Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy modelowania w medycynie
Koordynator przedmiotu:
Antoni GRZANKA
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Inżynieria Biomedyczna
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
PMOM
Semestr nominalny:
7 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
30 godz wykład, 5 godz konsultacje 15 godz przygotowanie do wykładu, 20 godz samodzielne prace domowe, 10 godz przygotowanie do egzaminu Razem 80 godz - 3 ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
30 godz wykład, 5 godz konsultacje Razem 35 godz - 2 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
0
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Znajomość podstawowych pojęć z zakresu biologii, anatomii i fizjologii człowieka. Elementarna znajomość metod numerycznych (rozwiązywanie równań, całkowanie metodą Eulera)
Limit liczby studentów:
60
Cel przedmiotu:
Przedstawienie słuchaczom wiadomości wstępnych o modelach matematycznych w fizjologii i patologii człowieka. Kompetencje w planowania eksperymentu klinicznego i pozyskiwaniu danych. Budowanie prostych modeli decyzyjnych i kompartmentowych oraz meta-analiza.
Treści kształcenia:
Na wykładzie przedstawione są wiadomości wstępnych o zastosowaniu modeli matematycznych w fizjologii i patologii człowieka. Materiał obejmuje także wybrane zagadnienia pozyskiwania danych w badaniach klinicznych oraz wykorzystanie modeli w diagnostyce i terapii medycznej. Przypomniane zostaną pojęcia obserwacji w medycynie, skale pomiarowe i zasady metrologii. Metody planowania eksperymentu i schematy badań klinicznych są ważnym elementem metodyki poznawczej. Wprowadzone zostanie pojęcie modelu w medycynie, klasyfikacja modeli wg różnych kryteriów. Przedstawione zostaną podstawy identyfikacji parametrów modeli i weryfikacja ich jakości. Duża część wykładu będzie poświęcona modelom epidemiologicznym. Szczegółowo omówione zostaną możliwości wykorzystania modeli liniowych. Druga część kursu będzie miała charakter ilustracyjny. Omówione zostaną przykładu modeli układu krążenia, dynamiki serca, układu oddechowego, uproszczony model neuronu, jednostki motorycznej, układu mięśniowo-szkieletowego. Ogólniejsze podejście będzie zaprezentowane przez modele kompartmentowe czynności wydzielniczej nerki oraz endokrynologii w powiązaniu z dynamiką i kinetyką glukozy. Także poruszone zostaną zagadnienia modelowania w prokreacji. W podsumowaniu przedstawione będą metody łączenia modeli, uśrednianie i meta-analiza. Praca własna studenta polega na pogłębianiu wiedzy według zalecanych źródeł dotyczących modeli kompartmentowych. W zakresie fizjologii, student zapozna się z wybranymi, specyficznymi symulatorami układu krążenia, oddychania i innymi podsystemami. Zalecane będą prace domowe polegające na wykorzystaniu ogólnych symulatorów matematycznych do samodzielnego budowania modeli dynamiki człowieka jak i rozwoju zjawisk epidemiologicznych. Wybrane zadania dotyczą budowania modeli decyzyjnych z użyciem pakietów statystycznych i z użyciem ogólnych języków programowania.
Metody oceny:
- obecność na wykładach - dwa testy z wiedzy wykładowej - ocena prac domowych
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Jan Doroszewski, Remigiusz Tarnecki, Wojciech Zmysłowski. Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna t.1 Biosystemy. Wyd. Exit 2005 2. H. Scott.Kronika medycyny. Warszawa 1994 3. Jakub Gutenbaum. Modelowanie matematyczne systemów Exit 2004 4. Jerzy Apanowicz Metodologia nauk” Toruń 2003 5. Urszula Foryś. Matematyka w biologii WNT 2005 6. Jacek Koronacki, Jan Ćwik. Statystyczne systemy uczące się. Exit 2008 7. Tkacz Ewaryst, Borys Przemysław Bionika WNT 2006 8. Iwo Białynicki-Birula Modelowanie rzeczywistości WNT 2006 9. Mańczak K., Nahorski Z.; „Komputerowa identyfikacja obiektów dynamicznych”, PWN, 1983. 10. Tadeusiewicz R. (red.) Inżynieria Biomedyczna, Księga współczesnej wiedzy tajemnej w wersji przystępnej i przyjemnej. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2008 11. Weryński A., Nowosielcew W.: Kompartmentowe modelowanie procesów sterowania w systemach fizjologicznych. WKiŁ, Warszawa 1983. 12. Radomski D., Grzanka A.: Metodologia badań w medycynie – preskrypt w druku dostępny elektronicznie.
Witryna www przedmiotu:
https://studia.elka.pw.edu.pl/pl/... http://www.ise.pw.edu.pl/~antekg/pmom.htm
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1
Wiedza ogólna o modelowaniu systemów biologicznych, typy modeli i ich zastosowanie,
Weryfikacja: dyskusja na wykładzie, test
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W2
Wiedza o modelach układu krążenia, oddechowym nerwowym i regulacji glukozy
Weryfikacja: dyskusja na wykładzie, test
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W07, K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W3
Wprowadzenie do epistemologii i ontologii medycyny i inżynierii biomedycznej
Weryfikacja: dyskusja na wykładzie, test
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1
Budowanie modeli, pozyskiwania danych i weryfikacja i zastosowanie
Weryfikacja: test, dyskusja, zadania domowe
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U16, K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW
Charakterystyka U2
Umiejętność ustalenia siły związków między wielkościami fizjologicznymi
Weryfikacja: zadania domowe
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K1
Elementy uwarunkowań etycznych i prawnych w organizacji badań klinicznych
Weryfikacja: dyskusja, test
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K02, K_K03, K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KK, I.P6S_KR, I.P6S_KO
Charakterystyka K2
Badania populacyjne w epidemiologii a zdrowie publiczne
Weryfikacja: dyskusja, test
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe: