Especialista en ingenieria biomedica: métodos de modelización y simulación de biosistemas

1. MODELOS Y SISTEMAS

• Concepto de modelos y biosistemas
  • Concepto de modelo
  • Sistemas y Biología de sistema
  • Dinámica de sistemas
• Introducción a las técnicas de modelado y simulación
  • Construcción de modelos en biología de sistemas
• Tipos de modelos y componentes
  • Modelo dinámico biológico
  • Ecuaciones de tasa bioquímica
  • Modelos dentro de una celda
• Característica de los sistemas
  • Dinámica
  • Ambiente
  • Complejidad
  • Energía
  • Entropía
  • Equifinalidad
  • Equilibrio
  • Frontera
  • Organización
  • Morfogénesis
  • Morfastesis
  • Negentropía
  • Relación
  • Retroalimentación
  • Sinergia
• Evolución y tendencias actuales
  • Definición de selección natural
  • Definición de selección artificial
  • Diferencias clave entre la selección natural y la artificial

2. MODELIZACIÓN Y CONTROL DE BIOSISTEMAS

• Modelos numéricos en biomedicina
  • Ingeniería biomédica
  • Aspectos fundamentales de la ingeniería biomédica
  • Construyendo modelos de ingeniería
  • Ejemplos de resolución de modelos de Ingeniería biomédica por ordenador
• Fundamentos de la modelización del sistema
  • ¿Qué es modelar?
  • ¿Qué es la simulación?
  • ¿Cómo desarrollar un modelo de simulación?
  • ¿Cómo realizar el análisis de simulación?
  • Programa de modelado y análisis de simulación
  • Beneficios del modelado y análisis de simulación
  • Posibles errores durante la simulación
• Identificación de sistemas de control biomédicos
  • Aplicaciones exitosas de control: sistemas cardiovasculares y sistemas endocrinos
  • Anestesia
  • Otras aplicaciones
• Optimización del control de biosistemas
  • Tamaños de mercado e inversión
  • Oportunidades para nuevas aplicaciones e investigación
  • Consideraciones importantes para potenciar el desarrollo de los sistemas de control de los productos biomédicos
  • Retos y barreras

3. MODELIZACIÓN DE BIOSISTEMAS MEDIANTE MODELOS LINEALES

• Modelos lineales
  • Modelo de crecimiento lineal básico
  • Modelo de crecimiento lineal más complejo
  • Ecuaciones diferenciales de coeficiente constante
  • El cálculo de ecuaciones
• Dominio del tiempo
  • Sistemas autónomos
  • El caso multivariable.
  • Sistemas en forma de entrada / salida
• Domino de la frecuencia
  • La función de transferencia y la frecuencia
  • Sistemas diferenciales
• Dominio de la estabilidad
  • Estabilidad de los sistemas autónomos
  • Las condiciones de Routh-Hurwitz

4. ANÁLISIS DE LA DINÁMICA NO LINEAL DE LOS SISTEMAS BIOMÉDICOS

• Diferencias entre sistemas lineales y no lineales
  • Sistemas lineales
  • Sistemas no lineales
  • Diferencias en cuanto a tipos de sistemas
  • Sistemas de salida única de una sola entrada
  • Diferencias en cuento a modelos matemáticos
• Modelos biológicos dinámicos
  • Dinámica de poblaciones del Salmón Chinook
  • Modelos de “bañera”
  • Muchas bañeras: modelos con compartimentos
  • Cinética de la enzima
  • El proceso de modelado dinámico
  • Modelos farmacocinéticos
• Fluctuaciones en sistemas dinámicos
• Dinámica no lineal y sistemas complejos
  • Flujo en una línea
  • Bifurcaciones en 1d
  • Influencia de los términos de orden superior

5. HERRAMIENTAS Y TÉCNICAS AVANZADAS DE SIMULACIÓN

• Técnicas de simulación en biomedicina
  • Estructura básica de los programas de simulación
  • Tipos de simulación
• Simulación quirúrgica mediante técnicas de realidad virtual
  • Entrenamiento quirúrgico
  • Concepto de simulación quirúrgica
  • La creciente importancia de la simulación en cirugía
  • Cirugía laparoscópica
  • Papel de los simuladores de realidad virtual en la educación quirúrgica
  • Futuro de la simulación en cirugía
  • Ventajas de la simulación e integración con las teorías del aprendizaje
  • Simulación no solo para aprendizaje
  • Simulación, no solo para la adquisición de habilidades técnicas
  • Simulación centrada en el paciente
  • Desventajas de la simulación
• La simulación y los modelos experimentales en el aprendizaje de la cirugía de mínima invasión
  • Concepto de modelo y características básicas de su empleo en investigación médica
  • Simulación en cirugía mínimamente invasiva

6. EJEMPLOS DE SIMULACIÓN DE SISTEMAS

• Redes genéticas
  • Genes redes regulatorias y regulación transcripcional
  • Genes selectores, reguladores maestros y factores pioneros
  • Una vista a la red de Biologia
  • Ejemplo de red genética conocida a través de simulación: Desarrollo del corazón
• Redes metabólicas
  • Modelo y Métodos
• Sistemas de transmisión de señal
  • Clasificación en biomedicina en base a los sistemas de señalización
• Representación gráfica de las señales
  • Algoritmo de clasificación óptima
  • Tipos de sistemas de transmisión biológica de señales