Aspekte der Modellbildung: Konzepte und Anwendung in der Atmungsphysiologie

Abstract

Im ersten Teil 'Analyse der Grundlagen' der Dissertation 'Aspekte der Modellbildung: Konzepte und Anwendung in der Atmungsphysiologie' werden die Grundlagen zur Verfügung gestellt. Ausgehend von der Definition der modularer dynamischer Systeme im Kapitel 1 werden Grundbegriffe zu Modellen, Simulation und Modellentwicklung (Kapitel 2) dargelegt und schließlich folgt ein Kapitel über Netzmodelle. Im zweiten Teil wird 'der Prozess der Operationalisierung' untersucht. Im Kapitel 4 wird mit 'dem Koordinatensystem der Modellbildung' ein allgemeiner Lebenszyklus zur Modellbildung vorgestellt. Das Kapitel 5 zur 'Modellentwicklung' steht im Zentrum der Arbeit, wo eine generische Struktur für modulare Level-Raten-Modelle entwickelt wird. Das Kapitel endet mit einem Konzept zur Kalibrierung von Modellen, das auf Data Mining von Modelldaten basiert. Der Prozess der Operationalisierung endet mit der Validierung im sechsten Kapitel. 'Die Validierung am Beispiel der Atmungsphysiologie' im dritten Teil stellt die Anwendung der in beiden Teilen zuvor entwickelten Theorie dar. Zunächst wird das Projekt 'Evita-Weaning-System' vorgestellt, in dem die Arbeit entstanden ist. Ferner werden die notwendigen medizinischen Grundlagen der Atmungsphysiologie analysiert (Kapitel 7). Eine detaillierte Beschreibung des Modells der Atmungsphysiologie und der dabei entwickelten Algorithmen folgt im achten Kapitel. Die Arbeit schließt mit einem Kapitel zur Validierung des physiologischen Modells.

The first part of the thesis 'Aspects of Modelling: Concepts and application in respiratory physiology' contains the analysis of the basic ideas. Beginning with the definition of dynamic systems in chapter one an introduction is given of models, simulation and the development of models in the second chapter. The part concludes with a chapter on net-models. The principal focus of the second part is the process of operationalization. In chapter 4 a lifecycle of modelling is presented. Implementing a model is the main topic of chapter 5. A generic structure of modular level-rates-models is developed. A concept of calibrating models which is based on Data Mining stands at the end of this section. Chapter 6 contains the main ideas of validating models. At the end of the thesis the concepts are validated with an application in respiratory physiology. First of all the project 'Evita-Weaning-System' and the medical background are described. In chapter 8 follows a detailed elaboration of a model for respiratory physiology and accompanying algorithms. Finally this model is validated.