Digital Euroastronaut Creative Connections s.r.o. in cooperation with Charles University and Czech Technical University.

Prezentace na téma: "Digital Euroastronaut Creative Connections s.r.o. in cooperation with Charles University and Czech Technical University."— Transkript prezentace:

1 Digital Euroastronaut Creative Connections s.r.o. in cooperation with Charles University and Czech Technical University

2 Why Digital Euroastrouaut ? USA Complex simulation models of human physiological systems Přetížení Dlouhodobý kosmický let Beztížný stav Zpětná adaptace na gravitaci 80-tá léta USSR

3 1987 – System analysis in space biology and medicine (USSR) Exploitation of simulation models of physiological systems 80-tá léta

4 USA USSR Extended long duration orbiter flights (USA) Exploitation of simulation models of physiological systems 80-tá léta USA

5 Why Digital Euroastrouaut ? USA Digital Astronaut Project Nowadays:

6 Why Digital Euroastrouaut ? USA Digital Astronaut Project Nowadays:

7 Why Digital Euroastrouaut ? USA Digital Astronaut Project Digital Euroastronaut Project An integrated modeling and database system for biomedical research and operations Základem je rozsáhlý škálovatelný model komplexních fyziologických funkcí (propojení všech fyziologických subsystémů) Evropa by měla mít obdobný plán, aby byla možná rovnocenná spolupráce:

8 Rozsáhlé modely – ne vždy jsou kompletně publikovány A pokud, tak někdy i s chybami Příklad – komplexní Guytonův model (který se stal základem amerického řešení Digital Astronaut) Základem je rozsáhlý škálovatelný model komplexních fyziologických funkcí (propojení všech fyziologických subsystémů) Obtížný problém protože:

9 A.C. Guyton 1972 Annual Review of Physiology …??!! Multiplier Divider Functional block Integrator  PCP PPAPLA PCP=0.55 PLA+0.45 PPA + + - Summator -4 0 20 50 Formalisation: from verbal description to mathematical expression

10 Circulatory dynamics kidney thirst ADH control vascular stress relaxation muscle blood flow and PO2 non-muscles oxygen delivery non-muscles blood flow autonomic control heart rate, stroke volume pulmonary dynamics red cells, viscosity heart hypertrophy tissue fluids, pressures, gel electrolytes & cell water aldosterone control angiotensin control capillary membrane dynamics

11 Multiplier Divider Summator Integrator Guyton Simulink Functional block  Guyton Simulink Guyton Simulink GuytonSimulink -4 0 20 50 -4 0 20 50 Simulink + + - + + - Guyton

12  + - RC1 RCD VRC RCK.0000058.0000116 RC2 331 332 333  HKM 1600 HMK HM2 336 337 1.5 VIE 0.000920 40 HM + - 0 40  AH 183.3333 184 1 185.0785 AH1 186 158A AHC 1 - +.14  + OSV Z7 5 7 260 259 258 -  + OSV Z7 5 7 260 259 258 - Error  + + RC1 RCD VRC RCK.0000058.0000116 RC2 331 332 333 Error  HKM 1600 HMK HM2 336 337 1.5 VIE 0.000920 40 HM Error  QAO DVS VVS QVO VBD 0 5 3.257 6 5 + + + Error.14 - +  AH 183.3333 184 1 185.0785 AH1 186 158A AHC 1 Error  QAO DVS VVS QVO VBD 0 5 3.257 6 5 - - + Our Simulink implementation

13 Evropská spolupráce při formalizaci popisu fyziologických vztahů pomocí modelů – projekt Europhysiome Digital Euroastronaut project Evropské předpoklady pro úspěšné řešení: Nový nástroj pro efektivní tvorbu rozsáhlých simulačních modelů – Modelica (vznikl a vyvíjí se v Evropě)

14 Výukové lékařské simulátory Digital Euroastronaut project přínos pro Evropský výzkum

15 Výukové simulátory: Guytonovy vize se dnes stávají skutečností … Výklad pomocí modelu

16 Výukové lékařské simulátory Digital Euroastronaut project přínos pro Evropský výzkum Rozvoj technologických nástrojů pro tvorbu rozsáhlých simulačních modelů (například: Modelica)

17 Digital Euroastronaut project Jak? An integrated modeling system for biomedical research Modelica.NET jako webová služba Vytvoření nových nástrojů pro tvorbu komplexních modelů: Bude vytvořen webově dostupný vizuální editor modelů a kompilátor Umožnění spolupráce evropských vývojových týmů na tvorbě i editaci modelu přes internet

18 Digital Euroastronaut project Jak? An integrated modeling system for biomedical research Bude vytvořen komplexní model fyziologických regulací Creative Connections Naváže se na výsledky řešení projektu 2C06031 "e-Golem: lékařský výukový simulátor fyziologických funkcí člověka jako podklad pro e- learningovou výuku medicíny akutních stavů". projekt Národního programu výzkumu (2007-2009)

19 Digital Euroastronaut project Jak? An integrated modeling system for biomedical research Bude vytvořen komplexní model fyziologických regulací UK a ČVUT Využijí se na výsledky řešení rozvojového projektu „Národní virtuální laboratoř simulátorů pro výuku biomedicíny“

20 Digital Euroastronaut project Jak? An integrated modeling system for biomedical research Bude vytvořen komplexní model fyziologických regulací UK a ČVUT Využijí se také výsledky česko-americké spolupráce na projektu Quantitative Human Physiology (QHP) – řešeném spolupracovníky a následovníky prof. Guytona – hlavní řešitel projektu QHP je prof. Coleman.

21 Digital Euroastronaut project Jak? UK a ČVUT prof. Coleman je také jedním z klíčových řešitelů projektu Digital Astronaut

22 Digital Euroastronaut project Řešitelský tým Principal investigator: Dr, Jiří Kofránek, CSc. -má 30-leté zkušenosti s modelováním rozsáhlých fyziologických systémů - v osmdesátých letech spolupracoval na modelech fyziologických systémů pro sovětským kosmickým výzkum

23 Digital Euroastronaut project Řešitelský tým Principal investigator: Dr, Jiří Kofránek, CSc. -má 30-leté zkušenosti s modelováním rozsáhlých fyziologických systémů - v osmdesátých letech spolupracoval na modelech fyziologických systémů pro sovětským kosmickým výzkum -v současné době hlavní řešitel projektů: -"e-Golem: lékařský výukový simulátor fyziologických funkcí člověka jako podklad pro e-learningovou výuku medicíny akutních stavů„ (Creative Connections) - „Národní virtuální laboratoř simulátorů pro výuku biomedicíny.“ (UK + ČVUT)

24 Digital Euroastronaut project Řešitelský tým Creative Connections s.r.o. (dříve BAJT servis s.r.o.) -výzkumně-vývojová firma, založená v roce 1992 - v současné době řeší projekt 2C06031 "e-Golem: lékařský výukový simulátor fyziologických funkcí člověka jako podklad pro e-learningovou výuku medicíny akutních stavů". - spolupracuje s UK a ČVUT - spolupracuje s pracovištěm v USA v projektu Quantitative Human Physiology - spolupráce v evropském projektu Open Modelica

25 Digital Euroastronaut project Řešitelský tým Creative Connections s.r.o. (dříve BAJT servis s.r.o.) -výzkumně-vývojová firma, založená v roce 1992 - v současné době řeší projekt 2C06031 "e-Golem: lékařský výukový simulátor fyziologických funkcí člověka jako podklad pro e-learningovou výuku medicíny akutních stavů". - spolupracuje s UK a ČVUT - spolupracuje s pracovištěm v USA v projektu Quantitative Human Physiology - spolupráce v evropském projektu Open Modelica Charles University, Czech Technical University - spolupráce při výuce bioinženýrů - společně řešený rozvojový projekt: Národní virtuální laboratoř simulátorů pro výuku biomedicíny.“ (UK + ČVUT) - spolupráce s Evropskými simulačními pracovišti

26 Digital Euroastronaut project Co budeme potřebovat Data fyziologických měření z pilotovaných kosmických letů Spolupráce s lékaři angažovanými v přípravě a sledování fyziologických funkcí kosmonautů Podpora spolupráce s NASA v oblasti Digital Astronaut Podpora pro vytváření sítě spolupracujících evropských pracovišť

27 Digital Euroastronaut project Očekávané výsledky Vytvoření komplexního modelu fyziologických regulací Vytvoření nástroje pro kooperativní tvorbu komplexních hierarchických modelů fyziologických regulací na podkladě jazyka Modelica Vytvoření sítě spolupracujících evropských pracovišť e-Golem: komplexní model fyziologických regulací člověka Evropa bude plnohodnotným spolupracovníkem s NASA v oblasti Digital Astronaut Nástroje pro kooperativní tvorbu modelů přes Internet Digital Astronaut Project