Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
Kardiyovasküler MekanikBME321035300
ÖnkoşullarYok
YarıyılGüz, Bahar
Dersin Diliİngilizce
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüSeçmeli @ Biyomedikal Mühendisliği Lisans Programı
Seçmeli @ Bilgisayar Mühendisliği Lisans Programı
Seçmeli @ Elektrik Mühendisliği Lisans Programı
Seçmeli @ Elektronik & Haberleşme Mühendisliği Lisans Programı
Ders KategorisiTemel Meslek Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimBiyomedikal Mühendisliği Bölümü
Dersin KoordinatörüKamuran A. KADIPAŞAOĞLU
Dersi Veren(ler)
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıKalp ve arteriyovenöz yapıların anatomisi, fizyolojisi ve patolojisinin etimolojik ve kavramsal olarak anlaşılmasını sağlar, kardiyovasküler sistem ve mekanik dolaşım yardım modalitelerinin modelleme ve simülasyonunun temellerini öğretir.
Dersin İçeriğiKalbin, arter ve toplardamarların tasarımı (anatomisi), işlevi (fizyolojisi) ve işlev bozuklukları (patoloji) matematiksel ve fiziksel yasalara ve mühendislik ilkelerine dayalı olarak açıklanır. Kardiyovasküler sistemin matematiksel, hidromekanik ve elektriksel analoglarını geliştirmeye yönelik yöntemler açıklanır. Çeşitli ilgili patofizyolojiler, Matlab kullanılarak modellenir ve simüle edilir. Konjestif Kalp Yetmezliğinin tedavisi için Mekanik Dolaşım Desteğine dahil olan cihazlar ve klinik süreçler incelenir.
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • Greatest Benefit to Mankind, Porter R, WW Norton & Co, NY, NY (1997)
  • Medical Physiology, AC Guyton
  • William Harvey and the Mechanics of the Heart, Shackelford J, Oxford U Press, Oxford, (2003)
  • Saving the Heart - The Battle to Conquer Coronary Artery Disease, Klaidman S, Oxford U Press, Oxford, (2000)
  • King of Hearts - The True Story of the Maverick who Pioneered Heart Surgery, Miller GW, Random House, NY, NY (2000)
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Kalp yerine pistonlu pompa (silindir içinde piston), damar yerine uyumlu borular ve kan yerine Newton sıvısı kullanılacak şekilde temel bir anlayış geliştirir. [2,4]
  2. Tıbbi etimolojide akıcılık geliştirir. [4]
  3. Bir hidrolik sistemin (basınç-hacim-akış) değişkenleri ile bir elektrik sisteminin (gerilim-yük-akım) değişkenleri arasında ve bir hidrolik sistemin parametreleri (uyum, hidrolik direnç ve akışkan ataleti) ile bir elektrik sisteminin parametreleri (kapasitans, direnç) arasında analojiler kurar. [2,4
  4. Ventriküler sistolik elastans ve diyastolik kompliyans, vasküler empedanslar ve atriyoventriküler eşleşme çalışmalarına zaman ve frekans alanı analiz tekniklerini uygular. [2,4]
  5. Kardiyovasküler Benzetim Devresi modelinde normal ve patolojik kardiyovasküler fizyolojileri simüle etmek için doğrusal zamandan bağımsız geri besleme kontrol tekniklerini uygular. [2,4]

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1 Introduction: Medical Scientific History Milestones in Cardiology & Cardiac Surgery Medical EtymologyFurther reading from given textbooks
2Cardiovascular System Anatomy and Physiology -Time Domain Analysis : P-t and V-t diagrams -Pressure-Volume Plane Analysis: P-V LoopsFurther reading from given textbooks
3Objective Measures of Function/Dysfunction Cardiac: - Load-dependent: Cardiac output, dP/dt, Work, Power, Hydraulic and Metabolic Efficiencies - Load-independent: Elastance, Compliance Arterial: - Elastance Arterioventricular CouplingFurther reading from given textbooks
4Modeling: Aorta as Hydraulic Reservoir - Capacitance, Vascular Resistance - RC filling & emptying- 1st order kinematics - Continuous (Laplace) & discrete (Simulink) solutions of 1st order homogeneous/non-homogeneous linear differential equations Further reading from given textbooksFurther reading from given textbooks
5Modeling: Left Ventricle as Piston-in-Cylinder - Variable Capacitance & Time-varying Elastance - Simple Harmonic Oscillator - Continuous and discrete solutions of 2nd order kinematicsFurther reading from given textbooks
6Modeling: Cardiovascular System - Windkessel Models of Arteries: 4-element model of aorta -Frequency Domain Analysis: Arterial Input Impedance and Characteristic Impedance -- Lumped Parameter SystemsFurther reading from given textbooks
7Analogous Models of the CV System - Eight-Chamber Model - Dynamic equations & P-V-Q relationships in - Hydromechanical Analogue - Electrical AnalogueFurther reading from given textbooks
8Ara Sınav 1
9Cardiovascular Pathologies - Cardiomyopathies: Ischemic, Valvular, etc. - Systolic & Diastolic Dysfunction - Parametric Analysis of Pathologic ModelsFurther reading from given textbooks
10Mechanical Circulatory Assistance - Historical Development of Left Ventricular Assist Devices (LVADs) & Total Artificial Hearts (TAHs) - LVAD design & performance testing - Virtual (SolidWorks, ANSYS) - Physical (PIV, HSM) - Biologic (Animal, Clinical)Further reading from given textbooks
11Modeling: Continuous Flow (CF) LVADs - Pressure-Flow Relationships - Electromechanical Power Transmission - Electromagnetic Analogue - Hydromechanic Analogue Further reading from given textbooksFurther reading from given textbooks
12Feed-back Control: Hydromechanic Simulation Circuit (HSM)Further reading from given textbooks
13Feed-back Control: LVADFurther reading from given textbooks
14Putting It All Together: Design of an Elastance-controlled HSM for Developing and Testing Feed-back Control Algorithms for an Artificially Pulsed CF-LVAD in order to Maximize Cardiovascular System EfficiencyFurther reading from given textbooks
15Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Derse Özgü Staj
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği
Ödev330
Sunum/Jüri
Projeler
Seminer/Workshop
Ara Sınavlar130
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati143
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışması143
Derse Özgü Staj
Ödev38
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği
Projeler
Sunum / Seminer
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)115
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)125
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarYok