Modelação em Engenharia Biomédica

Código:

EBE0148

Sigla:

MEBI

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Engenharia Biomédica

Ocorrência: 2016/2017 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Bioengenharia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MEB	29	Plano de estudos oficial	1	-	6	56	162
MIB	13	Plano de estudos oficial	4	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

A área de modelação e simulação tem ganho terreno rapidamente como uma alternativa às metodologias mais comuns na investigação médica, nomeadamente, nos estudos clínicos e na experimentação animal. De igual modo, a simulação como modalidade de treino médico, está a tornar-se suficientemente realista para representar uma alternativa ao treino em pacientes reais e em animais. A modelação 3D é também uma ferramenta fundamental para o fabrico de próteses e implantes personalizados, recorrendo às tecnologias de prototipagem rápida. O objectivo global da disciplina é o de introduzir os conceitos fundamentais de simulação e modelação, nestas duas áreas específicas da Bioengenharia, conforme se apresenta na Parte I e II do programa abaixo indicado. Os alunos têm oportunidade de trabalhar individualmente e em equipa, de promoverem as suas competências orais e escritas e de análise crítica sobre os assuntos abordados na aula.

Resultados de aprendizagem e competências

Na primeira parte da matéria, os alunos adquirem competências em todas as etapas da modelação 3D e nas tecnologias de prototipagem rápida que são mais usadas na área médica, para o fabrico de modelos médicos 3D e para o fabrico de implantes e próteses por medida, em materiais metálicos, cerâmicos e poliméricos. Na segunda parte da matéria, os alunos desenvolvem a capacidade de construir modelos da fisiologia humana, com especial aplicação para a educação e treino de profissionais de saúde. O processo de aprendizagem inclui a aquisição de competências em todo o processo de desenvolvimento de um modelo: análise crítica das necessidades de modelação, definição de requisitos, conceptualização, descrição matemática, programação e verificação do modelo e validação de resultados de simulação.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Possuir bons conhecimentos sobre Biomateriais e nos processos de fabrico que lhe dão origem. Possuir conhecimentos básicos de álgebra, cálculo e linguagem algorítmica.

Programa

Parte I: Biomodelação 3D e Prototipagem rápida. Introdução e conceitos fundamentais. Modelos médicos 3D & Protótipos. Técnicas de prototipagem rápida. Engenharia inversa. Implantologia guiada. Fabrico de biomateriais personalizados. Biocerâmicos, biopolímeros e biometais personalizados. Aplicações clínicas. Parte II - Modelação e simulação da fisiologia humana: Requisitos do modelo e do interface; Modelos conceptuais; Modelos matemáticos; Discretização e implementação de software; Interpretação de resultados de simulação; Aplicações.

Bibliografia Obrigatória

Fernando Jorge Alves et al; “Protoclick- Prototopiagem Rápida”, 2001
Kai, Chua Chee; Rapid prototyping. ISBN: 981-238-117-1
Principles of Materials Science and Engeneering
Willem van Meurs; Modeling and Simulation in Biomedical Engineering: Applications in Cardiorespiratory Physiology, McGraw-Hill Professional; 1 edition , 2011. ISBN: 10: 0071714456 e 13: 978-0071714457

Bibliografia Complementar

Insight Media; Medical Applications of Rapid Prototyping, Insight Media, 2009 (Trata-se de um DVD.)
Rosenbaum, Sara E.; Basic pharmacokinetics and pharmacodynamics: An integrated textbook and computer simulations, John Wiley & Sons, 2016. ISBN: 978-0-470-56906-1
Keener, James, and James Sneyd; Mathematical PhysiologyII: Systems Physiology, Springer, 2009. ISBN: 

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Para estimular a participação activa na aula, é solicitado aos alunos, muitas vezes, que leiam um capítulo seleccionado antes de uma aula teórico-prática. Durante a aula, o docente clarifica o conteúdo do capítulo seleccionado e aborda os seus aspectos mais importantes. Exemplos adicionais serão trabalhados pelos alunos e discutidos colectivamente. É prática comum os alunos serem questionados no decurso da aula.

Software

Matlab

Tipo de avaliação

Avaliação por exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Trabalho prático ou de projeto	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	93,00
Frequência das aulas	42,00
Total:	135,00

Obtenção de frequência

Mínimo de 10 valores na nota final.

Fórmula de cálculo da classificação final

P: Projeto prático
E: Exame
G: Nota final 

G = 0.75*E + 0.25*P

Provas e trabalhos especiais

Não aplicável

Trabalho de estágio/projeto

No âmbito das aulas laboratoriais, os/as alunos/as deverão desenvolver um projecto de modelação e simulação da fisiologia humana.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Através da realização de um exame final.

Melhoria de classificação

Será realizado um exame de melhoria de classificação.

Observações

Suitable for English-speaking students