Transcript mcs-m-7 - medinfo.umft.ro

UNIVERSITATEA DE MEDICINA SI
FARMACIE “Victor Babeş” TIMISOARA
DISCIPLINA DE
INFORMATICA MEDICALA
www.medinfo.umft.ro/dim
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
1
MCS
METODOLOGIA CERCETARII
STIINTIFICE MEDICALE
Masterat 2011/12
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
2
Strucrura Cursului MCS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Obiectul MCS prin prisma informationala
Documentarea. Culegerea datelor
Prelucrarea datelor
Trialuri clinice
Prezentarea rezultatelor
Investigarea serviciilor de sănătate
Metode teoretice de studiu
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
3
Cursul 7
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
4
Plan Cursul 7
Metode teoretice de studiu
1. Modelarea matematică
a. Modele simple, creşterea limitată
b. Modele discrete, teoria haosului, bifurcaţii
c. Modele dinamice
2. Modele stochastice, aplicaţii în genetică
3. Modele structurale, fractali
4. Modele complexe. Reţele neuronale
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
5
Metode de cercetare
– Observationale
• anchete
• trialuri clinice
– Experimentale
• studii de laborator – metode specifice
– Teoretice – modelare/simulare
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
6
1. Modelarea matematică.
Noţiuni generale
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
7
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
8
1.1. NOTIUNI GENERALE
• DEFINITII:
– MODELARE - metoda de studiu
– MODEL - reprezentare simplificata
• modele fizice - machete
• modele teoretice
– SIMULARE - procedeu de urmarire
a comportarii unui model
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
9
1.2. APLICATII
•
•
•
•
•
•
PROIECTAREA EXPERIENTELOR
VERIFICAREA UNOR IPOTEZE
DETERMINAREA UNOR PARAMETRI
PROGNOZA
APROFUNDAREA FENOMENULUI
APLICATII DIDACTICE
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
10
1.3. CLASIFICAREA MODELELOR
• DUPA STRUCURA SISTEMULUI / PROCESULUI
– M. CONTINUE
– M. DISCRETE
• DUPA RELATIA INTRARE / IESIRE
– M. DETERMINISTE
– M. STOCHASTICE
• DUPA CONSTRUCTIE
– M. EMPIRICE
– M. TEORETICE
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
11
• DUPA ALGORITMUL FOLOSIT
–
–
–
–
M. CU ECUATII ANALITICE
M. CU ECUATII DIFERENTIALE
M. PROBABILISTICE (MONTE-CARLO)
M. FUZZY
• DUPA ASPECTUL MODELAT
– M. DE STRUCTURA
– M. DE FUNCTIE
• DUPA DESFASURAREA TEMPORALA
– M. STATICE
– M. DINAMICE
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
12
1.4. CONSTRUCTIA UNUI MODEL
• STABILIREA (DELIMITAREA) SISTEMULUI SI A
PROCESULUI MODELAT
• ALEGEREA VARIABILELOR (dependente / ind.)
• STABILIREA RELATIILOR DINTRE VARIABILE
• STABILIREA MARIMILOR DE INTRARE SI IESIRE
• VALORI INITIALE, PARAMETRI SI CONSTANTE
• MODUL DE PREZENTARE A REZULTATELOR
(tabel, grafic evolutie, diagrama faze, animatie etc)
• STABILIREA MODULUI DE VALIDARE
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
13
2. Modele matematice simple
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
14
2. MODELE DETERMINISTE SIMPLE
2.1. CRESTEREA EXPONENTIALA CONTINUA
a) ELABORAREA MODELULUI
initial: 0 . . . . . . . . N0 (S0)
mom. t . . . . . . . . N (S)
timp t + dt . . . . N + dN
dN ~ N si dN ~ dt =>
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
dN = r . N . dt
15
• b) FORMELE MODELULUI
– FORMA DIFERENTIALA
dN / dt = r . N
– FORMA ANALITICA
N = N0 . e r t
• c) REPREZENTARI GRAFICE
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
16
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
17
• d) SCADEREA EXPONENTIALA
• e) CRESTEREA EXPONENTIALA
DISCRETA
– NU APARE TIMPUL
– APAR INDICI REPREZENTAND ‘GENERATII’
N i+1 = R . N i R > 1 = CRESTERE
R < 1 = SCADERE
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
18
2.2. CRESTERA LIMITATA
• a) MODELUL MONOMOLECULAR
– ELABORAREA MODELULUI
A
B (rata ‘k’)
– FORMA DIFERENTIALA
d[A] / dt = - k [A]
d[B] / dt = + k [A]
– REPREZENTARE GRAFICA
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
19
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
20
b) MODELAREA PROCESELOR BIOCHIMICE
(SI MODELE COMPARTIMENTATE)
• ELABORAREA MODELULUI
• FORMA DIFERENTIALA
• REPREZENTARI GRAFICE (evolutii)
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
21
Modelarea reactiilor biochimice
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
22
Simularea disocierii
acidului acetic
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
23
2.3. MODELUL LOGISTIC CONTINUU
• RATA DE CRESTERE SCADE LA APROPIEREA
DE ECHILIBRU (K):
r’ = r (1 - N / K )
• FORMA DIFERENTIALA
dN / dt = r (1 - N / K ) . N
• FORMA ANALITICA
N = K / (1+ (K / N 0 - 1) . e - r t
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
24
- REPREZENTARE GRAFICA (sigmoida)
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
25
2.4. MODELUL LOGISTIC DISCRET
• ELABORAREA MODELULUI
N i+1 = R . N i . (1 - N i / K )
notam X i = N i / K
X i+1 = R . X i (1 - X i )
• COMPORTAREA MODELULUI
• TEORIA HAOSULUI
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
26
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
27
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
28
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
29
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
30
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
31
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
32
Schema unui sistem cu reglare
automata
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
33
3. Modele stochastice,
aplicaţii în genetică
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
34
• 3. MODELE STOCHASTICE
• 4. MODELAREA STRUCTURILOR
• 5. MODELE DEZVOLTATE
– M. PRADATOR – PRADA, M. EPIDEMICE
– M. PROCESELOR FIZIOLOGICE
– POTENTIALUL DE ACTIUNE AL AXONULUI
– MODELAREA RETELEI IMUNE
– REGLAJUL GENETIC CU TRIGGER POZITIV
• 6. RETELE NEURONALE
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
35
3. MODELE STOCHASTICE
3.1.MODELAREA DEZINTEGRARII
RADIOACTIVE
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
36
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
37
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
38
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
39
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
40
4. Modele structurale,
fractali
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
41
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
42
4.3. FRACTALI
Ex: FULGUL LUI KOCH
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
43
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
44
5. Modele complexe
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
45
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
46
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
47
6. Reţele neuronale
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
48
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
49
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
50
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
51
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
52
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
53
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
54
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
55
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
56
~ Sfârsit ~
Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof.dr. G.I.Mihalas
57