Detail předmětu

Modely v biologii a epidemiologii

FEKT-AMODAk. rok: 2009/2010

Biologický systém, klasifikace a popis vlastností. Zobecněný přístup k modelování biologických systémů. Analýza modelů biologických systémů (rovnovážné stavy a jejich stabilita). Kompartmentové modely. Simulace chování biologických systémů. Popis charakteristických konkrétních modelů biologických systémů (modely základních podsystémů organismu, modely biochemických procesů, epidemiologické modely).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Radovan Jiřík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Schopnost syntézy a analýzy modelů biologických systémů, implementace matematických modelů v prostředí MATLAB a SIMULINK.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského 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.

Osnovy výuky

Klasifikace a popis biologických systémů.
Sestavení a analýza modelů biologických systémů.
Simulace chování biologických systémů.

Učební cíle

Seznámit se s metodami modelování a analýzy biologických systémů a s algoritmy pro jejich simulaci.

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

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

    obor A-BTB , 3. 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

doc. Ing. Radovan Jiřík, Ph.D.

Osnova

1. Organizace, přehled látky, bodování
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
4.4. Farmakokinetické modely v perfusním zobrazování
5. Diskrétní epidemiologické modely
5.1. Modely SIR
5.2. Modely SI
5.3. Modely SIS
5.4. Další modifikace epidemiologických modelů

Cvičení na počítači

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Bartoš, Ph.D.
Ing. Martin Valla

Osnova

1. Modelování kardiovaskulárního systému
2. Simulace spojitých modelů
3. Farmakokinetické modely
4. Perfusní zobrazování
5. epidemiologické modely 1
6. epidemiologické modely 2

Ostatní aktivity

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Radovan Jiřík, Ph.D.

Osnova

Týmové projekty modelování vybraných biologických systémů:
- seznámení se s vlastnostmi a chováním biologického systému
- návrh struktury modelu
- implementace modelu
- analýza modelu
- simulace chování modelu
- vyšetření specifických vlastností modelu ve vztahu k reálným situacím modelovaného systému
- vypracování zprávy
- prezentace