Interdyscyplinarny podrÄ™cznik dla studentów i wykÅ‚adowców kierunku inżynieria medyczna, przedstawiajÄ…cy osiÄ…gniÄ™cia i metodologiÄ™ biocybernetyki - technologii w sÅ‚użbie nauk przyrodniczych i medycyny.

DziÄ™ki nowoczesnej technice biologia pozyskuje nowe narzÄ™dzia badawcze (np. mikroskop elektronowy lub tomograf) i terapeutyczne. Technika z kolei wykorzystuje rozwiÄ…zania podpatrzone w organizmach żywych do rozwiÄ…zywania zadaÅ„ inżynierskich. Inżynieria medyczna to już codzienność, a lekarz, aby skutecznie wykonywać swojÄ… pracÄ™, potrzebuje zaplecza w postaci nowej generacji sprzÄ™tu oraz kadry specjalistów umiejÄ…cych go zaprojektować, obsÅ‚użyć i serwisować.

W podręczniku ujęto m.in. następujące zagadnienia:

- modele cybernetyczne i ich zastosowania,
- metody tworzenia modeli biocybernetycznych,
- biocybernetyczne modele prostych systemów biologicznych,
- modelowanie systemów dynamicznych,
- modelowanie systemu nerwowego i narzÄ…dów zmysÅ‚ów.

Ponadto czytelnik znajdzie w niej praktyczne wskazówki i odniesienia do programów symulacyjnych zanurzonych w Å›rodowisku MATLAB i pozwalajÄ…cych na empirycznÄ… eksploracjÄ™ przedstawionych modeli na wÅ‚asnym komputerze.

Książka oparta jest na bogatym doświadczeniu naukowym i dydaktycznym autora. W obszarze mniej lub bardziej związanym z problematyką proponowanej książki autor opublikował łącznie ponad 50 książek i blisko 1000 publikacji naukowych. W związku z tym prace autora są szeroko znane i często wykorzystywane we wszystkich ośrodkach naukowych w Polsce.

<i>Każdy, kto chce tÄ™ dziedzinÄ™ [inżynieriÄ™ medycznÄ…] poważnie studiować i przyczyniać siÄ™ do jej przyszÅ‚ych sukcesów - powinien poznać przynajmniej podstawy biocybernetyki. Temu celowi sÅ‚uży wÅ‚aÅ›nie ta książka.</i>

(Ze <i>Wstępu </i>autora)

Osoby które kupowały "Biocybernetyka. Metodologiczne podstawy dla inżynierii biomedycznej", wybierały także:

• DevOps w praktyce. Kurs video. Jenkins, Ansible, Terraform i Docker 190,00 zÅ‚, (39,90 zÅ‚ -79%)
• Wyrażenia regularne od podstaw 39,67 zÅ‚, (11,90 zÅ‚ -70%)
• Projektowanie systemów rozproszonych. Wzorce i paradygmaty dla skalowalnych, niezawodnych usÅ‚ug 39,67 zÅ‚, (11,90 zÅ‚ -70%)
• Zrozum struktury danych. Algorytmy i praca na danych w Javie 39,67 zÅ‚, (11,90 zÅ‚ -70%)
• Kosymulacja. Elastyczne projektowanie i symulacja wielodomenowa 38,39 zÅ‚, (11,90 zÅ‚ -69%)

Spis treści

Biocybernetyka. Metodologiczne podstawy dla inżynierii biomedycznej eBook -- spis treści

WstÄ™p                                            11

1. Modele formalne, ich znaczenie i zastosowanie        23

1.1. PojÄ™cie modelu formalnego i jego zasadnicze cechy         23
1.2. Korzystanie z modelu formalnego       28
1.3. Schematy blokowe jako wygodny sposób prezentacji modeli formalnych        35
1.4. Sposoby wykorzystania modeli w biologii, inżynierii biomedycznej i innych dziedzinach                                48
1.5. Rola modelu biocybernetycznego w diagnostyce medycznej         50
1.6. Rola modelu biocybernetycznego w terapii      52
1.7. Rola modelu biocybernetycznego w kontroli procesu leczenia      55
1.8. Rola modelu biocybernetycznego w prognozowaniu skutków leczenia          56
1.9. Stosowanie modeli w nauce i sukcesy poznawcze odnoszone dziÄ™ki ich użyciu           57
1.10. Modele formalne w biologii         62

2. Metodyka tworzenia modeli biocybernetycznych       66

2.1. Różnorodność modeli biocybernetycznych i jednorodność metodyki ich tworzenia oraz wykorzystywania        66
2.2. Opis postÄ™powania przy budowie modelu biocybernetycznego        69
2.2.1. Zbieranie danych      69
2.2.2. Formalizacja i wybór odpowiedniego ksztaÅ‚tu modelu       72
2.2.3. Metody przeprowadzania identyfikacji modeli       75
2.2.4. Identyfikacja czynna                          76
2.2.5. Identyfikacja bierna i problem linearyzacji        80
2.2.6. Programowanie modelu symulacyjnego              88
2.2.7. Eksperymenty symulacyjne         98
2.3. Ograniczenia modelowania        103

3. PrzykÅ‚ady najprostszych modeli systemów biocybernetycznych       108

3.1. Model koÅ›ci          108
3.1.1. Opis obiektu, zaÅ‚ożenia upraszczajÄ…ce i model formalny        108
3.1.2. Badania modelu i wnioski wyciÄ…gane na jego podstawie        112
3.1.3. Symulacja komputerowa modelu               117
3.2. Modele mięśni        122
3.2.1. Opis obiektu, zaÅ‚ożenia upraszczajÄ…ce i model formalny        122
3.2.2. Badania modelu i wnioski wyciÄ…gane na jego podstawie        129
3.2.3. Symulacja komputerowa modelu                 131
3.3. Uwagi koÅ„cowe                                134

4. Metodyka tworzenia modeli zÅ‚ożonych systemów biocybernetycznych       135

4.1. Modele systemów dynamicznych                     135
4.2. Model nieleczonego raka jako model dynamiczny typu 1          138
4.3. PrzejÅ›cie od modeli obiektów skÅ‚adowych do modelu zÅ‚ożonego systemu       142
4.4. PrzykÅ‚ad modelu zÅ‚ożonego systemu dynamicznego       149
4.5. Modele dynamiczne typu 2 – leczenie raka        154

5. Obiekty biocybernetyczne ze sprzężeniem zwrotnym       159

5.1. Struktura i ogólne wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci obiektów ze sprzężeniem zwrotnym     159
5.2. Dynamika procesów w systemie ze sprzężeniem zwrotnym oraz rozróżnienie systemów ze sprzężeniem dodatnim lub ujemnym       164
5.3. Typowe przebiegi sygnaÅ‚ów w systemach ze sprzężeniem zwrotnym  170
5.4. Problem stabilnoÅ›ci w systemach ze sprzężeniem zwrotnym        175
5.5. PrzykÅ‚ady biocybernetycznych modeli systemów ze sprzężeniem zwrotnym           181
5.5.1. Model tarczycy        181
5.5.2. Model metabolizmu wÄ™glowodanów        182
5.5.3. Model formalny sprzężenia zwrotnego w ukÅ‚adzie sterowania mięśni         195

6. Modele systemu nerwowego i narzÄ…dów zmysÅ‚ów          209

6.1. Szczególna potrzeba modelowania systemu nerwowego i narzÄ…dów zmysÅ‚ów                            209
6.2. Inteligencja jako emergencja        213
6.3. Model pojedynczej komórki nerwowej        218
6.4. Model odruchu warunkowego          221
6.5. Model prostego narzÄ…du zmysÅ‚u        225

Bibliografia        232