Detail předmětu

Modelování biologických systémů

FEKT-MMOBAk. rok: 2009/2010

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

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Radovan Jiřík, 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

Podmínkou k udělení zápočtu je získání minimálně 10 bodů z 20 ze cvičení (praktický a teoretický test). Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

1. Organizace, přehled látky
2. Modelování na základě analogie s el. obvody
3. Kompartmentové modely
4. Farmakokinetické modely
5. Diskrétní modely jednodruhových populací
6. Diskrétní modely vícedruhových populací
7. Spojité modely jednodruhových populací
8. Spojité modely vícedruhových populací
9. Diskrétní epidemiologické modely

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.

Základní literatura

Holčík, J., Fojt, O.: Modelování biologických systémů (Vybrané kapitoly), skripta VUT v Brně, 2001. (CS)
JIŘÍK,R.: Modely v biologii a epidemiologii. El. skripta VUT v Brně, 2006. (CS)

Doporučená literatura

Pazourek, J.: Simulace biologických systémů. GRADA, Praha 1992. (CS)
V. Eck, M. Razím, Biokybernetika, skripta ČVUT v Praze, 1998. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-BEI , 1. ročník, letní semestr, povinný
    obor M-KAM , 2. ročník, letní semestr, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Radovan Jiřík, Ph.D.

Osnova

1. Organizace, přehled látky, bodování, motivace
1.1. Využití modelování
1.2. klasifikace modelů
1.3. Modely statických systémů
1.4. Modely dynamických systémů se soustředěnými parametry
1.5. Modely dynamických systémů s rozloženými parametry
2. Modelování na základě analogie s el. obvody
2.1. Zobecněné vlastnosti systémů
2.2. Model kardiovask. syst.
2.3. Model dých. cest.
2.4. Model difuse v buňce
3. Kompartmentové modely
3.1. Kompartmentové modely v diagnostice
4. Farmakokinetické modely
4.1. Základní farmakokinetické parametry
4.2. Jednokompartmentové farmakokinetické modely
4.3. Vícekompartmentové farmakokinetické modely
5. Diskrétní modely jednodruhových populací
5.1. Malthusův model
5.2. Logistický model
5.3. Alternativy k logistickému modelu
5.4. Lineární modely strukturovaných populací
6. Diskrétní modely vícedruhových populací
6.1. Model predátor-kořist
6.2. Další modely vícedruhových populací
7. Spojité modely jednodruhových populací
7.1. Malthusův model
7.2. Logistický model
8. Spojité modely vícedruhových populací
9. Diskrétní epidemiologické modely
9.1. Modely SIR
9.2. Modely SI
9.3. Modely SIS
9.4. Další modifikace epidemiologických modelů

Cvičení na počítači

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Bartoš, Ph.D.

Osnova

1. Modelování kardiovaskulárního systému
2. Simulace spojitých modelů
3. Farmakokinetické modely
4. Modelování jedno-druhové populace
5. dvou-druhová populace
6. epidemiologické modely