Přednášky: 1) Opakování fyziologie, procesy v těle, činnost orgánů, mechanismy patofyziologie 2) Bioinformatika, informace v těle, genetická informace, regulace mechanismů v těle. 3) Základy modelování, vznik modelu, nástroje, metodika modelování a simulace biologických systémů. 4) Matematické modelování, matematická definice systému, diferenciální rovnice, soustava diferenciálních rovnic. 5) Měření neelektrických veličin na živých tkáních; RT, CT, NMR, PET, sonografie, termografie; EEG, EKG, EMG. 6) Modely růstu populace, exponenciální růst, logistický růst, modely predátor - kořist, epidemiologické modely SIR, SEIRS atd. 7) Kompartmentové modely biologických systémů I - principy, Základní koncepce kompartmentového modelování v biologii. 8) Kompartmentové modely biologických systémů II - aplikace (stejný matematický model pro různé orgány). Aplikace kompartmentových modelů ve fyziologii. 9) Excitační a prahové systémy v biologii, Excitabilita biologických systémů, prahové jevy a rychlá dynamika. Nelineární diferenciální rovnice jako popis excitačních systémů. 10) Regulační systémy a zpětné vazby, Principy biologické regulace, negativní a pozitivní zpětná vazba, stabilita regulačních smyček, role zpoždění. 11) Proudové a distribuované modely biologických systémů, Makroskopické modely transportu tekutin a látek. Krevní oběh jako dynamický systém. 12) Modely adaptace a regulačních odpovědí organismu. Adaptace biologických systémů na vnější zátěž. Modely závislosti srdeční frekvence na fyzické zátěži. 13) Mechanické a kontrakční modely biologických struktur. Biomechanické modely biologických tkání. 14) Technická kybernetika, regulace systémů, stabilita systému, diferenční rovnice, Laplaceova a Z-transformace Model izometrické kontrakce kosterního svalu. Cvičení: 1) Model a popis buňky, rozbor buněčných procesů 2) Model vzniku a šíření informace v lidském těle. 3) zpracování a zobrazování vstupních dat, dat naměřených z různých procesů, jejich analýza: hledání extrémů, derivací, počtu a vzdálenosti píků 4) Nástroje pro definici úloh, popis systému a nematematického modelování, převod konceptu na matematický zápis., opakování matlab a simulink 5) Měření neelektrických veličin na živých tkáních; RT, CT, NMR, PET, sonografie. 6) Kompartmentové modely - populační a růstové systémy. 7) Kompartmentové modely ve farmakokinetice. 8) Excitační systémy - model neuronu. 9) Regulační smyčky - model regulace dýchání. 10) Proudové modely - krevní oběh. 11) Modely adaptace na fyzickou zátěž. 12) Kompartmentové regulační modely. 13) Regulační modely ledvin. 14) Mechanické modely - svalová kontrakce.
|
-
BRONZINO, J. D. The biomedical engineering handbook: Biomedical engineering fundamentals. Boca Raton: Taylor & Francis, 2006. ISBN 0-8493-2122-0.
-
Eck, V., Razím, M. Biokybernetika. Praha: ČVUT, 1996. ISBN 80-01-01445-2.
-
Holčík, J., Fojt, O. Modelování biologických systémů (Vybrané kapitoly). Brno: ČVUT, 2001. ISBN 80-214-2023-5.
-
Pazourek J. Simulace biologických systémů. Praha: Grada, 1992.
-
Svatoš, J. Biologické signály. Geneze, analýza a zpracování, skripta. Praha: ČVUT, 1998.
|