开题报告：颅内高压动力学的数学模型【课件】

开题报告

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内容与格式1一.立论依据★研究的意义★国内外研究现状★参考文献二.研究方案1.研究目标和研究内容

★研究目标

★研究内容

★拟解决的关键问题一.立论依据22.研究方法和可行性分析★拟采取的研究方法★研究程序（技术路线）★可行性分析3.本研究的特色技创新之处4.预期研究进展和成果三.论文大纲2.研究方法和可行性分析3开题报告举例1：项目名称：颅内高压动力学的数学模型一.立论依据（项目的研究意义、国内外现状分析、所涉及的学科领域、科学价值）项目的研究意义与科学价值：颅内高压症是涉及神经内、外科和内科等多学科和多种疾病的一种综合症。以往的传统手术由于自身操作的特点，在治疗疾病的同时也会无法避免的给病人人带来巨大的创伤有时这种创伤本身会给病人造成严重的后果。开题报告举例1：4我们的颅内高压动力学的数学模型研究项目对颅内高压动力学进行基于数学模型的无创的连续定量分析以数学统计学的方法使基于血压血流量数据的无创测量颅内压成为可能。实现了无须开刀、安全轻松、没有并发症、术后恢复快的目标。具有很高的可预期的临床应用价值。我们的颅内高压动力学的数学模型研究项目5国内外研究现状及分析：人脑处于密闭的刚性颅腔内。早期的颅内压（ICP）动力学数学模型设置的参数较少Marmarou最早的模型综合了其他各种指标解决了一定问题此后的研究者借助解剖学、生理学及病理生理学研究结果揭示了颅内压各种指标的关系。到1987年，数学模型研究已逐渐具有临床应用价值，但不构成对ICP动力学的全部解释。近年来，我院的前辈们对该模型进行了改进，得到了一些有意义的研究成果，但仍有许多值得继续深入探讨的问题涉及的学科领域：神经内、外科学内科统计学数学与应用数学国内外研究现状及分析：6（二）研究目标、内容、拟解决的关键问题以及成果形式研究目标：建立完善的数学模型解释颅内压的生理过程，通过可测颅内各种生理指标以及常量预测估计颅内压。研究内容：颅内血压、血流量与颅内压关系的研究利用北京市人民医院提供的各种数据进行综合整理，运用所学知识进行数学模型的研究。拟解决的关键问题：1观测已知颅内压数据的准确性2在没有任何关于颅内压先验数据的条件下如何根据血压和血流量的数据得到颅内压的估计值（二）研究目标、内容、拟解决的关键问题7开题报告：颅内高压动力学的数学模型【课件】8开题报告：颅内高压动力学的数学模型【课件】9独到之处目前医学界还没有能够用于临床的无创颅内压检测仪。这个项目的成功本身就是数学统计知识在实际应用中的一个飞跃。同时也是医学界、神经外科的一个创新。成果形式：研究成果将以论文形式发表，并运用于人民医院临床医学的研究。独到之处10开题报告举例2论文题目：功能基因组的复杂逻辑网络及其应用研究

一、立论依据（选题的研究意义、国内外研究现状分析）随着基因芯片等高通量数据采集技术的发展，大量生物数据涌现，为系统地从基因水平研究生物学提供了丰富的素材，也发展出许多有效的数据分析方法。但是生物学的研究仍然明显地面对这样的局面：一方面海量的实验数据在日益增长，另一方面却只有少量的蛋白质（或基因）功能机理为人类所知，导致为功能基因组建立机理模型变得困难。开题报告举例211这意味着传统的依赖生物实验的方法已经难以高效率地揭示复杂的生物现象和规律。2004年Bowers系统地建立了对蛋白质系统发生谱数据的逻辑分析方法（logicanalysisofphylogeneticprofiles，简称LAPP），正在改变这样的局面。由于对一个复杂系统来说，清楚地了解所有元素（或部件）之间的关系是十分困难的，直接进行机理性建模并不是普遍可行的。LAPP与通常的机理建模方法不同，它是一种从元素的表达数据出发，通过一系列有效的逻辑分析，发现元素之间的逻辑关联性的方法。这就使得通过数据分析建立逻辑性的机理模型成为可能。这意味着传统的依赖生物实验的方法已经难以高效率地揭示复杂的生12在生物学中，随着研究的不断深入，研究者已经不满足于揭示元素（蛋白质、基因）之间简单的相关性，还希望知道两个（或多个）元素之间具有“怎样”的相关性。LAPP方法可以揭示这些元素之间更深入的关系，即逻辑关系，而LAPP方法能够批量地发现这类逻辑关系。这种方法可以帮助生物医学研究者了解一些未知蛋白或基因之间的可能的逻辑功能，从而通过实验发现它们之间新的生物学机理。在生物学中，随着研究的不断深入，研究者已经不满足于揭示元素（13由于LAPP方法具有上述意义，自Bowers的开创性工作后的几年来，这个方法在理论、算法和应用上都有了新的发展。发现的逻辑关系很自然地从一阶、二阶发展到三阶和更高阶的逻辑；并且一些作者还提出新型逻辑：一个原因多个结果的逻辑类型和与取值有关的逻辑类型；除了U值算法可以发现元素之间的逻辑关系之外，还有贝叶斯方法等概率算法和数据挖掘算法，用于发现数据中的逻辑关系。由于LAPP方法具有上述意义，14在应用方面，逻辑分析不仅应用在系统发生谱数据上（离散数据）去揭示未知蛋白的功能，还应用在肿瘤的基因表达数据上分析致病机理，给临床治疗提出建议，甚至结合其他形式的数据一起分析各种类蛋白之间的关系。同时，LAPP方法也有其缺陷和困难之处，在应用方面也远没有推广。因此，LAPP方法无论在理论、算法和应用上都具有广阔的发展空间。在应用方面，逻辑分析不仅应用在系统发生谱数据上（离散数据）去15复杂系统是当今科学与工程研究中最常见的对象在系统中，元素之间和子集之间具有一定关联性这些关系及其全体的组合成为系统的结构。用连线、箭头或者加权的边表示，其整体构成网络图（无向、有向、加权等等），因此，复杂系统对应着复杂网络。生物学家经常利用大规模网络来研究复杂的生物学现象，例如生物学中的各种系统（血液、内分泌、解剖、功能基因等）。复杂系统是当今科学与工程研究中最常见的对象16更有意义的是，用LAPP方法揭示复杂网络中元素（部件）之间的因果关系或制约关系之后，启发人们对网络的调控发展出更多更有效的方法。在研究和揭示生物学现象的复杂性和规律性中，这种系统的方法显然有相当的价值。因此，LAPP方法也是生成复杂逻辑网络的一个重要方法，可以用于其他领域的复杂系统的研究将LAPP方法应用到构建复杂功能基因组网络中，并对基因网络进行结构分析与调控。目前通过文献检索并未发现有关方面的研究报告基于此，提出了本文的研究。

更有意义的是，用LAPP方法揭示复杂网络中元素（部件）之间的17二、研究方案1．研究目标、研究内容和拟解决的关键问题⑴研究目标使用模拟计算的方法大规模的研究基因表达调控网络，建立一种分析多元基因非线性逻辑关系和基因表达调控网络模型的方法，为分子生物学家提供一种细胞分子通路和基因表达网络分析的方法分析手段和参考模型。二、研究方案18⑵研究内容生物体本身是一个复杂系统，网络模型是对复杂系统的高度抽象。本文主要研究生物中的基因网络。用LAPP方法建立功能基因组（或蛋白）之间的逻辑关系，由此生成功能基因组的高阶逻辑网络，并对高阶逻辑网络拓扑结构和统计性质进行研究。把研究结果应用到拟南芥和肿瘤（结肠癌和黑素瘤）基因组上，对生物反应机制和致病机理进行模拟调控，从而揭示生物学上的一些规律。⑵研究内容19⑶关键问题逻辑的存在性和不确定性系数的度量；元素之间三值逻辑的存在性判定的计算方法及三值逻辑的分类；复杂高阶逻辑网络的拓扑结构、社区结构和统计学性质；确定元素之间逻辑关系的各种算法之间优劣性比较（信息论的方法、概率统计方法、贝叶斯模型等等）。⑶关键问题202．拟采取的研究方法（或技术路线、实验方案）及可行性分析本文涉及到复杂网络、系统生物学、统计学等领域，需要的大量文献工作和计算模拟，因此，主要的方法是理论推导证明、数据收集整理、计算机计算模拟和文献查找索引。理论推导与证明主要涉及三值逻辑的分类、复杂逻辑网络的统计学性质。2．拟采取的研究方法（或技术路线、实验方案）及可行性分析21数据收集与整理：拟南芥的数据来自依立诺伊大学生物实验室、肿瘤数据来自网络公开数据。计算机计算和模拟有两个方面：一是指基因之间逻辑关系的不确定性系数U值的计算；二是建立网络之后，用计算机模拟关键基因的调控作用和网络的动力学行为。文献工作是为了检验所得结果是否可靠、是否具有生物学意义，主要指肿瘤方面，拟南芥方面可以咨询专家或进行生物学实验。数据收集与整理：223．本研究的特色与创新之处⑴三值逻辑的U值算法及其推广⑵复杂高阶逻辑网络的建立和调控此外，复杂高阶逻辑网络的相关理论研究（拓扑结构、社区结构、统计量）也是一块新的领域。3．本研究的特色与创新之处23开题报告

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内容与格式24一.立论依据★研究的意义★国内外研究现状★参考文献二.研究方案1.研究目标和研究内容

★研究目标

★研究内容

★拟解决的关键问题一.立论依据252.研究方法和可行性分析★拟采取的研究方法★研究程序（技术路线）★可行性分析3.本研究的特色技创新之处4.预期研究进展和成果三.论文大纲2.研究方法和可行性分析26开题报告举例1：项目名称：颅内高压动力学的数学模型一.立论依据（项目的研究意义、国内外现状分析、所涉及的学科领域、科学价值）项目的研究意义与科学价值：颅内高压症是涉及神经内、外科和内科等多学科和多种疾病的一种综合症。以往的传统手术由于自身操作的特点，在治疗疾病的同时也会无法避免的给病人人带来巨大的创伤有时这种创伤本身会给病人造成严重的后果。开题报告举例1：27我们的颅内高压动力学的数学模型研究项目对颅内高压动力学进行基于数学模型的无创的连续定量分析以数学统计学的方法使基于血压血流量数据的无创测量颅内压成为可能。实现了无须开刀、安全轻松、没有并发症、术后恢复快的目标。具有很高的可预期的临床应用价值。我们的颅内高压动力学的数学模型研究项目28国内外研究现状及分析：人脑处于密闭的刚性颅腔内。早期的颅内压（ICP）动力学数学模型设置的参数较少Marmarou最早的模型综合了其他各种指标解决了一定问题此后的研究者借助解剖学、生理学及病理生理学研究结果揭示了颅内压各种指标的关系。到1987年，数学模型研究已逐渐具有临床应用价值，但不构成对ICP动力学的全部解释。近年来，我院的前辈们对该模型进行了改进，得到了一些有意义的研究成果，但仍有许多值得继续深入探讨的问题涉及的学科领域：神经内、外科学内科统计学数学与应用数学国内外研究现状及分析：29（二）研究目标、内容、拟解决的关键问题以及成果形式研究目标：建立完善的数学模型解释颅内压的生理过程，通过可测颅内各种生理指标以及常量预测估计颅内压。研究内容：颅内血压、血流量与颅内压关系的研究利用北京市人民医院提供的各种数据进行综合整理，运用所学知识进行数学模型的研究。拟解决的关键问题：1观测已知颅内压数据的准确性2在没有任何关于颅内压先验数据的条件下如何根据血压和血流量的数据得到颅内压的估计值（二）研究目标、内容、拟解决的关键问题30开题报告：颅内高压动力学的数学模型【课件】31开题报告：颅内高压动力学的数学模型【课件】32独到之处目前医学界还没有能够用于临床的无创颅内压检测仪。这个项目的成功本身就是数学统计知识在实际应用中的一个飞跃。同时也是医学界、神经外科的一个创新。成果形式：研究成果将以论文形式发表，并运用于人民医院临床医学的研究。独到之处33开题报告举例2论文题目：功能基因组的复杂逻辑网络及其应用研究

一、立论依据（选题的研究意义、国内外研究现状分析）随着基因芯片等高通量数据采集技术的发展，大量生物数据涌现，为系统地从基因水平研究生物学提供了丰富的素材，也发展出许多有效的数据分析方法。但是生物学的研究仍然明显地面对这样的局面：一方面海量的实验数据在日益增长，另一方面却只有少量的蛋白质（或基因）功能机理为人类所知，导致为功能基因组建立机理模型变得困难。开题报告举例234这意味着传统的依赖生物实验的方法已经难以高效率地揭示复杂的生物现象和规律。2004年Bowers系统地建立了对蛋白质系统发生谱数据的逻辑分析方法（logicanalysisofphylogeneticprofiles，简称LAPP），正在改变这样的局面。由于对一个复杂系统来说，清楚地了解所有元素（或部件）之间的关系是十分困难的，直接进行机理性建模并不是普遍可行的。LAPP与通常的机理建模方法不同，它是一种从元素的表达数据出发，通过一系列有效的逻辑分析，发现元素之间的逻辑关联性的方法。这就使得通过数据分析建立逻辑性的机理模型成为可能。这意味着传统的依赖生物实验的方法已经难以高效率地揭示复杂的生35在生物学中，随着研究的不断深入，研究者已经不满足于揭示元素（蛋白质、基因）之间简单的相关性，还希望知道两个（或多个）元素之间具有“怎样”的相关性。LAPP方法可以揭示这些元素之间更深入的关系，即逻辑关系，而LAPP方法能够批量地发现这类逻辑关系。这种方法可以帮助生物医学研究者了解一些未知蛋白或基因之间的可能的逻辑功能，从而通过实验发现它们之间新的生物学机理。在生物学中，随着研究的不断深入，研究者已经不满足于揭示元素（36由于LAPP方法具有上述意义，自Bowers的开创性工作后的几年来，这个方法在理论、算法和应用上都有了新的发展。发现的逻辑关系很自然地从一阶、二阶发展到三阶和更高阶的逻辑；并且一些作者还提出新型逻辑：一个原因多个结果的逻辑类型和与取值有关的逻辑类型；除了U值算法可以发现元素之间的逻辑关系之外，还有贝叶斯方法等概率算法和数据挖掘算法，用于发现数据中的逻辑关系。由于LAPP方法具有上述意义，37在应用方面，逻辑分析不仅应用在系统发生谱数据上（离散数据）去揭示未知蛋白的功能，还应用在肿瘤的基因表达数据上分析致病机理，给临床治疗提出建议，甚至结合其他形式的数据一起分析各种类蛋白之间的关系。同时，LAPP方法也有其缺陷和困难之处，在应用方面也远没有推广。因此，LAPP方法无论在理论、算法和应用上都具有广阔的发展空间。在应用方面，逻辑分析不仅应用在系统发生谱数据上（离散数据）去38复杂系统是当今科学与工程研究中最常见的对象在系统中，元素之间和子集之间具有一定关联性这些关系及其全体的组合成为系统的结构。用连线、箭头或者加权的边表示，其整体构成网络图（无向、有向、加权等等），因此，复杂系统对应着复杂网络。生物学家经常利用大规模网络来研究复杂的生物学现象，例如生物学中的各种系统（血液、内分泌、解剖、功能基因等）。复杂系统是当今科学与工程研究中最常见的对象39更有意义的是，用LAPP方法揭示复杂网络中元素（部件）之间的因果关系或制约关系之后，启发人们对网络的调控发展出更多更有效的方法。在研究和揭示生物学现象的复杂性和规律性中，这种系统的方法显然有相当的价值。因此，LAPP方法也是生成复杂逻辑网络的一个重要方法，可以用于其他领域的复杂系统的研究将LAPP方法应用到构建复杂功能基因组网络中，并对基因网络进行结构分析与调控。目前通过文献检索并未发现有关方面的研究报告基于此，提出了本文的研究。

更有意义的是，用LAPP方法揭示复杂网络中元素（部件）之间的40二、研究方案1．研究目标、研究内容和拟解决的关键问题⑴研究目标使用模拟计算的方法大规模的研究基因表达调控网络，建立一种分析多元基因非线性逻辑关系和基因表达调控网络模型的方法，为分子生物学家提供一种细胞分子通路和基因表达网络分析的方法分析手段和参考模型。二、研究方案41⑵研究内容生物体本身是一个复杂系统，网络模型是对复