Основы анализа биотехнических систем. Теоретические основы БТС

Основы анализа биотехнических систем. Теоретические основы БТС
Ю.А. Ершов, С.И. Щукин
  • Год:
    2011
  • Тип издания:
    Учебное пособие
  • Объем:
    528 стр. / 33 п.л
  • Формат:
    60x90/16
  • ISBN:
    978-5-7038-3484-8
  • Читать Online

Серия: Биомедицинская инженерия в техническом университете

Ключевые слова: биомедицинская техника, биообъекты, биотермодинамика, биотехнические системы, медико-техническая диагностика, статистическая биофизика

Приведены основные сведения по теории биотехнических систем. Рассмотрены вопросы практического использования методов системного анализа для решения задач проектирования биомедицинской техники.

Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций, читаемых в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана.

Для студентов инженерных специальностей медико-технологических, биотехнологических, ветеринарных и агрономических вузов.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Часть I. Методы количественного описания биологических объектов
1. Предмет, задачи и методы количественного описания биотехнических систем
1.1. Техника для медицины
1.2. Системный подход к описанию свойств объекта. Понятие системы
1.3. Предмет, задачи, методы и основные принципы количественного описания БТС
1.4. Квазиразложимость объекта. Иерархия структур. Принцип энергетической дифференцировки
1.5. Структура системы как набор отношений, заданных на множестве ее элементов
1.6. Взаимодополняемость методов количественного описания биообъектов
2. Общая теория систем и количественное описание биообъектов
2.1. Истоки общей теории систем
2.2. Классификация природных систем по Берталанфи
2.3. Состояние биообъекта и его изменения
2.4. Характерные пространственные и временные масштабы биообъектов
3. Иерархия структур и состояний биообъектов
3.1. От саркомера к мышце
3.2. Работа мышцы как совокупность переходов между дискретными состояниями совокупности поперечных саркомерных мостиков в миофибриллах
3.3. Представление структуры сложной системы матрицей смежности. Матрица смежности саркомерного мостика
3.4. Кинетический граф саркомерного мостика
3.5. Расчет удельной мощности поперечно-полосатой мышцы
4. Биохимическая структура и динамика биообъектов
4.1. Клеточные популяции как компоненты многоклеточного организма
4.2. Квазихимическая модель роста клеточных популяций в среде субстратов и токсикантов
4.3. Двухстадийная модель роста клеточной популяции
4.4. Экспериментальное определение кинетических коэффициентов роста клеточной популяции (параметрическая идентификация модели)
4.5. Обобщение теории на популяции других видов
4.6. Вектор состояния клеточных популяций
5. Термодинамическое описание биообъектов
5.1. Законы термодинамики и условия их применимости в биологии
5.2. Начала термодинамики
5.3. Функции состояния термодинамической системы
5.4. Основное термодинамическое неравенство. Энергия Гиббса
5.5. Химический потенциал
5.6. Закон действующих масс. Уравнение изотермы реакции
5.7. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса
6. Кинетическон описание биообъектов
6.1. Основные понятия
6.2. Влияние концентрации реагентов на скорость реакции
6.3. Уравнения кинетики реакций
6.4. Кинетика сложных реакций
6.5. Зависимость скорости реакций от температуры
6.6. Кинетика ферментативных реакций. Уравнения Михаэлиса - Ментен и Моно - Иерусалимского
6.7. Кинетическое описание клеточных популяций. Экотоксикологическая модель
7. Неравновесная биотермодинамика. Статистическая биофизика
7.1. Статистическая биотермодинамика
7.2. Термодинамика неравновесных процессов
8. Теория управления в биообъектах (биокибернетика)
8.1. Материально-энергетическая и кибернетическая концепции описания биообъекта
8.2. Иерархия управляющих и исполнительных систем организма
8.3. Сохраняющие реакции и адаптация как основа жизнедеятельности организма
8.4. Основы теории информации
8.5. Материальная и энергетическая стоимость информации
9. Моделирование биообъектов
9.1. Предмет, задачи и методы моделирования
9.2. Механическая модель мышечного сокращения
9.3. Электрическая модель мышечного сокращения
9.4. Гидродинамическая и электрическая модели периферийного кровообращения
9.5. Модель гуморального регулирования уровня глюкозы в тканях организма
10. Вопросы автоматизированной медико-технической диагностики
10.1. Предмет, задачи и методы автоматизированной медикотехнической диагностики
10.2. Методы статистической обработки медико-биологических данных
10.3. Аппарат нечетких множеств и описание биообъектов
10.4. Автоматизированная диагностика, основанная на нейронных сетях

Часть II. Принципы проектирования биотехнических систем
11. Общие принципы проектирования БТС
11.1. Классификация БТС по целевым задачам и методам
11.2. Этапы проектирования БТС
11.3. Моделирование БТС
11.4. Основной принцип проектирования БТС разных классов
11.5. Понятие дозы. Классификация видов воздействия на биообъект
11.6. Зависимость доза воздействия-эффект
12. Основы проектирования диагностических БТС
12.1. Принципы проектирования БТС для лабораторной диагностики
12.2. Принципы проектирования БТС для анализа морфологических параметров эритроцитов
12.3. Принципы проектирования БТС для анализа РНК и ДНК на основе полимеразной цепной реакции
12.4. Принципы проектирования БТС для спирометрии
12.5. Принципы проектирования БТС для компьютерной томографии
12.6. Принципы проектирования БТС для импедансометрии жидкостного компонента организма
12.7. Принципы проектирования БТС для электрокардиографии
12.8. Принципы проектирования БТС для реографии
12.9. Принципы проектирования программного комплекса БТС для автоматизированной диагностики неспецефических адаптационных реакций
12.10. Принципы проектирования БТС для анализа кислотности верхних отделов желудочно-кишечного тракта
13. Основы проектирования терапевтической БТС
13.1. Принципы проектирования БТС для ультразвукового чрескожного введения лекарственных веществ
13.2. Основы проектирования программно-управляемого аппарата (БТС) для синхронизированного электромагнитного воздействия
14. Основы проектирования хирургических БТС
14.1. Принципы проектирования БТС для ультразвуковой хирургии мягких биотканей
14.2. Принципы проектирования БТС для ультразвукового соединения костных тканей
15. Основы проектирования искусственных органов и систем жизнеобеспечения
15.1. Принципы проектирования БТС для регулирования гликемии
15.2. Принципы проектирования БТС для искусственного очищения крови

Авторы работы: Ершов Ю.А., Щукин С.И.