Výukové modely cirkulace a přenosu krevních plynů umožňují názorně demonstrovat dynamické propojení regulačních smyček a jejich projevy při nejrůznějších patogenezích poruch kardiorespiračního systému. Jejich nasazení ve výuce mediků prokázalo jejich vysokou pedagogickou účinnost.
- Klíčová slova
- přenos krevních plynů,
- MeSH
- analýza krevních plynů MeSH
- koronární cirkulace * MeSH
- lidé MeSH
- počítačová simulace * MeSH
- studium lékařství pregraduální MeSH
- teoretické modely * MeSH
- tréninková simulace MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
Vytvořili jsme velmi jednoduchý model hemodynamiky který je možno spustit ve webovém prohlížeči. Navenek je model realizován jako interaktivní obrázek. I přes jeho jednoduchost se v praxi ukázalo jeho dobré pedagogické uplatnění pro vysvětlování patogeneze cirkulačního selhávání a šoku.
Modeling the cardiovascular system as an analogy of an electrical circuit composed of resistors, capacitors and inductors is introduced in many research papers. This contribution uses an object oriented and acausal approach, which was recently introduced by several other authors, for educational and research purpose. Examples of several hydraulic systems and whole system modeling hemodynamics of a pulsatile cardiovascular system are presented in Modelica language using Physiolibrary.
Pro výuku předmětu Poruchy fyziologických regulací jsme vyvinuli sadu výukových simulátorů. Jejich základem je snadno přenositelný model v silném modelovacím jazyce Modelica, jehož obliba roste po celém světě. Oproti jiným přístupům k výukovým simulátorům, tyto simulace běží na klientovi přímo ve webovém prohlížeči (v pluginu Silverlight). To nám zjednodušuje instalaci a jelikož celý výpočet běží na klientovi, nemusíme řešit zátěž serverů. Oproti serverovým řešením je tento postup vhodnější spíše pro jednodušší simulace, což je přesně cíl našich výukových pomůcek. Prostředí Silverlight nám poskytuje výhodu pro konverzi na tablety s operačním systémem Windows 8 RT, tyto možnosti budou dále diskutovány. Po dlouhé době vývoje frameworku jsme tímto produktem vyzkoušeli praktičnost a efektivitu celého prostředí. Příspěvěk má za cíl seznámit s jednoduchostí tvorby takových simulátorů a praktickou využitelností ve výuce.
- Klíčová slova
- e-learning, simulátor,
- MeSH
- biologické modely MeSH
- fyziologické jevy MeSH
- navrhování softwaru * MeSH
- počítačová simulace * MeSH
- problémově orientovaná výuka * MeSH
- programovaná výuka jako téma MeSH
- software MeSH
- studium lékařství metody MeSH
- učební pomůcky MeSH
- uživatelské rozhraní počítače MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
Příspěvek se zabývá simulátory běžícími na serveru a poskytujícími hrubá data, která teprve klient (např. webový prohlížeč nebo specializovaná aplikace) vizualizuje. Takováto hybridní architektura nabízí nasazení dlouhotrvajících simulací a výpočetně náročných operací na výkonné servery přičemž sledování výsledků simulace lze prohlížet jak na běžných počítačích tak i na mobilních zařízeních typu tablet. Architektura byla zkoušena s komplexním fyziologickým modelem Hummod a simulací acidobazických poruch a jejich dlouhodobější trendy.
Cirkulační systém obsahuje relativně složité závislosti mezi tlakem krve v jeho jednotlivých součástech, poddajností cév, výkonem levé a pravé srdeční komory a tkáňovou rezistencí. Účelem tohoto simulátoru je tyto jevy demonstrovat. Simulátor vychází z již existujícího simulátoru vytvořeného v technologii Flash, funkčnost rozšiřuje dynamickou reakcí (ukazuje přechodové jevy po změnách, nikoli pouze steady-state) a rozlišením objemu volného a stresovaného (objem, který se podílí na zvyšování tlaku). Zároveň zde také lze demonstrovat regulaci žilního návratu a srdečního výdeje díky Frank-Starlingovu zákonu.
- Klíčová slova
- výukový simulátor,
- MeSH
- biomedicínské inženýrství výchova MeSH
- fyziologické jevy MeSH
- fyziologie výchova MeSH
- internet MeSH
- krevní oběh fyziologie MeSH
- počítačem řízená výuka * metody MeSH
- počítačová simulace * MeSH
- problémově orientovaná výuka * metody MeSH
- software MeSH
- studium lékařství MeSH
- učební pomůcky MeSH
- uživatelské rozhraní počítače MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
Výpočetní výkon grafického procesoru (dále jen GPU – graphic processing unit) v současných osobních počítačích často výrazně převyšuje výkon procesoru CPU. Na trhu jsou ještě výkonnější GPU specializovaná na intenzivní výpočty. GPU se skládá z desítek až stovek výpočetních jader. Předpokladem využití výpočetního výkonu je vhodná paralelizace řešené úlohy. Zrychlení výpočtu, kterého je možné dosáhnout použitím GPU se značně liší v závislosti na řešené úloze. U některých úloh lze dosáhnout až stonásobného zrychlení. Na druhou stranu je mnoho úloh, které nelze vůbec paralelizovat a jejich výpočet na GPU by vedl naopak ke zpomalení. Cílem tohoto příspěvku je ukázat možnosti použití GPU pro obecné výpočty, přiblížit architekturu GPU a programování na platformě CUDA. Použití GPU je demonstrováno na konkrétní aplikaci. Pro názornost je mnoho detailů vynecháno nebo zjednodušeno. Cílem není naučit čtenáře programovat v CUDA. Detailní popis GPU a CUDA je například v [1,2].
These tasks often exceed CPU processor performance considerably. Even more powerful GPUs are available on the market, specialized in intensive computations. GPU consists of tens up to hundreds of computational cores. Use of the computational power requires suitable parallelization of the task to be solved. Acceleration of the computation that can be accomplished using a GPU differs considerably based on the task being solved. Up to hundredfold acceleration can be achieved in some tasks. On the other hand, many tasks cannot be parallelized at all and their computation using a GPU would actually slow them down. This contribution is aimed at showing the potential of GPUs for general computations, at providing a more detailed view of GPU architecture and of programming on the CUDA platform. GPU use is demonstrated using a specific application. Many details are omitted or simplified in order to provide a better illustration. The contribution does not seek to teach the reader how to program in CUDA. Detailed description of GPU and CUDA can be found e.g. in [1,2].
V dnešním moderním světě je virtuální realita považovaná za rozvíjející se odvětví informatiky. Jednou z forem virtuální reality jsou 3D aplikace. Je to vizuálně specifická forma zobrazení, která dává možnost nového náhledu na přenos informačního spektra v podobě 3D modelu. Zpřesňuje a doplňuje obrazovou podobu, která by u 2d zobrazení zůstala pouze na intuitivní bázi. Technologie Microsoft Silverlight v poslední verzi (5.0) obsahuje knihovny herního enginu XNA, která umožňuje tvorbu 3D aplikací. Tyto aplikace mohou být spustitelné ve webovém prohlížeči. Naše skupina se zabývá tvorbou výukových aplikací v tomto prostředí. Jedním z výsledků naší práce je výuková aplikace zobrazující 3D model pánve. Aplikace umožňuje interaktivně manipulovat s tímto modelem a je doplněná o teoretický výklad problematiky. V podobě zábavně vzdělávací formy umožňuje nový přístup k e-learningové výuce. Aplikace bude zveřejněna jako část online atlasu fyziologie a patofyziologie [1], který je vytvářen naší laboratoří a je dostupný na portálu www.physiome.cz.
In the today's modern world, virtual reality is considered as a developing segment of information science. 3D applications represent one of the forms of virtual reality. They are a visually specific form of imaging, offering a new view of the information spectrum transfer as a 3D model. The model increases the accuracy and complements the form of the image, which would have to remain intuitive in 2D imaging. The most recent version (5.0) of Microsoft Silverlight includes libraries of the XNA game engine that supports the creation of 3D applications. These applications can be executable in a web browser. Our group has been engaged in the design of teaching applications in this environment. The teaching application showing a 3D model of the pelvis is one of the results of our work. The application supports interactive handling of the model, and it is completed with theoretical explanation of the issue. Taking the form of an entertaining educational form, the application allows for adopting a new approach to e-learning education. The application will be published as part of an online atlas of physiology and pathophysiology [1], currently being developed by our laboratory; the atlas is available at www.physiome.cz.
- MeSH
- algoritmy MeSH
- fyziologie * MeSH
- počítačová simulace * MeSH
- počítačové metodologie MeSH
- teoretické modely * MeSH
- využití lékařské informatiky MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- Geografické názvy
- Česká republika MeSH
The paper is a presentation of the current state of development for the Atlas of Physiology and Pathophysiology (Atlas). Our main aim is to provide a novel interactive multimedia application that can be used for biomedical education where (a) simulations are combined with tutorials and (b) the presentation layer is simplified while the underlying complexity of the model is retained. The development of the Atlas required the cooperation of many professionals including teachers, system analysts, artists, and programmers. During the design of the Atlas, tools were developed that allow for component-based creation of simulation models, creation of interactive multimedia and their final coordination into a compact unit based on the given design. The Atlas is a freely available online application, which can help to explain the function of individual physiological systems and the causes and symptoms of their disorders.
- MeSH
- atlasy jako téma MeSH
- fyziologie MeSH
- internet MeSH
- počítačová simulace MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
