Introduction
to Modeling in Physiology and Medicine
生理学和医学建模导论
作者：Claudio Cobelli and Ewart Carson
出版：Academic Press
索书号：Q4-05/C655/2019/ Y
ISBN: 978-0-12-815756-45
藏书地点:武大外教中心
《生理学和医学建模导论》第二版，对良好建模方法的基本原则有了清晰的理解。各节介绍如何创建适合各种用途的有效数学模型。这些模型得到了详细的解释、广泛的案例研究、示例和应用的支持。此更新版本包括有关从材料中获得最大收益所需的数学先决条件的更清晰指导，有关建模基本方法的更多详细信息，以及有关非线性和随机建模的讨论。案例研究材料的范围已大大扩展，并从最近的研究经验中抽取了实例。
主要例子包括胰岛素分泌及其扩展到全身水平的细胞模型，餐/口服葡萄糖耐量试验期间胰岛素作用的模型，1型糖尿病的大规模模拟模型及其在计算机临床试验和药物试验中的应用。涵盖良好定量建模方法的基本原则，应用生物医学工程和生物科学示例，以确保与学生，当前研究和临床实践的相关性。包括建模数据、建模系统、线性和非线性系统、模型识别、参数和非参数化模型以及模型验证。提供清晰、循序渐进的工作以及将概念与实际应用相关的示例和广泛的案例研究
本文为将在后续各章中介绍的材料提供了背景。建模的作用为生理学家和临床医生以及从工程角度接近该领域的人提供了好处。本书的背景是生物医学工程、医疗/健康信息学和系统生理学等其他相关书籍。本书的组织结构是根据其对建模过程的处理及其实现的各种方法而制定的。
本文讨论了生理复杂性的本质，以及模型作为从定量角度理解这种复杂性本质的手段的作用。讨论了数学模型的作用，特别是那些以微分方程形式实现的模型。从本质上讲，这种认识提供了对生理环境中系统动力学本质的见解。本文考虑了线性微分方程的公式和求解，介绍了将在后面章节中采用的数学方法。然后，本文在生理学背景下继续考虑反馈，控制，层次结构和冗余的概念，这些概念是复杂性的关键方面。
本文概述了模型的性质以及制定、识别和验证模型的过程。还讨论了执行计算机模拟的方式。所有这些成分构成了建模过程的基础，在后面的章节中将更详细地介绍该过程。从本质上讲，本文描述了在生理学和医学中应用的良好建模方法的性质和成分。
本文详细研究了实验数据建模的过程。检查了四种情况，即：对自发发生的单个变量进行建模;对单个变量进行建模以响应扰动;对两个因果相关的变量进行建模;和用于控制的输入/输出建模。一系列例子说明了这四种情况。演示了时域和频域建模方法。还概述了卷积和反卷积的基础。
前一章展示了如何以这样一种方式开发模型，以提供与可用生理数据的对应关系。目标是产生一个能够描述现有数据的数学表达式。在这种情况下，成功的建模将主要表现为模型与数据的良好拟合（或数据与模型的拟合，这取决于一个人的观点）。然而，这些模型不一定明确对应于相关的潜在生理学。
本文介绍模型识别的整体框架。这个过程使我们能够实现一个完整的模型;也就是说，我们既有一个模型结构，又有一组与该结构对应的完全确定的参数。讨论了获取用于模型识别的数据的方法，描述了可以采用的不同类型的测试信号及其各自的特性。考虑识别过程中的错误来源，包括测试信号缺陷、测量数据噪声以及采用不适当的模型结构所产生的错误。以下两章将详细介绍参数化模型的识别。
本文探讨了与参数化模型相关的可识别性问题的性质，并讨论了可用于解决该问题的方法。从本质上讲，这涉及提出一个问题，即理论上是否有可能根据从特定输入/输出实验中获得的数据对所有未知的模型参数进行唯一估计。这是在进行任何实际试验之前需要进行的一项工作，从而避免了不必要的资源支出，因为这种支出在确保有用的参数估计数方面是无效的。一些例子说明了解决这一问题的各种办法。
本文的重点是显式包含未知参数的数学模型上下文中的估计问题。在提出了基本估计问题之后，给出了主要方法的描述，包括线性和非线性最小二乘法，最大似然和贝叶斯。此外，还讨论了最优实验设计相关问题的基础。
《生理学和医学建模导论》一书于2019年由Academic Press出版，作者是Claudio Cobelli and Ewart Carson
《生理学和医学建模导论》一书中，研究人员介绍了生理学和医学建模的基本概念，重点是最近的技术发展，讨论的主题主要包括十一个章节。《生理学和医学建模导论》一书从各个方面讲解了生理学和医学建模的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究生理学和医学建模的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。
《生理学和医学建模导论》一书作为生理学和医学建模专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书分为十一个章节，既讲解了生理学和医学建模的基础知识，还讲解了深入研究生理学和医学建模的应用范围，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习研究生理学和医学建模的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。
2、每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，读者能够从中了解到生理学和医学建模相关的专业知识以及最新的前沿进展。
总的说来，《生理学和医学建模导论》一书为想要了解生理学和医学建模的研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为生理学和医学建模领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
1 - 简介
2 - 生理复杂性和对模型的需求
3 - 模型和建模过程
4 - 数据建模
5 - 系统建模
6 - 型号识别
7 - 参数化建模 — 可识别性问题
8 - 参数化模型—估计问题
9 - 非参数模型 — 信号估计
10 - 模型验证
11 - 案例研究
林岚 武汉大学生命科学学院 博士研究生