1. SylabUZ
2. Faculty of Mechanical Engineering
3. winter term 2022/2023
4. Biomedical Engineering - Second-cycle studies leading to MSc degree
5. Modelling Biological Structures and Processes

Generate PDF for this page

Modelling Biological Structures and Processes - course description

Aim of the course

Celem kształcenia jest zdobycie przez studenta umiejętności modelowania matematycznego z elementami komputerowego wspomagania i symulacji w inżynierii biomedycznej ze szczególnym uwzględnieniem struktur i procesów biologicznych.

Prerequisites

Save changes

brak wymagań wstępnych

Scope

Treść wykładowa

Rola modelowania i wspomagania komputerowego oraz symulacji w inżynierii biomedycznej. Specyfika struktur biomechanicznych. Modele opisujące właściwości fizyczne i mechaniczne struktur biologicznych. Modelowanie układów statycznych, dynamicznych, stochastycznych. Nieliniowość geometryczna, materiałowa, identyfikacja i aplikacja warunków brzegowych i początkowych. Interakcja tkanka żywa – implant. Modele ciągłe i dyskretne populacji. Modele logistyczne. Modele epidemiologiczne. Przepływ ciepła w organizmach żywych. Automaty komórkowe. Fraktale. Systemy biologiczne multiagentowe. Modele analityczne oparte o założenie stanu równowagi lub stacjonarnego. Dopasowanie równań modelowych do danych doświadczalnych. Kinetyka biochemiczna. Modele kompartmentowe w fizjologii. Proste modele kontroli fizjologicznej. Dynamika układów wieloenzymatycznych. Modele probabilistyczne. Podstawy modelowania molekularnego biocząsteczek.
 

Tematy laboratoriów

1. Wprowadzenie do laboratorium oraz programu Scilab. (2h)
2. Modelowanie i symulacja populacji – model ciągły. (2h)
3. Analiza ciągłego modelu populacji na przykładzie wylosowanym przez studenta. (2h)
4. Modelowanie i symulacja populacji – model dyskretny. (2h)
5. Analiza dyskretnego modelu populacji na przykładzie wylosowanym przez studenta. (2h)
6. Badania populacji i modeli epidemiologicznych-cz.1. (2h)
7. Badania populacji i modeli epidemiologicznych - model stochastyczny - cz.2. (2h)
8. Zaliczenie laboratorium. (1h)

Teaching methods

Wykłady z wykorzystaniem środków audiowizualnych. Praca z książkami i literaturą fachową (baza danych Elsevier). Prezentacja wyników analizy z laboratorium nr 3 oraz 4. Dyskusja w grupie na temat prac przeprowadzonych samodzielnie przez studentów.

Learning outcomes and methods of theirs verification

Outcome description	Outcome symbols	Methods of verification	The class form

Assignment conditions

Warunkiem zaliczenia części wykładowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z 6-ci pisemnych odpowiedzi na pytania egzaminacyjne dotyczące teoretycznych zagadnień przedmiotu. Ocena końcowa jest średnią arytmetyczną ocen z egzaminu i laboratorium.

Przy ocenianiu odpowiedzi z części wykładowej stosuje się następujące wytyczne:

Na ocenę 2	Na ocenę 3	Na ocenę 4	Na ocenę 5
Student nie rozumie pytania, nie potrafi w sposób prawidłowy udzielić odpowiedzi	Odpowiedzi zawierają tylko informacje podstawowe bez opisów i komentarza.	Odpowiedzi przedstawiają wiedzę przedstawianą na wykładzie, lecz nie w pełni kompletne lub z nieznacznymi błędami	Odpowiedzi zawierają pełne informacje przedstawiane podczas zajęć oraz własne spostrzeżenia na temat rozpatrywanego problemu

 

 

 

 

 

Zajęcia laboratoryjne – warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen ze sporządzonych sprawozdań ze wszystkich zajęć laboratoryjnych, przewidzianych do realizacji w ramach programu z uwzględnieniem obecności i aktywności studenta na zajęciach.

Recommended reading

Foryś U., Modelowanie matematyczne w biologii i medycynie, Uniwersytet Warszawski, 2011.

1. Brozi A., Scilab w przykładach, Wyd. Nakom, 2007.
2. Foryś U., Matematyka w biologii, WNT, 2005.
3. Kamińska A., Pańczyk B., Matlab - przykłady i zadania, wyd. Mikom, 2002.
4. Stachurski M., Metody numeryczne w programie Matlab, wyd. Mikom, 2003.
5. Bendat J., Piersol A.: Metody analizy i pomiaru sygnałów losowych., Warszawa, PWN 1976.
6. Bielińska E.: Identyfikacja procesów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997.
7. Mańczak K.: Komputerowa identyfikacja obiektów dynamicznych, Warszawa, PWN 1983.

Further reading

1. Brzózka J., Dorobczyński L., Programowanie w Matlab, wyd. Mikom 1998.
2. Mrozek B.,. Mrozek Z., MATLAB i Simulink, Poradnik użytkownika, Wyd. HELION 2004.
3. Regel W., Wykresy i obiekty graficzne w MATLAB, Wyd. MIKOM 2003.
4. Soderstrom T., Stoica P., Identyfikacja systemów, Warszawa, PWN 1997.
5. Zimmer A., Identyfikacja obiektów i sygnałów. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1998.
6. Czasopisma naukowe: Acta Biomaterialia, Biomaterials, Computers and Biomedical Research, etc.

Notes

Modified by dr hab. inż. Tomasz Klekiel, prof. UZ (last modification: 27-04-2022 15:38)