450-4031/01 – Biokybernetika (BKY)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity4
Garant předmětudoc. Ing. Martin Augustynek, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Martin Augustynek, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostvolitelný odborný
RočníkSemestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
AUG011 doc. Ing. Martin Augustynek, Ph.D.
KRE0193 Ing. Alice Křesťanová
KUB631 Ing. Jan Kubíček, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Klasifikovaný zápočet 2+2
kombinovaná Klasifikovaný zápočet 2+12

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student po absolvování předmětu získává informace o principu vzniku, přenosu, zpracování a uchování informace v živých systémech, modelování a simulace biologických systémů a studium způsobů jejich řízení za fyziologických a patologických podmínek. Předmět zapadá svou náplní do zaměření měřicí a řídicí technika v biomedicíně. Získané vědomosti a dovednosti v tomto předmětu a celého zaměření vytváří základní předpoklad znalostí biomedicínckého inženýrství.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Ostatní aktivity

Anotace

Studium obecných principů vzniku, přenosu, zpracování a uchování informace v živých systémech, modelování a simulace biologických systémů a studium způsobů jejich řízení za fyziologických a patologických podmínek. Základ tvoří buňka, biologické membrány, biotermodynamika a biofyzikální chemie. Studium vlastností biologických systémů se zabývá neurofyziologií, nervovým, dýchacím, pohybovým a cévním systémem, činností srdce, genetickou informací, senzorickými systémy a náhrady orgánových funkcí.

Povinná literatura:

[1] Biomedical modeling and simulation on a pc: a workbench. S.l.: Springer, 2012. ISBN 9781461391654. [2] MEURS, Willem van. Modeling and simulation in biomedical engineering: applications in cardiorespiratory physiology. 1. New York: McGraw-Hill, c2011. ISBN 978-0071714457. [3] CHRISTOPOULOS, Arthur. Biomedical applications of computer modeling. Boca Raton: CRC Press, c2001. Pharmacology & toxicology (Boca Raton, Fla.). ISBN 9780849301001. [4] KITTNAR, Otomar a Mikuláš MLČEK. Atlas fyziologických regulací: 329 schémat. Praha: Grada, 2009, 316 s. ISBN 978-80-247-2722-6.

Doporučená literatura:

Tiefenbach,P: Biokybernetika, Sylaby na WWW stránkách katedry, 2002, Penhaker,M: Biokybernetika, Sylaby na WWW stránkách katedry, 2002, Samson Wright: Klinická fyziologie Praha 1987. Stefan Silbernagl, Agamemnom Despopoulos: Atlas fyziologie člověka. Praha 1984. Wiliam F. Canong: Přehled lékařské fyziologie. Praha 1976. Hrazdíra, I.: Biofyzika. Praha, Avicenum 1990. Nečas, O.: Biologie. Praha, Avicenum 1982. Dvořák - Maršík - Andrej: Biotermodynamika. Praha, Akademia, 1985. Babloyantz, A.: Molecules, dynamics and life, J.Wiley, New York, 1986. Talbot, S.a.: Systems physiology, J.Wiley, New York 1973.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Praktická a demonstrační cvičení v biomedicínské laboratoři a zdravotnických zařízeních. Podmínky udělení zápočtu: aktivní účast na cvičeních, Klasifikovaný zápočet: Prezentace odborného referátu (40 bodů, min.20), písemný test (60 bodů, min.31). Pro udělení zápočtu je vyžadována povinná účast na cvičeních minimálně 80% z proběhlých vyučovacích hodin.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prezentace odborného referátu

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Fyziologické principy. Energie a životní procesy. Struktura organismů v živé přírodě. Buňka, mikroskopická a submikroskopická struktura. Základní procesy. Biologické membrány I. Struktura a funkce. Chemické potenciály. Podmínky rovnováhy v heterogenních soustavách. Biologické membrány II. Membránové iontové kanály. Přenašečové systémy pro transport iontů přes membránu. Biotermodynamika I. Úvod do termodynamiky. Termodynamika živých systémů, entropie. Biotermodynamika II. Strukturní termodynamika. Termodynamika biologické evoluce. Neurofyziologie - nervový systém. Přenášení a zpracovávání informace v biologických systémech. Nervová, hormonální a humorální úroveň jejich řízení. Struktura nervového systému, možnosti řízení na jednotlivých úrovních. Centrální nervový systém. Nervové vlákno, náhradní schéma a rovnice šíření vzruchu. Genetické informace. Přenos genetické informace na úrovni bioinformačních makromolekul. Srdce. Činnost srdce a význam regulačních mechanismů při zátěži. Cévní systém. Význam cévního řečiště pro oběh, možnosti a význam jeho regulace. Dýchací systém. Řízení činnosti dýchacího systému. Funkce plic a její regulace v extrémních podmínkách. Pohybový systém. Vazba mezi elektrickým podrážděním a mechanickou odezvou svalové buňky. Biomechanika pohybového systému. Senzorické systémy. Fyzikálně chemické principy smyslového vnímání. Formy, mechanismus. Senzorická funkce nervového systému. Náhrady orgánových funkcí. Náhrada a podpora funkce vnitřních orgánů. Náhrada funkce ledvin, srdce a plic. Stimulátory externí a implantibilní. Cvičení: Základní pojmy, zadání referátu z odborné literatury. Laboratoře: Mechanismy transportu látek přes biologické membrány. Ilustrační příklady. Membránové napětí a membránové proudy, metody měření a analýzy. Termodynamika základních biologických jevů, aplikace strukturní termodynamiky. Návštěva laboratoře lékařské psychologie. Psychologický test s vyhodnocením a demonstrace metodik lékařské psychologie. Návštěva genetické laboratoře s demonstrací základních modelů přenosu genetické informace. Genetika člověka. Demonstrace zátěžového testu ve funkční laboratoři kardiopulmonální diagnostiky. Demonstrace regulačních mechanismů ovlivňujících reakci oběhu na fyzickou zátěž. Test A. Objektivizace prokrvení periferie končetin pomocí laserové fotopletysmografie s demonstrací změn průtoku krve v závislosti na změnách vnějšího prostředí (chlad, teplo). Demonstrace vyšetření funkce plic a změn klidové plicní ventilace na vybrané vnější podněty. Návštěva pracoviště technické ortopedie. Myoelektrické protézy, měření svalových potenciálů. Biologický princip smyslového vnímání a možnosti jeho narušení. Demonstrace akustického vjemu a jeho vnímání, regulace a kvantifikace. Přednesení zadaného referátu. Hemodialýza, hemofiltrace, hemoperfúze. Mimotělní krevní oběh. Dávkovače inzulínu. Kardiostimulace a defibrilace. Test B. Modelování chemických a biologických dějů. Příklady zpětných vazeb v organismu s demostrací jejich významu pro fyziologickou činnost.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2015/2016 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Klasifikovaný zápočet Klasifikovaný zápočet 100 (100) 51
        Semestrální projekt Semestrální projekt 40  20
        Písemný test Písemka 60  31
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2020/2021 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku