Lukáš Horný

Associate professor

Lab of Biomechanics of the Department of Mechanics, Biomechanics and Mechatronics

Faculty of Mechanical Engineering


Adress: Technicka 4, 166 07, Prague, Czech Republic phone: +420 608 704 805 email: room: 607 (experimental works are conducted in Laboratory of Cardiovascular Mechanics Lab E3-139)


Habilitation in Applied mechanics - 2015 Faculty of Mechanical Engineering CZECH TECHNICAL UNIVERSITY in PRAGUE

Ph.D. in Biomechanics - 2012 Faculty of Mechanical Engineering CZECH TECHNICAL UNIVERSITY in PRAGUE

Ing. (MSc.) in Mathematics and Mechanics - 2000 Faculty of Mechanical Engineering of BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY and Faculty of Sciences MASARYK UNIVERSITY in BRNO

You can also find me on ResearchGate


At the university, I mainly have research duties but additionally I share some lectures with my colleagues (Biomechanics I, Biomechanics II, Project I and II – cardiovascular chapters and topics related to nonlinear elasticity) and I also hold the course of Pathobiomechanics of Cardiovascular System.

Lukáš Horný is principal investigator in the basic research project GA18-26041S "Effect of axial prestretch on mechanical response of nonlinearly elastic and viscoelastic tubes" supported by the Czech Science Foundation.

My research interest includes: Biomechanics of cardiovascular system (arteries, veins, heart, valves…), Mechanobiology especially linked with age-related changes and aging, General nonlinear elasticity and viscoelasticity, Mechanical behavior of elastomers, Composite materials with elstomer matrix

Latest news

Full list of publications is available via GOOGLE SCHOLAR
List of selected publications (Journal Articles)

Voňavková T., Horný L. (2020) Effect of axial prestretch and adipose tissue on the inflation-extension behavior of the human abdominal aorta. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering 23(3):81-91. MANUSCRIPT VERSION Publisher version click here.


Suchý T., Šupová M., Sauerová P., Hubálek Kalbáčová M., Klapková E., Pokorný M., Horný L., Závora J., Ballay R., Denk F., Sojka M., Vištejnová L. (2019) Evaluation of collagen/hydroxyapatite electrospun layers loaded with vancomycin, gentamicin and their combination: Comparison of release kinetics, antimicrobial activity and cytocompatibility. J European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 140:50-59. MANUSCRIPT VERSION Publisher version click here.

Kubášová K., Sedláček R., Horný, L. (2019) Evaluation of Wear of Milling Cutters for Drilling of Nail Holes Used for Osteosynthesis of Long Bones of Lower Limbs. Strojnicky Casopis 69(3):69-74. Publisher version click here.


Straka F., Schornik D., Masin J., Filova E., Mirejovsky T., Burdikova Z., Svindrych Z., Chlup H., Horny L., Daniel M., Machac J., Skibová J., Pirk J., Bacakova L. (2018) A human pericardium biopolymeric scaffold for autologous heart valve tissue engineering: cellular and extracellular matrix structure and biomechanical properties in comparison with a normal aortic heart valve. J Biomater Sci-Polym Ed. MANUSCRIPT VERSION Publisher version click here.


Straka F, Schornik D, Masin J, Filova E, Mirejovsky T, Burdikova Z, Svindrych Z, Chlup H, Horny L, Vesely J, Pirk J, Bacakova L. (2017). A new approach to heart valve tissue engineering based on modifying autologous human pericardium by 3D cellular mechanotransduction. J Biomater Tissue Eng, 7(7):527-543. The final publication is available via

Suchý T., Šupová M., Klapková E., Adámková V., Závora J., Žaloudková M., Rýglová Š., Ballay R., Denk F., Pokorný M., Sauerová P., Hubálek Kalbáčová M., Horný L., Veselý J., Voňavková T., Průša R. (2017). The release kinetics, antimicrobial activity and cytocompatibility of differently prepared collagen/hydroxyapatite/vancomycin layers: Microstructure vs. nanostructure Eur J Pharm Sci, 100:219-229. MANUSCRIPT VERSION Publisher link

Horný L., Adámek T., Kulvajtová M. (2017). A comparison of age-related changes in axial prestretch in human carotid arteries and in human abdominal aorta. Biomech Model Mechanobiol, 16(1):375-383. MANUSCRIPT VERSION The final publication is available at Springer via

Marvan J., Horák Z., Vilímek M., Horný L., Kachlík D., Báča V. (2017). Fixation of distal fibular fractures: A biomechanical study of plate fixation techniques. Acta Bioeng. Biomech., 19(1):33-39. The final publication is available via


Suchý T., Šupová M., Klapková E., Horný L., Rýglová Š., Žaloudková M., Braun M., Sucharda Z., Ballay R., Veselý J., Chlup H., Denk F. (2016). The sustainable release of Vancomycin and its degradation products from nanostructured collagen/hydroxyapatite composite layers. J Pharm Sci, 105(3):1288-1294. MANUSCRIPT VERSION Publisher link

Horný L., Netušil M. (2016). How does axial prestretching change the mechanical response of nonlinearly elastic incompressible thin-walled tubes. Int J Mech Sci, 106:95-106. MANUSCRIPT VERSION Publisher link


Prezentace pro obhajobu habilitační práce a habilitační přednášku 15. 10. 2015 ČVUT FS PDF

Habilitační práce obhájená 15. 10. 2015 na zasedání vědecké rady ČVUT FS a habilitační komise AXIAL PRESTRETCH AND BIOMECHANICS OF ABDOMINAL AORTA PDF

Horný L., Netušil M., Horák Z. (2015). Limit point instability in pressurization of anisotropic finitely extensible hyperelastic thin-walled tube. Int J Nonlin Mech, 77:107-114. MANUSCRIPT VERSION Publisher link

Veselý J., Horný L., Chlup H., Adámek T., Krajíček M., Žitný R. (2015). Constitutive Modeling of Human saphenous veins at overloading Pressures. J Mechan Behav Biomed Mater, 45:101-108. MANUSCRIPT VERSION Publisher link


Horny, L., Netusil, M., & Daniel, M. (2014). Limiting extensibility constitutive model with distributed fibre orientations and ageing of abdominal aorta. J Mechan Behav Biomed Mater, 38:39-51. MANUSCRIPT VERSION Publisher link

Horny, L., Adamek, T., & Kulvajtova, M. (2014). Analysis of axial prestretch in the abdominal aorta with reference to post mortem interval and degree of atherosclerosis. J Mechan Behav Biomed Mater 33:93-98. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Horny, L., Netusil, M., Vonavkova, T. (2014). Axial prestretch and circumferential distensibility in biomechanics of abdominal aorta. Biomech Model Mechanobiol 13(4):783-799. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Horny, L.(2014). Effect of axial prestretch on inflation instability in finitely extensible thin-walled tube. Bulletin of Applied Mechanics 10(36):5-10. MANUSCRIPT VERSION

Voňavková, T., Horný, L., Kulvajtová, M., Žitný, R. (2014). Uniaxial tensile test of perivascular adipose tissue. Bulletin of Applied Mechanics 10(36):11-14. MANUSCRIPT VERSION


Gultova, E., Horny, L., Chlup, H., Zitny, R., Adamek, T., & Kulvajtova, M. (2013). Preservation of tangent modulus of pericardial tissue during cold storage. Comput Method Biomech Biomed Eng 16(SUPPL 1), 318-319. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Horny, L., Adamek, T., & Zitny, R. (2013). Age-related changes in longitudinal prestress in human abdominal aorta. Arch Appl Mech 83(6), 875-888. Publisher link MANUSCRIPT VERSION RAW DATA XLS


Horny, L., Chlup, H., Zitny, R., Vonavkova, T., Vesely, J., & Lanzer, P. (2012). Ex vivo coronary stent implantation evaluated with digital image correlation. Exp Mech 52(9), 1555-1558. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Horny, L., Adamek, T., Chlup, H., & Zitny, R. (2012). Age estimation based on a combined arteriosclerotic index. Int J Leg Med 126(2), 321-326. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Horny, L., Adamek, T., Vesely, J., Chlup, H., Zitny, R., & Konvickova, S. (2012). Age-related distribution of longitudinal pre-strain in abdominal aorta with emphasis on forensic application. Forensic Sci Int 214(1-3), 18-22. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Horny L, Vesely J, Chlup H, Janouchova K, Vysanska M. (2012). Single fiber pull-out test of nitinol-silicon-textile composite. B Appl Mech (32), 77-80. Publisher link MANUSCRIPT VERSION


Horny, L., Adamek, T., Gultova, E., Zitny, R., Vesely, J., Chlup, H., & Konvickova, S. (2011). Correlations between age, prestrain, diameter and atherosclerosis in the male abdominal aorta. J Mechan Behav Biomed Mater 4(8), 2128-2132. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Gultova, E., Horny, L., Chlup, H., & Zitny, R. (2011). A comparison between the exponential and limiting fiber extensibility pseudo-elastic model for the Mullins effect in arterial tissue. J Theor Appl Mech 49(4):1203-1216.Publisher link


Horny L, Kronek J, Chlup H, Zitny R, Vesely J, Hulan M. (2010). Orientations of collagen fibers in aortic histological section. B Appl Mech 6(22), 25-29. Publisher link PDF

Horný L, Gultova E, Chlup H, Kronek J, Veselý J, Žitný R. (2010). Mullins effect in aorta and limiting extensibility evolution. B Appl Mech 6(21), 1-5. Publisher link PDF

Horny L, Chlup H, Zitny R, Adamek T. (2010) Constitutive modeling of coronary artery bypass graft with incorporated torsion. Metalurgija 49(2):273-277. PDF


Horný, L., Žitný, R., Chlup, H., Macková, H. (2006). Identification of the material parameters of an aortic wall. B Appl Mech 2(8), 173-181. PDF


Valenta, J., Vitek, K., Cihak, R., Konvickova, S., Sochor, M., & Horny, L. (2002). Age related constitutive laws and stress distribution in human main coronary arteries with reference to residual strain. Bio-Med Mater Engr 12(2), 121-13. Publisher link

List of selected publications (Proceedings Papers and Book Chapters)

Kužma J., Horný L., Suchý T., Šupová M., Sucharda Z. (2020) Electrospun Collagen Variability Characterized by Tensile Testing. IFMBE Proceedings, vol. 76, p. 1231-1238. MANUSCRIPT VERSION Publisher version click here.

Petřivý Z., Horný L. (2020) Pressurization of Axially Prestretched Tube: Consequences for Arterial Mechanics. IFMBE Proceedings, vol. 76, p. 569-576. MANUSCRIPT VERSION Publisher version click here.


Horný, L., Petřivý, Z. (2019) Effect of Axial Prestretch on Internal Volume of Nonlinear Anisotropic Tube during its Inflation and Consequences for Arterial Mechanics. Presented at COMPLAS 2019 (XV International Conference on Computational Plasticity: Fundamentals and Applications in Barcelona). Presentation pdf

Říhová J., Suchý T., Vištejnová L., Horný L., Šupová M. (2019) Mechanical and structural properties of collagen nanofribrous layers under simulated body conditions. Presented at 17th Youth Symposium on Experimental Solid Mechanics, YSESM 2019. Publisher version click here.


Horný, L., Kužma, J. (2018) Pressure Pulse Wave Velocity and Axial Prestretch in Arteries. IFMBE Proceedings, vol. 68/2, pp. 665-669. Presented in World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 2018 in Prague. Publisher link MANUSCRIPT VERSION e Poster

Horný L. (2018) Specifika mechanického testování měkkých tkání a jejich náhrad. Abstrakt. Prezentace z konference Bioimplantologie 2018 (pdf) .


Voňavková T, Horný L, Veselý J, Adámek T, Žitný R. (2016) Effect of perivascular tissue on inflation-extension behavior of abdominal aorta. ECCOMAS 2016 463-470. MANUSCRIPT VERSION


Voňavková T, Horný L, Adámek T, Kulvajtová M, Žitný R. (2015) Constitutive modelling of human perivascular adipose tissue. Proceedings of the 8th International Conference on Computational Plasticity - Fundamentals and Applications, COMPLAS 2015 463-470. MANUSCRIPT VERSION

Vesely J, Horny L, Chlup H, Krajicek M, Zitny R. (2015). The influence of the opening angle on the stress distribution through the saphenous vein wall. IFMBE Proceedings 45:399-402. Publisher link MANUSCRIPT VERSION


Vesely J, Horny L, Chlup H, Beran M, Krajicek M, Zitny R. (2014). Mechanical properties of polyvinyl alcohol/collagen hydrogel. In: EAN 2014 - 52nd International Conference on Experimental Stress Analysis, Marianske Lazne; Czech Republic. MANUSCRIPT VERSION

Kronek J, Horny L, Adamek T, Chlup H, Zitny R. (2014). Site-specific mechanical properties of aortic bifurcation. IFMBE Proceedings 41:939-942. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Veselý J, Horný L, Chlup H, Žitný R. (2014). Inflation tests of vena saphena mangna for different loading rates. IFMBE Proceedings 41:1041-1044. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Vesely J, Hadraba D, Chlup H, Horny L, Adamek T, Zitny R (2014) Constitutive Modelling and Histology of Vena Saphena. Applied Mechanics and Materials 486:249-254. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Gultova E, Horny L, Chlup H, Filova E, Pirk J, Bacakova L, Zitny R (2014) Mechanical Response of the Cross-Linked Pericardial Tissue Applied Mechanics and Materials 486:255-258. Publisher link MANUSCRIPT VERSION


Filova, E., Burdikova, Z., Stankova, L., Hadraba, D., Svindrych, Z., Schornik, et al. (2013) Collagen structures in pericardium and aortic heart valves and their significance for tissue engineering. 4th IEEE E-Health and Bioengineering Conference EHB 2013, Article number 6707382. Publisher link MANUSCRIPT VERSION


Horný, L., Chlup, T., Žitný, R., Gultová, E., Veselý, J. (2011) Longitudinal prestrain in male abdominal aorta from pulse wave velocity viewpoint. Computational Plasticity XI, COMPLAS XI 757-763.

Vesely, J., Horny, L., Chlup, H., Zitny, R.(2011) Collagen orientation and waviness within the vein wall. Computational Plasticity XI, COMPLAS XI 720-728. MANUSCRIPT VERSION

Gultova, E., Horny, L., Chlup, H., Zitny, R.(2011) An anisotropic pseudo-elastic model for the Mullins effect in arterial tissue. Computational Plasticity XI, COMPLAS XI 713-719. MANUSCRIPT VERSION

Horny, L., Gultova, E., Adamek, T., Zitny, R., Chlup, H. (2011) In situ longitudinal pretension in human aorta. IFMBE Proceedings 37:430-433.Publisher link

Horny, L., Chlup, H., Vesely, J., Gultova, E., Kronek, J., Zitny, R., Vonavkova, T., Adamek, T., Lanzer, P., Hromadka, D.(2011) In vitro coronary stent implantation: Vessel wall-stent interaction IFMBE Proceedings 37:795-798. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Horny, L., Kronek, J., Chlup, H., Gultova, E., Heller, L., Zitny, R., Vokoun, D. (2011) Inflation-extension test of silicon rubber-nitinol composite tube IFMBE Proceedings 37:1027-1030. Publisher link MANUSCRIPT VERSION


Horny, L., Gultova, E., Chlup, H., Sedlacek, R., Kronek, J., Vesely, J., Zitny, R. (2010) Mullins effect in human aorta described with limiting extensibility evolution IFMBE Proceedings 29:768-771. Publisher link

Horny, L., Kronek, J., Chlup, H., Zitny, R., Hulan, M. (2010) A distribution of collagen fiber orientations in aortic histological section. IFMBE Proceedings 29:772-775. Publisher link MANUSCRIPT VERSION


Horny, L., Chlup, H., Zitny, R., Konvickova, S., Adamek, T. (2009) Constitutive behavior of coronary artery bypass graft. IFMBE Proceedings 25(4):181-184.Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Horny, L., Hulan, M., Zitny, R., Chlup, H., Konvickova, S., Adamek, T. (2009) Computer-aided analysis of arterial wall architecture. IFMBE Proceedings 25(4):1494-1497. Publisher link MANUSCRIPT VERSION


Horny, L., Zitny, R., Chlup, H. (2008) Strain energy function for arterial walls based on limiting fiber extensibility. IFMBE Proceedings 22:1910-1913. Publisher link MANUSCRIPT VERSION

Projects and Cooperation
Effect of axial prestretch on mechanical response of nonlinearly elastic and viscoelastic tubes. Role: Principle Investigator (2018-2020, supported by Czech Science Foundation Running Basic research
The use of nonatigen fish collagen in construction of implants and as drug carriers. Role: Member of project team (2015-2018, supported by Ministry of Health of the Czech Republic NV15-27941A , in cooperation with the General University Hospital in Prague and Institute of Physiology of the 1st Medical Faculty, Charles University) Running Applied research and development
Development of resorbable collagen-calcium phosphate nanolayer with controlled elution of antibiotics for implants survival rate enhancement. Role: Principal Co-Investigator (2014-2017, supported by Technology Agency of the Czech Republic TA04010330 , in cooperation with the Institute of Rock Structure and Mechanics of the ASCR and ProSpon spol s r.o.) Past Applied research and development
Optimization of physical characteristics of vascular substitutes for low flow. Role: Member of project team (2012-2015, supported by Ministry of Health of the Czech Republic NT13302 , in cooperation with the General University Hospital in Prague and Research Institute of Food Industry) Past Applied research and development
New materials and coatings for joint replacement bionical design. Role: Member of project team (2011-2014, supported by Technology Agency of the Czech Republic TA01010185 , in cooperation with the ProSpon spol s r.o. and MEDIN Orthopaedics, a.s. and HVM PLASMA, spol. s r.o. and UJP PRAHA a.s.) Past Applied research and development
Development and Characterization of Active Hybrid Textiles with Integrated Nanograin NiTi Micro Wires. Role: Member of project team (2010-2012, supported by Czech Science Foundation GAP108/10/1296 , in cooperation with the Institute of Physics ASCR and Institute of Thermomechanics ASCR and Faculty of Mechanical Engineering TUL ) Past Basic science
Material properties of veins and their remodelling. Role: Member of project team (2008-2011, supported by Czech Science Foundation GA106/08/0557 , in cooperation with the Institute of Thermomechanics ASCR and 3rd Faculty of Medicine of the Charles University ) Past Basic science
Identification of the vessel wall materials properties. Role: Member of project team (2004-2006, supported by Czech Science Foundation GA106/04/1181 , in cooperation with the 1st Faculty of Medicine of the Charles University in Prague and 3rd Faculty of Medicine of the Charles University ) Past Basic science
In 2002-2004 and 2005-2011 I was a member of the project team in Institutional reserach plan Transdisciplinary Biomedical Engineering Research I and II.
Additionally to above mentioned I have long-lasting cooperation with MUDr. MVDr. Tomáš Adámek and MUDr. Markéta Kulvajtová from the Department of Forensic Medicine of the 3rd Faculty of Medicine of the Charles University in Prague.
Courseware and Lectures
Predominantly in Czech
Biomechanika I Od roku 2016 používám souhrnnou prezentaci: Biomechanika I - Krevní oběh a mechanika cév. Starší prezentace: Prezentace I (pdf) Prezentace II (pdf) Prezentace III (pdf) Prezentace IV (pdf) Okruhy ke zkoušce
Biomechanika II Prezentace pro Biomechaniku II (pdf) požívaná od 2016, starší prezentace (pdf) 2013 Maple worksheets Artery thin-walled tube (mw) Artery thick-walled tube (mw) Artery thin-walled tube (mw) 2013/Oct/22 Okruhy ke zkoušce
Biotermodynamika (prof. F. Maršík MFF UK) Biomechanika krevních cév aneb od experimentu k simulaci (pdf)
Metoda konečných prvků 0 Matematická propedeutika - tenzory a vektory (pdf)
Projekt I - Úvod do nelineární pružnosti (mechanika kontinua pro biomechaniku) Kinematika konečných deformací, míry napětí a hyperelasticita (pdf 05.05.2019) Cvičení 1 - data pro jednoosou tahovou zkoušku pryže (epsilon [-] a síla [N] v txt) Maple výpočet pro Cvičení 1 - odhad parametrů modelu (regrese jednoosé tahové zkoušky), Cvičení 2 - simulace tahové zkoušky nelineárního anizotropního materiálu (tepenná stěna), Cvičení 3 - stabilní a nestabilní inflace válcové trubice
Polymery (základní úvodník pro studenty biomechaniky) Shrnutí základních poznatků o makromolekulárních látkách (pdf 16. 02. 2020)
Projekt II 2018 - Podstata výpočtového modelu - Simulace inflace tenkostěnné nádoby versus experiment (pdf) 2017 - Podstata výpočtového modelu - Analytické řešení pro taženou stěnu s kruhovým otvorem - Korelace digitálních obrazů - Vysokomolekulární polyetylen (pdf) 2011 - Nelineární chování a nelienární materiály (pdf) Odhad parametrů nelineárního modelu (pdf) Vybrané experimentální metody měření deformace (pdf)
Úvod do aplikované mechaniky a mechatroniky Přednáška k úvodu do biomechaniky srdečně cévní sosutavy a rozbor chlopenní náhrady (pdf) 2016
Summer school of biomechanics Constitutive modeling of nonlinear materials with respect to application in biomechanics (pdf) 2017
Viskoelasticita Lineární viskoelasticita, kvazilineární formulace, plně nelineární formulace pomocí: rate-dependent přístup, vnitřní proměnné, model podle Bergstroma (resp. Boyceové), viskoelastoplasticita termoplastů a elastomerů, 16. 02. 2020 (pdf)
Oborový projekt pro biomechaniku Ukázka analytického modelu pro spojení cévy a cévní náhrady založeného na momentové toerii válcových skořpein (pdf)

Patobiomechanika srdečněcévního systému

Prezentace pro patobiomechaniku: (1) Anatomie oběhové soustavy (2) Fyziologie oběhové soustavy (3) Patofyziologie a patologie oběhové soustavy

Prnví díl skript nazvaný Mechanika kontinua pro biomechaniku (pdf) obsahuje: (1) Kinemtaika: Pohyb, deformační gradient, polární rozklad, tenzory defromace: Green-Lagrangeův, pravý a levý Cauchy-Greenův, Euler-Almansiho, Henckyhoa pravý a levý tenzor strečů (2) Nanosonova věta, invarianty tenzorů deformace, vlastní čísla, vlastní vektory a kvadrika tenzoru deformace (3) Rychlost deformace, materiálové derivace tenzorů deformace (4) Výklad kinematiky jednoosé tahové zkoušky a inflace a extenze válcové trubice (5) Tenzory smluvního, Cauchyova a druhého Piola-Kirchhoffova napětí (6) Bilanční rovnice: hmoty, hybnosti, momentu hybnosti a energie, druhý princip termodynamiky, volná energie, Clausis-Duhemova a Clasius-Planckova nerovnost (7) Obecná konstitutivní teorie: Truesdell-Nollovy principy konstitutivní teorie, diskuze objektivních mehcanických veličin (objektivní tenzroy deformace, napětí a rychlosti napětí) (8) Hyperelastický materiál, hustota deformační energie a její modely (neo-Hooke, Mooney-Rivlivn, Rivlin, Ogden, Blatz-Ko, Gent, Arruda-Boyce, Demirey, Fung, Holzapfel-Gasser-Ogden) (9) Anisotropní hyperelastikcý materiál popsaný jako isotropní funkce hustoty deformační energie jako funkce více tenzorových proměnných (strukturální tenzor)

Heslová anotace předmětu Patobiomechanika srdečněcévního systému: 1. Kinematika konečných deformací 2. Tenzor napětí v různých popisech 3. Konstrukce konstitutivních rovnic 4. Anisotropní chování nelineárního materiálu 5. Anatomie a fyziologie srdce a cév 6. Mechanické vlastnosti tepen a žil pozorované in vivo 7. Mechanické vlastnosti tepen a žil pozorované ex vivo 8. Mechanika srdce 9. Mechanobiologie aterosklerózy a jejích důsledků 10. Aneuryzmata z pohledu mechaniky 11. Principy a důsledky stárnutí 12. Mechanobiologie remodelace cév 13. Inženýrské aplikace pro terapii

Témata kvalifikačních prací (Bc./Ing./Ph.D. podle stupně rozpracování tématu) Kvantifikace mechanických vlastností perivaskulární tkáně, Stářím vyvolané změny mechanických vlastností krevních cév, Kvantifikace degradace elastinových membrán cévních stěn, Experimentální verifikace nestlačitelného chování měkkých tkání, Delaminační vlastnosti cévní stěny - disekce - šíření trhliny stěnou, Mechanické vlastnosti kolagenní fascie saturované hydroxyapatitem, Ztráta elastické stability tenkostěnných válcových trubic, Porovnání mechanických vlastností elastomerů zjištěných makroskopicky (např. tahovou zkoušklou) a nanoindentací, Identifikace parametrů nelineárních konstitutivních modelů.
V případě zájmu o rozpracování některého z témat (v libovolné formě Bc./Ing./Ph.D.), neváhejte mne kontaktovat třeba emailem: Termín pro podávání přihlášek do doktorského studia je 30. 4. 2019 (nástup říjen), 1. 9. 2019 (nástup únor).
Bývalí studenti... MUDr. Ing. Jan Beneš (Ing., Analýza mechanických vlastností elastické trubice s implantovaným stentem a bez něj), Ing. Hana Netřebská, Ph.D. (Ing., Analýza napjatosti ve stěně lidské aorty zaměřená na zbytkovou deforormaci), Ing. Michal Šára (Ing., Analýza mechanických vlastností žilní stěny), Ing. Lucie Kociánová (Ing., Vliv posmrtných změn na mechanické vlastnosti cévní stěny), Ing. Eva Gultová (Ing., Mullinsův efekt cév při cyklickém namáhání), Ing. Jan Veselý, Ph.D. (Ing., Identifikace materiálových parametrů žilní stěny, Ph.D., Constitutive modeling of human saphenous veins under 3D stress state), Ing. Tereza Voňavková (Ing.,Pole napjatosti a deformace v nefyziologické tepně, Bc., Experimentální in vitro implementace koronárního stentu), Bc. Klára Vacková (Bc., Mechanické vlastnosti kompozitu na bázi NiTi vláken a silikon-textilní matrice)., Ing. Václav Beneš (Bc., Odhad rychlosti šíření pulsní vlny aortou, Ing., Návrh způsobu zavedení zbytkového napětí do MKP modelu tepny), Ing. Ján Kužma (Bc., Mechanické vlastnosti PDLLA-COLL kompozitu, Ing., Analýza vlivu podmínek síťování na mechanické vlastnosti a degradabilitu nanovlákenných kolagenových nosičů antibiotik), Ing. Hana Podolníková (Bc., Vliv délky posmrtného skladování na viskoelastické vlastnosti osrdečníku, Ing., Analýza vlivu obvodově proměnné tloušťky na napjatost a deformaci tlakované trubice), Bc. Olega Shchetinin (Bc., Mechanické vlastnosti krčních tepen), Bc. Jan Vodička (Bc., Mechanické vlastnosti aortální chlopně), Bc. Jan Kopačka (Bc., Určení faktoru koncentrace napětí pro nelinární materiál), Bc. Tereza Camfrlová (Bc., Vliv tuhosti dna na namáhání válcové tlakové nádoby), Bc. Petr Zvolánek (Bc., Vliv sterilizace na mechanické a strukturní vlastnosti nanostrukturované vrstvy kolagen-hydroxyapatit), Bc. Adéla Kováříková (Bc., Analýza adhezních zkoušek kolagenní nanovrstvy), Ing. Jakub Novák (Ing., Odhad parametrů hyperelastického materiálového modelu s využitím MKP), Ing. Zdeněk Petřivý (Ing., Delaminační vlastnosti tepenné stěny), Bc. Veronika Tomková (Bc., Vliv geometrických úchylek na spolehlivost zjišťování materiálových parametrů elastomeru), Bc. Adam Bečka (Bc., Porovnání mechanických vlastností latexu zjištěných pomocí nanoindentace a tahového testu).
Současní studenti... školitel v Ph.D. studiu pro Ing. Terezu Voňavkovou, Ing. Jána Kužmu, Ing. Jana Vodičku, Ing. Zdeňka Petřivého, Ing. Jitku Říhovou a také pro Mgr. Marka Netušila (MFF UK); současní bakalářští a magisterští studenti: Matouš Karabina, Michaela Benešová, Lucie Roubalová, Julie Kochanová, Matyáš Budinka, Bc. Ramez Bariekzahy, Bc. Jan Kopačka.
Let's cooperate - pojďme spolupracovat
Laboratory of Cardiovascular Mechanics is equipped with custom-specific biaxial tensile testing machine (Zwick/Roell, Messphysik) with 4 independently controllable linear actuators and built-in videoextensometer. A load is measured by 4 force transducers (HBM, +/- 25 or 250 N). Here we can obtain data to characterize your material. It is especially useful for elastomers (rubber, latex,…), biopolymers, animal and human soft tissues like skin, ligaments, arteries, veins or their tissue-engineering counterparts. In case of interest, please, contact me
Laboratoř kardiovaskulární mechaniky je vybavena dvouosým zatěžovacím strojem (Zwick/Roell, Messphysik) určeným pro mechanické zkoušky poddajných materiálů jako jsou elastomery, pryže, biopolymery, textílie, měkké tkáně (kůže, vazy, šlachy, a další pojivové tkáně, tepny, žíly,...) a jejich protejšky připravené pomocí tkáňového inženýrství. Pokud chcete chrakterizovat svůj materiál, ověřit jeho pevnost, zjistit tuhost nebo tzv. konstitutivní rovnici, kontaktujte mě: Dlouhodobá spopráce je vítána.




Ukázka výsledků - Mullinsův effekt je projevem nepružného (viskoelastického) chování měkkých tkání a elastomerů při cyklickém zatěžování. Materiálová odezva se v prvním cyklu pohybuje po tzv. primary loading křivce. V následujících zatěžujících cyklech konaných do stejné hodnoty maximální deformace je dosahováno nižšího napětí než v předchozích. Avšak po překročení dosavadní maximální hodnoty deformace dosažené během historie zatěžování bude materiál následovat opět primary loading křivku.
Representative example - Mullins effect is a demonstration of non elastic (viscoelastic) mechanical behavior of soft tissues in cyclic loading. Repeating loading cycle to a certain value of a deformation leads to a decrease of mechanical stress sustained by a body. Primary loading curve follows higher stresses than subsequent curves finished at the same deformation. However, new overloading again tracks primary loading when the highest deformation attained in the history of a deformation is exceeded.




Schéma sestavy pro inflační extenzní test (současné nafukování a protahování trubice) dostupné v naší laboratoři. Do setupu je možno připojovat jak cévy, tak elastomerní trubice... Měří se vnitřní tlak kapaliny a opticky se snímá deformace (nafouknutí, protažení). Vpravo je ukázka výpočetní simulace výsledků pro 38-letého dárce břišní aorty. Svislá osa je vnitřní tlak. Horizontální osa jsou streče. Obvodový streč lambda[tT] = poměr poloměru při deformaci a referenčního poloměru, axiální streč lambda[zZ] = poměr délek.
Representative example - Inflation-extension experiemnt of an artery




Návrhy nových konstitutivních modelů materiálů například pro matematický popis vlivu stárnutí na mechanické chování cév. Byl navržen hyperelastický anizotropní (dva výztužné směry vláken s uvažováním rozptylu orientace) model založený na konceptu konečné protažitelnosti vláken, který je vhodný pro popis chování lidských cév ale třeba i sesíťovaných polymerů.
Development of new constitutive models - e.g. fiber-reinforced nonlinear and anisotropic materials, soft tissues or crosslinked polymers



Ex vivo experimentální implantace stentu a simulace angioplastiky Další typ testu, který jsme v laboratoři schopni provádět a vyhodnocovat, je implantace stentu a provedení angioplastiky. Pomocí optických metod jsme schopni kvantitativně vyhodnocovat k jakému zatížení/přetížení cév tyto výkony vedou.
We are able to conduct experimental stent deployment and angioplasty. Quantitative evaluation of artery overlaoding is based on the digital image correlation providing maps of the surface deformation of 3D objects.



Dominant_dir: program pro hledání dominantních směrů v bitmapách (mw)