Modelos Computacionais de Processos Fisiológicos

Conhecimentos de Base Recomendados

Conhecimentos e competências na área da Fisiologia, Álgebra Linear, Geometria Analítica, Análise Matemática e Computadores e Programação em Matlab.

Métodos de Ensino

A matéria da disciplina é lecionada em 24 h teóricas, 36 h práticas laboratoriais e 10 h de seminários. Nas aulas teóricas a matéria é lecionada de forma expositiva e nas aulas práticas laboratoriais os alunos realizam simulações computacionais de temas das aulas teóricas e implementam os modelos casos-de-estudo de cada grupo. Nos seminários são apresentados os trabalhos realizados sobre um processo fisiológico por cada grupo de alunos, tendo de chegar às equações que o traduzam e fazendo a respetiva simulação computacional.
A equipa docente está sempre disponível a esclarecer dúvidas.

Resultados de Aprendizagem

As Ciências Biomédicas usam cada vez mais modelos matemáticos capazes de auxiliar a interpretação de dados fisiológicos.
O futuro Engenheiro Biomédico deve compreender uma função biológica sob o ponto de vista da engenharia e interpreta-la em termos fisiológicos. Ao longo do processo de aprendizagem, cada aluno tomará conhecimento e utilizará ferramentas adequadas para cada tarefa proposta.
Os objectivos desta unidade curricular a nível de atitudes, capacidades e competências, são desenvolver a atitude de pesquisa metódica e autónoma, de análise e de síntese, adquirir conhecimentos de informática, gerir informação e resolver autonomamente problemas, trabalhar em equipa interdisciplinar, comunicar e aplicar os conhecimentos à profissão.
Consideram-se objectivos a nível dos conhecimentos conhecer e manipular autonomamente programas computacionais, conhecer as noções matemáticas relativas à teoria de sistemas, conhecer os processos fisiológicos que estão por detrás da função a estudar.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Teoria dos Sistemas e modelos fisiológicos
O interesse dos modelos no estudo dos fluxos de matéria, energia e informação nos sistemas biológicos. Teoria geral dos sistemas. Sistemas análogos, função de transferência e espaço de estados. Sistemas não lineares e caóticos. Implementações e simulações computacionais.

2. Transporte de massa através de membranas
Modelos funcionais de membrana. A difusão de soluto, transporte de água. Equação de Nernst-Plank, e equação de Goldman. Modelo de Membrana de Donnan.

3. Potenciais elétricos à superfície
Dipolos elétricos. Potencial criado por um dipolo elétrico num ponto exterior. Membranas carregadas eletricamente. Dupla camada elétrica e potencial criado num ponto P exterior. Potencial criado por fibras durante o período de despolarização. Dipolo fictício. Potenciais à superfície. Eletrocardiograma.

Docente(s) responsável(eis)

Maria Filomena Rabaça Roque Botelho

Métodos de Avaliação

Avaliação
Avaliação continua: 100.0%

Bibliografia

Modeling and Simulation in Medicine and the Life Sciences. Hoppensteadt, Peskin, Springer, 2000
Physiological Control Systems: Analysis, Simulation, and Estimation. Khoo, Wiley&Sons, 2000
Biomedical Signal Processing and Signal Modelling. Bruce, Wiley&Sons, 2001
Systems and Signals, Chen, 3rd Ed, Oxford University Press, 2004
System Theory and Practical Applications of Biomedical Signals. Baura, Wiley&Sons, 2002
Dynamical Systems. Franklin, Powell & Niemi, Addison-Wesley, 1980
Biofísica Médica. Pedroso de Lima. Universidade de Coimbra, 3rd Ed, 2014
Intermediate Physics for Medicine and Biology (Biolog & Med Physics, Biomed Eng). Hobbie, Roth, Springer, 2007
Mathematical Techniques for Biology and Medicine, Simon, Dover Publications 1977
Mathematical Physiology, Keener, Sneyd, Springer 1998
Mathematical Biology, Murray, Springer, 2001
Mathematical Modelling in Medicine, Ottesen, Danielson (Eds), IOS Press, 2000
Medical Applications of Computer Modelling, Martonen (Ed), WIT Press, 2001.