Vědecké týmy

Nanokompozitní a nanokrystalické materiály pro implantologii a biomedicínu#pld

001

Fotogalerie

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu

Kontakty

Katedra přírodovědních oborů, nám. Sítná 3105, Kladno, 27201
Ing. Petr Písařík, Ph.D. - vedoucí týmu ORCID
Ing. Tomáš Kocourek, Ph.D. ORCID
Ing. Jan Mikšovský, Ph.D. ORCID
Ing. Jan Remsa, Ph.D. ORCID

Jakým výzkumem se zabýváme

Příprava a studium tenkých vrstev materiálů pro implantologii, tkáňové inženýrství a medicínu.

Připravujeme a studujeme tenké vrstvy biokompatibilních materiálů, zejména:

  • Hydroxyapatit pro lepší osseointegraci implantátů (zubní, kyčelní náhrady)
  • Diamantu-podobný uhlík pro lepší biokompatibilitu (minimalizaci imunitní odpovědi a tření) implantátů jako jsou kloubní náhrady, cévní výztuže (stenty), srdeční chlopně
  • Oxid titaničitý pro fotokatalytické aplikace a antibakteriální aplikace pro lékařské vybavení (např.: uretrální katetr)
  • Stříbro pro antibakteriální aplikace na implantátech
  • Organické a polymerní materiály (MAPLE technologie) pro senzory a tkáňové inženýrství Biosklo, zirkon, dopované biokompatibilní vrstvy (stříbro, molybden, chrom, titan, …), nanokrystalické a nanokompozitní vrstvy, atd.

Cílem je vyvinout nové typy biokompatibilních tenkých vrstev s aplikacemi v lékařství a senzorice.

Modifikace povrchů implantátů

Povrch materiálů pro implantologii modifikujeme jak mechanicky a tak laserovým zářením a pomocí plasma apod. (O2, NH2, O3) pro dosažení lepší biokompatibility. Výsledné povrchy studujeme s důrazem na podporu či inhibici růstů různých druhů tkání.

Studium interakce UV laserového záření s látkou

Interakční proces laserového záření s látkou (s tkání) je studován termokamerou, rychlými snímači infračerveného záření, opticky a spektroskopicky. Poškození či modifikace tkáně vyhodnocujeme ve spolupráci s lékařskými fakultami.

Příprava nanočástic kovů a křemíku

Syntetizujeme nanočástice pomocí laserové ablace v kapalinách pro účely značení biomolekul a pro systémy dávkování léčiv.

Kde pracujem

Naším pracovištěm je Laboratoř excimerového laseru na Fyzikálním ústavu AV ČR v.v.i. (Na Slovance 1999/2, 182 21 Praha 8) a laboratoře na Katedře přírodovědných oborů na FBMI ČVUT (nám. Sítná 3105, 272 01 Kladno).

Laboratoř excimerového laseru je organizačně příslušná k Fyzikálnímu ústavu AV ČR v.v.i. a Katedra přírodovědných oborů FBMI ČVUT se na tomto pracovišti podílí zápůjčkou vybavení, spoluprací osob i měřením a vyhodnocením výsledků v laboratořích na FBMI

Jaké máme experimentální vybavení

  • KrF a ArF excimerové lasery Compex 205F pro přípravu vrstev metodou pulsní laserové depozice
  • Měřič kontaktního úhlu Kruss DS 100 pro určení smáčivostí a povrchových energií
  • Mikroskop atomárních sil(Atomic Force Microscope – AFM) Solver Next (NT- MDT) pro měření topografie, elastických vlastností, adheze a mikrotvrdosti
  • Fourierovský infračerveným spektrometrem (FTIR - Nicolet 6700) pro chemickou analýzu složení vrstev a materiálů (plyny, kapaliny, pevná fáze)
  • Přístroj pro metodu rychlého světelného žíhání (Rapid Thermal Annealing) Solaris 75 (Surface Science Integration) pro modifikaci připravených vrstev (rekrystalizace)
  • Profilometr Alphastep IQ (KIA Tencor) pro měření tloušťky a drsnosti vrstev
  • UV-VIS vláknový spektrometr USB2000+ (Ocean optics) s rozsahem 200-900 nm pro spektrofotometrická (transmisní i reflexní) a fluorescenční měření, včetně integrační koule pro měření difuzních povrchů a suprasilových kyvet pro UV oblast
  • UV-VIS spektrofotometr UV-2600 (Shimadzu) - Dvoupaprskový spektrofotometr pro měření absorpčních spekter roztoků a tenkovrstvých materiálů Možné využít u fotometrických stanovení. Rozsah měření 185 – 900 nm. Použitím integrační koule lze rozsah vlnových délek rozšířit až do 1400 nm.
  • Termokamera FLUKE Ti-55 pro studium rozvodu tepla v materiálech a tkáních
  • Vakuové interakční komory pro laserovou depozici a hybridní laserovou depozici (kombinace RF výbojů, magnetronu a laserové depozice)
  • Magnetronový naprašovací systém Kurt Lesker;
  • Iontový zdroj Kaufman-Robinson EH200 s maximální energií 210 eV
  • UV zdroje záření (germicidní, forenzní (Spectroline Optimax OPX-365UV), a pro fotokatalýzu), měřiče výkonu pro UV oblast: Hamamatsu H9535 s maximem na 250 nm a International Light Technology ILT-1700 s maximem na 365 nm
  • Tribometr s možností studia korozních vlastností a opotřebení (Anton Paar Tribometr s rotačním a lineárním testováním včetně možnosti testování v kapalině, doplněný o potenciostat VersaSTAT3)
  • Digitální mikroskop VHX-7000 (Keyence) - 2D/3D měření, 4K rozlišení, nastavitelné zvětšení 20x až 6000x
  • 3D tiskárna Original Prusa i3 MK3S (Prusa) – možnost tisku 3D objektů z materiálů PLA, ABS, PET a Flex PP
  • Chemické pracoviště vybavené:
    • Digestoří, centrifugou, laboratorními váhami
    • Přístrojem pro reverzní osmózu vody RiOs-DI 3 UV (Millipore) s rezistivitou > 10 MΩ·cm
    • Přístroji pro měření pH kapalin (Inolab 730)
    • Keramickou pec do 1100°C
    • Míchačkou magnetickou s ohřevem, míchačkou s horním mícháním
  • Osciloskopy, měřiče laserové energie, He-Ne lasery, optické mikroskopy, integrační koule, atd.
  • Zdroj suchého vzduchu
  • Optické stoly Standa včetně vybavení pro uchycení a manipulaci se vzorky, pro konstrukci optické dráhy (Thorlab)

Kdo financuje náš výzkum

Projekty z grantových agentur (GAČR, TAČR) a Studentské grantové soutěže (SGS CVUT CZ).

S kým spolupracujeme

Je v platnosti dohoda v rámci výměnného projektu ERASMUS+ s University of Kassel v Německu. Tato smlouva platí jak pro studenty tak zaměstnance.

Firmy: BEZNOSKA s.r.o., ProSpon spol. s r.o., Lasak s.r.o., Ippon s.r.o.,

Vědecké výstupy pracoviště:

  1. TYUNINA, M., RUSEVICH, L. L., KOTOMIN, E. A., PACHEROVA, O., KOCOUREK, T., DEJNEKA, A. Epitaxial growth of perovskite oxide films facilitated by oxygen vacancies, J. Mater. Chem. C 2021, 1, 1. DOI: 10.1039/d0tc05750a.
  2. ZEMEK, J., HOUDKOVA, J., JIRICEK, P., JELINEK, M., JUREK, K., KOCOUREK, T., LEDINSKY, M. In-depth distribution of elements and chemical bonds in the surface region of calcium-doped diamond-like carbon films.  Appl. Surf. Sci. 2021, 539, 148250(9). DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.148250
  3. REMSA, J., PÍSAŘÍK, P., DEJNEKA, A., CHRZANOWSKI, A., LÁT, J., KURKIN, O. Coating especially for cooling system surfaces (2020) - Patent no.: 34 486
  4. ŠKUBNÍKOVÁ, A., PÍSAŘÍK, P.: Tribological properties of contact lenses. In: Instruments and Methods for Biology and Medicine 2020. Praha: Czech Technical University in Prague, 2020. p. 61-64. ISBN 9788001067963.
  5. KOŠINOVÁ, L., PÍSAŘÍK, P., TOLDE, Z., BRAJER, J., KAUFMAN, J.: Improving properties of titanium alloy used for modern hip prosthesis. In: Instruments and Methods for Biology and Medicine 2020. Praha: Czech Technical University in Prague, 2020. p. 40-43. ISBN 9788001067963.
  6. TYUNINA, M., PACHEROVA, O., NEPOMNIASHCHAIA, N., VETOKHINA, V., CICHON, S., KOCOUREK, T., DEJNEKA, A. In situ anion-doped epitaxial strontium titanate films. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 22, 24796(9). DOI: 10.1039/d0cp03644g.
  7. TYUNINA, M., PERÄNTIE, J., KOCOUREK, T., SAUKKO, S., JANTUNEN, H., JELINEK, M., DEJNEKA, A. Oxygen vacancy dipoles in strained epitaxial BaTiO3 films. Phys. Rev. Res. 2020, 2, 023056(8). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.2.023056.
  8. TYUNINA, M., VETOKHINA, O., NEPOMNIASHCHAIA, N., PACHEROVA, O., CICHON, S., KOCOUREK, T., JELINEK, M., DEJNEKA, A. Multiple optical impacts of anion doping in epitaxial barium titanate films. APL Mat. 2020, 8, 071107(6). DOI: 10.1063/5.0007209.
  9. JELINEK, M., KOCOUREK, T., JUREK, K., JELINEK, M., SMOLKOVÁ, B., UZHYTCHAK, M., LUNOV, O. Preliminary Study of Ge-DLC Nanocomposite Biomaterials Prepared by Laser Codeposition. Nanomaterials 2019, 9(3), 451(15). DOI: 10.3390/nano9030451.
  10. PERÄNTIE, J., SAVINOV, M., KOCOUREK, T., JELÍNEK, M., JANTUNEN, H., DEJNEKA, A., TYUNINA, M. Hybrid polar state in epitaxial (111) PbSc0.5Nb0.5O3 relaxor ferroelectric films. Phys. Rev. Mater. 2019, 3, 014403(7). DOI: PhysRevMaterials.3.014403.
  11. PÍSAŘÍK, P., REMSA, J., MIKŠOVSKÝ, J. Improving the properties of spectacle lenses with a diamond-like carbon, Jemná mechanika a optika 11-12 (2019) 338 - 391. 
  12. REMSA, J., PÍSAŘÍK, P., DEJNEKA, A., CHRZANOWSKI, A., LÁT, J. Coating especially for cooling system surfaces (2019) - Patent no.: 33 538
  13. STUPAKOV, A., PACHEROVA, O., KOCOUREK, T., JELINEK, M., DEJNEKA, A., TYUNINA, M. Negative magnetoresistance in epitaxial films of neodymium nickelate. Phys. Rev. B 2019, 99, 08511(7). DOI: 10.1103/PhysRevB.99.085111.
  14. PÍSAŘÍK, P., J. REMSA a J. MIKŠOVSKÝ. Zlepšení vlastností brýlových čoček pomocí diamantu podobného uhlíku. Jemná mechanika a optika. 2019, 2019(11-12), 388-391. ISSN 0447-6441.
  15. JELÍNEK, M. et al. Preliminary Study of Ge-DLC Nanocomposite Biomaterials Prepared by Laser Codeposition. Nanomaterials. 2019, 9(3), 1-15. ISSN 2079-4991. DOI: 10.3390/nano9030451.
  16. ZEMEK, J. et al. Surface and in-depth distribution of sp(2) and sp(3) coordinated carbon atoms in diamondlike carbon films modified by argon ion beam bombardment during growth. Carbon. 2018, 134 71-79. ISSN 0008-6223. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.03.072.
  17. JELÍNEK, M. et al. Laser-synthesized nanocrystalline, ferroelectric, bioactive BaTiO3/Pt/FS for bone implants. JOURNAL OF BIOMATERIALS APPLICATIONS. 2018, 32(10), 1464-1475. ISSN 0885-3282. DOI: 10.1177/0885328218768646.
  18. KOCOUREK, T. et al. Crystalline Thin Layers of BaTiO3 for Gas Sensors Prepared by PLD. In: Advanced Nanotechnologies for Detection and Defence against CBRN Agents. Springer Nature, 2018. s. 17-30. ISSN 1874-6500. ISBN 978-94-024-1516-2. DOI: 10.1007/978-94-024-1298-7_2.
  19. PÍSAŘÍK, P. et al. Antibacterial coatings for biomedical applications. In: Advanced Nanotechnologies for Detection and Defence against CBRN Agents. Springer Nature, 2018. s. 467-476. ISSN 1874-6500. ISBN 978-94-024-1516-2. DOI: 10.1007/978-94-024-1298-7_46.
  20. SEKYRKA, O., M. JELÍNEK a J. REMSA. Study of improvement of implants coating with focus on doped biomaterials and laser deposition. In: INSTRUMENTS AND METHODS FOR BIOLOGY AND MEDICINE 2018 Conference Proceedings. Instruments and methods for biology and medicine (IMBM 2018), Kladno, 2018-05-10. Prague: Czech Technical University, 2018. s. 49-52. ISBN 978-80-01-06502-0.
  21. KONDRATIEVOVÁ, J., M. JELÍNEK a T. KOCOUREK. Improvement of DLC implant coating using hybrid laser technology and germanium dopation. In: INSTRUMENTS AND METHODS FOR BIOLOGY AND MEDICINE 2018 Conference Proceedings. Instruments and methods for biology and medicine (IMBM 2018), Kladno, 2018-05-10. Prague: Czech Technical University, 2018. s. 33-36. ISBN 978-80-01-06502-0.
  22. URZOVÁ, J. a M. JELÍNEK. Determining ablation depth and ablation threshold for tissue using CT imaging. In: INSTRUMENTS AND METHODS FOR BIOLOGY AND MEDICINE 2018 Conference Proceedings. Instruments and methods for biology and medicine (IMBM 2018), Kladno, 2018-05-10. Prague: Czech Technical University, 2018. s. 68-71. ISBN 978-80-01-06502-0.
  23. JELÍNEK, M. et al. Technologie výroby hydroxyapatitových kompozitů pomocí pulzní laserové depozice využívající pevnolátkový Nd:YAG laser. [Funkční vzorek] 2018.
  24. PÍSAŘÍK, P., et al. Diamond-like carbon prepared by pulsed laser deposition with ion bombardment: physical properties. Applied Physics A: Materials Science & Processing. 2018, 124(1), s. 1-9. ISSN 1432-0630. DOI: 10.1007/s00339-017-1501-5.
  25. ZEMEK, J., et al. Amorphous carbon nanocomposite films doped by titanium: Surface and sub-surface composition and bonding. Diamond and Related Materials. 2018, 81s. 61-69. ISSN 0925-9635. DOI: 10.1016/j.diamond.2017.11.009.
  26. URZOVÁ, J. a JELÍNEK, M. Heat transfer modelling of pulsed laser-tissue interaction. Laser Physics. 2018, 28(3), s. 1-5. ISSN 1054-660X. DOI: 10.1088/1555-6611/aa9a9a.
  27. JELÍNEK, M., et al. Doped and Multilayer Biocompatible Materials Prepared by Hybrid Laser Deposition. International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics. 2018, 8(4), s. 252-258. ISSN 2010-3638. DOI: 10.17706/ijbbb.2018.8.4.252-258.
  28. PÍSAŘÍK, P., et al. Antibacterial, mechanical and surface properties of Ag-DLC films prepared by dual PLD for medical applications. Materials Science and Engineering C. 2017, 77, pp. 955-962. ISSN 0928-4931. DOI: 10.1016/j.msec.2017.04.005.
  29. FILOVA, E., et al. Adhesion and differentiation of Saos-2 osteoblast-like cells on chromium-doped diamond-like carbon coatings. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 2017, 28(17), pp. 1-14. ISSN 0957-4530. DOI: 10.1007/s10856-016-5830-2.
  30. JELÍNEK, M., et al. PLD prepared bioactive BaTiO3 films on TiNb implants. Materials Science and Engineering C, Biomimetic and Supramolecular Systems. 2017, 70, pp. 334-339. ISSN 0928-4931. DOI: 10.1016/j.msec.2016.08.072.
  31. KOCOUREK, T., et al. Diamond-like carbon layers modified by ion bombardment during growth and researched by Resonant Ultrasound Spectroscopy. Applied Surface Science. 2016, In press. ISSN 0169-4332. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.03.274.
  32. JELÍNEK, M., et al. Hybrid laser technology and doped biomaterials. Applied Surface Science. 2016, In press. ISSN 0169-4332. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.03.103.
  33. ZEIPL, R., et al. Scanning thermal microscopy of Bi2Te3 and Yb0.19Co4Sb12 thermoelectric films. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2016, 122:155. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-016-0017-8.
  34. JELÍNEK, M., et al. Thermoelectric nanocrystalline YbCoSb laser prepared layers. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2016, 122:478. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-016-9685-7.
  35. REMSA, J., et al. Very Smooth FeSb2Te and Ce0.1Fe0.7Co3.3Sb12 Layers Prepared by Modified PLD. Journal of Electronic Materials. 2016, 45(3), pp. 1921-1926. ISSN 0361-5235. DOI: 10.1007/s11664-015-4295-2.
  36. JELÍNEK, M., et al. Bonding and bio-properties of hybrid laser/magnetron Cr-enriched. Materials Science and Engineering C, Biomimetic and Supramolecular Systems. 2016, 58(58), pp. 1217-1224. ISSN 0928-4931. DOI: 10.1016/j.msec.2015.09.006.
  37. JELÍNEK, M., et al. Dual laser deposition of Ti:DLC composite for implants. Laser Physics. 2016, 26pp. 1-8. ISSN 1054-660X. 10.1088/1054-660X/26/10/105605.
  38. JELÍNEK, M., et al. Thermoelectric Simple and Multilayers Prepared by Laser. Journal of Materials Science and Chemical Engineering. 2016, 4(1), pp. 52-64. ISSN 2327-6053.
  39. JELÍNEK, M., et al. Hybrid Laser Technology for Creation of Doped Biomedical Layers. Journal of Materials Science and Chemical Engineering. 2016, 4(1), pp. 98-104. ISSN 2327-6053. DOI: 10.4236/msce.2016.41014.
  40. ZEIPL, R., et al. Physical Properties of Bi2Te3 Nanolayers. NATO Science for Peace and Security Series A: Chemistry and Biology. 2015, 39pp. 325-331. ISSN 1874-6489. DOI: 10.1007/978-94-017-9697-2_33.
  41. JELÍNEK, M., et al. Chromium-doped DLC for implants prepared by laser-magnetron deposition. Materials Science and Engineering C, Biomimetic and Supramolecular Systems. 2015, 46(1.1.2015), pp. 381-386. ISSN 0928-4931. DOI: 10.1016/j.msec.2014.10.035.
  42. PÍSAŘÍK, P., et al. Influence of diamond and graphite bonds on mechanical properties of DLC thin films. In: Journal of Physics Conference Series. 7th International Workshop on Decoherence, Information, Complexity and Entropy (DICE) - Spacetime - Matter - Quantum Mechanics. Castiglioncello, 15.09.2014 - 19.09.2014. Bristol: IOP Publishing Ltd. 2015, pp. 1-6. ISSN 1742-6588. DOI: 10.1088/1742-6596/594/1/012008.
  43. PÍSAŘÍK, P., et al. Chromium doped diamond like carbon films deposited by dual pulsed laser deposition. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2014, 117(1), pp. 83-88. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-013-8206-1.
  44. JELÍNEK, M., et al. Preliminary comparative study of laser-prepared DLC and Cr-doped DLC for bacteria adhesion. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2014, 116(3), pp. 1437-1443. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-014-8256-z.
  45. SOCOL, M., et al. Organic heterostructures based on arylenevinylene oligomers deposited by MAPLE. Applied Surface Science. 2014, 302(0), pp. 216-222. ISSN 0169-4332. DOI: 10.1016/j.apsusc.2013.12.091.
  46. MIKŠOVSKÝ, J., et al. Cell adhesion and growth on ultrananocrystalline diamond and diamond-like carbon films after different surface modifications. Applied Surface Science. 2014, 297pp. 95-102. ISSN 0169-4332. DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.01.085.
  47. ZEZULOVÁ, M., et al. Polycrystalline LiNbO3 thin films characterized by infrared and Raman spectroscopy. Laser Physics. 2014, 24(2), pp. 1-4. ISSN 1054-660X. DOI: 10.1088/1054-660X/24/2/025701.
  48. KOCOUREK, T., et al. Silver doped metal layers for medical applications. Laser Physics. 2014, 24(8), pp. 1-7. ISSN 1054-660X. 10.1088/1054-660X/24/8/085602.
  49. KOCOUREK, T., et al. Silver doped metal layers for medical applications. In: Journal of Physics: Conference Series, vol. 497. 22nd International Laser Physics. Prague, 15.07.2013 - 19.07.2013. Bristol: IOP Publishing Ltd. 2014, pp. 1-9. ISSN 1742-6588. DOI: 10.1088/1742-6596/497/1/012021.
  50. KYMPLOVÁ, J., et al. Assessment of the Suitability of Excimer Lasers in Treating Onychomycosis. In: Journal of Physics: Conference Series, vol. 497. 22nd International Laser Physics. Prague, 15.07.2013 - 19.07.2013. Bristol: IOP Publishing Ltd. 2014, pp. 1-13. ISSN 1742-6588. DOI: 10.1088/1742-6596/497/1/012022.
  51. ZEIPL, R., et al. Properties of thermoelectric Ce0.09Fe0.67Co 3.33Sb12/FeSb2Te multi-layered structures prepared by laser ablation. In: Journal of Physics: Conference Series, vol. 497. 22nd International Laser Physics. Prague, 15.07.2013 - 19.07.2013. Bristol: IOP Publishing Ltd. 2014, pp. 1-10. ISSN 1742-6588. 10.1088/1742-6596/497/1/012038.
  52. JELÍNEK, M., et al. Comparison of the surface properties of DLC and ultrananocrystalline diamond films with respect to their bio-applications. PHYSICA STATUS SOLIDI A-APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE. 2013, 210(10), pp. 2106-2110. ISSN 1862-6300. DOI: 10.1002/pssa.201228713.
  53. JELÍNEK, M., et al. Composition, XRD and morphology study of laser prepared LiNbO3 films. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2013, 110(4), pp. 883-888. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-012-7191-0.
  54. JELÍNEK, M., et al. Influence of ion bombardment on growth and properties of PLD created DLC films. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2013, 110(4), pp. 943-947. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-012-7215-9.
  55. PÍSAŘÍK, P., et al. Study of optical properties and biocompatibility of DLC films characterized by sp3 bonds. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2013, 112(1), pp. 143-148. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-012-7216-8.
  56. JELÍNEK, M., et al. Antibacterial, cytotoxicity and physical properties of laser — Silver doped hydroxyapatite layers. Materials Science and Engineering C, Biomimetic and Supramolecular Systems. 2013, 33(3), pp. 1242-1246. ISSN 0928-4931. DOI: 10.1016/j.msec.2012.12.018.
  57. ZEIPL, R., et al. Properties of thermoelectric Ce0.09Fe0.67Co3.33Sb12/FeSb2Te multi-layered structures prepared by laser ablation. Thin Solid Films. 2013, 548(0), pp. 590-596. ISSN 0040-6090. DOI: 10.1016/j.tsf.2013.09.068.
  58. JELÍNEK, M., et al. Optical properties of laser-prepared Er- and Er,Yb-doped LiNbO3 waveguiding layers. Laser Physics. 2013, 0(23), pp. 1-5. ISSN 1054-660X. DOI: 10.1088/1054-660X/23/10/105819.
  59. JELÍNEK, M. Hybrid laser technology for biomaterials. In: JELÍNKOVÁ, H., ed. Lasers for medical applications. Abington Camprige: Woodhead Publishing. 2013, pp. 704-724. 1. vol. 37. ISBN 9780857092373. DOI: 10.1533/9780857097545.4.704.
  60. JELÍNEK, M., PODLAHA, J., and KOCOUREK, T. DLC Coated Textile Vascular Prostheses Tested in Sheep. In: Advanced Materials Research. International Conference on Biomaterial and Bioengineering. Hong Kong, 19.12.2012 - 20.12.2012. Durnten-Zurich: Trans Tech Publications. 2013, pp. 20-24. ISSN 1022-6680. ISBN 9783037855973. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.647.20.
  61. MIKŠOVSKÝ, J., et al. Micro and Macro Scratch and Microhardness Study of Biocompatible DLC and TiO2 Films Prepared by Laser. In: Advanced Materials Research. International Conference on Biomaterial and Bioengineering. Hong Kong, 19.12.2012 - 20.12.2012. Durnten-Zurich: Trans Tech Publications. 2013, pp. 25-29. ISSN 1022-6680. ISBN 9783037855973. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.647.25.
  62. URZOVÁ, J., et al. Treatment of Onychomycosis Using Radiation of Excimer Laser. In: Advanced Materials Research. International Conference on Biomaterial and Bioengineering. Hong Kong, 19.12.2012 - 20.12.2012. Durnten-Zurich: Trans Tech Publications. 2013, pp. 636-641. ISSN 1022-6680. ISBN 9783037855973.
  63. ZEIPL, R., et al. Thermoelectric Properties of Ce0.09Fe0.67Co3.33Sb12/FeSb2Te Multi-Layered Structures. Journal of Computer and Communications. 2013, 1(7), pp. 1-4. ISSN 2327-5219.
  64. KOCOUREK, T., et al. Silver-Doped Layers of Implants Prepared by Pulsed Laser Deposition. Journal of Computer and Communications. 2013, 1(7), pp. 59-61. ISSN 2327-5219.JELÍNEK, M. Functional planar thin film optical waveguide lasers. Laser Physics Letters. 2012, 9(2), pp. 91-99. ISSN 1612-2011.
  65. REMSA, J., JELÍNEK, M., and MIKŠOVSKÝ, J. PLD and RF discharge combination used for preparation of photocatalytic TiO2 layers. Applied Surface Science. 2012, 258(23), pp. 9333-9336. ISSN 0169-4332. DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.02.042.
  66. KUTÍLEK, P., et al. The evaluation and comparison of the practical adhesion strength of biocompatible nano and micro thin films by fuzzy logic [online]. In: 35th International Conference Telecommunications and Signal Processing. 35th International Conference on Telecommunications and Signal Processing. Prague, 03.07.2012 - 04.07.2012. Brno: VUT v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2012, pp. 489-493. ISBN 978-1-4673-1118-2.
  67. PROSECKÁ, E., et al. Thin-Layer Hydroxyapatite Deposition on a Nanofiber Surface StimulatesMesenchymal Stem Cell Proliferation and Their Differentiation into Osteoblasts. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2012, 2012(0), pp. 1-10. ISSN 1110-7243. DOI: 10.1155/2012/428503.
  68. JELÍNEK, M., et al. MAPLE activities and applications in gas sensors. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2011, 105(3), pp. 643-649. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-011-6629-0.
  69. KOCOUREK, T., et al. Evaluation of elastic properties of DLC layers using resonant ultrasound spectroscopy and AFM nanoindentation. Surface & Coatings Technology. 2011, 205(2), pp. 67-70. ISSN 0257-8972. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2011.01.038.
  70. JELÍNEK, M., REMSA, J., and ZEZULOVÁ, M. Laser Deposition of TiO2 for Urethral Catether. In: Proc. of SPIE Vol. 7747 - 16th International School on Quantum Electronics: Laser Physics and Applications. 16th International School on Quantum Electronics: Laser Physics and Applications. Nessebar, 20.09.2011 - 24.09.2011. Bellingham: SPIE. 2011, pp. 774703-1-774703-8. ISSN 0277-786X. ISBN 978-0-8194-8237-2. DOI: 10.1117/12.885085.
  71. ZEZULOVÁ, M., et al. Study of Thin Films of LiNbO3 Using FTIR and Raman Spektroscopy. In: Proceedings of SPIE Vol. 8306 - Photonics, Devices, and Systems V. Photonics Prague 2011. Praha, 24.08.2011 - 26.08.2011. Bellingham: SPIE. 2011, pp. 91. ISSN 0277-786X. ISBN 978-0-8194-8953-1. 10.1117/12.910590.
  72. JELÍNEK, M., et al. Biomedical Properties of Laser Prepared Silver-Doped Hydroxyapatite. Laser Physics. 2011, 21(7), pp. 1265-1269. ISSN 1054-660X. 10.1134/S1054660X11130159.
  73. JELÍNEK, M., et al. Antibacterial Properties of Ag-Doped Hydroxyapatite Layers Prepared by PLD Method. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2010, 101(4), pp. 615-620. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-010-5911-x.
  74. JELÍNEK, M., et al. Diamond/Graphite Content and Biocompatibility of DLC Films Fabricated by PLD. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2010, 101(4), pp. 579-583. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-010-5912-9.
  75. JELÍNEK, M., et al. Conductive Gas Sensors Prepared Using PLD. In: Proceedings of the NATO Advanced Study Institute on Nanotechnological Basic for Advanced Sensors. Science for Peace and Security. Sozopol, 30.05.2010 - 11.06.2010. Dordrecht: Springer. 2010, pp. 391-399. ISBN 978-94-007-0903-4. 10.1007/978-94-007-0903-4_40.
  76. JELÍNEK, M., et al. Biocompatibility and Sp3/Sp2 Ratio of Laser Created DLC Films. Materials Science and Engineering: B. 2010, 163(1-3), pp. 89-93. ISSN 0921-5107. DOI: 10.1016/j.mseb.2010.01.010.
  77. ZEIPL, R., et al. Properties of Thin N-type Yb0.14Co4Sb12 and P-type Ce0.09Fe0.67Co3.33Sb12 Skutterudite Layers Prepared by Laser Ablation. Journal of Vacuum Science and Technology A. 2010, 28(4), pp. 523-527. ISSN 0734-2101. DOI: 10.1116/1.34258037.
  78. JELÍNEK, M., et al. Doped Biocompatible Layers Prepared by Laser. Laser Physics. 2010, 20(3), pp. 562-567. ISSN 1054-660X. 10.1134/S1054660X10050087.
  79. JELÍNEK, M., et al. SiCx Layers Prepared by Hybrid Laser Deposition and PLD. Plasma Processes and Polymers. 2009, 6(1), 366-369. ISSN 1612-8850. 10.1002/ppap.200930803.
  80. KOPECKÝ, D., et al. Polypyrrole Thin Films for Gas Sensors Prepared by Matrix-Assisted Pulsed Laser Evaporation Technology: Effect of Deposition Parameters on Material Properties. Thin Solid Films. 2009, 517(6), 2083-2087. ISSN 0040-6090. DOI: 10.1016/j.tsf.2008.10.047.
  81. JELÍNEK, M., et al. Hybrid laser-magnetron technology for carbon composite coating. Laser Physics. 2009, 19(2), 149-153. ISSN 1054-660X. 10.1134/S1054660X09020017.
  82. JELÍNEK, M., et al. Highly oriented crystalline Er:YAG and Er:YAP layers prepared by PLD and annealing. Applied Surface Science. 2009, 255(10), 5292-5294. ISSN 0169-4332. DOI: 10.1016/j.apsusc.2008.08.037.
  83. JELÍNEK, M., et al. Pulsed Laser Deposition: Passive and Active Waveguides. International Journal of Materials & Product Technology. 2009, 34(4), 438-453. ISSN 0268-1900.
  84. JELÍNEK, M. Growth of Optical Waveguides by Pulsed Laser Deposition. Laser Physics. 2009, 19(2), 265-273. ISSN 1054-660X. 10.1134/S1054660X09020194.
  85. JELÍNEK, M., et al. Thin SiCx Layers Prepared by Hybrid Laser-Magnetron Deposition, Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2008, 93(3), 633-637. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-008-4727-4.
  86. KOCOUREK, T., et al. DLC Coating of Textile Blood Vessels using PLD. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 2008, 93(3), 627-632. ISSN 0947-8396. DOI: 10.1007/s00339-008-4728-3.
  87. JELÍNEK, M., et al. Nanotechnologie Praha: Technologické centrum AV ČR, 2008.

Pořádání konferencí a workshopů

  • Progressive materials and optics 2020 (Kladno) - Konference byla zaměřena na nejnovější poznatky z oboru optiky a optometrie - oblastmi refrakce, kontaktních čoček a oftalmologie. Součástí byl i blok zabývající se vývojem nových materiálů a možností měření v optice a optometrii, moderními postupy vyšetření oka a dalšími optickými jevy spjatými s touto problematikou. Z konference vyšel sborník příspěvků Progressive materials and optics 2020.
  • Fórum optiky a optometrie 2017 (Kladno) 
  • Human Biomechanics 2016 (Kladno)
  • Progressive Biomedical Materials and Technologies, 2015 (Kladno)
  • LPHYS'13 The 22nd International Laser Physics Workshop, 2013 (Praha)

Biotelemetrické systémy #bs

Biotelemetrické systémy

Katedra informačních a komunikačních technologií v lékařství, Studničkova 7/2028 Praha 2

Ing. Pavel Smrčka, Ph.D.

Název týmu/projektu

PalYce

Kdo jsme?

Multidisciplinární výzkumný tým složený z odborníků z FBMI ČVUT, CIIRK ČVUT a 1. LF UK.

Členové?

Pavel Smrčka, Tomáš Veselý, Martin Vítězník, Radim Kliment, Lukáš Kučera, Jan Kašpar, Karel Hána, Jan Mužík, Markéta Janatová, Tomáš Nedělka

Jakým výzkumem se zabýváme

Měření, přenos, online zpracování, zobrazování a archivace biologických signálů v reálném čase. Specializujeme se na výzkum a experimentální vývoj bezpečnostních dohledových systémů pro profesionální monitorování ve stresových podmínkách, např. u sportovců, vojáků a hasičů pomocí nositelné elektroniky. 
Zde jsou k nahlédnutí propagační videoklipy týmu:

Příklady námi realizovaných a v praxi využívaných systémů

VLV 3 – kapesní polygraf k měření a on-line WiFi streamování EKG, dechové křivky, aktivity, tělesné teploty, kožního odporu až od 12 osob současně. Zahrnuje pokročilý multiplatformní software. Primárním využitím přístroje je podpora výzkumu v biologii, psychologii, human research apod. Systém umožňuje on-line mobilní sledování individuální fyziologické reakce na různé podněty. 

FlexiGuard - osobní bezpečnostní dohledový systém na podporu výcviku a zásahu jednotek integrovaného záchranného systému, vojáků apod. Umožňuje dlouhodobé telemetrické sledování zdravotně-fyziologických údajů a environmentálních veličin v reálném čase - srdeční frekvence, teplota těla a prostředí, fyzická aktivita, vlhkost, poloha těla, frekvence dechu, poloha GPS. Dokáže monitorovat až 30 osob současně a přenášet data až na 2 km.

S kým spolupracujeme?

  • Klinika rehabilitačního lékařství 1.LF UK a VFN
  • Neurologická klinika pro dospělé 2.LF a FN Motol - doc. MUDr. Jaroslav Jeřábek, CSc.
  • Clever Technologies, s.r.o., spin-off firma FBMI ČVUT a 1.LF UK v Praze
  • CASRI - Vědecké a servisní pracoviště tělesné výchovy a sportu
  • Technical Univerzity Košice – Department of Aviation
  • a mnoho dalších

Vybrané publikace

Udělené patenty:

  1. Hána, K.; Kašpar, J.; Kučera, L.; Mužík, J.; Smrčka, P.; Veselý, T.; Vítězník, M.: Dohledové zařízení pro monitorování osob, zejména ve ztížených podmínkách a systém rozmístění senzorů na lidském těle. Patent CZ 307930. 2019-07-17.    
  2. Hlavinka, P.; Šebelka, Z.; Hána, K.; Kašpar, J.; Mužík, J.; Smrčka, P.: Způsob třístupňové komunikace vyrozumívacího centra a koncového prvku varování. Patent CZ 307931. 2019-07
  3. Kašpar, J.; Hon, Z.; Janatová, M.; Smrčka, P.; Vítězník, M.; Hána, K.; Veselý, T.; Mužík, J.: Biotelemetrický systém pro podporu monitorování psychofyziologického stavu člověka. Patent CZ 306895. 2017-07-19.    
  4. Mužík J., Vítězník M. , Hána K., Smrčka  P. et al.: Zařízení pro nízkoenergetickou defibrilaci. Patent CZ 306991, 2016-397
  5. Smrčka, P.; Hána, K.; Kašpar, J.; Brada, J.: Zařízení pro snímání teploty určené pro měřicí celu přístroje pro zobrazování pomocí nukleární magnetické rezonance. Patent CZ 302506. 2011-05-11.    
  6. Hána, K.; Smrčka, P.; Nešvera, L.; Holčík, J.; Fiala, R.; Hanák, J.; Kašpar, J.: Zařízení pro snímání a/nebo monitorování a/nebo analýzu fyziologických signálů z povrchu těla koně. Patent CZ 301867. 2010-07-14.    
  7. Bittner, R.; Hána, K.; Poušek, L.; Schreib, P.; Smrčka, P.; Vysoký, P.: Způsob detekce a signalizace únavy řidiče během řízení vozidla a zařízení k provádění tohoto způsobu. Patent CZ 300170. 2009-03-04.

Články v recenzovaných časopisech:

  1. Sajtaroa, L; Janatova, M ; Vesely, T; Lopotova, M; Smrcka, P; Hana, K: A randomized controlled study of the effect of balance disorder therapy using audiovisual feedback on senior citizens, Ceska a Slovenska Neurologie a Neurochirurgie, 2020, Volume: 83  Issue: 1  Pages: 101-104, ISSN: 1210-7859 . WOS:000514084800014
  2. Adamová, B.; Kutílek, P.; Cakrt, O.; Svoboda, Z.; Vítečková, S.; Smrčka, P.: Quantifying postural stability of patients with cerebellar disorder during quiet stance using three-axis accelerometer , Biomedical Signal Processing and Control. 2018, 40 378-384. ISSN 1746-8094. WOS:000418211300041. 
  3. Kliment, R.; Smrčka, P.; Hána, K.; Schlenker, J.; Socha, V.; Socha, L.; Kutílek, P.: Wearable Modular Telemetry System for the Integrated Rescue System Operational Use , Journal of Sensors. 2017, 2017 ISSN 1687-725X. WOS:000399940000001
  4. Kutílek, P.; Volf, P.; Vítečková, S.; Smrčka, P.; Lhotská, L.; Hána, K.; Krivanek, V.; Doskocil, R. et al.: Wearable Systems and Methods for Monitoring Psychological and Physical Condition of Soldiers , Advances in Military Technology. 2017, 12(2), 259-280. ISSN 1802-2308. Scopus 2-s2.0-85038639447
  5. Hon, Z.; Smrčka, P.; Hána, K.; Kašpar, J.; Mužík, J.; Fiala, R.; Vítězník, M.; Veselý, T. et al.: A Survelliance System for Enhancing the Safety of Rescue Teams, Communications. 2015, 17(1), 81-86. ISSN 1335-4205. Scopus 2-s2.0-84921859878
  6. Kutílek, P.; Vítečková, S.; Svoboda, Z.; Socha, V.; Smrčka, P.: Kinematic quantification of gait asymmetry based on characteristics of angle-angle diagrams , Acta Polytechnica Hungarrica. 2014, 11(5), 25-38. ISSN 1785-8860. WOS:000321327400013
  7. Kutílek, P.; Vítečková, S.; Svoboda, Z.; Smrčka, P.: Kinematic quantification of gait asymmetry in patients with peroneal nerve palsy based on bilateral cyclograms , Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions. 2013, 13(2), 244-250. ISSN 1108-7161.WOS:000321327400013. 
  8. Trefny, ZM; Svacinka, J.; Kittnar, O.; Slavicek, J.; Trefny, M.; Filatova, E.; Tichy, JA; Smrčka, P. et al.: Quantitative Ballistocardiography (Q-BCG) for Measurement of Cardiovascular Dynamics, Physiological Research. 2011, 60(4), 617-625. ISSN 0862-8408. WOS:000295057100004

Hodnocení zdravotnických prostředků

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmuhta

Katedra biomedicínské techniky, nám. Sítná 3105, Kladno, 272 01

Ing. Gleb Donin, Ph.D.

Výzkumný tým CzechHTA má vlastní webovou stránku na adresách

www.czechhta.cz

Kdo jsme?

Jsme skupina zabývající se výzkumem v oblasti hodnocení zdravotnických technologií (HTA), kde především zaměřujeme na zkoumání poměrů klinických přínosů a ekonomické stánky různých zdravotních intervencí. Soustřeďujeme se zejména na HTA aplikované na zdravotnické prostředky a přístroje v podmínkách České republiky. Využíváme při tom aktuální metody analýzy nákladové efektivity včetně modelovacích a simulačních nástrojů.

K oblastem zájmů našeho týmu také patří systémy poskytování a financování zdravotní péče, ekonomika a management ve zdravotnictví. 

Čím se zabýváme?

  • Výzkum zaměřený na HTA, ekonomiku a management zdravotnictví
  • Výuka v magisterském oboru Systémová integrace procesů ve zdravotnictví
  • Expertní činnost v oblasti nákupu a provozu zdravotnické techniky

Interakce XUV záření s biologickými objekty

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmuxuv

Katedra přírodovědných oborů, nám. Sítná 3105, Kladno, 272 01

Prof. Ing. Miroslava Vrbová, CSc.

BIO-OPT-XUV Information Platform

Co je XUV záření?

XUV záření je elektromagnetické záření s vlnovými délkami 1 - 100 nm. Je velmi silně absorbováno atmosférou i většinou běžných látek v našem okolí. S přirozenými zdroji tohoto záření se proto v běžném životě nesetkáváme. Významné potenciální uplatnění XUV záření se očekává především v nových technologiích a v biologii. V technologiích se jedná především o litografické postupy při výrobě elektronických prvků velké integrace, v biologii jde především o zobrazování malých objektů, zejm. buněk a o fotofyzikální jevy. Nejznámějšími zdroji XUV záření jsou synchrotrony. Alternativními zdroji, jejichž výzkumu se nyní věnuje významná pozornost, je laserové plasma a silnoproudý elektrický výboj.

Kdo jsme?

Nově vytvořená skupina akademických pracovníků, asistentů,doktorandů, a studentů na katedře přírodovědných oborů Fakulty biomedicínského inženýrství FBMI. Zabýváme se uplatněním laboratorních zdrojů XUV záření v biomedicíně. Navazujeme na dosavadní aktivity Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT. Spolupracujeme s akademickými pracovníky a doktorandy katedry fyzikální elektroniky FJFI a s vědeckými pracovníky Fyzikálního ústavu AV ČR, Ústavu fyziky plazmatu AV ČR a jimi vedenými doktorandy a studenty. Máme pracovní kontakty se stejně zaměřenými skupinami v Rusku, USA a Japonsku.

Kde pracujeme?

Naším pracovištěm je Katedra přírodovědných oborů FBMI, která sídlí v budově Kokos v Kladně na náměstí Sítná. V rámci rekonstrukce objektu Kokos byla vybudována nová Laboratoř XUV (místnost Cs 103), je určená pro experimentální činnost naší skupiny. V jejím rámci vznikají studentská pracoviště, která představují vybrané moduly interakčních experimentů.

Kvantifikace hodnocení rehabilitačního procesu#khrp

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmusamyce

Katedra informačních a komunikačních technologií v lékařství, Studničkova 7/2028 Praha 2

doc. Ing. Karel Hána, Ph.D.

Název týmu/projektu

Kvantifikace hodnocení rehabilitačního procesu

Kdo jsme?

Ondřej Antoš, Karel Hána, Markéta Janatová, Jaroslav Jeřábek, Jan Kašpar, Vojtěch Malina, Jan Mužík, Kateřina Pilátová, Pavel Smrčka, Luisa Šedivcová

Jakým výzkumem se zabýváme

Monitorováním a kvantifikováním procesu rehabilitační péče o pacienta s ložiskovým postižením mozku s využitím prvků virtuální reality, mobilních aplikací a telemedicínských systémů pro rehabilitaci pacientů s poruchami rovnováhy, nebo dalšími souvisejícími obtížemi.

K čemu to je

Cílem všech rehabilitačních postupů je zlepšit funkční schopnosti pacienta. K tomuto cíli vede celá řada rehabilitačních postupů, které pracují s pacientem v daném prostředí rehabilitačního pracoviště, nebo s pomocí prostředků distanční terapie, kdy pacient rehabilituje v domácím prostředí. Cílem všech postupů je zlepšit kvalitu života pacientů. Rehabilitace, zejména v počátečních stadiích, představuje pro nemocného člověka poměrně velkou zátěž, která může významným způsobem ovlivnit fungování kardiovaskulárního aparátu a při překročení určité hranice tolerance zátěže může dojít ke zpomalení rehabilitace, eventuálně ke zhoršení stavu. Proto se zabýváme technologiemi, telemedicínskými systémy a postupy, které proces distanční péče podporují.

Na čem konkrétně pracujeme

Problematiku, kterou se zabýváme lze rozdělit na tři hlavní oblasti:

1. Monitorování rehabilitujícího pacienta z hlediska jeho pohybových aktivit a reakce kardiovaskulárního aparátu

Tato část probíhá v těsné spolupráci s Klinikou rehabilitačního lékařství 1.LF UK a VFN, která přijímá pacienty po poškození mozku do programu tzv. denního stacionáře, kde jsou rehabilitování po dobu 3 týdnů. V současné době není objektivizováno, kolik času tráví cvičením, jakým způsobem zatěžují postižené a zdravé končetiny a jakým k jak velké zátěži kardiovaskulárního aparátu u rehabilitovaných pacientů dochází.

Cílem je:

  • získat přehled o pohybových aktivitách pacientů rehabilitovaných v rámci denního stacionáře, na základě tohoto přehledu bude možné optimalizovat denní režim pacientů
  • použitím analýzy HRV zjistit míru stresové a obecně kardiovaskulární zátěže v jednotlivých fázích rehabilitace
  • zásadní informaci by měla přinést analýza pohybu postižené končetiny, respektive zlepšení jejího používání v průběhu rehabilitace. Zlepšení pohybu, tj. postupného zapojení postižené končetiny do pohybových aktivit, je důkazem úspěšnosti prováděné rehabilitace. Záznam postupného zlepšování pohybu končetinou, resp. končetinami, by byl měřitelným a objektivním záznamem lepší pacienta. Na základě těchto dat by pak bylo možné optimalizovat prováděný rehabilitační postup.

Na základě těchto informací a získané zkušenosti by měl být v další fázi naplněn i další cíl – sledování úspěšnosti rehabilitačního procesu prováděném v domácím prostředí. Z ryze technického hlediska by se jednalo o návrh a konstrukci zařízení, umožňujícího provádět uvedená měření při rehabilitaci prováděné v domácím prostředí. Toto technické vybavení by jednak přinášelo velice cenné informace o pohybových aktivitách, době a délce trvání cvičení, jehož kvantitativní parametry by dokázalo průběžně monitorovat.

2. Využití virtuální reality pro rehabilitaci pacientů s poruchami rovnováhy

Rovnováha je v organizmu zajišťována součinností tří senzorických vstupů: zrakového, vestibulárního a proprioceptivního. Proto může k poruchám rovnováhy docházet při porušení jednotlivých systémů, nebo center, která složí pro jejich vzájemnou koordinaci. Standardním postupem v rehabilitaci poruch rovnováhy je využití biologické zpětné vazby, kdy je používána stabilometrická plošina, na které stojí pacient a na obrazovce sleduje pohyb svého těžiště.

Pracoviště se účastní výzkumu a vývoje nových zdravotnických prostředků v oblasti rehabilitace. Vyvíjené zdravotnické prostředky obsahují např. pacientské zařízení složené ze stabilometrické plošiny, náramkového krokoměru a tabletu s programem obsahujícím terapeutické hry.

Telemedicínské rozšíření může umožnit vzdálenou konfiguraci terapeutického cvičebního plánu a vzdálený záznam průběhu a výsledků terapie. Součástí terapie je i webové prostředí pro správu distanční terapie a vyhodnocení zlepšení zdravotního stavu. Vyvíjené zdravotnické prostředky jsou určeny pro terapii a poměrné vyhodnocení stavu pacientů s poruchami motorických a kognitivních funkcí v důsledku vrozeného nebo získaného poškození mozku, u geriatrických pacientů, a dalších pacientských skupin s potřebou zlepšení stability a podpoře tréninku rovnováhy a kognitivních funkcí.

Výsledky výzkumu používají pacienti různých rehabilitačních ústavů po úrazech, nebo chirurgických zákrocích pohybového a nervového ústrojí. Odborní lékaři, praktičtí lékaři, fyzioterapeuti nebo další odborný personál v léčebnách, pečovatelských domech či v lázeňských provozech.

Uživatelem mohou být kliniky, ambulance a jejich klienti podstupující z různých důvodů rehabilitaci, kde ošetřující personál ocení technologický pokrok v péči, elektronizaci postupů a podporu domácí terapie poskytované distančním způsobem. Dojde ke zkvalitnění péče a ke zvýšení kvality života pacientů trpících různou škálou handicapů, včetně zvýšení komfortu života jejich rodin.

3. Telerehabilitace a pacientské studie

Univerzitní pracoviště je odborným garantem a realizátorem vědeckých a technologických aktivit, které poskytují nástroje, metody a systém podpory pro realizaci uživatelských/pacientských studií v oblasti rehabilitace a telemedicíny. Pracoviště zajišťuje pacientský výzkum v podobě identifikace uživatelských potřeb, stanovení požadavků na terapeutické/cvičební plány a provádí samotnou realizaci pilotního nasazení telerehabilitační technologie, včetně validace navazujících procesů.

Kdo financuje náš výzkum

  • Výzkumné projekty
  • Prostředky ze specifického výzkumu - spolupráce se studenty
  • Společné pracoviště biomedicínského inženýrství FBMI a 1.LF UK v Praze, FBMI ČVUT v Praze
  • 1.LF UK v Praze
  • Děkujeme za podporu při vývoji firmě CleverTech s.r.o., spin-off firmě FBMI a 1.LF UK v Praze.

S kým spolupracujeme

  • Klinika rehabilitačního lékařství 1.LF UK a VFN
  • Neurologická klinika 1. LF UK a VFN v Praze
  • Neurologická klinika pro dospělé 2.LF a FN Motol
  • CleverTech s.r.o., spin-off firma FBMI ČVUT a 1.LF UK v Praze
  • HomeBalance s.r.o., spin-off firma 1.LF UK v Praze
  • ARTAK, Česká asociace robotiky telemedicíny a kybernetiky
  • Rehabilitační ústav Kladruby

Vybrané publikace

  1. Hána, K., Kašpar, J., Kučera, L., Mužík, J., Smrčka, P., Veselý, T., Vítězník, M.: Způsob bezdrátového spojení inteligentního domu s hlídkou záchranného systému a systém k jeho provedení. Patent 308531 udělen 16.9.2020 Úřadem průmyslového vlastnictví ČR, 2020
  2. Hána, K., Kašpar, J., Kučera, L., Mužík, J., Smrčka, P., Veselý, T., Vítězník, M., Kliment, R.: Monitorovací a přepravní systém zejména pro převoz infekčních pacientů. Patent 307932 udělen 17.7.2019 Úřadem průmyslového vlastnictví ČR, 2019
  3. Hána, K., Kašpar, J., Kučera L., Mužík, J., Smrčka, P., Veselý, T., Vítězník, M.: Dohledové zařízení pro monitorování osob, zejména ve ztížených podmínkách a systém rozmístění senzorů na lidském těle. Patent 307930 udělen 17.7.2019 Úřadem průmyslového vlastnictví ČR, 2019
  4. Hlavinka, P., Šebelka, Z., Hána, K., Kašpar, J., Mužík, J., Smrčka, P.: Způsob třístupňové komunikace vyrozumívacího centra a koncového prvku varování. Patent 307931 udělen 17.7.2019 Úřadem průmyslového vlastnictví ČR, 2019
  5. Mužík, J., Vítězník, M., Hána, K., Smrčka, P., Kašpar, J., Funda, T., Kudlička, J., Mlček, M., Středa, L.: Zařízení pro nízkoenergetickou defibrilaci. Patent 306991 udělen 20.9.2017 Úřadem průmyslového vlastnictví ČR, 2017
  6. Kašpar, J.; Hon, Z.; Janatová, M.; Smrčka, P.; Vítězník, M.; Hána, K.; Veselý T.; Mužík, J.: Biotelemetrický systém pro podporu monitorování psychofyziologického stavu člověka. Patent 306895 udělen 19.7.2017 Úřadem průmyslového vlastnictví ČR, 2017
  7. Janatová, M.; Tichá, M.; Hána, K.; Švestková, O.: Use of force platform and visual feedback in home-based therapy of patients with brain injury. In: Brain Injury, vol. 31, Issue 6-7, 2017, ISSN: 0269-9052, IF1,97 (2016)

Nekonvenční umělá plicní ventilace

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmunvt

Katedra biomedicínské techniky, nám. Sítná 3105, Kladno, 272 01

prof. Ing. Karel Roubík, Ph.D.

NVT - Nekonvenční ventilační tým

nvt logo

Výzkumný tým má vlastní stránky projektu na adresách:

www.ventilation.cz

www.unemocneplice.cz

Kdo jsme?

Je nás dvanáct: vedoucí týmu - doc. Ing. Karel Roubík, Ph.D., zaměstnanci FBMI - Ing. Martin Rožánek, Ph.D., a Ing. Roman Potůček, dále doktorandi a studenti FBMI.

Jakým výzkumem se zabýváme?

Zabýváme se výzkumem a aplikací nových ventilačních technik pro zvládnutí respirační insuficience dětských i dospělých pacientů. Zejména se jedná o vysokofrekvenční ventilaci, vývoj Demand Flow Systému a o aplikaci HeliOxu v respirační péči.

Na čem konkrétně pracujeme?

Výsledky naší práce je možné najít na adrese www.ventilation.cz v sekci články.

Kdo financuje náš výzkum?

Náš výzkum je financován zejména z následujících zdrojů:

  1. Výzkumného záměru MSM 6840770012
  2. Doktorského projektu GAČR
  3. Prostředků FBMI ČVUT
  4. Vlastních prostředků členů týmu

S kým spolupracujeme?

Při výzkumu spolupracujeme zejména s následujícími institucemi:

  • Klinika anesteziologie a resuscitace FNKV, 3. lékařská fakulta UK v Praze
  • ARO Fakultní Thomayerovy nemocnice, UK v Praze
  • VU University Medical Center v Amsterodamu (NL, EU)
  • firmy Viasys HealthCare (NL, EU) and SensorMedics (CA, USA)

Vybrané publikace najdete na adrese www.ventilation.cz v sekci články.

Poslední článek "Demand flow facilitates spontaneous breathing during high-frequency oscillatory ventilation in a pig model " uveřejněný v časopise Cricital Care Medicine je možné shlédnout zde.

Nové trendy v medicíně katastrof a ochraně obyvatelstva#ntvmd

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmuZáchranné vozidlo

Katedra zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva, Sportovců 2311, Kladno, 272 01

prof. MUDr. Leoš Navrátil, CSc., MBA, dr.h.c., doc. Mgr. Zdeněk Hon, Ph.D. 

Kdo jsme?

Jsme tým, který vznikl na katedře zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva a který se zaměřuje na vysoce aktuální problematiku výzkumu v oblasti krizového řízení, ochrany obyvatelstva, krizového zdravotnictví a bezpečnosti. Využíváme skutečnosti, že se na katedře sešli specialisté v problematice urgentní medicíny a medicíny katastrof s odborníky se zkušenostmi s krizovým managementem, ochranou obyvatelstva, CBRN látkami a zajišťováním bezpečnosti v teoretických i praktických oblastech.

Jakým výzkumem se zabýváme

Chemické, biologické, radiologické a jaderné látky

  • Vývoj nových biodozimetrických postupů s následnou aplikací v klinické praxi.
  • Výzkum chemických reakcí a vývoj technologií pro polní a laboratorní analýzu bojových chemických látek a dalších z bezpečnostního hlediska významných toxických sloučenin s důrazem na jejich testování v podmínkách blízkých reálným.
  • Studium a vývoj dekontaminačních prostředků pro použití na jednotlivé nebezpečné chemické a radioaktivní látky a stanovení nejúčinnějších technologických postupů při dekontaminaci v improvizovaných podmínkách.
  • Studium expozice hasičů zplodinám hoření a jejich vliv na lidské zdraví.
  • Rozpracování metodiky TOXALS, jejíž nedílnou součástí je ochrana osob, třídění a dekontaminace.
  • Problém možného importu vysoce nebezpečné nákazy a její identifikace.
  • Otázky účinnosti filtrů klimatizace z hlediska záchytu infekčních agens.

Studium patofyziologických dějů při stresových situací a jejich prevence

  • Studium možností zvýšení bezpečnosti a akceschopnosti složek IZS využitím osobních dohledových systémů.
  • Studium adaptace organizmu na chlad a horko a možnosti ochrany.
  • Studium optimálních nutričních návyků v podmínkách vnějšího ohrožení s následným průmyslovým využitím.
  • Hojení ran v extrémních podmínkách a vývoj vhodných technologií.

Ochrana obyvatelstva a krizové řízení

  • Inovace principů, postupů, sil a prostředků pro varování, evakuaci, nouzové přežití a individuální ochranu obyvatelstva.
  • Detekce radikalizace v kontextu ochrany obyvatelstva a měkkých cílů před násilnými incidenty.
  • Hodnocení připravenosti území před hrozbou rozsáhlého výpadku elektrické energie.
  • Krizové řízení procesů zabezpečení nemocničních areálů a krizové plánování ve vybraných subjektech odvětví zdravotnictví. 
  • Zpracováni principů zdravotnické kritické infrastruktury a jejich aplikace do příslušných plánů a metodických postupů.
  • Psychické důsledky působení krizových situací na jednotlivé skupiny obyvatelstva.

Zefektivnění použití AED a systému first responderů v ČR 

  • Možnosti aktivace AED ve výzbroji jednotek požární ochrany. 
  • Spolupráce složek IZS při použití AED u člověka s náhlou zástavou oběhu. 
  • Problematika využití automatizovaných externích defibrilátorů s automatickou aktualizací statusu. 
  • Návrh systému komunitních first responderů v obci Tetín. 
  • Možnosti využití AED dopravních zdravotnických služeb při náhlé zástavě oběhu. 
  • Týmu se podařilo vyhrát soutěž VIZE 2050 za téma KARDIOPULMONÁLNÍ RESUSCITACE MIMO NEMOCNIČNÍ ZAŘÍZENÍ V ROCE 2050 vyhlášenou Českou resuscitační radou. Vítěz soutěže byl vyhlášen během závěru X. odborného sympozia Resuscitace 2021 dne 11. června 2021.

K čemu to je

Ochrana obyvatelstva před mimořádnou událostí či krizovou situací je charakterizována jako soubor činností, postupů a opatření věcně příslušných orgánů, dalších subjektů i jednotlivých občanů, směřujících k minimalizaci dopadů na životy a zdraví obyvatelstva, majetek a životní prostředí. Vychází ze základních principů uplatňovaných ve vyspělých zemích světa, ve kterých je ochrana obyvatelstva organizována. V České republice nižší úroveň připravenosti obyvatelstva k řešení mimořádných událostí a krizových situací zůstává problémem, který je třeba řešit. Velká část občanů je nedostatečně připravena a spoléhá na činnost profesionálů.

Důležitou složkou ochrany obyvatelstva je civilní nouzová připravenost, která tvoří ucelenou oblast nevojenského plánování ochrany před následky mimořádných událostí a krizových situací. Civilní nouzová připravenost v bezpečnostním systému ČR představuje především procesní nástroj k předcházení závažných mimořádných událostí a krizových situací a k zajištění připravenosti na jejich zvládání. Civilní nouzová připravenost je nadřazená množina činností uvnitř procesního nástroje národního bezpečnostního systému, jehož zaměření je na následující oblasti:

  • plnění úkolů ochrany obyvatelstva;
  • nepřetržité fungování orgánů státní správy a orgánů územní samosprávy;
  • přijatelné formy společenského a hospodářského života;
  • fungování kritické infrastruktury;
  • spolupráci veřejného a soukromého sektoru;
  • civilní zdroje pro zajištění nezbytné bezpečnosti;
  • civilně vojenská spolupráce;
  • civilní podpora ozbrojených sil a bezpečnostních sborů.

Medicína katastrof patří mezi dynamicky se rozvíjející obory. Jeho potřeba vychází ze stávající politicko-ekonomické situace ve společnosti, kdy ekonomická krize, angažovanost vojsk NATO včetně Armády České republiky v zahraničních misích, rozdílné chápání spravedlnosti jednotlivými etniky, jiné náboženství, narušené vztahy mezi národy, zvyšující se napětí, nenávist, šovinismus, nacionalismus, který může vést až nenávisti. To vše může přerůst k bezprostřednímu ohrožení obyvatel ze strany extremisticky uvažujících jedinců či skupin.

Významným nebezpečím pro lidstvo je industrializace, výstavba mamutích průmyslových center, kde selhání techniky nebo lidského faktoru může mít rovněž katastrofální důsledky pro obyvatele a to nejen daného regionu. Další ohrožení pro populaci vychází zejména z hromadných havárií dopravních prostředků, jejichž přepravní kapacita stále stoupá a přitom jsou relativně snadno ohrozitelné a to včetně letecké dopravy. Rychlý přesun obyvatelstva mezi kontinenty se zcela rozdílnou epidemiologickou situací může vést ke zdravotnímu ohrožení obyvatel hostitelského státu včetně pandemií. Nelze vyloučit ani rozsáhlé důsledky přírodních katastrof, rozpad energetické sítě či masové napadení informačních zdrojů. To vše staví před zdravotnictví úkol dokázat se s danou situací vyrovnat a řešit zdravotní důsledky racionálně a účelně. Tento úkol může zvládnout jen na odpovídající úrovni vzdělaný odborník.

Při analýze připravenosti systému jsme došli k varujícím závěrům. V současné době je v České republice významný nedostatek odborníků se zaměřením na problematiku krizového zdravotnictví. Následkem je nekoncepčnost, řada chybných rozhodnutí, neujasněnost financování, nedostatečné personálního a materiálového vybavení a to zejména na nižších stupních řízení, na úrovni krajských a místních samospráv. Není vyjasněn vztah státních a nestátních zdravotnických zařízení včetně financování tohoto systému a těchto organizací. Řada těchto problémů se projevila v souvislosti s řešením závažné krizové situace spojené s pandemií Covid-19 v České republice.

S kým spolupracujeme

  • Státní ústav jaderné, chemické a biologické ochrany, v.v.i
  • Státní ústav radiační ochrany, v.v.i.
  • Ministerstvo vnitra – generální ředitelství HZS ČR
  • Institut ochrany obyvatelstva
  • HZS Středočeského kraje
  • Zdravotnická záchranná služba Středočeského kraje
  • Znalecký ústav bezpečnosti a ochrany zdraví, z.ú.
  • Fakulta bezpečnostného inžinierstva, Žilinská univerzita v Žiline
  • Univerzita obrany
  • Vysoká škola AMBIS
  • Správa státních hmotných rezerv
  • Správa uprchlických zařízení Ministerstva vnitra
  • Armáda České republiky – 15. ženijní pluk Bechyně
  • Policejní prezidium České republiky
  • Komora podniků komerční bezpečnosti ČR
  • Generální inspekce bezpečnostních sborů
  • Nejvyšší státní zastupitelství
  • Národní protidrogová centrála
  • Celní správa
  • Probační a mediační služba České republiky
  • Služba cizinecké Policie České republiky – Inspektorát cizinecké policie na mezinárodním letišti Praha Ruzyně
  • ORITEST spol. s r.o.
  • SECURU s.r.o.
  • T-SOFT a.s.

Řešené projekty

  • VG 20102013048 Výzkum metod kontroly vody kontaminované toxickými látkami za mimořádných bezpečnostních situací, hlavní řešitel ORITEST spol. s.r.o.
  • NT 12156 Nanovlákenné nosiče s řízeným uvolňováním léčiv pro regeneraci osteochondrálních defektů.
  • TA04010102 Systém pro monitorování a detekci – SYMOD, spolupříjemce TESLA BLATNÁ, a.s., TTC TELEKOMUNIKACE s.r.o., Univerzita Pardubice, Západočeská univerzita v Plzni.
  • TH01031098 Validace a verifikace modelu šíření a disperze těžkého plynu za specifických situací (DEGAS), spolupříjemce T-SOFT a.s., ERGOWORK s.r.o., ÚJV Řež, a. s.
  • FV20422 Vývoj nanovlákenných scaffoldů zajišťujících aplikaci celulárních produktů, včetně fyzikální stimulace účinku s účelem určení pro léčbu chronických ran, spolupříjemce: Grade Medical s.r.o., Cellthera, s.r.o.
  • VI20192022117 Detekce radikalizace v kontextu ochrany obyvatelstva a měkkých cílů před násilnými incidenty.
  • FV40189 Inovativní cartridge pro manipulaci a aktivaci funkcionalizovaných nanovlákenných krytů ran ve zdravotnictví, spolupříjemci: Grade Medical s.r.o.
  • VI20192022124 Zvýšení odolnosti regionu před hrozbou plošného výpadku el. energie s využitím nových technologií a postupů krizového řízení, spolupříjemci: FEL ČVUT, Teplárna Kladno s.r.o., SECURU s.r.o., PREdistribuce, a.s.
  • VI20152020019 Výzkum kritických informačních struktur státu se zaměřením na jednotný systém varování a informování obyvatelstva, spolupříjemce: Colsys s.r.o., Institut ochrany obyvatelstva.
  • VG20102015002 Osobní bezpečnostní dohledový systém pro podporu výcviku a zásahu jednotek IZS.
  • TL05000480 Zvýšení kvality života v domovech pro seniory v období nouzového stavu, spolupříjemce Vysoká škola AMBIS.

Vyhodnocení okamžité polohy očí, hlavy, končetin a těla v klinické praxi#poloha

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmupoloha očí

Katedra biomedicínské techniky, nám. Sítná 3105, Kladno, 272 01

Doc. Ing. Jiří Hozman, Ph.D.

Název týmu/projektu

Vyhodnocování okamžité polohy očí, hlavy a těla a souvisejících parametrů v neurologii

Kdo jsme?

doc. Ing. Jiří Hozman, Ph.D., doc. Ing. Patrik Kutílek, M.Sc. Ph.D., doc. Ing. Zoltán Szabó, Ph.D., Mgr. Radim Krupička, Ph. D., Ing. Jaroslav Charfreitag, Ing. Martin Čapek, Ph.D.

Jakým výzkumem se zabýváme

V současné době je samozřejmě nabízeno mnoho systémů pro hodnocení polohy očí a těla, nicméně jejich širšímu nasazení brání velmi značná finanční náročnost. Systémy vyvinuté na ČVUT jsou přesným opakem a snaží se využít techniku, která je dnes běžná i v každodenním životě. A právě přizpůsobení starších, ale i nových zařízení potřebám lékařů, jejich náhrada novými, ale i návrh a konstrukce zcela nových specializovaných zařízení je značnou aktivitou týmu, jenž je charakterizován značným počtem studentů, na Fakultě biomedicínského inženýrství ČVUT. Výčet těchto aktivit je velmi široký nicméně v tomto přehledu je pozornost soustředěna na tři významné aplikace a to z oblasti hodnocení okamžité polohy hlavy, kraniokorpografie a vyhodnocování pohybu ruky u pacientů s Parkinsonovou chorobou.

K čemu to je?

V současné době je hodnocení polohy, pohybu jednotlivých částí či celého těla velmi rozšířenou činností. Můžeme se setkat s takovými běžnými aplikacemi jako je hodnocení správné chůze a postavení těla, působení léčebného či rehabilitačního procesu v souvislosti s úrazem či nemocí a to v interním lékařství, profesním lékařství, sportovním lékařství, očním lékařství, v ORL a v neurologii. Značné uplatnění mají pak jednotlivé metody právě v neurologii a to zejména proto, že z hlediska anatomie a fyziologie existuje u člověka relativně složitý systém pro řízení rovnováhy, který sestává ze tří subsystémů a to vestibulárního systému, vizuálního a též somatosenzorického. V klinické neurologii se proto setkáváme s vyšetřovacími metodami právě z oblasti hodnocení polohy a pohybu očí, hlavy a těla. Pokud se ohlédneme několik desítek let zpět, tak lze vysledovat, že pro realizaci výše uvedených metod bylo využíváno jednoduchých pomůcek typu goniometr, systémů se zrcadly, fotografické techniky a televizní snímací techniky. V současné době jsou k dispozici komerční zařízení, která jsou jednak finančně velmi náročná a jednak jsou vyrobena pouze pro daný účel bez možnosti přizpůsobení dalším požadavkům lékařů. Hodnocení okamžité polohy hlavy jako nová vyvinutá metoda má pro lékaře především význam v tom, že naměřené hodnoty vypovídají o případných vztazích mezi polohou hlavy a jednotlivými onemocněními. Metoda a systém také lékařům umožňují sledování změn polohy hlavy v průběhu léčby některých z výše uvedených, ale i dalších, chorob. Systém digitální kraniokorpografie vyvinutý na ČVUT je schopen hodnotit všechny potřebné parametry, umožňuje analýzu v čase mezi jednotlivými polohami a umožňuje též srovnání záznamů mezi sebou. Kromě toho systém umožňuje výpočet parametrů a zobrazení grafů testů prostorové paměti (testu integrace dráhy a testu chůze do hvězdy) a též export dat a uložení do databáze. Optoelektrická analýza pohybu ruky u pacientů s Parkinsonovou chorobou - naší snahou a cílem je především analýza transportní funkce ruky, definice a registrace abnormity u pacientů s pohybovými poruchami neurologického původu a nalezení parametrů, které odlišují fyziologický a patofyziologický pohyb. Metoda by měla pomoci lékaři s určením účinnosti podaných medikamentů, které mají zlepšit motoriku pacienta.

Na čem konkrétně pracujeme

  • Pupilometrie a kraniokorpografie - návrh a realizace zařízení pro pupilometrii, experimentální ověření činnosti doplňkových modulů pro vyšetření ve stoje v rámci CCG, zavedení metodiky pro hodnocení prostorové, pohybové paměti pacientů v rámci CCG, implementace a experimentální ověření kalibračních postupů pro jednotlivé problematiky
  • Systém pro měření okamžité polohy hlavy založený na analytickém výpočtu úhlů vyhodnocovaných pomocí dvou proti sobě umístěných fotoaparátů, s uplatněním korekce nesouososti - návrh a realizace zařízení pro snímání a vyhodnocení statických digitálních snímků při měření polohy hlavy za předpokladu korekce nesouososti proti sobě umístěných fotoaparátů
  • Měření a analýza pohybu u neurologických pacientů - předzpracování a segmentace a zpracování videozáznamů pro detekci pasivních značek pro měření a analýzu pohybu u neurologických pacientů a pro měření a analýzu pohybu horních končetin u neurologických pacientů

Kdo financuje náš výzkum

Vědecko-výzkumný záměr VZ MSM68407700 Transdiciplinární výzkum v oblasti biomedicínského inženýrtsví II.

S kým spolupracujeme

  • Neurologická klinika dospělých, 2. LF UK a FN v Motole, Praha
  • Neurologická klinika FNsP u sv. Anny v Brně
  • Dětská oftalmologie - Centrum pro funkční poruchy vidění, Nemocnice Litomyšl

Vybrané publikace

  1. Charfreitag, J. - Hozman, J. - Černý, R. Měření polohy očí a hlavy v neurologii. In: Lékař a technika. 2008, roč. 38, č. 4, s. 77-81. ISSN 0301-5491.
  2. Hozman, J. - Kutílek, P. - Szabó, Z. - Krupička, R. - Jiřina, M. - et al. Digital Wireless Craniocorpography with Sidelong Scanning by TV Fisheye Camera. IFMBE Proceedings [CD-ROM]. Berlin: Springer, 2008, vol. 1, p. 102-105. ISBN 978-3-540-89207-6.
  3. Krupička, R. - Janda, P. - Szabó, Z. - Jiřina, M. Evaluation of Periodic Hand Motion in Parkinson´s Disease In: Lékař a technika. 2008, vol. 38, no. 2, p. 130-133. ISSN 0301-5491.
  4. Krupička, R. - Szabó, Z. - Janda, P. Parametric Representation of Hand Movement in Parkinson's Disease In: IFMBE Proceedings [CD-ROM]. Berlin: Springer, 2008, p. 1-4. ISBN 978-3-540-89207-6.
  5. Szabó, Z. - Krupička, R. - Rozinek, O. Improved Marker Detection for Hand Movement Analysis in Parkinson's Disease. In: Analysis of Biomedical Signals and Images; Biosignal 2008 proceedings [CD-ROM]. Brno: VUTIUM Press, 2008, ISBN 978-80-214-3613-8.
  6. Szabó, Z. - Krupička, R. - Rozinek, O. Technical Background of 3D Motion Analysis of Patients with Neurological Diseases In: IX. International Conference Symbiosis 2008. Gliwice: Silesian Technical University, 2008, p. 32-34.
  7. Szabó, Z. - Rozinek, O. Color Calibration of Digital Images for Improvement of Movement Analysis. In: Lékař a technika. 2008, vol. 38, no. 2, p. 255-259. ISSN 0301-5491.
  8. Charfreitag, J. - Hozman, J. - Černý, R. Specialized glasses - projection displays for neurology investigation. In: IFMBE Proceedings [CD-ROM]. Berlin: Springer, 2008, vol. 1, p. 97-101. ISBN 978-3-540-89207-6.
  9. Janda, P. - Hozman, J. - Jiřina, M. - Szabó, Z. - Krupička, R. Contactless Head Posture Measurement. In: IFMBE Proceedings [CD-ROM]. Berlin: Springer, 2008, p. 1-4. ISBN 978-3-540-89207-6.
  10. Janda, P. - Krupička, R. - Szabó, Z. - Hozman, J. Contact-less Measurement of Head Posture for Objectification and Quantification of CNS Disorders. In: Lékař a technika. 2008, vol. 38, no. 2, p. 112-114. ISSN 0301-5491.
  11. Kutílek, P. - Hozman, J. Non-Contact and Non-Invasive Method for Measurement of Head Posture in Neurology. In: Cybernetic letters [online]. 2008, no. 7, Internet: http://www.cybletter.com/index.php?s=2008. ISSN 1802-3525.
  12. Hozman, J. - Černý, R. Evaluation of Immediate Eye, Head and Body Position Particularly in Neurology. [Unpublished Lecture]. Department of Automatic Control and Systems, University of Split. 2007-10-24.
  13. Černý, R. - Strohm, K. - Hozman, J. - Stoklasa, J. - Šturm, D. Head in Space - Non-invasive Measurement of Head Posture. In: 11th Danube Symposium 2006 - International Otorhinolaryngological Congress. Bologna, Italy: MEDIMOND, 2006, vol. VIII, p. 39-42. ISBN 88-7587-296-1.
  14. Hozman, J. - Šturm, D. - Stoklasa, J. - Černý, R. Měření polohy hlavy v neurologické praxi. In: Lékař a technika. 2006, roč. 36, č. 1, s. 51-53. ISSN 0301-5491.
  15. Szabó, Z. Two-Dimensional Cross-Correlation and Morphological Image Analysis Based Marker Detection. In: Analysis of Biomedical Signals and Images - Proceedings of Biosignal 2006. Brno: VUTIUM Press, 2006, p. 315-317. ISBN 80-214-3152-0.
  16. Szabó, Z. - Štorková, B. Movement Analysis in Parkinson's Disease. In: Transactions on Engineering, Computing and Technology [online]. 2006, vol. 14, no. 8, p. 18-21. Internet: http://www.enformatika.org/data/. ISSN 1305-5313.

Nanosensory pro biomedicínu

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu

Ing. Vladimíra Petráková, Ph.D.

Jakým výzkumem se zabýváme?

Využití nanodiamantu v biomedicíně

Diamant má řadu atraktivních vlastností pro biomedicínské aplikace. Je extrémě tvrdý a chemicky inertní a díky tomu odolný k různým formám degradace. V čisté formě je diamant skvělý izolant, který je opticky transparentní pro široké spektrum elektromagnetického záření. Dopací diamantu lze získat polovodič. Při vysoké dopaci vykazuje diamant metalickou vodivost. Důležitou vlastností diamantu pro biomedicínské palikace je jeho snadné navázání specifických biomolekul. Diamant obecně vykazuje skvělou biokompatibilitu.

Zobrazování buněčných struktur pomocí nanodiamantových částic

Fluorescenční značky (markery) jsou nepostradatelným nástrojem v biologii a medicíně pro zobrazování buněk. Markery používané v současné době trpí řadou limitací, jako je vyhasínání luminiscence, nestabilita luminiscence a nezřídka také cytotoxicita. Nanodiamant je částice, která díky svým vlastnostem nabízí alternativu k současně používaným markerům.

Zabýváme se výzkumem luminiscenčních vlastností center dusík-vakance v nanodiamantových částicích a jejich využití pro biomedicínské aplikace jako jsou:

  • vysokorozlišovací zobrazování buněčných struktur, 
  • detekce raných stádií onkogenních transformací
  • systémy pro nosiče léčiv.

Biosenzorické aplikace na bázi nanostruktorovaných diamantových vrstev

Se vzrůstající rezistencí patogenních bakterií vůči antibiotikům se zvyšuje zájem o monitorování funkcionality bakteriálních membrán, jejichž narušení může být dosaženo interakcí mezi peptidy a lipidy. V našem výzkumu se zabýváme monitorováním narušení umělé buněčné lipidové membrány peptidy. K monitorování nainterakce mezi peptidy a lipidy využíváme bioelektronického prvku založeném na uměle vytvořené lipidové membráně na borem dopovaném nanokrystalickém diamantu.

S kým spolupracujeme?

  • Fyzikální ústav AV ČR v.v.i
  • Ústav organické chemie a biochemie AV ČR v.v.i
  • Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i.
  • Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
  • Hasselt University (Belgie)

Řešené projekty

  • Projekt EU COST (NanoTP)
  • LD11078 Nanofotonické zobrazování buněčných struktur v reálném čase pomocí nanodiamantových částic
  • Studentská grantová soutěž (SGS CVUT)
  • SGS11/170/OHK4/3T/17 Monitorování buněčných procesů pomocí nanodiamantů

Vybrané publikace

  1. V. Petrakova, A. Taylor, I. Kratochvilova, F. Fendrych, J. Vacik, J. Kucka, J. Stursa, P. Cigler, M. Ledvina, A. Fiserova, P. Kneppo, M. Nesladek, Luminescence of Nanodiamond Driven by Atomic Functionalization: Towards Novel Detection Principles, 2011, accepted in Adv. Func. Mater, DOI: 10.1002/adfm.201101936. IF 8,49
  2. V. Petráková, M. Nesládek, A. Taylor, F. Fendrych, P. Cígler, M. Ledvina, J. Vacík, J. Štursa, J. Kučka, Luminescence properties of engineered nitrogen vacancy centers in a close surface proximity, Phys Status Solidi A, 2011, 9, 208, 2051-2056, DOI: 10.1002/pssa.201100035. IF 1,47
  3. V. Petrak, L. Grieten, A. Taylor, F. Fendrych, M. Ledvina, S. D. Janssens, K. Haenen, P. Wagner, M. Nesladek, Monitoring of peptide induced disruption of artificial lipid membrane constructed on boron-doped nanocrystallinediamond by electrochemical impedance spectroscopy Phys. Status Solidi A, 1–5 (2011) / DOI 10.1002/pssa.201100036. IF 1,47
  4. V. Petrakova, A. Taylor, I. Kratochvilova, F. Fendrych, P. Cigler, M. Ledvina, J. Kucka, J. Stursa, J. Ralis, J. Vacik and M. Nesladek, On the mechanism of charge transfer between neutral and negatively charged nitrogen-vacancy color centers in diamond. MRS Proceedings, 2011, 1282, mrsf10-1282-a07-05 doi:10.1557/opl.2011.450
  5. S. D. Janssens, P. Pobedinskas, J. Vacik, V. Petrakova, B. Ruttens, J. D’Haen, M. Nesladek, K. Haenen and P. Wagner, Separation of the intra- and intergranular magnetotransport properties in nanocrystalline diamond films on the metallic side of the metal-insulator transition, New. J. Phys., 2011, 13, 083008 doi: 10.1088/1367-2630/13/8/083008. IF 3,85
  6. I. Kratochvilova, A. Kovalenko, F. Fendrych, V. Petrakova, S. Zalis, M. Nesladek, Tuning of nanodiamond particles' optical properties by structural defects and surface modifications: DFT modelling, J. Mater. Chem., 2011, 21 (45), 18248 – 18255. IF 5,1
  7. A. Taylor, F. Fendrych, L. Fekete, J. Vlcek, V. Rezacova, V. Petrak, J. Krucky, M. Nesladek, M. Liehr, Novel high frequency pulsed MW-linear antenna plasma-chemistry: Routes towards large area, low pressure nanodiamond growth, Diam. Relat. Mater., 2011, 20, 4, 613-615. IF 1,825
  8. F. Fendrych, A. Taylor, L. Peksa, I. Kratochvilova, J. Vlcek, V. Rezacova, V. Petrak, Z. Kluiber, L. Fekete, M. Liehr, M. Nesladek, Growth and characterization of nanodiamond layers prepared using the plasma-enhanced linear antennas microwave CVD system, J. Phys. D, 2010, 43, 37, 374018. IF 2.109

Popularizační článek:

V. Petráková, M. Nesládek, Luminiscenční nanodiamanty: Nový marker pro biomedicínu?, Vesmír, 2011, 4, 214

Bio-elektromagnetismus#bioel

001

Katedra biomedicínské techniky, nám. Sítná 3105, Kladno, 272 01

doc. Dr.-Ing. Jan Vrba, M.Sc.

Výzkumný tým Bio-elektromagnetizmu

Výzkumný tým Bio-elektromagnetizmu se zabývá především návrhem přístrojového vybavení a metod pro lékařskou terapii a diagnostiku založenou na bázi interakce elektromagnetického pole s biologickými systémy.

Mezi hlavní terapeutické aplikace, kterým se tento tým věnuje, patří tzv. radiofrekvenční a mikrovlnná hypertermie, která se úspěšně využívá k léčbě rakoviny. Nejčastěji se tato metoda kombinuje s radioterapií, kde i při radikálním snížení dávek radioterapie dochází ke zvýšení celkové účinnosti léčby. Snížení dávek radioterapie dále vede k omezení nežádoucích vedlejších účinků léčby. Tým se v rámci terapie dále věnuje magnetickým a elektrickým neuro-stimulacím.

Mezi hlavní diagnostické aplikace patří např. neinvazivní monitorování teploty, glukózy v krvi nebo diagnostiky a klasifikace cévní mozkové příhody. Aktivity spojené s diagnostikou a klasifikací cévních mozkových příhod jsou řešeny v rámci světové sítě výzkumných center ELEDIA Network, v rámci které je náš tým označený ELEDIA@CTU.

Dále se tým zabývá vývojem, metodami a systémem povrchového mapování bioelektrické aktivity srdce. Pomocí této metody lze neinvazivně diagnostikovat procesy de-/repolarizace komor srdce. To je zvláště důležité pro pacienty s více patologiemi, jako je infarkt myokardu nebo ischemie.

V neposlední řadě se tým Bio-elektromagnetizmu zabývá návrhem anatomicky věrných fantomů biologických tkání a měřením jejich dielektrických vlastností.

Kdo jsme?

Náš výzkumný tým je zaměřen na základní i aplikovaný výzkum možností využití EM (elektromagnetického) pole v oblasti biomedicíny. Výzkum je zaměřen nejen na léčebné, ale i na diagnostické aplikace EM pole v medicíně. Další významnou aktivitou tohoto týmu je výzkum pozitivních i negativních interakcí elektromagnetického pole s živými organizmy a stanovování bezpečných limitů pro vystavení populace elektromagnetickému poli.

prof. Ing. Peter Kneppo, DrSc. - Po odborné stránce se věnuje zejména nejistotám při měření a metrologii, povrchovému mapování srdečních potenciálů a dále otázkám ekonomiky a managementu zdravotnictví.

doc. Dr.-Ing. Jan Vrba, M.Sc. - Předmětem zájmu jsou především numerické simulace současně probíhajících fyzikálních jevů a návrh systémů pro měření komplexní permitivity v mikrovlnné oblasti.

doc. Ing. David Vrba, Ph.D. - Zabývá se vývojem nových typů EM aplikátorů pro lékařské účely na bázi metamateriálových struktur.

Mgr. Ksenia Sedova,Ph.D. – Zaměřuje se na hodnocení heterogenity repolarizace srdečních komor prostřednictvím počítačových simulací a in vivo experimentů a na predikce fatálních komorových arytmií při ischemie/reperfuze myokardu na základě analýzy EKG signálu.

Mgr. Elena Deutsch – Cílem je nalézt optimální metodu řešení inverzní úlohy elektrokardiografie pro ektopické aktivity v komorách.

Ing. Ondřej Fišer- Zabývá se vývojem systémů a algoritmů využívající širokopásmový mikrovlnný radar pro lékařskou diagnostiku. Zejména pak studiem využití širokopásmového radaru pro určení rozložení teploty v lidském těle během aplikace mikrovlnné hypertermie.

Ing. Luis Felipe Díaz – Jeho cílem je přispět k rozvoji mikrovlnného systému pro neinvazivní monitorování glukózy v krvi u pacientů s diabetem a k rozvoji metody pro získávání dielektrických parametrů biologických tkání ze snímků magnetické rezonance (MREPT).

Ing. Jan Tesařík - Zabývá se návrhem mikrovlnného zobrazovacího systémů pro detekci a klasifikaci cévní mozkové příhody a návrhem vhodných fantomů pro testování těchto systémů.

Praktický význam

Nové technologiena bázi využití EM pole, zpravidla využívající mikrovlnné principy, hrají v oblasti moderní medicíny stále významnější roli (viz např. MR, EKG, EEG, hypertemie, termoterapie, termoablace, atd.) a lze očekávat, že technologie na bázi EM pole mají velký potenciál přinést mnoho nových významných příspěvků do terapie a diagnostiky i v blízké budoucnosti. A tím zvýšit pravděpodobnost úspěšné léčby pro mnohé pacienty. 
Nejčastější příčinou náhlého úmrtí jsou fatální komorové arytmie v důsledku porušení elektrických vlastností srdce. Jednou z aktivity našeho týmu je vyvinout neinvazivní hodnocení elektrofyziologické poruchy v komorách srdce. Proto používáme systém povrchového mapování srdce Procardio-8 s 64 aktivními elektrodami. Analýza distribučních map elektrického potenciálu na povrchu trupu člověka vyhodnotí bioelektrické aktivity srdce. Tak je možné pomocí této metody diagnostikovat srdeční funkce neinvazivně. To je zvláště důležité pro pacienty s více patologiemi, jako je infarkt myokardu nebo ischemie s mimoděložními činnostmi v komorách.

Kdo financuje náš výzkum

Financování našich výzkumných aktivit je zajištěno formou výzkumných projektů podporovaných různými grantovými agenturami případně pak formou hospodářských smluv s průmyslovými firmami. V současné době jsou naše výzkumné aktivity financovány v rámci těchto projektů:

Evropské projekty COST

  • BM1309 European network for innovative uses of EMFs in biomedical applications (David Vrba člen management committee projektu).
  • TD1301, Development of a European-based Collaborative Network to Accelerate Technological, Clinical and Commercialisation Progress in the Area of Medical Microwave Imaging (Jan Vrba management committee substitute)

Agentura pro zdravotnický výzkum České republiky

  • AZV (15-31538A) "Diagnostika a terapie orofaciální bolesti" (spoluřešitel Jan Vrba).
  • AZV (15-30456A) "Prevence motorických deficitů po epileptochirurgických výkonech u dětí" (člen týmu David Vrba).

Grantová agentura České republiky

  • GAČR (17-00477Y), "Fyzikální podstata interakcí EM pole generovaného MTM strukturami s lidským tělem a studie možnosti jejich perspektivního využití v medicíně" (řešitel Jan Vrba)
  • GAČR (14-00386P), "Studium tepelných a netepelných účinků vysokovýkonových elektromagnetických polí na strukturu hmoty" (řešitel Jan Vrba)
  • GAČR (14-10100S), "Využití nových kmenů myší pro výzkum regulační úlohy NK buněk v rozvoji a terapii nádorů" (člen týmu Jan Vrba)
  • GAČR (13-29857P), "Interakce lidského těla s EM polem vyzářeným metamateriálovými strukturami" (řešitel David Vrba)

Projekty Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy

  • LD – COST CZ , "Theranostické užívání MV a nanokonstruktů pro selektivní protinádorové intervence" (člen týmu Jan Vrba)
  • Inova centrum ČVUT v Praze, "Systém mikrovlnného zobrazování mozkových příhod v reálném čase" (řešitel Jan Vrba)
  • FRVŠ: Laboratoř pro praktickou výuku metod lékařské diagnostiky a terapie založených na využití elektromagnetických vlastností biologických tkání (spoluřešitel Jan Vrba)

Projekty ČVUT

  • SGS16/259/OHK4/3T/17 Numerické modelování neurostimulací (řešitel David Vrba)
  • SGS13/229/OHK4/3T/17 Modelování ektopického ohniska arytmie v komorách (řešitel Olena Punshchykova)

Projekty pro studenty

Modelové výpočty pro termoterapii
Termometrie pro mikrovlnnou termoterapii
Aplikátor pro intrakavitární termoterapii
Metody testování mikrovlnných aplikátorů
Aplikátor pro lokální mikrovlnnou termoterapii
Měření komplexní permitivity
Software pro mikrovlnnou laboratoř
Návrh mikrovlnného systému pro diagnostiku nádorů
Simulace komorových extrasystol
Zkoumání vlivu zprůměrnění EKG signálů řešení inverzní úlohy

S kým spolupracujeme

  • Univerzitní Nemocnice Thomase Jeffersona, Filadelfia, USA
  • Eledia Research Center, Trento, Itálie
  • Fakulta elektrotechnická, ČVUT v Praze
  • Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v. v. i.
  • ALBA – RESTEK Group, Itálie
  • BTL Praha
  • Mikrobiologický ústav AV ČR
  • Institute of Measurement Science Slovak Academy of Sciences
  • Intercollegiate College of Medical Engineering National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute"
  • National M.Amosov Institute of Cardiovascular Surgery of the Academy of Medical Sciences of Ukraine
  • E.O.Paton Electric Welding Institute of NAS of Ukraine
  • Laboratory of Cardiac Physiology Institute of Physiology, Komi Science Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

bio2bio3

Publikace v impaktovaném časopise

2017

  1. Vrba, D., Vrba, J., Rodrigues, D. B., Stauffer, P., “Numerical Investigation of Novel Microwave Applicators Based on Zero-Order Mode Resonance for Hyperthermia Treatment of Cancer,“ Journal of the Franklin Institute – In Press. IF = 2.395. Available online at: http://dx.doi.org/10.1016/j.jfranklin.2016.10.044 \

2016

  1. Vrba, D., Rodrigues, D. B., Vrba, J., and Stauffer, P. R., "Metamaterial antenna arrays for improved uniformity of microwave hyperthermia treatments," Progress In Electromagnetics Research, Vol. 156, 1-12, 2016. IF = 1.229.
  2. Punshchykova, O., Švehlíková, J., Tyšler, M., Grünes, R., Sedova, K., Osmančík, P., Žďárská, J., Heřman, D., Kneppo, P. "Influence of Torso Model Complexity on the Noninvasive Localization of Ectopic Ventricular Activity ". Measurement Science Review, vol. 16, no. 2, p. 96-102, 2016. ISSN 1335-8871. IF = 0.989

2015

  1. Vrba, J., Karch J., and Vrba D., „Microwave Glucose Monitoring in Aqueous- and Blood-Glucose Solutions: In Vitro Feasibility Study,” International Journal of Antennas and Propagation, Vol. 2015, 2015, Article ID 570870, 5 pages, ISSN 1687-5869. IF = 0.827.
  2. Vrba, J., Vrba, D., “A Microwave Metamaterial Inspired Sensor for Non-Invasive Blood Glucose Monitoring,” Radioengineering. 2015, vol. 2015, no. 4, p. 877-884. ISSN 1210-2512. IF = 0.653.
  3. Dario B. Rodrigues, Paul R. Stauffer, David Vrba and Mark D. Hurwitz, The use of therapy ultrasound in treatment and pain palliation of bone tumors, International Journal of Hyperthermia vol. 31, no. 3, p. 260-271 ISSN 0265-6736, IF 2.769
  4. Sedova K, Bernikova O, Azarov J, Shmakov D, Vityazev V, Kharin S. Effects of echinochrome on ventricular repolarization in acute ischemia. J Electrocardiol 2015. 48(2): 181-6. IF 1.363

2012 - 2014

  1. Vrba, D., Vrba, J., “Novel Applicators for Local Microwave Hyperthermia Based on Zeroth-Order Mode Resonator Metamaterial,” International Journal of Antennas and Propagation, Vol. 2014, 2014. ISSN 1687-5869. IF = 0.827.
  2. Vrba, J., Vrba, D., “Temperature and Frequency Dependent Empirical Models of Dielectric Properties of Sunflower and Olive Oil,” Radioengineering, vol. 22., no. 4, 2013. IF = 0.798. 
  3. Pokorny, J., Foletti, A., Kobilkova, J., Jandova, A., Vrba, J., Vrba, J., Nedbalova, M., Cocek, A., Danani, A. Tuszynski, J. A., “Biophysical Insights into Cancer Transformation and Treatment,” Sci. World J., vol. 2013, Jun. 2013. IF = 1.219.
  4. Weiss, R., Weiss, M., Beasley, K., Vrba, J., Bernardy, J., “Operator Independent Focused High Frequency ISM Band for Fat Reduction: Porcine Model,” Lasers Surg. Med., vol. 45, no. 4, pp. 235–239, 2013. IF = 2.611.
  5. Vrba, J., Jansen, R. H., Diewald, A. and Baum, G., “Investigation of electromagnetic field radiation and substrate mode excitation caused by microstrip via structures,” Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 26, no. 13, pp. 1779–1787, 2012.
  6. Polívka, M. - Vrba, D.: Input Resistance of Electrically Short Not-too-Closely Spaced Multi-Element Monopoles with Uniform Current Distribution. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2012, vol. 11, no. 1, p. 1592-1595. ISSN 1536-1225. IF 1.948

Monografie

  1. Titomir, Leonid I., and Peter Kneppo. Bioelectric and Biomagnetic Fields: Theory and Applications in Electrocardiology. CRC, 1994.
  2. L. I. Titomir, P. Kneppo,“ Mathematical Simulation of the Bioelectrical Heart Generator“, Moscow: Fizmatlit, 2000, 448 pp., ISBN: 5-02-015245-5.
  3. L. I. Titomir, P. Kneppo , V. G. Trunov, E. A. – I. Aidu,“Biophysical Foundations of Electrocardiotopographic Methods“, Moscow: Fizmatlit, 2009, 236 pp., ISBN: 978-5-9221-1162-1.

BRAIN Team FBME

001brain1

Katedra biomedicínské techniky, nám. Sítná 3105, Kladno, 272 01

Vedoucí týmu: Ing. Marek Piorecký, Ph.D.

BRAIN Team FBME
Biosignal Recognition & Artificial Inteligence in Neuroscience

Výzkumný tým se v současné době zabývá především zpracováním a analýzou EEG záznamů. Měření elektrické aktivity mozku se v klinické praxi využívá jako metoda diagnostická. Používá se například při detekci epilepsie, při analýze spánkových stavů a konsolidace paměti. Vedle klinické praxe se EEG zpracovává a hodnotí v oblasti výzkumné. Výzkumná oblast si žádá další metody analýzy signálu například pro skupinová měření. Výzkumný tým se zabývá zpracováním a analýzou lidského i animálního EEG.

brain

KDO JSME?

Náš výzkumný tým je zaměřen na základní i aplikovaný výzkum metod a procesů pro analýzu EEG u animálních i lidských subjektů.  

Doc. Ing. Vladimír Krajča, CSc. : Má prakticky orientovaný základ ve výzkumu a vývoji originálních systémů a metodologie pro počítačem podporované zpracování a analýzu biologických signálů včetně implementace v klinické praxi.

Ing. Václava Piorecká : Zabývá se analýzou animálních záznamů a tvorbou modalit pro hodnocení skupinových měření u experimentů na zvířatech.

Ing. Marek Piorecký : Zabývá se klasifikací EEG záznamů pomocí neučících se klasifikátorů na bázi hustoty. Podílí se na simultánním měření EEG-fMRI, včetně zpracování a analýzy záznamů.

Ing. Hana Schaabová : Zabývá se analýzou EEG signálů pomocí algoritmů umělé inteligence, například s cílem pomoci lékařům se zpracováním dlouhodobých epileptických EEG záznamů.

Ing. Jan Štrobl : Zabývá se odstraněním artefaktů převážně z dlouhodobého EEG záznamu. Dále se zaměřuje na simultánní nahrávání EEG a fMRI a inverzní úlohou na mozku potkanů.

KDO FINANCUJE NÁŠ VÝZKUM

Projekty ČVUT

  • SGS14/100/OHK4/1T/17, Využití metod vícekanálové adaptivní segmentace pro zpracování EEG signálu
  • SGS15/229/OHK4/3T/17, Modulární hierarchický systém pro podporu analýzy EEG

GAČR

  • GAČR 2017, Časový kontext v úloze analýzy dlouhodobého nestacionárního vícerozměrného signálu

PROJEKTY PRO STUDENTY

• Analýza příznaků automatické klasifikace EEG záznamů za pomoci algoritmu k-NN

• Porovnání klasických a fuzzy algoritmů pro klasifikaci EEG segmentů

• Příznakově orientované metody klasifikace

• Metody PCA analýzy pro zpracování biologických signálů

• Metody ICA analýzy pro zpracování biologických signálů

S KÝM SPOLUPRACUJEME

VYBRANÉ PUBLIKACE

  1. M. Bares, M. Brunovsky, M. Kopecek, T. Novak, P. Stopkova, J. Kozeny, P. Sos, V. Krajca, C. Höschl. Early reduction in prefrontal theta QEEG cordance value predicts response to venlafaxine treatment in patients with resistant depressive disorder. European Psychiatry. 23, 5, pp 350-355, 2008. (51 citací), IF 3.912.
  2. Krajča V., Petránek S., Patáková I., Värri A., Automatic identificaton of significant graphoelements in multichannel EEG recordings by adaptive segmentation and fuzzy clustering, Int. J. Biomed.Comput.,28 (1991) pp.71-89. (49 citací), IF 0.446.
  3. Horacek J, Brunovsky M, Novak T,Skrdlantova L, Klirova M., Bubenikova V., Krajca V. Tislerova B., Kopecek M., Spaniel F., Mohr P., Hoschl C. Effect of low-frequency rTMS on electromagnetic tomography (LORETA) and regional brain metabolism (PET) in schizophrenia patients with auditory hallucinations. Neuropsychobiology 55 (3-4): 132-142 2007, (47 citací), IF 1.763.
  4. Bares M, Novak T, Brunovsky M, Kopecek M, Stopkova P, Krajca V, Höschl C. The change of QEEG prefrontal cordance as a response predictor to antidepressive intervention in bipolar depression. A pilot study. Journal of Psychiatric Research 46 (2012), 219-225. (32 citací) IF 4.664.
  5. Brunovský M., Matoušek M., Edman A., Červená K., Krajča V., Objective assessment of the degree of dementia by means of EEG, Neuropsychobiology 2003; 48: 19-26. (30 citací), IF 1.479.
  6. Witte H., Eiselt M., Patakova I., Petranek S., Griessbach H., Krajca V., Rother M., Use of discrete Hilbert transformation for automatic spike mapping : a methodological investigation, Medical and Biological Eng. & Computing, 1991, 29 ,242-248. (28 citací), IF. 1.004.
  7. Paul K., Krajča V., Roth Z., Melichar J., Petránek S., Comparison of quantitative EEG characteristics of quiet and active sleep in newborns, Sleep Medicine 4, (2003), pp. 543-552. (25 citací), IF 2.711.
  8. T Páleníček, M. Fujáková, M. Brunovský,M. Balíková, Jiří Horáček, I. Gorman , F.Tylš , B. Tišlerová, P. Šoš, V. Bubeníková-Valešová, C. Höschl ,V. Krajča. Electroencephalographic Spectral and Coherence Analysis of Ketamine in Rats: Correlation with Behavioral Effects and Pharmacokinetics. Neuropsychobiology 2011;63:202–218. (24 citací) IF. 2.147.
  9. Zima M., Tichavský P, Paul K, and KrajčaV. Robust removal of short-duration artifacts in long neonatal EEG recordings using wavelet-enhanced ICA and adaptive combining of tentative reconstructions. Physiological Measurement vol. 33, 8, pp.39-49, 2012. (15 citací), IF 1.677.
  10. V. Gerla, K. Paul, L. Lhotska, and V. Krajca. Multivariate Analysis of Full-Term Neonatal Polysomnographic Data. IEEE Transaction on Information Technology in Biomedicine, vol .13, no.1,pp. 104-110 (2009) (15 citací), IF 1.694.

Telemedicína a diabetes#td

Katedra informačních a komunikačních technologií v lékařství, Studničkova 7/2028 Praha 2

Ing. Jan Mužík, Ph.D.

Kdo jsme?

Multidiscplinární tým složený z odborníků z FBMI ČVUT, 1. a 2. LF UK a CIIRK ČVUT

Členové:

Jan Mužík, Ann Holubová, Jan Brož, Dominik Fiala, Marek Doksanský, David Gillar, Tomáš Kučera, Tomáš Kuttler, Jan Kašpar, Pavel Smrčka, Karel Hána, Miroslav Mužný, Martina Vlasáková, Ondřej Pelák, Klára Bajerová, Patrícia Štefanová

Čím se zabýváme?

Zabýváme se zejména návrhem telemedicínských systémů používaných k monitoraci a podpoře léčby chronicky nemocných pacientů (zjm. pacientů s diabetes mellitus, hypertenzí a kardiovakulárními onemocněními), k podpoře a motivaci k pohybu u hemiparetických pacientů a pacientů s psychickými onemocněními, a v neposlední řadě také k prevenci vzniku přidružených onemocnění.

Součástí těchto systémů jsou zejména aplikace pro chytré telefony, nositelná elektronika a mobilní zdravotnická zařízení, chytré váhy, tlakoměry, apod. Důraz je kladen na bezdrátovou komunikaci a automatický sběr dat.

Aktuální projekty a klinické studie:

Projekty:

Telemedicínský systém Diani(http://www.albertov.cz/projekty/diani/) pro podporu pacientů s diabetem

  • vývoj webové aplikace Diani (https://www.diani.cz/)
  • vývoj mobilní aplikace diabetického deníku Diabetesdagboka
  • vývoj dalších aplikací pro android zaměřených na self-management diabetu a serious games
  • vývoj telekomunikačního systému pro rodiny s diabetickými dětmi
  • online monitorace a sběr dat u pacientů s DM1 a DM2
  • sběr a analýza dat z nositelné elektroniky a zdravotnických přístrojů (glukometry, CGM, inzulínové pumpy, tlakoměry, váhy, krokoměry aj.)

diani

Telemedicínský systém pro pacienty s hypertenzí a kardiovaskulárními onemocněními (arytmie)

  • online monitorace a sběr dat u pacientů s hypertenzí a kardiovaskulárními onemocněními
  • sběr a analýza dat ze zdravotnických přístrojů (tlakoměry s podporou detekce srdečních abnormalit) + podpora evidence dalších zdravotnických informací

SOMA: Projekt péče o tělesné zdraví a nácvik schopností samostatného života

  • Telemedicínský systém pro Psychiatrickou nemocnici Bohnice
  • monitorace fyzické aktivity u schizofrenních pacientů pro podporu jejich zdravotního stavu a prevenci vzniku přidružených onemocnění či potlačení jejich rozvoje
  • napojení systému na NIS (Hippo)

Aktuální klinické studie:

  • FN Motol:
    • Vliv telemedicínského systému na kvalitu života pacientů s diabetes mellitus 1. typu
    • Vliv fyzické aktivity a dalších parametrů na kompenzaci diabetes mellitus – možnosti telemonitoringu a počítačového zpracování dat v rámci expertního systému
  • Rehabilitační centrum Kladruby:
    • Vliv postižení hemiparetických pacientů na přesnost krokoměrů a možnosti jejich využití pro dlouhodobou monitoraci

Výsledky naší práce:

  • mobilní aplikace pro chytré telefony Diabetesdagboka (ve spolupráci s NSE, Norsko)
  • aplikace Diabetesdagboka pro Chytré hodinky Pebble (ve spolupráci s NSE, Norsko)
  • webová aplikace Diani (https://www.diani.cz/)
    • sběr, analýza a online monitorace měřených parametrů u pacientů s DM
    • automatická synchronizace záznamů z mobilní aplikace Diabetesdagboka
    • zobrazení dat z kontinuálních monitorů glykémie, activity trackerů, chytré váhy, tlakoměru, inzulínových pump
  • aplikace diabetických hodinek pro AndroidWear
    • automatický přenos a zobrazení hodnot glykémie změřených osobním glukometrem
    • zobrazení dat ve formě spirálových grafů
    • nástroj pro identifikaci glykemických exkurzí v určité fázi dne a zvýšení adherence k pravidelné kontrole glykémie
  • webová aplikace SOMA
    • sběr a online monitorace záznamů fyzické aktivity u pacientů s duševním onemocněním

S kým spolupracujeme?

Projekty pro studenty

  • Analýza dat z trackování způsobu a frekvence průchodu aplikací Dagboka používané pacienty s DM1
  • Návrh a implementace změn aplikace Dagboka dle typologie člověka s využitím dat z osobnostního dotazníku a používání aplikace pacienty s DM1
  • Interaktivní hračky pro děti jako nástroj pro bezbariérovou komunikaci mezi dítětem s DM1 v předškolním věku a rodičem
  • Návrh a implementace glykemických hodinek s využitím spiral graphs
  • Vztah mezi tepovou frekvencí a aktuální hladinou glykémie během spánku a možnosti využití kontinuální monitorace tepové frekvence jako nástroje pro včasnou detekci hypoglykémií
  • Možnosti využití dohledového systému a online monitorace vybraných parametrů u pacientů s chronickým onemocněním, kteří žijí sami

Kompletní seznam naleznete na webu Albertova (http://www.albertov.cz/studentske-projekty/)

Biomechanika a asistivní technologie#bat

Katedra zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva a Katedra přírodovědných oborů, nám. Sítná 3105, Kladno, 272 01

doc. Ing. Patrik Kutílek, MSc., Ph.D.

Kdo jsme?

Jsme multidisciplinární tým, který se věnuje výzkumu v oblasti biomechaniky a asistivních technologií. Především se věnujeme studiu kinematiky a dynamiky pohybu, a návrhu elektronických systémů určených k měření a hodnocení pohybu člověka a živočichů. Věnujeme se také vývoji a testování mechanických prvků zdravotnických pomůcek, především asistivních pomůcek. Využíváme skutečnosti, že se na FBMI ČVUT sešli specialisté se znalostmi z oblasti robotiky, informatiky a medicíny, se zkušenostmi z oblastí simulací, měření, zpracování a analýz mechanických resp. fyzikálních veličin.

Jakým výzkumem se zabýváme

Zabýváme se vývojem metod a systémů pro zaznamenávání a vyhodnocování pohybu, vývojem metod a systémů pro zaznamenávání a vyhodnocování silových a momentových účinků, návrhem mechanických částí asistivních pomůcek, vývojem medicínského software pro asistivní pomůcky.

Členové týmu

doc. Ing. Patrik Kutílek, M.Sc., Ph.D.; Ing. Ana Carolina DAngeles; Bc. Jan Hýbl; Ing. et Ing. Jan Hejda, Pd.D.; Mgr. Slávka Vítečková; Ing. Petr Volf;

K čemu to je?

Metody a systémy pro záznam a vyhodnocení mechanických veličin tvoří nezbytnou součást řady zařízení v klinické praxi. Značné uplatnění mají takovéto systémy především v diagnostice a rehabilitaci. Využití metod zpracování a hodnocení mechanických veličin se nachází v léčbě pohybového aparátu, nervové soustavy, atp.  Mezi konkrétní zařízení, které jsou určeny pro klinickou praxi, patří MoCap systémy umožňující měřit kinematiku pohybu pacientů a určit parametry pro kvantitativní popis pohybu. Systémy a metody nám umožňují studium pohybu a jeho změn v průběhu dlouhodobé či krátkodobé léčby. Jiným příkladem využití metod a systémů je v perspektivních simulátorech dopravních prostředků např. pro sledování silových reakcí měřených subjektů ve vztahu k výkonnostním ukazatelům a dalším biomedicínským datům. Uvedené systémy také tvoří nezbytnou součást asistivních pomůcek. Příkladem perspektivní asistivní pomůcky je například “chytrá“ protéza, exoskeleton atd.  Správná funkce uvedených pomůcek využívajících složitých pohonných a senzorových podsystémů je zaručena sofistikovaným speciálním software pro asistivní pomůcky. Aby byla zaručena bezpečná funkce asistivních pomůcek, je nutné nejen studium silových a momentových účinků, ale také jejich vliv na konstrukci zařízení, což souvisí s vhodnou volbou a testováním konstrukcí a použitých materiálů.

Vybrané publikace

  1. Kliment, R., Smrčka, P., Hána, K., Schlenker, J., Socha, V., Socha, L., Kutílek, P.; Wearable modular telemetry system for the integrated rescue system operational use (2017) Journal of Sensors, 2017, art. no. 9034253.
  2. Kutilek, P., Mares, J., Hybl, J., Socha, V., Schlenker, J., Stefek, A.; Myoelectric arm using artificial neural networks to reduce cognitive load of the user (2017) Neural Computing and Applications, 28 (2), pp. 419-427.
  3. Svoboda, Z., Janura, M., Kutilek, P., Janurova, E.; Relationships between movements of the lower limb joints and the pelvis in open and closed kinematic chains during a gait cycle (2016) Journal of Human Kinetics, 50 (2), pp. 37-43.
  4. Schlenker, J., Socha, V., Riedlbauchová, L., Nedělka, T., Schlenker, A., Potočková, V., Malá, Š., Kutílek, P.; Recurrence plot of heart rate variability signal in patients with vasovagal syncopes (2016) Biomedical Signal Processing and Control, 25, pp. 1-11.
  5. Kutilek, P., Cakrt, O., Socha, V., Hana, K.; Volume of confidence ellipsoid: A technique for quantifying trunk sway during stance (2015) Biomedizinische Technik, 60 (2), pp. 171-176.
  6. Hejda, J., Cakrt, O., Socha, V., Schlenker, J., Kutilek, P.;3-D trajectory of body sway angles: A technique for quantifying postural stability (2015) Biocybernetics and Biomedical Engineering, 35 (3), art. no. 72, pp. 185-191.
  7. Kutilek, P., Socha, V., Viteckova, S., Svoboda, Z.; Quantification of gait asymmetry in patients with ankle foot orthoses based on hip-hip cyclograms (2014) Biocybernetics and Biomedical Engineering, 34 (1), pp. 46-52.
  8. Bizovska, L., Svoboda, Z., Kutilek, P., Janura, M., Gaba, A., Kovacikova, Z.; Variability of centre of pressure movement during gait in young and middle-aged women (2014) Gait and Posture, 40 (3), pp. 399-402.
  9. Viteckova, S., Kutilek, P., Jirina, M.; Wearable lower limb robotics: A review (2013) Biocybernetics and Biomedical Engineering, 33 (2), pp. 96-105.
  10. Kutilek, P., Viteckova, S., Svoboda, Z., Smrcka, P.; Kinematic quantification of gait asymmetry in patients with peroneal nerve palsy based on bilateral cyclograms (2013) Journal of Musculoskeletal Neuronal Interactions, 13 (2), pp. 244-250.
  11. Hejda, J., Kutilek, P., Hozman, J., Cerny, R.; Motion capture camera system for measurement of head and shoulders position (2012) Biomedizinische Technik, 57 (SUPPL. 1 TRACK-B), pp. 472-475.
  12. Mikšovský, J., Kutílek, P., Lukeš, J., Tolde, Z., Remsa, J., Kocourek, T., Uherek, F., Jelínek, M.; Adhesion properties of DLC and TiO<inf>2</inf> thin films using scratch test methods (2011) Chemicke Listy, 105 (17).

Bioreaktory pro tkáňové a orgánové náhrady#bioreaktory

bioreactor

Katedra biomedicínské techniky, nám. Sítná 3105, Kladno, 272 01

Ing. Roman Matějka

Kdo jsme?

Jsme z jedním týmů Katedry biomedicínské techniky, který se zabývá vývojem bioreaktorů, tedy přístrojů, ve kterých probíhá vývoj buněk, tkání nebo orgánů in vitro. Pomocí kmenových i dalších buněk jsme tak schopni vytvořit orgánovou nebo tkáňovou náhradu přímo na míru pacientovi. Propojujeme tak oblast fyziologie se strojním inženýrstvím. Naše výstupy jsou společnou spoluprací několika institucí, se kterými máme úzké vazby (AV ČR, IKEM, Národní Centrum Tkání a Buněk a.s.  apod.).

Členové týmu

Ing. Roman Matějka, Ing. Jana Štěpanovská, Mgr. Šimon Pražák, Bc. Bedřich Hádek, Bc. Maxmilian Marek, Doc. MUDr. Lucie Bačáková, CSc. (ext.), Prof. MUDr. Jozef Rosina, Ph.D., Prof. Ing. Peter Kneppo, DrSc.

Aktuální výzkumné projekty

NV18-02-00422 Nové materiály pro kardiovaskulární chirurgii na bázi modifikovaných decelularizovaných tkání

Kompletně decelularizované matrice jsou vysoce perspektivní v moderním tkáňovém inženýrství, a to pro jejich výrazně sníženou imunogenní aktivitu a obdobné mechanické vlastnosti, složení a 3D strukturu jako u přirozené extracelulární matrix. V tomto projektu proto hodláme využít decelularizovaný perikard a krevní cévy pro konstrukci cévních záplat a cévních náhrad o malém průměru. Kompletní decelularizace bude dosaženo v plně automatizovaném systému za definovaných podmínek, což umožní reprodukovatelnost výsledků a vytvoření netoxických matricí vhodných pro recelularizaci endotelovými buňkami (EB), která bude dále podpořena pokrytím decelularizovaných matricí heparinem a kyselinou hyaluronovou. Očekáváme, že tato „simulovaná glykokalyx“ bude mít rovněž antitrombogenní účinky. Recelularizace bude nejprve sledována in vitro ve statických a především v dynamických kultivačních systémech, kde budou EB a jejich prekursory vychytávány z cirkulujícího kultivačního média či heparinizované krve.

NV19-02-00068 Bioartificiální kardiovaskulární záplaty a cévní náhrady na bázi porcinního kolagenu zesílené nano/mikrovlákny remodelované pomocí kmenových buněk v bioreaktorech

Při kardiovaskulárních operacích je často nutné používat cévní náhrady o malém průměru a tkáňové záplaty. Nejvhodnějším v tomto ohledu jsou autologní tkáně, jež je často nedostatek. Alogenní nebo umělé materiály jsou často trombogenní. Cílem projektu je vytvořit nové cévní náhrady a záplaty s využitím degradabilních kolagenních gelů vyztužených nano/mikro vlákny jež budou odlity do potřebného tvaru spolu s kmenovými buňkami. Tyto konstrukty budou remodelovány v bioreaktoru za vzniku nové tkáně. Poté bude tento konstrukt decelularizován pro eliminaci imunitní se zachováním nosné struktury. In vivo ověření v prasatech bude zahrnovat dvě operace. Při první operaci bude odebráno malé množství podkožního tuku a krev, ze kterých budou izolovány kmenové a endotelové buňky, pro autologní osídlení v bioreaktoru. Poté bude následovat druhá operace na stejném zvířeti, při které bude záplata/cévní náhrada implantována na/místo a. carotis. Po 4 týdenním klinickém monitorování budou implantáty vyjmuty a hodnocení histologicky z hlediska celkové struktury, průchodnosti a trombogenicity.
K čemu to je
Oblast tkáňového inženýrství a regenerativní medicíny je rychle rozvíjejícím se oborem, který má vzhledem ke stárnutí populace vzrůstající potenciál. Organismus člověka postihuje v průběhu věku mnoho degenerativních onemocnění, kdy v převážné většině případů se organismus vyléčí bez vnějšího zásahu. Některá onemocnění a úrazy však vyžadují využití náhrad nebo implantátů, a to v případech, kdy došlo k významnému poškození některé tkáně nebo orgánu. Náhrada může být původu biologického, případně umělá. V některých případech se náhrada bere přímo těla z pacienta, např. vena saphena jako bypass koronární cévy. V dalších případech se může náhrada brát z těla dárce. V neposlední řadě může být náhrada umělá.

Cílem našeho týmu je vyvinout náhradu, která plně nahradí původní orgán a pacient se rychle vrátí do běžného života. Tento proces zjednodušené spočívá v následujících krocích:

  • odběr a izolace kmenových buněk (např. z tuku, kostní dřeně, pupečníku apod.)
  • rozpěstování buněk za statických podmínek
  • nanesení buněk na nosič – základ budoucího orgánu
  • 3D tisk a biotisk nosiče
  • Decelularizace xenogenní tkáně
  • kultivace nosiče s buňkami v bioreaktoru, stimulace a následná diferenciace buněk do daného fenotypu (např. hladký sval)
  • implantace vytvořené náhrady do pacienta

Bioreaktory jsou tedy zařízení, ve kterých probíhá kultivace kmenových buněk s cílem buňky diferencovat do daného typu tkáně, neboli fenotypu. K diferenciaci buněk dochází vlivem působení fyzikálně-chemických procesů. Chemicky je diferenciace podpořena unikátním složením kultivačního média, ve kterém jsou obsažené růstové faktory a další látky vhodné pro růst a diferenciaci buněk. Fyzikální síly působící na buňky pak vytváří bioreaktor. Různé typy buněk vyžadují odlišný typ stimulace – např. endotel vyžaduje proudění média, osteoblast hydrostatický tlak, svalová buňka protažení v kombinaci s hydrostatickým tlakem, neuron elektrický impuls apod. Zároveň bioreaktory mohou specificky osidlovat nosiče buňkami (např. otáčení kruhového cévního nosiče pro rovnoměrné osazení), kontinuálně dodávat živiny a odebírat metabolity. Tím tak přispívají k vytvoření kvalitní buněčné kultury, tkáně nebo orgánu, ve srovnání se statickými podmínkami, tj. kdy na buňky nepůsobí žádné vnější síly, kromě chemických vlivů z kultivačního média.

Vytvoření optimálního nosiče pro budoucí tkáň nebo orgán je také současnou výzvou biomedicínského inženýrství. Umělé nosiče z různých pletenin a materiálů často trpí neduhy, které vedou až ke zdravotním komplikacím a odmítnutí materiálu tělem pacienta. Cílem je proto nalézt a modifikovat nosič, který bude pokud možno biologického původu, pacient na něj nebude nepříznivě reagovat a přirozeně se tak zainkorporuje do jeho organismu. Náš aktuální výzkum se zaměřuje na využití nosičů z allogenních nebo xenogenních dárců. Allogenními dárci jsou myšleni dárci – lidé, xenogenní dárci jsou jiný živočišný druh, tj. např. prase. Před použitím takovéhoto materiálu je však nutné materiál zbavit buněk dárce, tzv. ho decelularizovat, přičemž výsledkem je matrice z bílkovinného materiálu. K vytvoření takovéhoto nosiče slouží opět odlišný typ bioreaktorů.
Někdy se však vyhnout umělým materiálům nedá. Proto se zabýváme také kultivací buněk na biomateriály, kdy modifikujeme vlastnosti materiálů vybranými fyzikálními procesy a na materiál poté nanášíme kulturu buněk, kterou dále v bioreaktoru diferencujeme. Tento komplex pak můžeme potenciálně voperovat do pacienta, kdy vrstva autologních buněk pacienta by měla zajistit výslednou biokompatibilitu a úspěšné vhojení nové náhrady.

S kým spolupracujeme

  • PrimeCell a.s.
  • Institut klinické a experimentální medicíny
  • Národní Centrum Tkání a Buněk a.s.
  • Fyziologický ústav AV ČR v.v.i.
  • Fyzikální ústav AV ČR v.v.i.

Vybrané publikace

  1. Chlupac, J., Filova, E., Havlikova, J., Matejka, R., Riedel, T., Houska, M., Brynda, E., Pamula, E., Rémy, M., Bareille, R., Fernandez, P., Daculsi, R., Bourget, C., Bacakova, L., Bordenave, L.  The gene expression of human endothelial cells is modulated by subendothelial extracellular matrix proteins: Short-term response to laminar shear stress (2014) Tissue Engineering - Part A, 20 (15-16), pp. 2253-2264.
  2. Kumorek, M., Janoušková, O., Höcherl, A., Houska, M., Mázl-Chánová, E., Kasoju, N., Cuchalová, L., Matějka, R., Kubies, D. Effect of crosslinking chemistry of albumin/heparin multilayers on FGF-2 adsorption and endothelial cell behavior (2017) Applied Surface Science, 411, pp. 240-250.
  3. Kumorek, M., Kubies, D., Filová, E., Houska, M., Kasoju, N., Chánová, E.M., Matějka, R., Krýslová, M., Bačáková, L., Rypáček, F.  Cellular responses modulated by FGF-2 adsorbed on albumin/heparin layer-by-layer assemblies (2015) PLoS ONE, 10 (5), art. no. e0125484, .
  4. Procházka, V., Matějka, R., Ižák, T., Szabó, O., Štěpanovská, J., Filová, E., Bačáková, L., Jirásek, V., Kromka, A. Nanocrystalline diamond-based impedance sensors for real-time monitoring of adipose tissue-derived stem cells (2019) Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 177, pp. 130-136.
  5. Voltrova, B., Hybasek, V., Blahnova, V., Sepitka, J., Lukasova, V., Vocetkova, K., Sovkova, V., Matejka, R., Fojt, J., Joska, L., Daniel, M., Filova, E. Different diameters of titanium dioxide nanotubes modulate Saos-2 osteoblast-like cell adhesion and osteogenic differentiation and nanomechanical properties of the surface (2019) RSC Advances, 9 (20), pp. 11341-11355.
  6. Opatrný, V., Moláček, J., Třeška, V., Matějka, R., Hes, O. Perfusion of a Kidney Graft From a Donor After Cardiac Death Based on Immediately Started Pulsatile Machine Perfusion—An Experimental Study on a Small Animal (2018) Transplantation Proceedings, 50 (5), pp. 1544-1548.
  7. Moláček, J., Opatrný, V., Matějka, R., Baxa, J., Třeška, V. Retrograde oxygen persufflation of kidney - Experiment on an animal (2016) In Vivo, 30 (6), pp. 801-805.
  8. Molacek, J., Opatrný, V., Treska, V., Matejka, R., Hes, O. Možnosti zlepšení vlastností ledvinných štěpů od dárců s rozšířenými kritérii - experimentální studie [Options to improve the quality of kidney grafts from expanded criteria donors experimental study] (2018) Rozhledy v chirurgii : mesicnik Ceskoslovenske chirurgicke spolecnosti, 97 (5), pp. 193-201.
  9. Vondrášek, D., Hadraba, D., Matějka, R., Lopot, F., Svoboda, M., Jelen, K. Uniaxial tensile testing device for measuring mechanical properties of biological tissue with stress-relaxation test under a confocal microscope (2018) Manufacturing Technology, 18 (5), pp. 866-872.
  10. Lucie Bacakova, Martina Travnickova, Elena Filova, Roman Matějka, Jana Stepanovska, Jana Musilkova, Jana Zarubova and Martin Molitor (October 10th 2018). The Role of Vascular Smooth Muscle Cells in the Physiology and Pathophysiology of Blood Vessels, Muscle Cell and Tissue - Current Status of Research Field, Kunihiro Sakuma, IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.77115. Available from: https://www.intechopen.com/books/muscle-cell-and-tissue-current-status-of-research-field/the-role-of-vascular-smooth-muscle-cells-in-the-physiology-and-pathophysiology-of-blood-vessels
  11. Lucie Bacakova, Martina Travnickova, Elena Filova, Roman Matejka, Jana Stepanovska, Jana Musilkova, Jana Zarubova and Martin Molitor (October 10th 2018). Vascular Smooth Muscle Cells (VSMCs) in Blood Vessel Tissue Engineering: The Use of Differentiated Cells or Stem Cells as VSMC Precursors, Muscle Cell and Tissue - Current Status of Research Field, Kunihiro Sakuma, IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.77108. Available from: https://www.intechopen.com/books/muscle-cell-and-tissue-current-status-of-research-field/vascular-smooth-muscle-cells-vsmcs-in-blood-vessel-tissue-engineering-the-use-of-differentiated-cell

Aplikační výsledky

  • Matejka R, Stepanovska J, Rosina J, Hruzova D, Zarubova J, Filova E. A cultivation chamber for dynamic cultivation of cells on tubular carriers. Utility model, registered on 13. 12. 2016 under No. PUV 2016-33170, approved on 07. 03. 2017 under No. UV30441. Owners: Czech Technical University, Faculty of Biomedical Engineering, Kladno; National Cell and Tissue Centre, Inc., Brno; Institute of Physiology, Acad. Sci. CR, Prague.
  • Matejka R, Stepanovska J, Rosina J, Kneppo P, Brynda E, Riedel T, Filova E, Travnickova M, Zarubova J, Riedelova Z. Cultivation chamber for stimulation of planar decelularized pericardium. Utility model, registered on 27.12.2016 under No. PUV 2016-33237, approved on 30.5.2017 under No. UV 30705. Owners: Czech Technical University, Faculty of Biomedical Engineering, Kladno; Institute of Macromolecular Chemistry, Acad. Sci. CR, Prague; Institute of Physiology, Acad. Sci. CR, Prague.
  • Matejka R, Stepanovska J, Rosina J, Hruzova D, Zarubova J. System for rotational endothelialization of vascular prostheses. Utility model, registered on 19. 06. 2017 under No. PUV 2017-33823, approved on 3.10.2017 under No. UV 31066. Owners: Czech Technical University, Faculty of Biomedical Engineering, Kladno; National Cell and Tissue Centre, Inc., Brno; Institute of Physiology, Acad. Sci. CR, Prague.
  • Matejka R, Prochazka V, Izak T, Stepanovska J, Kromka A, Travnickova M, Bacakova L. Cultivation chamber for optical-electrical monitoring of biological cultures in-vitro with optical-transparent diamond electrodes. Utility model, registered on 21. 12. 2016 under No. PUV 2016-33219, approved on 18. 05. 2017 under No. UV 30691. Owners: Institute of Physics, Acad. Sci. CR, Prague; Institute of Physiology, Acad. Sci. CR, Prague.

Další výzkumné projekty

  • 15-29153A Vývoj aortální chlopně na bázi perikardu pomocí primárních a kmenových buněk a mechanického zatěžování v bioreaktoru
  • TA04011345 Cévní protézy o malém průměru osídlované endotelovými a kmenovými buňkami kostní dřeně v bioreaktoru
Ukázka vybraných kultivačních systémů

Ukázka vybraných kultivačních systémů.

Příprava kardiovaskulární štěpu pro implantaci

Příprava kardiovaskulární štěpu pro implantaci.

Fyzikální a robotické léčebné postupy v rehabilitační medicíně#frlprm

Katedra zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva
Sportovců 2351, 272 01 Kladno

Předmět zájmulecebne_postupy1

Využívání nejrůznějších forem energie má v léčbě pohybového aparátu dlouholetou tradici. Zdroje pro fyzikální terapii jsou přírodní (sluneční záření, radioaktivní záření, klimatické vlivy) a umělé (elektrické, elektromagnetické (neionizující i ionizující), akustické, termické a mechanické). Zdrojem energie může být i lidská síla.
Smyslem fyzikální terapie je navození fyziologické reakce organizmu na podnět, který na něj působí, s cílem aktivace funkcí organizmu vlastní a tak docílení harmonického stavu. Aby tohoto bylo docíleno, je na lékaři nebo fyzioterapeutovi zvolit vhodný zdroj energie pro danou indikaci, s odpovídající intenzitou, délkou léčby, intervalem mezi jednotlivými procedurami. Robotická rehabilitace je analogií tohoto principu, její předností je, že její účinek nemá ani při delší aplikaci kolísavý účinek, počet opakování je neomezený a umožňuje nastavení přesných parametrů aplikace.
V taktice vhodných parametrů u jednotlivých typů léčby včetně využití robotů je však dosud řada rozporů, doporučené metodiky jsou v řadě míst rozporuplné a ne vždy vědecky odůvodněné. Významnou úlohu hraje dynamicky se rozvíjející technika, nabízející přístroje se stále širším spektrem parametrů, zdokonaluje se robotická rehabilitace. Objevují se stále nové možnosti využití výpočetní techniky. Technologický postup zdravotnických prostředků umožňuje zefektivnit léčebně-rehabilitační péči a urychlit tak rekonvalescenci pacientů s nejrůznějšími diagnózami. Pokročilé robotické systémy jsou velkým přínosem pro rehabilitaci, a to nejen díky vysoké intenzitě a homogenitě cvičení, ale i kvůli nedostatku lidských zdrojů ve zdravotnictví. Pro bezpečnost pacientů a dosažení co možná největší efektivity léčby je třeba optimalizovat doporučené léčebné postupy s využitím těchto systémů. Podle zásad evidence based medicine je nutné tyto postupy ověřovat klinickým hodnocením. Mimo jiné spolupracujeme i s výrobci těchto zdravotnických prostředků při jejich vývoji, testování či zdokonalování.

Čím se zabývámelecebne_postupy2

  • Stanovováním vhodných indikací, metodikou a léčebnými schématy využití jednotlivých robotických systémů v klinické praxi.
  • Vývojem a možnostmi terapeutického využití nových forem fyzikální terapie.
  • Aplikací robotických postupů v dětském věku se zaměřením na rehabilitaci vrozených vad.
  • Možnostmi fototerapie při postižení pohybového aparátu.
  • Interakcí ionizujícího a neionizujícího záření.
  • Vývojem a možnostmi využité nových mechanických pomůcek pro zvýšení mobility pohybového aparátu.
  • Hodnocením vlivu aplikace inovativních asistivních technologií v rámci komplexní rehabilitační péče.

Kdo jsme a s kým spolupracujeme

Skupina akademických pracovníků a doktorandů čtyř kateder Fakulty biomedicínského inženýrství, akademických pracovníků Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity Liberec, vědeckých pracovníků Fyziologického ústavu Akademie věd, lékařů a fyzioterapeutů z klinických pracovišť a techniků z vývojových center, která s fakultou úzce spolupracují. Jedná se zejména o Rehabilitační ústav v Kladrubech, Kliniku THERAP TILIA, Rehabilitaci MUDr. Nedělky, Fakultní nemocnici Motol a Ústřední vojenskou nemocnici - Vojenská fakultní nemocnice Praha.

Členové týmu

as. Mgr. Martin Brach, odb. as. MUDr. Jan Bříza, CSc., MBA, odb. as. Ing. Yulia Čuprová, Ph.D., prof. MUDr. Ivan Dylevský, DrSc., Ing. Ondřej Gajdoš, as. Mgr. Dita Hamouzová, PhDr. Kristýna Hoidekrová, as. Mgr. Václava Hušková, doc. Ing. Patrik Kutílek, MSc., Ph.D., prof. MUDr. Leoš Navrátil, CSc., MBA, dr.h.c., odb. as. MUDr. Tomáš Nedělka, as. MUDr. Jiří Nedělka, Ph.D., Mgr. Jakub Pětioký, doc. PhDr. et Ing. Jaroslav Průcha, CSc., Ph.D., as. Ing. Aleš Příhoda,  prof. Ing. Aleš Richter, CSc., odb. as. MUDr. Michal Říha, Ph.D., MBA, Ing. Tomáš Svoboda, MUDr. Chris Šebová, as. Mgr. Ludmila Luisa Šedivcová

Výzkumné projekty

  • prof. MUDr. Leoš Navrátil, CSc., MBA, dr.h.c. et al., Ovlivnění příznaků degenerativních onemocnění pohybového aparátu vysokoindukční magnetickou stimulací. AZV, NV16-28784A, 2016 – 2020
  • Ing. Příhoda Aleš et al., Klinické hodnocení přínosů asistivní robotické rehabilitace při poruchách chůze, SGS20/148/OHK4/2T/17, 2020 – 2021
  • Mgr. Dita Hamouzová Dita et al., Realizace rehabilitační péče v domácím prostředí pod vedením fyzioterapeuta, SGS20/089/OHK4/1T/17, 2020
  • Mgr. Dita Hamouzová Dita et al., Zpracování filmů pro odborné vedení klienta při rehabilitační péči prováděné v domácím prostředí. SGS17/205/OHK4/3T/17, 2017 – 2019
  • prof. MUDr. Leoš Navrátil, CSc., MBA, dr.h.c. et al., Dlouhověkost bez léků: Popularizace a propagace novinek ve výzkumu nefarmakologických možností ovlivnění zdravotního stavu, spolupříjemce Institut klinické a experimentální medicíny. MŠMT ČR, CZ.1.07/2.3.00/35.0039, 2012 – 2014
  • prof. MUDr. Leoš Navrátil, CSc., MBA, dr.h.c. Laboratoř pro rozvoj bakalářského studijního programu Fyzioterapeut (Fyzioterapie pro imobilní nemocné), OPVVV. 2017 – 2022

Vybrané publikace

  1. DYLEVSKÝ, I. (100 %) Nipioanatomie 1. díl. Praha: ČVUT – Česká technika, 2014, 428 s. ISBN 978-80-0105094-1.
  2. NAVRÁTIL, L. (editor) Nové pohledy na neinvazivní laser. Praha: Grada Publisher, 2015, 160 s. ISBN 978-80-247-5928-9.
  3. MACHAČ, S., VAVROUŠKOVÁ, P., NEDĚLKA, T.  Úrazy krční páteře s rozvojem whiplash syndromu. Medicina sportiva Bohemica & Slovaca. 2015, 24(2):63–71. ISSN 1210-5481.
  4. MAZANEC, R., POTOČKOVÁ, V., NEDĚLKA, T.  et al. Hereditární neuropatie. Neurologie pro praxi. 2015, 16(2):92-98. ISSN 1213-1814.
  5. EFREMOVA, Y., ŠINKOROVÁ, Z., NAVRÁTIL, L. (35 %) Protective effect of 940 nm laser on gamma-irradiated mice. Photomedicine and Laser Surgery. 2015, 33(2): 82-91. ISSN 1549-5418.
  6. KUSMIREK, S., HANA, K., SOCHA, V., PRUCHA, J. (15 %), KUTILEK, P., SVOBODA, Z. Postural instability assessment using trunk acceleration frequency analysis. Eur J Phys Rehabil Med. 2016, 18(4):237-244. ISSN 2167-9169.
  7. SCHLENKER, J., SOCHA, V., RIEDLBAUCHOVÁ, L., NEDĚLKA, T. et al. Recurrence plot of heart rate variability signal in patients with vasovagal syncopes. Biomedical Signal Processing and Control. 2016, 25:1-11. ISSN 1746-8094.
  8. NEDĚLKA, T. et al. Kolagenové injekce v praxi neurologa. Biotherapeutics. 2018, 8(2):4-7. ISSN 1805-1057.
  9. DYLEVSKÝ, I. (100 %) Nipioanatomie. 2. díl. Praha: ČVUT – Česká technika, Praha, 2017, 646 s. ISBN 978-80-0105094-2
  10. PRUCHA, J. et al. Acute exposure to high-induction electromagnetic field affects activity of model peripheral sensory neurons. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 2018, 22(2):1355-1362. ISSN 1582-4934.
  11. DYLEVSKÝ, I. (100 %) Somatologie. Praha, Grada, 2019, 312 s. ISBN 978-80-271-2111-3.
  12. PRŮCHA, J. et al. Two types of high inductive electromagnetic stimulation and their different effects on endothelial cells. Physiological Research. 2019, 68(4):611-622. ISSN 0862-8408.
  13. PODĚBRADSKÁ, R., JANURA, M., PRŮCHA, J. et al. Effect of vacuum-compression therapy for carpal tunnel syndrome as a part of physiotherapy – Pilot study. Česká a Slovenská Neurologie a Neurochirurgie. 2019, 82(3):345-348. ISSN 1803-6597.
  14. NAVRÁTIL, L. (editor) Fyzikální léčebné metody pro praxi. Praha: Grada, 2019, 200 s. ISBN 978-80-271-0478-9.
  15. MICHALEK, J., VRABLÍKOVA, A., DARINSKAS, A., LUKAC, L., PRUCHA, J. et al. Stromal vascular fraction cell therapy for osteoarthritis in elderly: Multicenter case-control study. Journal of Clinical Orthopaedics and Trauma. 2019, 10(1):76-80. ISSN 0976-5662.
  16. DYLEVSKÝ, I. (100 %) Klinická kineziologie a patokineziologie 1. díl. Praha: Grada, 2020, 542 s. (v tisku).
  17. DYLEVSKÝ, I. (100 %) Klinická kineziologie a patokineziologie 2. díl. Praha: Grada, 2020, 687 s. (tisku).

Simulace v medicíně#sim

Katedra biomedicínské techniky, nám. Sítná 3105, Kladno, 272 01

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu

Kdo jsme?

  • vedoucí týmu - Ing. Petr Kudrna, Ph.D.
  • doc. Ing. Martin Rožánek, Ph.D.
  • Ing. Jakub Ráfl, Ph.D.
  • Ing. Veronika Ráfl Huttová
  • Ing. Leoš Tejkl
  • dále doktorandi a studenti FBMI

Jakým výzkumem se zabýváme?

Tým se zabývá problematikou modelování a simulací v lékařství pro podporu vývoje nových přístrojových komponent a podporu využití technologií pro specifické pacientské skupiny.  
Zabýváme se především problematikou dávkování kyslíku u neonatologických pacientů, dále simulacemi specifických plicních onemocnění a analýzou dat z přístrojové zdravotnické techniky, jako je např. regionální oxygenace tkáně či transkutánní měření krevních plynů.
Vývojové aktivity jsou směřovány k problematice návrhu a realizace simulátorů pro testování přístrojů v klinické praxi.
Tým je také schopen obsluhovat celotělový pacientský simulátor a zajišťovat komplexní pacientské simulace v prostředí simulované jednotky intenzivní péče.

Na čem konkrétně pracujeme?

Výzkumná témata a řešené problematiky jsou primárně navázány na:

  1. Model oxygenace nezralého novorozence
  2. Modely plicních onemocnění nezralých novorozenců
  3. Vývoj a aplikace simulátorů

Kdo financuje náš výzkum?

Náš výzkum je financován zejména z následujících zdrojů:

  1. Prostředků FBMI ČVUT – projekt SGS19/202/OHK4/3T/17 Zpracování a interpretace biomedicínských dat pro potřeby neonatologie
  2. Vlastní prostředky členů týmu

S kým spolupracujeme?

Při výzkumu spolupracujeme zejména s následujícími institucemi:

  • Oddělení neonatologie s JIP/JIRP, Gynekologicko-porodnická klinika VFN a 1. LF UK v Praze

Vybrané publikace

  1. Kudrna, P. Effects of Orifice Plate as a Flow Sensor in an Endotracheal Tube on the Ability of Elimination CO2 during HFJV—Animal Study. Appl. Sci. 2021, 11, 4210. https://doi.org/10.3390/app11094210
  2. Matejka, J.; Rozanek, M.; Rafl, J.; Kudrna, P.; Roubik, K. In Vitro Estimation of Relative Compliance during High-Frequency Oscillatory Ventilation. Appl. Sci. 2021, 11, 899. https://doi.org/10.3390/app11030899
  3. Bibbo, D.; Klinkovsky, T.; Penhaker, M.; Kudrna, P.; Peter, L.; Augustynek, M.; Kašík, V.; Kubicek, J.; Selamat, A.; Cerny, M.; Bielcik, D. A New Approach for Testing Fetal Heart Rate Monitors. Sensors 2020, 20, 4139.
  4. Bibbo, D.; Kijonka, J.; Kudrna, P.; Penhaker, M.; Vavra, P.; Zonca, P. Design and Development of a Novel Invasive Blood Pressure Simulator for Patient’s Monitor Testing. Sensors 2020, 20, 259.
  5. Rafl, J.;Huttova, V.; Möller, K.; Bachman, TE..; Tejkl, L.; Kudrna, P.; Rozanek, M.; Roubik, K. Computer model of oxygenation in neonates: A demonstration of utility. Current Directions in Biomedical Engineering, 2019, 5.1: 73-76.
  6. Huttova V.; Rafl, J.; Möller, K.; Bachman, TE..; Tejkl, L.; Kudrna, P.; Rozanek, M.; Roubik, K.  l. Model of SpO2 signal of the neonate. Current Directions in Biomedical Engineering, 2019, 5.1: 549-552.
Back to Top