Disciplina Curricular
Modelação e Simulação em Medicina MSMed
Mestrado Bolonha em Engenharia Biomédica e Biofísica - 1_MEBB 2021/22
Contextos
Grupo: 1_MEBB 2021/22 > 2º Ciclo > Parte Escolar
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Objectivos
Esta Unidade Curricular tem como objectivo: A - Dar aos alunos um conhecimento de nível introdutório às metodologias disponíveis para modelar e simular sistemas biológicos e a sua aplicação em Medicina. B - Identificar a utilidade da modelação e simulação de fenómenos fisiológicos. Identificar os principais tipos de modelos possíveis, suas vantagens e limitações. C - Distinguir da aplicabilidade de modelos determinísticos e estocásticos. D - Utilizar métodos simples de identificação de parâmetros de modelos. E – Aplicação de modelos de aprendizagem automática. F - Operacionalizar os conceitos em exemplos práticos utilizando MATLAB.
Programa
1 - Complexidade fisiológica e necessidade da utilização de modelos. Modelos e o processo de modelação. O que é um modelo? Porquê utilizar modelos? Como modelar? O processo de criação de modelos. Formulação de modelos. Validação da modelação. 2 - As bases da modelação e dados. Porquê e quando modelar os dados. Alternativas à modelação dos dados. Modelação de uma única variável que ocorre espontaneamente. Modelação de uma única variável sujeita a perturbações. Modelação de duas variáveis correlacionadas. Modelação de sinais de controlo. 3 - Resposta impulsional e desconvolução. Modelos estáticos. Modelos lineares. Modelos distribuídos. Modelos não-lineares. Modelos para processos que variam no tempo. Modelos estocásticos. Identificação de modelos. Estimação de parâmetros. Identificabilidade de modelos. 4 - Erros. O problema directo. Validação dos métodos de modelação. Boas práticas e boa modelação. Exemplos. 5 – Modelação de modelos fisiológicos com algoritmos de aprendizagem automática. Exemplos de árvores de decisão, support vector machines, e perceptron.
Métodos de ensino e avaliação
Existem dois principais métodos de ensino: componente teórica e componente práctica laboratorial. TEÓRICA Sessões expositivas com exemplos de modelos seleccionados de processos fisiológicos e medicina. PRÁCTICA LABORATORIAL Exploração, pelos alunos, de um modelo fisiológico, com a ajuda do professor, através de uma pesquisa adequada da bibliografia. Este modelo é então codificado em Matlab/Python e testado de acordo com a hipótese adiantadas pelos alunos. AVALIAÇÃO 1. Dois testes de avaliação a realizar durante o semestre (60% da nota final). Os alunos com nota mínima de 10 valores em cada um dos testes podem dispensar da realização de exame. 2. Avaliação do programa de simulação desenvolvido em Matlab/Python, respectiva apresentação e relatório (40% da nota final) - nota mínima 10 valores.