分形和多重分形方面生理系统和应用程序的结构和动态稳态控制、疾病诊断和综合Cyber-Physical平台

广泛的慢性疾病(如心脏病、糖尿病及其并发症、中风、癌症、脑部疾病)构成医疗成本不断上升的一个重要原因,给许多人带来很大负担生活质量。尽管需要增加智能医疗传感系统,监控/测量病人的身体平衡,没有连贯的理论,促进了人类生理过程的建模和未来医疗cyber-physical系统的设计和优化(学校)。学校将我的病人的生理状态基于可用连续传感、量化指标对应异常的发病风险,信号需要关键医疗干预实时交流病人的医疗信息通过网络从个人到医院,最重要的是控制(动作)至关重要的健康信号(如心脏起搏器、胰岛素水平、血压)在个性化的体内平衡。
为了防止并发症,维持良好的健康和/或避免致命的条件,要求一个跨学科的学校设计方法,最近统计物理灵感发现由物理学家和医生之间的协作和共享丰富的应用数学家,理论家和工程师们的控制。这个关键和紧迫的多学科方法有统一知识的当前状态和地址下面的基本挑战:一个基本的挑战是我所代表的需要和理解的结构和动力学的复杂性相关的生理系统健康的体内平衡和疾病(如糖尿病)。同时,我们需要严谨的数学技术识别综合生理系统之间的交互和理解他们的角色在整个网络体系结构健康的动力。另一个基本的挑战要求更深入地理解生物系统的随机反馈和可变性和生理过程,特别是和破译他们的影响不仅数学描述体内平衡,但也在定义新的控制策略,为内部会计和inter-patient特异性——一个真正的数学方法个性化医疗。
许多最近的研究表明,心率变异性,血糖、神经信号和其他相互依赖的生理过程证明分形和非平稳特征。利用统计物理概念,许多最近的研究表明,健康的人类生理过程复杂临界现象深深的影响应该如何定义和体内平衡控制策略应该如何发达,当长时间异常偏差。此外,一些努力试图将这些分形特征与新的最优控制策略,实现医疗设备,如心脏起搏器和人工胰腺可以提高医疗治疗的效率和病人的生活质量,但忽视了人类生理的整体网络架构。因此,严格分析的复杂性和动态生理过程(例如,血糖及其相关的影响和相互依赖关系与其他生理过程)代表一个基本步骤提供一个可量化的(数学)定义的内稳态临界现象的背景下,了解慢性病的发病预测偏离健康的体内平衡和发展新的更有效的医学疗法,仔细考虑生理的复杂性,内部inter-patient可变性,而不是忽视它。
本研究课题旨在开放医生之间的协同作用的和及时的努力,物理学家,数学家,应用信号处理、生物工程和生物医学专家组织的知识挖掘的生理系统的复杂性及其对构建更精确的数学模型和设计QoL-aware控制策略中实现新一代的学校设备。通过结合多学科研究人员试图了解人类生理及其复杂性的许多方面,我们的目标是使一个范式转变设计未来医疗器械翻译数学特征预测数学模型量化不仅体内平衡的程度,但也提供全新的控制策略在个性化医疗时代。我们欢迎原始的多学科研究,理论和实验,以及一批评论、意见和观点在生理建模和控制提出了新的问题。