數(shù)學(xué)建模與醫(yī)學(xué)

數(shù)學(xué)建模與醫(yī)學(xué)MathematicalModelingandMedicine學(xué)科前沿論壇數(shù)學(xué)與生物數(shù)學(xué)教研室2021/10/101提要二、數(shù)學(xué)建模與當(dāng)今醫(yī)學(xué)一、醫(yī)學(xué)數(shù)學(xué)建模典型案例三、我們的工作與困惑2021/10/102一、醫(yī)學(xué)數(shù)學(xué)建模典型案例Mathematicalmodelinginmedicine2021/10/1031960’s兩個(gè)醫(yī)學(xué)數(shù)學(xué)建模典型案例——Hodgkin-Huxley模型、AlanTuring模型Science13April2012:

Vol.336no.6078pp.175-179

揭示了數(shù)學(xué)建模在醫(yī)學(xué)研究中的突出和獨(dú)特作用經(jīng)典的醫(yī)學(xué)數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型成為解決醫(yī)學(xué)問(wèn)題的重要工具2021/10/104H-H模型的醫(yī)學(xué)背景20世紀(jì)50年代研究表明：神經(jīng)元細(xì)胞受到電刺激，細(xì)胞內(nèi)外的電位差（也就是膜電位）將發(fā)生波動(dòng)，從而形成動(dòng)作電位；

動(dòng)作電位導(dǎo)致離子的跨膜運(yùn)動(dòng)，致使神經(jīng)信息通過(guò)軸突從一個(gè)神經(jīng)元向其它神經(jīng)元傳遞。2021/10/105H-H模型的數(shù)學(xué)問(wèn)題數(shù)學(xué)問(wèn)題：膜電位與哪些因素有關(guān)？能否定量描述膜電位與影響因素之間的關(guān)系？2021/10/106H-H模型的生物學(xué)機(jī)制一定的電刺激有機(jī)大分子軸突細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)2021/10/107電流表電壓表膜片鉗NaKCl鉀鈉泵膜電容細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)H-H模型的物理學(xué)原理2021/10/108△xxD△xxDH-H模型的數(shù)學(xué)原理與方法利用微積分的微元思想根據(jù)離子微元的膜內(nèi)流動(dòng)和跨膜流動(dòng)2021/10/109H-H模型的4個(gè)微分方程2021/10/1010H-H模型的6個(gè)代數(shù)方程2021/10/1011H-H模型的仿真122021/10/1012由于上述極具影響力的工作，英國(guó)著名神經(jīng)生物學(xué)家Hodgkin和Huxley

于1963年獲得諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。NobelPrize2021/10/1013Hodgkin-HuxleytypemodellingandparameterestimationofGnRHneurons

BioSystems(2010)ParameterestimationoftheHodgkin-Huxleymodelusingmetaheuristics:applicationtoneuromimeticanalogintegratedcircuitsBiomedicalCircuits(2009)H-H模型仍然是研究熱點(diǎn)由于H-H模型由一系列微分方程構(gòu)成、并涉及諸多參數(shù)，如何尋求參數(shù)的合理估計(jì)依然是數(shù)學(xué)和醫(yī)學(xué)的難點(diǎn)，到現(xiàn)在依然是研究的熱點(diǎn)。2021/10/1014二、數(shù)學(xué)建模與當(dāng)今醫(yī)學(xué)Mathematicalmodelingandup-to-datemedicine2021/10/1015BioinformaticsandMathematics概率論與隨機(jī)過(guò)程運(yùn)籌學(xué)最優(yōu)化拓?fù)鋵W(xué)群論序列比對(duì)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA序列的對(duì)稱性基因分類2021/10/1016Systemsbiologyandmathematics圖論統(tǒng)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生物數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)規(guī)劃模糊數(shù)學(xué)生物動(dòng)力學(xué)最優(yōu)化方法、數(shù)學(xué)新理論數(shù)學(xué)模型的實(shí)踐檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)改變下的信息整合初始模型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)修正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基因作用網(wǎng)絡(luò)代謝途徑細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞間作用機(jī)理基因突變下基因表達(dá)蛋白質(zhì)表達(dá)及代謝的變化模型的建立參數(shù)校正作用機(jī)理致病機(jī)理2021/10/1017Cellmotilityandmathematics1675,LeeuwenhoekdiscoveredCellmotilityProtrusionContractionAdhesion182021/10/101819ProtrusionmodelCurrentOpinioninCellBiology2006,18:32–392021/10/101920ContractionmodelBiophys.J.2009，96（3）：1189-12092021/10/102021AdhesionmodelAdhesionisperhapsthehottestsubfieldofthecellmotilitythesedays,withtensofbiologicalpaperspublishedonthistopiceverymonth.Math.Biol.(2009)2021/10/1021數(shù)學(xué)建模對(duì)醫(yī)學(xué)的作用makingeasieraccesstosimulationsofcomplexsystemsAnimportantelementforthissuccessistheprecisecontinuoussamplingsofnewclinicaldatahavegeneratedexperiments.Anotherimportantelementistheattemptstofocusonprecisedefinitionsofphysiologicalconceptsinordertoavoidconfusion,misunderstandingsandwasteofefforts.Furthermore,itisshown,thatmathematicsmayalsoprovideatooltostructurethoughts,anareawhichhavegainedanincreasingattentionlately.2021/10/1022三、我們的工作與困惑Ourworkandconfusion2021/10/1023主持國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)——傳染病模型構(gòu)建SCI返修論文數(shù)據(jù)分析年均20余篇數(shù)學(xué)建模與數(shù)據(jù)分析年均100余人次Ourwork嫌疑犯身高預(yù)測(cè)模型（與重慶市刑警總隊(duì)合作）呼吸機(jī)療效評(píng)價(jià)模型（與深圳安?？萍加邢薰竞献鳎┭劭剖中g(shù)療效評(píng)價(jià)模型（與西南醫(yī)院眼科合作）2021/10/1024Ourwork從1992年的314隊(duì)發(fā)展到2011年的19490隊(duì)我校：獲得Matlab創(chuàng)新獎(jiǎng)1項(xiàng)（獲獎(jiǎng)率1/10000）指導(dǎo)本科生發(fā)表論文30余篇獲得全國(guó)一等獎(jiǎng)15項(xiàng)（獲獎(jiǎng)率1/100）2021/10/102526DNA序列分類血管的三維重建SARS的傳播艾滋病療法的評(píng)價(jià)及療效的預(yù)測(cè)眼科病床的合理安排Ourwork2021/10/1026traditionalexperimentalbiologicalmethodsMathematicalandcomputationalmodelingConfusion！lackofstandardmodelingmethods！

difficultiesoftrans