Основи біотехнічних досліджень
Спеціальність: Біомедична інженерія (інтернет речей)
Код дисципліни: 6.163.03.E.091
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Електронні засоби інформаційно-комп'ютерних технологій
Лектор: Гліненко Лариса Костянтинівна
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Результати навчання: Внаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
– знати основи методології моделювання біологічних, технічних та біотехнічних систем; володіти системним підходом до їх моделювання;
– вміти створювати та досліджувати математичні моделі технічних та біологічних складових біотехнічних систем, враховувати їх взаємний вплив;
– вміти планувати та реалізувати комп’ютерні експерименти з моделями з залученням засобів сучасних інформаційних технологій;
– застосовувати набуті навички моделювання в процесі аналізу та синтезу біотехнічних систем та їх складових;
– уміти представити результати моделювання та в процесі дискусії із іншими студентами обґрунтувати свої висновки..
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: – Біофізика
– Інформатика в біомедичній інженерії
– Основи біохімії
– Основи проектування біотехнічних систем
Короткий зміст навчальної програми: Поняття та характеристики систем. Біотехнічні системи та їх особливості. Сутність та загальні принципи моделювання систем. Математичне моделювання. Основні вимоги до математичних моделей та їх характеристики. Перевірка моделі на адекватність.
Основи побудови та ідентифікація об'єктів та параметрів математичних моделей на основі експериментальних залежностей, основи кореляційного та регресійного аналізу. Статистичне моделювання біотехнічних систем.
Основи теорії графів та представлення математичних моделей у вигляді графів. Еквівалентні схеми фізичних підсистем. Моделювання фізичних підсистем технічних складових біотехнічних систем на макрорівні на основі аналогій з процесами у електричних колах. Математичні моделі технічних складових біотехнічних систем на макрорівні, методи їх побудови. Основи теорії розмірності та подібності.
Моделювання біологічних складових біотехнічних систем. Принципи моделювання ізольованих фізіологічних систем. Моделювання окремих ізольованих фізіологічних систем (моделювання системи кровообігу, серцево-судинної системи, системи зовнішнього дихання тощо). Взаємодія фізіологічних систем організму. Принципи моделювання та моделі зв’язаних фізіологічних систем. Комп’ютерне структурне моделювання фізіологічних систем. Взаємодія технічних та біологічних складових біотехнічних систем. Імітаційне моделювання біотехнічних систем, компартменті моделі. Комп'ютерна підтримка моделювання складових біотехнічних систем.
Методи та критерії оцінювання: – Поточний контроль: письмові звіти з лабораторних робіт, індивідуальні завдання, усне опитування, контрольні роботи, комп’ютерне тестування – 40 балів (40%): виконання та захист лабораторних робіт та індивідуальних завдань – 10 балів; контрольні роботи і тестування – 30 балів
– Підсумковий контроль: (контрольний захід, екзамен): письмово-усна форма – 60 балів (60%): письмова частина – 54 бали; усне опитування – 6 балів
Рекомендована література: 1. Гліненко Л.К. Основи біотехнічних систем та їх моделювання: навчальний посібник / Л.К.Гліненко, В.А.Павлиш, В.М.Фаст, Є.І.Яковенко. - Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2020. – 380 c.
2. Павлиш В.А. Основи інформаційних технологій і систем: навч. посібник / В.А.Павлиш, Л.К. Гліненко. - Львів: Видавництво львівської політехніки, 2013. - 500 с.
3. Khoo M.C.K. Mathematical Modeling. In: Khoo M.C.K. Physiological Control Systems. AnaLysis, Simulation and Estimation. – John Wiley & Son, Inc., 2015. – 467 p. - P. 23-37.
4. Khoo M.C.K. Identification of Physiological ControlSystems. In: Khoo M.C.K. Physiological Control Systems. AnaLysis, Simulation and Estimation. – John Wiley & Son, Inc., 2015. – 467 p. - P. 159-202.
5. Enderle J. Compartmental Modeling / J.Enderle, J.Bronzino. In Enderle J. Introduction to Biomedical Engineering / J.Enderle, J.Bronzino. – Elsevier Inc., 2012. - P. 360 - 445.
6. Enderle J. Physiological Modeling / J.Enderle. In Enderle J. Introduction to Biomedical Engineering / J.Enderle, J.Bronzino. – Elsevier Inc., 2012. - P. 693 - 798.