Yöntemi, Örnek Olay Yöntemi, Proje Temelli Öğrenme Modeli, Bilgisayar Ve İnternet Destekli Öğretim

3. 3

   Defines how numerical solutions can be applied to mathematical models that cannot be resolved analytically and the software tools for them

   Öğretim yöntemi: Tartışma Yöntemi, Problem Çözme Yöntemi, Probleme Dayalı Öğrenme Modeli, Bilgisayar Ve İnternet Destekli Öğretim

4. 4

   Translate a dynamic physiological phenomenon into a mathematical set of equations.

   Öğretim yöntemi: Tartışma Yöntemi, Tartışma Yöntemi, Örnek Olay Yöntemi, Rol Oynama ve Drama Tekniği, Proje Temelli Öğrenme Modeli

5. 5

   Can perform fluid dynamics and structural mechanics analysis in biological systems with the finite element method.

   Öğretim yöntemi: Tartışma Yöntemi, Beyin Fırtınası Tekniği · Değerlendirme: Ödev, Proje Görevi, Kısa Sınav

6. 6

   Simulate three-dimensional differential equations and boundary value problems with finite element analysis.

   Değerlendirme: Sözlü Sınav, Proje Görevi

HAFTALIK PLAN

1. HAFTA 1

   Tanışma, Giriş ve genel kavramlar, Derse genel bakış ve karmaşık sistemlerin modellenmesi ve simülasyonu kavramlarına genel bakış

2. HAFTA 2

   Biyosistem Modellemede Analojiler ve Multi-Fizik Tanımlamalar

3. HAFTA 3

   Dinamik Sistemlerde Kısmi Diferansiyel Denklemler, Nümerik Analiz

4. HAFTA 4

   Medikal Görüntü Analizi, 3D Segmentation of Medical Image Data, Computer- Aided Design Tools

   Ön hazırlık: Öğrenciler 3D Slicer, FreeCAD, MeshMixer ve ANSYS Aim yazılımlarını dersten önce cihazlarında hazır bulundurmalılar.

5. HAFTA 5

   ANSYS Design Modeler, ANSYS Element Bölütleme Uygulamaları

6. HAFTA 6

   Hesaplamlaı Akışkanlar Dinamiği / Kan Akışının Nümerik Analizi

7. HAFTA 7

   Vasküler Cihaz Dizaynı, Sanal Operasyon ve Akış Analizi

8. HAFTA 8

   Kas-İskelet Sisteminde Hesaplamalı Modelleme

9. HAFTA 9

   Cerrahi Planlama ve Simülasyon, Hastaya Özel İmplant ve Greft Tasarımı ve Sanal Testler

10. HAFTA 10

    Hemodinamik Modellerde Uygulamlar

11. HAFTA 11

    Fizyolojik Modellerde Uygulamlar

    Ön hazırlık: Lezyon Mekanizması Modellerinde Uygulamalar ve Veri Görselleştirme ile Karşılaştırmalar

12. HAFTA 12

    Sanal Cihaz Testi Uygulamları

    Ön hazırlık: Öğrenciler Simscale hesabı oluşturup, yazılıma web üzerinden ulaşmalılar.

13. HAFTA 13

    Öğrenci Sunumları

14. HAFTA 14

    Öğrenci Sunumları

DEĞERLENDİRME

• Ara Sınavın Başarıya Oranı30%
• Genel Sınavın Başarıya Oranı70%

KAYNAKLAR

• 1- Finite Element Analysis for Biomedical Engineering Applications - 2019 -CRC Press, Z. C. Yang , 2- Numerical Methods in Biomedical Engineering - Stanley Dunn, Alkis Constantinides, Prabhas V. Moghe -Academic Press Elsevier, 3- Quantitative Human Physiology: An Introduction (Biomedical Engineering) 2nd Edition - Joseph J Feher -Academic Press ElsevierYazılım: ANSYS, Slicer3D, Inobitec, Geomagic, FreeCAD, Simscale, Autodesk MeshMixer, Materialise Mimics Student Editio

ÖĞRETİM ELEMANLARI

• Assist.Prof. Kevser Banu KÖSEKOORDİNATÖR
• Assist.Prof. Kevser Banu KÖSE