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Computer-Simulation in der Medizin (Sommer 2022)

Dozent:
Prof. Dr. Thomas Stiehl

Termin:
Mo, 18.00-20.00 Uhr, Pauwelsstr. 19 (MTZ I), Etage 3, Flur 1, Raum 3.04

Vorlesungsunterlagen:
Zusammenfassung:

Computersimulationen sind zu einem festen Bestandteil in Forschung und Klinik geworden. Dieser Kurs bietet eine Einführung in wesentliche Konzepte der Computersimulation. Vorlesungen zur Vermittlung theoretischer Aspekte wechseln sich mit praktisch-interaktiven Einheiten ab, bei denen die Studierenden selbst Computersimulationen zu verschiedenen spezifischen Fragestellungen ausführen.

Programmierkenntnisse sowie mathematisches Hintergrundwissen sind ausdrücklich nicht erforderlich. Die praktischen Einheiten basieren entweder auf Software mit einer intuitiven Benutzeroberfläche oder sie werden eng durch den Dozenten angeleitet.

Der Kurs vermittelt ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten, im Fokus stehen hierbei Computermodelle, die ein mechanistisches Verständnis medizinischer Fragestellungen zum Ziel haben. Die behandelten Beispiele reichen von der Simulation klinischer Interventionen (z.B. Knochenmarkstransplantation) und Krankheitsmechanismen (z.B. Tumorwachstum) bis hin zu Aspekten aus der personalisierten Medizin (z.B. Vorhersage von Krankheitsprogression), der Epidemiologie (Ausbreitung von Infektionskrankheiten) und der Grundlagenforschung (z.B. Simulation von Zellkulturen).

Die Möglichkeiten, die Computersimulationen in verschiedenen Bereiche der Medizin bieten, werden im Laufe des Kurses dargestellt und deren Grenzen aufgezeigt. Dieser Kurs richtet sich an alle Studierenden, die die jüngsten Entwicklungen der computergestützten medizinischen Forschung verstehen und die klinischen Anwendungen von morgen kritisch beurteilen möchten.

Kurs-Plan:
  1. Vorlesung: “In vitro, in vivo, in silico – Was sind Computermodelle und wozu sind sie zu gebrauchen?”
  2. Praktisch-interaktive Einheit „Einfache Computermodelle“: Wachstum von Bakterien, Enzymkinetik, Pharmakokinetik
  3. Vorlesung: “Was können Computersimulationen zum Verständnis komplexer Therapien beitragen?” Praktisch-interaktive Einheit „Regenerative Medizin“: Knochenmarkstransplantation
  4. Vorlesung: ”Was können Computersimulationen zum Verständnis von Krankheitsmechanismen beitragen?”
  5. Praktisch-interaktive Einheit „Onkologie“: Proliferation von Krebsstammzellen
  6. Vorlesung: “Wie können Computersimulationen zum Verständnis und zur Planung von Experimenten beitragen?”
  7. Praktisch-interaktive Einheit „Grundlagenwissenschaften“: Simulation von Zellkulturen
  8. Vorlesung: “Pandemie, Epidemie, Endemie: Ansätze zur Simu-lation der Ausbreitung von Infektionskrankheiten”
  9. Praktisch-interaktive Einheit „Epidemiologie“: Ein einfaches Modell der Krankheitsausbreitung und Impfung
  10. Vorlesung: “Auf dem Weg zur personalisierten Medizin: Com-puterbasierte Vorhersage von Krankheitsprogress”, Praktisch-interaktive Einheit „Personalisierte Medizin“: Progress von Blutkrebs
  11. Zusammenfassung, Wiederholung und Schlussfolgerung: Was können wir nicht von Computermodellen lernen?