UNIVERSITATEA DE MEDICINA SI FARMACIE Victor Babe TIMISOARA
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. b. c. 2. 3. 4. Modele simple, creşterea limitată Modele discrete, teoria haosului, bifurcaţii Modele dinamice Modele stochastice, aplicaţii în genetică Modele structurale, fractali 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 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. . . . N 0 (S 0) mom. t. . . . N (S) timp t + dt. . N + d. N ~ N si d. N ~ dt => Curs Metodologia Cercetarii Stiintifice Medicale – Masterat – © prof. dr. G. I. Mihalas d. N = r. 15
• b) FORMELE MODELULUI – FORMA DIFERENTIALA d. N / dt = r. N – FORMA ANALITICA N = N 0. 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 d. N / 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 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
- Slides: 57