Uplatnění absolventa
Profilace absolventa bude velmi žádaná na pracovištích podniků zabývajících se jak konstrukčním a technologickým vývojem, tak výrobou zdravotnických prostředků. Biomechanický inženýr může spoluvytvářet svými znalostmi kvalifikované technické zázemí traumatologických a ortopedických center, fyzioterapeutických a protetických laboratoří a rehabilitačních pracovišť. Absolventi mohou nalézt uplatnění také v institucích zabývajících se výzkumem a vývojem v oblasti materiálů pro biomedicínské aplikace. Díky obecné způsobilosti odpovídající „inženýrskému“ studiu s důrazem na jazykovou a terminologickou vybavenost, organizační a řídící schopnosti bude absolvent schopen s inženýrsko-lékařským přístupem samostatného nebo týmového řešení biomechanické a materiálové problematiky v oblasti lékařství. Absolvent bude své znalosti a dovednosti v oboru aktivně využívat při řešení technických, technologických nebo designových zadání jak po nástupu do praxe, tak případně v doktorském studiu.
Cíle studia
Studijní obor Biomechanické inženýrství vznikl jako odezva na nutnost integrace technických a medicínských oborů v důsledku rostoucího počtu aplikací nových materiálů v traumatologii, chirurgii, ortopedii, ortodoncii a dalších oblastech medicíny. S rozvojem těchto oblastí se zvyšuje důležitost inženýrsko-lékařských přístupů při řešení problematiky designu, technologie výroby a bezpečnosti zdravotnických prostředků, které jsou schopni zvládnout pouze absolventi multidisciplinárních oborů, tedy inženýrských, bioinženýrských a medicínských oborů.
V navazujícím magisterském studiu získávají studenti znalosti a dovednosti, tak aby byli schopni chápat problematiku aplikace progresivních biokompatibilních materiálů v lékařství jak v širších souvislostech, tak i zároveň do větší hloubky. Nový studijní obor je koncipován tak, že obsahuje stěžejní předměty aplikovaného základu oboru, např. předměty Lomová mechanika, Metoda konečných prvků, Degradační procesy materiálů, Koroze a protikorozní ochrana aj., které jsou vhodně kombinovány s dalšími oborovými předměty, jako například Biomechanika I a II, Biokompatibilní materiály, Traumatologie pohybového aparátu, Design a technologie výroby zdravotnických prostředků, Snímače a senzory v biomedicíně, Přístrojová technika v medicíně, aj., tak aby byl naplněn profil absolventa. Svou koncepcí tento obor navazuje na obor Progresivní technické materiály bakalářského studia FMMI, ale ke studiu mohou být přijati také studenti příbuzných bakalářských oborů, jako jsou např. obory Aplikovaná mechanika (Fakulta strojní VŠB-TUO) a Biomedicínský technik (Fakulta elektrotechniky a informatiky VŠB-TUO), nebo obory z jiných technických univerzit.
Absolvent získá znalosti o biomechanice pohybu a metodách jejího hodnocení, dále o zatěžování zdravotnických prostředků (implantáty, fixátory, protézy, ortézy) u pooperačních i poúrazových stavů, klinickém použití zdravotnických prostředků, technologiích jejich výroby a povrchových úprav, ale také o procesech jejich degradace. Absolvent studia se bude v souladu s příslušnými normami orientovat v oblasti výběru a hodnocení vhodných biokompatibilních a sterilních materiálů určených pro výrobu implantátů, fixátorů a materiálů pro další zdravotnické prostředky (protézy, ortézy, rehabilitační pomůcky a zařízení). V případě zájmu si studenti mohou své znalosti a dovednosti dále prohloubit / rozšířit i studiem vybraných volitelných předmětů. Absolventi studijního oboru mohou dále pokračovat v prohlubování znalostí a dovedností v doktorském studiu programu Materiálové vědy a inženýrství.
Studijní obor je přístrojově zabezpečen vybavením laboratoří Katedry neželezných kovů, rafinace a recyklace a Katedry materiálového inženýrství (laboratoře přípravy materiálů, laboratoř práškových technologií, laboratoř tepelného zpracování, laboratoř pro výzkum vodíku v technických materiálech, laboratoře strukturní analýzy, laboratoře zkoušení mechanických vlastností materiálů, laboratoř koroze, aj. Pro výuku je k dispozici vybavení nové Biomechanické laboratoře, které vzniklo v Centru pokročilých inovačních technologií (CPIT VŠB-TUO) v úzké součinnosti s Traumatologickým centrem Fakultní nemocnice Ostrava, s lékařskou fakultou Ostravské univerzity (LF OU), dalšími pracovišti VŠB TUO a firmou MEDIN, a.s., výrobcem zdravotnických prostředků a nástrojů pro traumatologii, chirurgii, stomatologii a jiné lékařské obory. Pro získání cenných poznatků je při výuce k dispozici také nové moderní Edukační centrum, které bylo vybudováno při Traumatologickém centru Fakultní nemocnice Ostrava a je navíc jako jedno z prvních v Evropě vybaveno unikátní, plně automatizovanou technikou k on-line přenosům z operačních sálů.
Při výuce i řešení témat závěrečných prací budou využívány také formy spolupráce s tuzemskými institucemi a/nebo výrobci zdravotnických prostředků, ale také s institucemi v zahraničí, jako např. Politechnika Warszawska, Shanghai University, ÚMMS SAV Bratislava, aj.
Odborné znalosti absolventa
Absolvent studijního oboru
- je schopen orientace v problematice „biomechanika člověka (statika, dynamika, kinematika) versus materiálové vlastnosti implantátů“;
- má přehled o způsobech zatěžování lidského organismu, který bude moci uplatnit také při efektivním navrhování tvarově komplikovaných biomechanických léčebných a rehabilitačních konstrukcí s důrazem na moderní materiálový design;
- disponuje znalostmi z disciplín materiálového inženýrství se zaměřením do oblasti volby materiálu a klinických aplikací zdravotnických prostředků;
- ovládá podrobné charakteristiky, zejména souvislosti vnitřní struktury a užitných vlastností progresivních konstrukčních materiálů v lékařství;
- ovládá pokročilé koncepty zvyšování užitných vlastností materiálů pomocí modifikace technologie výroby s následnou změnou mikrostruktury materiálů;
- je schopen charakterizovat jak základní, tak pokročilé metody zkoušení užitných vlastností materiálů, jakož i metody jejich strukturně fázové analýzy;
- má znalosti o degradačních procesech materiálů a parametrech, které rozhodují o odolnosti materiálů vůči těmto degradačním procesům;
- má přehled o biokompatibilitě volených materiálů a jejich možných reakcích s organismem.
Odborné dovednosti absolventa
Absolventi oboru jsou schopni samostatně a tvůrčím způsobem:
- provádět zpracování lékařských požadavků a údajů (analýza úspěšné/neúspěšné léčby, statistika, CT, MRI, nový design, okrajové podmínky, zatížení, materiálový model atp.) pro inženýrské přístupy při týmovém vývoji nových implantátů a fixátorů určených k léčení zlomenin s uplatněním nových konstrukčních materiálů a moderního designového řešení.
- provádět komplexní analýzu materiálů, jejich výrobních technologií, užitných vlastností aj.; analyzovat a hodnotit existující technická řešení v oblasti materiálů a také navrhovat řešení nová.
- provádět pokročilý návrh nových, případně výběr stávajících biokompatibilních materiálů pro dané podmínky použití (mechanické namáhání, vnější prostředí apod.).
- navrhovat a kvalifikovaně volit vhodné druhy zkoušek pro hodnocení užitných vlastností materiálů a metod pro hodnocení strukturních charakteristik, zkoušky kvalifikovaně vyhodnocovat a některé druhy hodnocení i sami provádět;
- provádět odbornou expertizní činnost s inženýrsko-lékařským přístupem v oblasti materiálového inženýrství;
- analyzovat relevantní informace a na jejich základě hodnotit existující technologické postupy v oblasti výroby a zpracování zdravotnických materiálů a prostředků, resp. navrhovat technologické postupy nové;
- využít získané znalosti k teoretickému i experimentálnímu výzkumu v oblasti biokompatibilních materiálů, zejména pro výzkum a vývoj nových materiálů s vyššími užitnými vlastnostmi a jejich zavádění do výroby;
- na základě poznatků z biomechaniky se může také kvalifikovaně podílet na vývoji nových protéz, ortéz, jejich testování a optimalizace stavby s využitím biomechanických měřících metod a dalších mechanických prostředků k léčbě fraktur a abnormalit pohybového aparátu, rehabilitačních prostředků, jakými jsou rehabilitační chodníky, přístroje pro analýzu lidského pohybu (kinematická a dynamická analýza) a další rehabilitační pomůcky.