Ana içeriğe atla

Ders Detayı

Ders Tanımı

DersKoduYarıyılT+U SaatKrediAKTS
BİYOMEDİKAL MODELLEME VE SİMÜLASYONBME4113197Güz Dönemi3+036
Ders Programı
Ön Koşul Dersleri
Önerilen Seçmeli Dersler
Dersin Diliİngilizce
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüPrograma Bağlı Seçmeli
Dersin KoordinatörüDr.Öğr.Üye. Kevser Banu KÖSE
Dersi VerenlerDr.Öğr.Üye. Kevser Banu KÖSE
Dersin Yardımcıları
Dersin AmacıBu 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.
Dersin İçeriğiBu 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 Dizaynı ve Sanal Testler,Hemodinamik Modellerde Uygulamlar,Fizyolojik Modellerde Uygulamlar,Sanal Cihaz Testi Uygulamları,Öğrenci Sunumları,Öğrenci Sunumları; konularını içermektedir.
Dersin Öğrenme KazanımlarıÖğretim YöntemleriÖlçme Yöntemleri
Biyomedikal cihaz tasarımı ve sanal performans testlerini nümerik metodlarla sanal görselleştirir10, 12, 16, 3F
Karmaşık biyomedikal sistemlerin modellenmesinde kullanılan kavramları özetler.9F
Dinamik bir fizyolojik fenomeni matematiksel bir denklem setine çevirebilir.19, 3F
Analitik çözümlenemeyen matematik modellere nümerik çözümlerin nasıl uygulanabileceğini ve bunlar için gerekli araçları tanımlar.10, 12, 19, 21, 3
Bilgisayar destekli yazılımlar ile medikal görüntü verilerini STL objelerine dönüştürebilir, üç boyutlu objeler tasarlayabilir.10, 12, 16, 19, 3, 9F
Sonlu eleman yöntemi ile biyolojik sistemlerde akışkan dinamiği ve yapısal mekanik analiz yapabilir. Üç boyutlu diferansiyel denklemlerin ve sınır değer problemlerini, sonlu eleman analizi ile simüle edebilir.10, 12, 14, 16, 18, 19, 2, 3, 4, 6D, E, F, H
Öğretim Yöntemleri:10: Tartışma Yöntemi, 12: Problem Çözme Yöntemi, 14: Bireysel Çalışma Yöntemi, 16: Soru - Cevap Tekniği , 18: Mikro Öğretim Tekniği , 19: Beyin Fırtınası Tekniği, 2: Proje Temelli Öğrenme Modeli, 21: Benzetim/Simülasyon Tekniği, 3: Probleme Dayalı Öğrenme Modeli, 4: Sorgulama Temelli Öğrenme Modeli, 6: Deneyimle Öğrenme Modeli, 9: Anlatım Yöntemi
Ölçme Yöntemleri:D: Sözlü Sınav, E: Ödev, F: Proje Görevi, H: Performans Görevi

Ders Akışı

SıraKonularÖn Hazırlık
1Tanışma, Giriş ve genel kavramlar, Derse genel bakış ve karmaşık sistemlerin modellenmesi ve simülasyonu kavramlarına genel bakışBiyoömedikal modelleme uygulamalrı hakkında genel bilgi edinilir
2Biyosistem Modellemede Analojiler ve Multi-Fizik TanımlamalarMulti-fizik Simülasyon örnekleri araştırılır
3Dinamik Sistemlerde Kısmi Diferansiyel Denklemler, Nümerik AnalizDiferansiyel denklem bilgisi gözden geçirilir
4Medikal Görüntü Analizi, 3D Segmentation of Medical Image Data, Computer-Aided Design ToolsÖğrenciler 3D Slicer, FreeCAD, MeshMixer ve ANSYS Aim yazılımlarını dersten önce cihazlarında hazır bulundurmalılar.
5ANSYS Design Modeler, ANSYS Element Bölütleme UygulamalarıANSYS student yazılımı kişisel bilgisayarlara kurulur
6Hesaplamlaı Akışkanlar Dinamiği / Kan Akışının Nümerik AnaliziBir önceki dersin tekrarı yapılır.
7Vasküler Cihaz Dizaynı, Sanal Operasyon ve Akış AnaliziBir önceki dersin tekrarı yapılır
8Kas-İskelet Sisteminde Hesaplamalı ModellemeBiyomekanik bilgisi gözden geçirilir
9Cerrahi Planlama ve Simülasyon, Hastaya Özel İmplant ve Greft Dizaynı ve Sanal TestlerSanal cerrahi çalışmaları hakkında literatür taraması yapılır
10Hemodinamik Modellerde UygulamlarHemodinamik simülasyonlar hakkında literatür araştırması yapılır
11Fizyolojik Modellerde UygulamlarLezyon Mekanizması Modellerinde Uygulamalar ve Veri Görselleştirme ile Karşılaştırmalar
12Sanal Cihaz Testi UygulamlarıÖğrenciler Simscale hesabı oluşturup, yazılıma web üzerinden ulaşmalılar.
13Öğrenci SunumlarıGeçmiş senelerdeki sunumlar incelenir
14Öğrenci SunumlarıGeçmiş senelerdeki sunumlar incelenr
Kaynak
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 Elsevier
Yazılım: ANSYS, Slicer3D, Inobitec, Geomagic, FreeCAD, Simscale, Autodesk MeshMixer, Materialise Mimics Student Edition

Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı

Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı
NoProgram Yeterliliği Katkı Düzeyi
12345
1
Matematik, fen bilimleri ve ilgili mühendislik disiplinine özgü konularda yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, karmaşık mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi
X
2
Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi
X
3
Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi
X
4
Mühendislik uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi
X
5
Karmaşık mühendislik problemlerinin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi
X
6
Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi
X
7
Sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi
X
8
Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi
X
9
Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilinci; mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi
X
10
Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi
X
11
Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık
12
İnsan vücudunu anlama ve onarmada mühendisliğin ilkelerini uygulama ve karar verme yetisi
X

Değerlendirme Sistemi

Katkı DüzeyiMutlak Değerlendirme
Ara Sınavın Başarıya Oranı 30
Genel Sınavın Başarıya Oranı 70
Toplam 100
AKTS / İşyükü Tablosu
EtkinlikSayıSüresi (Saat)Toplam İş Yükü (Saat)
Ders Saati14342
Rehberli Problem Çözme414
Problem Çözümü / Ödev / Proje / Rapor Tanzimi414
Okul Dışı Diğer Faaliyetler313
Proje Sunumu / Seminer23060
Kısa Sınav (QUİZ) ve Hazırlığı236
Ara Sınav ve Hazırlığı13030
Genel Sınav ve Hazırlığı13030
Performans Görevi, Bakım Planı111
Toplam İş Yükü (Saat)180
Dersin AKTS Kredisi = Toplam İş Yükü (Saat)/30*=(180/30)6
Dersin AKTS Kredisi: *30 saatlik çalışma 1 AKTS kredisi sayılmaktadır.

Dersin Detaylı Bilgileri

Ders Tanımı

DersKoduYarıyılT+U SaatKrediAKTS
BİYOMEDİKAL MODELLEME VE SİMÜLASYONBME4113197Güz Dönemi3+036
Ders Programı
Ön Koşul Dersleri
Önerilen Seçmeli Dersler
Dersin Diliİngilizce
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüPrograma Bağlı Seçmeli
Dersin KoordinatörüDr.Öğr.Üye. Kevser Banu KÖSE
Dersi VerenlerDr.Öğr.Üye. Kevser Banu KÖSE
Dersin Yardımcıları
Dersin AmacıBu 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.
Dersin İçeriğiBu 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 Dizaynı ve Sanal Testler,Hemodinamik Modellerde Uygulamlar,Fizyolojik Modellerde Uygulamlar,Sanal Cihaz Testi Uygulamları,Öğrenci Sunumları,Öğrenci Sunumları; konularını içermektedir.
Dersin Öğrenme KazanımlarıÖğretim YöntemleriÖlçme Yöntemleri
Biyomedikal cihaz tasarımı ve sanal performans testlerini nümerik metodlarla sanal görselleştirir10, 12, 16, 3F
Karmaşık biyomedikal sistemlerin modellenmesinde kullanılan kavramları özetler.9F
Dinamik bir fizyolojik fenomeni matematiksel bir denklem setine çevirebilir.19, 3F
Analitik çözümlenemeyen matematik modellere nümerik çözümlerin nasıl uygulanabileceğini ve bunlar için gerekli araçları tanımlar.10, 12, 19, 21, 3
Bilgisayar destekli yazılımlar ile medikal görüntü verilerini STL objelerine dönüştürebilir, üç boyutlu objeler tasarlayabilir.10, 12, 16, 19, 3, 9F
Sonlu eleman yöntemi ile biyolojik sistemlerde akışkan dinamiği ve yapısal mekanik analiz yapabilir. Üç boyutlu diferansiyel denklemlerin ve sınır değer problemlerini, sonlu eleman analizi ile simüle edebilir.10, 12, 14, 16, 18, 19, 2, 3, 4, 6D, E, F, H
Öğretim Yöntemleri:10: Tartışma Yöntemi, 12: Problem Çözme Yöntemi, 14: Bireysel Çalışma Yöntemi, 16: Soru - Cevap Tekniği , 18: Mikro Öğretim Tekniği , 19: Beyin Fırtınası Tekniği, 2: Proje Temelli Öğrenme Modeli, 21: Benzetim/Simülasyon Tekniği, 3: Probleme Dayalı Öğrenme Modeli, 4: Sorgulama Temelli Öğrenme Modeli, 6: Deneyimle Öğrenme Modeli, 9: Anlatım Yöntemi
Ölçme Yöntemleri:D: Sözlü Sınav, E: Ödev, F: Proje Görevi, H: Performans Görevi

Ders Akışı

SıraKonularÖn Hazırlık
1Tanışma, Giriş ve genel kavramlar, Derse genel bakış ve karmaşık sistemlerin modellenmesi ve simülasyonu kavramlarına genel bakışBiyoömedikal modelleme uygulamalrı hakkında genel bilgi edinilir
2Biyosistem Modellemede Analojiler ve Multi-Fizik TanımlamalarMulti-fizik Simülasyon örnekleri araştırılır
3Dinamik Sistemlerde Kısmi Diferansiyel Denklemler, Nümerik AnalizDiferansiyel denklem bilgisi gözden geçirilir
4Medikal Görüntü Analizi, 3D Segmentation of Medical Image Data, Computer-Aided Design ToolsÖğrenciler 3D Slicer, FreeCAD, MeshMixer ve ANSYS Aim yazılımlarını dersten önce cihazlarında hazır bulundurmalılar.
5ANSYS Design Modeler, ANSYS Element Bölütleme UygulamalarıANSYS student yazılımı kişisel bilgisayarlara kurulur
6Hesaplamlaı Akışkanlar Dinamiği / Kan Akışının Nümerik AnaliziBir önceki dersin tekrarı yapılır.
7Vasküler Cihaz Dizaynı, Sanal Operasyon ve Akış AnaliziBir önceki dersin tekrarı yapılır
8Kas-İskelet Sisteminde Hesaplamalı ModellemeBiyomekanik bilgisi gözden geçirilir
9Cerrahi Planlama ve Simülasyon, Hastaya Özel İmplant ve Greft Dizaynı ve Sanal TestlerSanal cerrahi çalışmaları hakkında literatür taraması yapılır
10Hemodinamik Modellerde UygulamlarHemodinamik simülasyonlar hakkında literatür araştırması yapılır
11Fizyolojik Modellerde UygulamlarLezyon Mekanizması Modellerinde Uygulamalar ve Veri Görselleştirme ile Karşılaştırmalar
12Sanal Cihaz Testi UygulamlarıÖğrenciler Simscale hesabı oluşturup, yazılıma web üzerinden ulaşmalılar.
13Öğrenci SunumlarıGeçmiş senelerdeki sunumlar incelenir
14Öğrenci SunumlarıGeçmiş senelerdeki sunumlar incelenr
Kaynak
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 Elsevier
Yazılım: ANSYS, Slicer3D, Inobitec, Geomagic, FreeCAD, Simscale, Autodesk MeshMixer, Materialise Mimics Student Edition

Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı

Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı
NoProgram Yeterliliği Katkı Düzeyi
12345
1
Matematik, fen bilimleri ve ilgili mühendislik disiplinine özgü konularda yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, karmaşık mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi
X
2
Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi
X
3
Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi
X
4
Mühendislik uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi
X
5
Karmaşık mühendislik problemlerinin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi
X
6
Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi
X
7
Sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi
X
8
Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi
X
9
Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilinci; mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi
X
10
Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi
X
11
Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık
12
İnsan vücudunu anlama ve onarmada mühendisliğin ilkelerini uygulama ve karar verme yetisi
X

Değerlendirme Sistemi

Katkı DüzeyiMutlak Değerlendirme
Ara Sınavın Başarıya Oranı 30
Genel Sınavın Başarıya Oranı 70
Toplam 100

Sayısal Veriler

Ekleme Tarihi: 06/07/2022 - 16:47Son Güncelleme Tarihi: 06/07/2022 - 16:48