Detail předmětu

Modelování biologických systémů

FEKT-LMOBAk. rok: 2011/2012

Biologický (medicínský a ekologický) systém, popis vlastností biologického systému. Teoretické principy metod používaných při modelování biologických systémů (kompartmentové systémy, deterministický chaos). Popis charakteristických konkrétních modelů biologických systémů-modely biologických společenstev, epidemiologické modely, modely biochemických procesů, modelování tkáňových struktur, modely zákl. podsystémů organismu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

Ing. Martin Vítek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Schopnost analýzy biologických systémů a vytvoření jejich modelů, implementace matematických modelů v prostředí MATLAB a SIMULINK

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Seznámit posluchače s metodami a algoritmy modelování biologických (medicínských a ekologických) systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-BEI , 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Vítek, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do modelování a simulace - základní pojmy, klasifikace modelů,
2. Modelování a simulace - identifikace parametrů modelu, způsoby popisu modelu
3. Matematické a počítačové modely - analýza matematického modelu, počítačové modely a simulace
4. Modely jednodruhových populací - Maltuhusův, Pearlův-Verhulstův, Hutchinsonové a Leslieho
5. Modely dvoudruhových populací - modely dravec-kořist, konkurence a symbiózy
6. Modely kardiovaskulárního systému - hemodynamické parametry, modely Windkessel
7. Modely impulsu akčního napětí - model Hodgkin-Huxley
8. Modely dýchacího systému - umělá plicní ventilace
9. Farmakokinetické modely - kompartmentový model difuze, farmakokinetické parametry, vícekompartmentové modely
10. Epidemiologické modely - modely SIR, SEIR, SI a SIS
11. Deterministický chaos - chaos v biologických systémech, fraktály v biologických systémech
12. Teorie katastrof - základní typy katastrof, katastrofa typu motýlek
13. Systémy diskrétních událostí - konečné automaty, modely celuární a tkáňové struktury, umělý život

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Vítek, Ph.D.

Osnova

1. Modelování a simulace
2. Modely jednodruhových populací
3. Modely dvoudruhových populací
4. Modely kardiovaskulárního systému
5. Farmakokinetické modely
6. Epidemiologické modely