Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Analiza i modelowanie procesów fizjologicznych
Koordynator przedmiotu:
Antoni Grzanka
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Inżynieria Biomedyczna
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
AMP
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
wykład 30 godz, konsultacje 5 godz, laboratorium 15 godz, przygotowanie do wykładu 10 godz, przygotowanie sprawozdań do laboratorium 7 godz przygotowanie do kolokwiów 23 godz Razem 90 godz - 4 ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
wykład 30 godz, konsultacje 5 godz, laboratorium 15 godz Razem 50 godz - 2 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
laboratorium 15 godz, przygotowanie sprawozdań do laboratorium 7 godz Razem 22 godz - 1 ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawy matematyczne teorii systemów liniowych, analiza sygnałów, podstawy statystyki matematycznej (estymacja), umiejętności posługiwania się oprogramowaniem typu SCILAB lub MATLAB.
Limit liczby studentów:
48
Cel przedmiotu:
Przedstawienie narzędzi stosowanych do budowania modeli fizjologicznych – decyzyjnych i eksplanacyjnych. Prezentacja wybranych, złożonych systemów organizmu człowieka, takich jak układ nerwowy, krwionośny, oddechowy. Pokazane są również modele wytwarzania skurczów mięśni szkieletowych i mięśni gładkich. Omówiona jest fizjologia wytwarzania i odbioru dźwięków.
Treści kształcenia:
Przesyłanie informacji w organizmie człowieka. Układ nerwowy i hormonalny, ich rola we wzajemnym współdziałaniu wszelkich narządów w organizmie. Przedstawienie opisu fizycznego i matematycznego składowych układu nerwowego. W tej części przedstawione są następujące tematy: "Błona komórkowa i aktywność neuronu". Modele układów regulacji w biomedycynie. Prezentowanymi przykładami są aktywny układ regulacji (taki jak układ regulacji ciśnienia tętniczego) i "pasywny" (układ regulacji wartości ciśnienia wewnątrzczaszkowego). Wraz z modelami przedstawiane są najważniejsze bloki biofizyczne tych systemów. Tytuły wykładów są następujące: "Ogólne wiadomości o systemach regulacji w organizmach żywych", "Model ciśnieniowo-przepływowy układu wewnątrzczaszkowego", "Modelowanie hydrodynamiki układu krwionośnego i regulacja ciśnienia". Modele systemów odbioru i przekazu informacji u człowieka. Ogólnie omawiane są wspólne cechy organów zmysłu (receptorów) u człowieka. Następnie szczegółowo przedstawione jest funkcjonowanie wybranych zmysłów. Przedstawiony jest szczegółowo model receptora słuchu oraz mechanizm wytwarzania głosu. Omawiane są także modele mechanizmów skurczów mięśni szkieletowych i gładkich. Modelowanie przebiegu sygnałów. Jako przykłady przytaczane są zespół QRS sygnału EKG, fala ciśnienia tętniczego oraz sygnał elektromiograficzny (pochodzenia mięśniowego) i wybrane cechy sygnału mowy. Identyfikacja modeli. Omawiane są podstawowe narzędzia do identyfikacji modeli oraz dwa przykłady praktyczne.
Metody oceny:
2 testy z wiedzy wykładowej, oceny z poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych, punkty uznaniowe za aktywność i pracę własną
Egzamin:
nie
Literatura:
Carpenter R.H.S: Neurophysiology, Arnold, wyd. III, 1996 Czosnyka M: Analiza dynamicznych procesów wewnątrzczaszkowej kompensacji objętościowej, Prace Naukowe Elektronika z. 111, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1996. Drischel H: Podstawy biocybernetyki, PWN, Warszawa 1976. Enderle J.D, Bronzin J.D: Introduction to Biomedical Engineering, Elsevier 2012 Frankiewicz Z. i in.: Wybrane zagadnienia cyfrowego przetwarzania sygnałów biomedycznych, Laboratorium, Politechnika Śląska, skrypt uczelniany nr 1705, Gliwice 1993 Gabioud B: Articulatory Models in Speech Synthesis w Keller E. (ed.) Fundamentals of speech synthesis and speech recognition. John Wiley & Sons 1994. Khoo M. C. K: Physiological Control Systems. Analysis, Simulation, and Estimation. IEEE Press 1999/2000. Lindsay P.H, Norman D.A: Procesy przetwarzania informacji u człowieka, PWN, Wyd. I, 1984 Pacut A, Radomski D: Struktury układów regulacji występujących w organizmie człowieka, opracowanie wewnętrzne Ritter A.B, Reisman S, Michniak B.B: Biomedical Engineering Principles. 2005, CRC Press Taylor & Francis Group. Tadeusiewicz R, Kot L, Mikrut Z, Majewski J: Biocybernetyka, część I, skrypt AGH. wyd. 2, Kraków 1982. Traczyk W: Fizjologia człowieka w zarysie, PZWL, wyd. VI, Warszawa 1997.
Witryna www przedmiotu:
https://studia.elka.pw.edu.pl/priv/12L/AMP.A/ http://www.ise.pw.edu.pl/~antekg/amp.htm
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1
Modele eksplanacyjne i decyzyjne, budowanie, identyfikacja i weryfikacja
Weryfikacja: dyskusja na wykładzie, test
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W11
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka W2
Fizjologia przetwarzania informacji w ujęciu modeli komputerowych
Weryfikacja: test, ocena na laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka W3
Homeostaza jako system regulacji - wybrane zagdanienia
Weryfikacja: test
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1
Umiejętność poszukiwania kreatywnych rozwiązań problemów biomedycznych
Weryfikacja: zadania domowe
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U05, K_U08, K_U09, K_U15, K_U20, K_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UU, I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.2.o, III.P7S_UW.3.o, I.P7S_UK