Detail předmětu

Modelování biologických systémů

FIT-MOBAk. 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

5

Garant předmětu

doc. Ing. Radovan Jiřík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Základní teoretické znalostí v oblasti metod modelování biologických systémů a praktické schopnosti při jejich aplikaci při řešení praktických problémů. Implementace vytvořených modelů v prostředí MATLAB, Simulink.

Prerekvizity

Základy modelování a simulace systémů na počítačích a základy biologie.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Pro úspěšné absolvování předmětu je nutno dosáhnout 50 bodů.

Minimálně 15 bodů za aktivity v průběhu semestru, tj. za aktivitu při počítačových cvičeních a za projekt.

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

Nenahrazuje se.

Základní literatura

Murray, J.D.: Mathematical Biology, Berlin, Springer Verlag, 1989. van Wijk van Brievingh, R.P., Moeller, D.P.F.: Biomedical Modeling and Simulation on a PC, New York, Springer Verlag, 1993. Rowe, G.W.: Theoretical Models in Biology, Oxford, Oxford Univ. Press, 1994.

Doporučená literatura

Holčík, J.: Modelování biologických systémů, Elektronické texty.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MBI , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MBS , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MGM , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MGM , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MIN , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MIN , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MIS , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MIS , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MMI , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MMM , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MPS , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MPV , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    obor MSK , 0 ročník, letní semestr, volitelný

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

7 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Radovan Jiřík, 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

Projekt

6 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Radovan Jiřík, Ph.D.