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Academic Year/course: 2023/24

633 - Master's Degree in Biomedical Engineering

69710 - Biomechanical modeling of the cardiovascular system


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
69710 - Biomechanical modeling of the cardiovascular system
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
633 - Master's Degree in Biomedical Engineering
ECTS:
3.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

The objective of the subject is to provide the student with the necessary skills to make simple models that allow the reproduction of the main characteristics of the cardiovascular system.
The subject focuses on providing the student with the basic tools in computational simulation to reproduce the functional behaviour of different components of the system, such as blood vessels, heart or blood flow. Finally, some situations of clinical interest will be presented, such as pathology modelling, tissue interaction with intravascular devices.
The objectives are aligned with the Sustainable Development Goals:

Goal 3: Ensure Healthy Lives and Promote Wellness for All at All Ages. Objective 3.4
Goal 9: Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization and foster innovation. Objective 9.5

2. Learning results

  • To know the main characteristics that define the mechanical behaviour of the tissues of the cardiovascular system.
  • To identify the mathematical models of behaviour (elastic, hyperelastic, inelastic, etc.) that best reproduce the properties of each type of tissue (heart, arteries and veins), as well as the behaviour of blood.
  • To know how to apply numerical methodologies to model the behaviour of the different biological structures that compose the cardiovascular system.
  • To be able to apply numerical methodologies to analyse and model blood flow and its interaction with vessels and the heart.
  • To know how to apply numerical methodologies to analyse and study the interaction of the cardiovascular system with medical devices and implants.

3. Syllabus

1: Introduction
2: Composition, structure and functionality of tissues of the cardiovascular system.
3: Elastic models of cardiovascular tissue behaviour.
4: Inelastic models of cardiovascular tissue behaviour.
5: Blood flow modelling.
6: Modelling of adaptive and degenerative processes in pathologies of the cardiovascular system.
7: Interaction of devices and implants with the cardiovascular system.

 

4. Academic activities

Theoretical classes. Presentation by the teacher of the main contents of the subject.

Practical sessions. There will be several practical sessions, with a series of activities to be performed in them. A duly completed report must be submitted upon completion of the practical sessions.

Application or research work. Application of the knowledge presented in the subject. It must be presented orally to the rest of the students in Spanish or English.

Tutoring. Personalized attention for students.

Assessment Set of theoretical-practical written tests and presentation of reports or papers used in the evaluation of the student's progress.

5. Assessment system

Continuous assessment:
Final exam (40%).
The test will consist of several theoretical and practical questions. The student must obtain a minimum total grade of 4 out of 10 points.
Tutored practical work (30%).
The evaluation of the tutored work proposed throughout the two-month period will take into account the suitability and originality of the proposed solution, the relation with the concepts learned in class, as well as the oral presentation. The student must obtain a minimum total grade of 4 points out of 10.
Practical sessions (30%).
The assessment of the practical sessions will be done through the reports presented after them, as well as the work done in the laboratory or computer lab. The student must obtain a minimum total grade of 4 out of 10 points.

Global assessment:
In the case of students who opt for the global evaluation, both in the first and second call, the written exam will include questions from the theoretical part with a value of 70% and from the practical sessions, whose final value will be
30%.

The second call will be evaluated by means of a global assessment.

 


Curso Académico: 2023/24

633 - Máster Universitario en Ingeniería Biomédica

69710 - Modelado biomecánico del sistema cardiovascular


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
69710 - Modelado biomecánico del sistema cardiovascular
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
633 - Máster Universitario en Ingeniería Biomédica
Créditos:
3.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

El objetivo de la asignatura es dotar al estudiante de las capacidades necesarias para realizar modelos simples que permitan reproducir las principales características del sistema cardiovascular.
La asignatura se centra en proporcionar al estudiante las herramientas básicas en simulación computacional que permita reproducir el comportamiento funcional de distintos componentes del sistema, como los vasos sanguíneos, corazón o flujo sanguíneo. Por último, se presentarán algunas situaciones de interés clínico, como puede ser el modelado de patologías, la interacción del tejido con dispositivos intravasculares.
Los objetivos están alineados con Objetivos de Desarrollo Sostenible:

Objetivo3: Garantizar una vida sana y promover el bienestar para todos en todas las edades. Meta 3.4
Objetivo 9: Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible y fomentar la innovación. Meta 9.5

2. Resultados de aprendizaje

Conocer las características principales que definen el comportamiento mecánico de los tejidos del sistema cardiovascular.

Identificar los modelos matemáticos de comportamiento (elástico, hiperelástico, inelástico, etc.) que mejor reproducen las propiedades de cada tipo de tejido (corazón, arterias y venas), así como del comportamiento de la sangre.

Saber aplicar metodologías numéricas para modelar el comportamiento de las diferentes estructuras biológicas que componen el sistema cardiovascular.

Estar en condiciones de aplicar metodologías numéricas para analizar y modelar el flujo sanguíneo y su interacción con los vasos y el corazón.

Saber aplicar las metodologías numéricas para analizar y estudiar la interacción del sistema cardiovascular con dispositivos médicos e implantes.

3. Programa de la asignatura

1: Introducción
2: Composición, estructura y funcionalidad de tejidos del sistema cardiovascular.
3: Modelos elásticos del comportamiento del tejido cardiovascular.
4: Modelos inelásticos del comportamiento del tejido cardiovascular.
5: Modelado del flujo sanguíneo.
6: Modelado de los procesos adaptativos y degenerativos en patologías del sistema cardiovascular.
7: Interacción de dispositivos e implantes con el sistema cardiovascular.

4. Actividades académicas

Clases Teóricas. Exposición por parte del profesor de los principales contenidos de la asignatura.

Prácticas. Se realizarán varias prácticas, planteándose una serie de actividades a realizar durante las mismas. Posteriormente a la finalización de las prácticas se deberá entregar un informe debidamente cumplimentado.

Trabajos de aplicación o investigación. Aplicación de los conocimientos presentados en la asignatura. Se deberá presentar  oralmente ante el resto de estudiantes en castellano o inglés.

Tutoría. Horario de atención personalizada al alumno.

Evaluación. Conjunto de pruebas escritas teórico-prácticas y presentación de informes o trabajos utilizados en la evaluación del progreso del estudiante.

5. Sistema de evaluación

Evaluación continuada:
Examen final (40%).
La prueba constará de diversas cuestiones teórico-prácticas. El alumno ha de obtener una puntuación mínima total de 4 puntos sobre 10.
Trabajos prácticos tutorizados (30%).
En la evaluación de los trabajos tutorizados propuestos a lo largo del bimestre se tendrá en cuenta la idoneidad y  originalidad de la solución propuesta, la relación con los conceptos aprendido en clase, así como la presentación oral.  El alumno ha de obtener una puntuación mínima total de 4 puntos sobre 10.
Prácticas de la asignatura (30%).
La evaluación de las prácticas se realizará a través de los informes presentados posteriormente a las mismas, así como del trabajo realizado en el laboratorio o sala de ordenadores. El alumno ha de obtener una puntuación mínima total de 4 puntos sobre 10.

Evaluación global:
Para el caso de estudiantes que opten por la evaluación global, tanto en primera como en segunda convocatoria, en el examen escrito se incluirán preguntas de la parte teórica con un valor del 70% y de las prácticas cuyo valor final será del
30%.

La segunda convocatoria será evaluada mediante evaluación global.