Detail předmětu

Modelování biologických systémů

FEKT-MMOBAk. 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

4

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.

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

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., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Mézl, Ph.D.
Ing. Vladimír Slávik

Osnova

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