Detail předmětu

Modelování biologických systémů

MOB Ak. rok 2009/2010 letní semestr 5 kreditů

Aktuální akademický rok

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.

Garant předmětu

Jiřík Radovan, doc. Ing., Ph.D. (UBMI)

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zkouška

Rozsah

  • 26 hod. přednášky
  • 7 hod. pc laboratoře
  • 6 hod. projekty

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z 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.

Cíle předmětu

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

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Základy modelování a simulace systémů na počítačích a základy biologie.

Literatura studijní

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

Literatura referenční

  • 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.

Osnova přednášek

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

Osnova počítačových cvičení

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

Průběžná kontrola studia

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.

Kontrolovaná výuka

Nenahrazuje se.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru