Vědecké týmy

Nanokompozitní a nanokrystalické materiály pro implantologii a biomedicínu#pld

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu001

Kontakty

Katedra přírodovědních oborů, nám. Sítná 3105, Kladno, 27201
prof. Ing. Miroslav Jelínek, DrSc. ORCID
Ing. Tomáš Kocourek, Ph.D.  
Ing. Jan Mikšovský, Ph.D. ORCID
Ing. Petr Písařík, 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 adrese, Studničkova 7, Praha 2, Albertov. Laboratoř excimerového laseru organizačně přísluší ke Katedře přírodovědných oborů FBMI ČVUT.

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
  • 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)
  • 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.,

Publikace pracoviště:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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.
  26. 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.
  27. 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.
  28. 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.
  29. 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.
  30. 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.
  31. 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.
  32. 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.
  33. 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.
  34. 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.
  35. 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.
  36. 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.
  37. 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.
  38. 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.
  39. 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.
  40. 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.
  41. 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.
  42. 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.
  43. 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.
  44. 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.
  45. 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.
  46. 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.
  47. 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.
  48. 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.
  49. 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.
  50. 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.
  51. JELÍNEK, M., et al. Doped Biocompatible Layers Prepared by Laser. Laser Physics. 2010, 20(3), pp. 562-567. ISSN 1054-660X. 10.1134/S1054660X10050087.
  52. 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.
  53. 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.
  54. 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.
  55. 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.
  56. 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.
  57. JELÍNEK, M. Growth of Optical Waveguides by Pulsed Laser Deposition. Laser Physics. 2009, 19(2), 265-273. ISSN 1054-660X. 10.1134/S1054660X09020194.
  58. 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.
  59. 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.
  60. JELÍNEK, M., et al. Nanotechnologie Praha: Technologické centrum AV ČR, 2008. 

Biotelemetrické systémy #bs

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmuBiotelemetrické systémy

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

Ing. Pavel Smrčka, Ph.D.

Název týmu/projektu

PalYce

Kdo jsme?

Ondřej Čakrt, Miloš Bělehrad, Jiří Brada, Tomáš Funda, Karel Hána, Markéta Janatová, Jaroslav Jeřábek, Jan Kašpar, Roman Melecký, Jan Mužík, Tomáš Nedělka, Lukáš Nestával, Jiří Potůček, Pavel Smrčka, Marie Tichá, Adam Wolf

Jakým výzkumem se zabýváme

Snímáním, přenosem, on-line zpracováním, zobrazováním, archivací a off-line zpracováním biologických signálů v reálném čase.

K čemu to je

Nejbližším cílem je sestavení speciálního modulárního systému pro snímání, digitalizaci, přenos, on-line zpracování a archivaci technických a fyziologických veličin (EEG, EKG, EMG, kožní odpor, teplota a dechová křivka), schopného pracovat v prostředí extrémního rušení během experimentů, dále návrh a realizace komplexního experimentálního softwarového systému pro interaktivní vizualizaci a pokročilé zpracování vícerozměrných biomedicínských dat získaných při měření a provedení ověřovacích experimentů na zkonstruovaném modulárním měřicím systému, s cílem plně integrovat vyvinutou metodiku do experimentů na biologických objektech.

Na čem konkrétně pracujeme

Vytvoření mobilního pracoviště pro výzkum kardiovaskulárního systému i biologické zpětné vazby v klinické praxi. Hledání optimálních možností telemetrického přenosu fysiologických signálů do měřicího modulu. Výzkum a vývoj klíčových algoritmů pro analýzu jednotlivých modalit.

Kdo financuje náš výzkum

  • Výzkumný záměr MSM6840770012 Transdisciplinární výzkum v oblasti biomedicínského inženýrství II
  • Prostředky ze specifického výzkumu - spolupráce se studenty
  • Společné pracoviště biomedicínského inženýrství FBMI a 1.LF UK v Praze

S kým spolupracujeme

  • Klinika rehabilitačního lékařství 1.LF UK a VFN - doc. MUDr. Olga Švestková, Ph.D.
  • 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

Vybrané publikace

  1. Smrčka, P. - Hána, K. - Kašpar, J. - Kneppo, P. - Tyšler, M.: Systém pro měření biologických a technických veličin v prostředí silného a proměnlivého elektromagnetického pole. Užitný vzor Úřad průmyslového vlastnictví, 17088. 2007-01-08.
  2. Hána, K. - Smrčka, P. - Kašpar, J. - Fiala, R.: Experimentální biotelemetrický systém se základními moduly (EKG, teplota, kožní odpor) pro podporu výzkumu v oblasti měření a rekonstrukce fyziologických dat. [Prototyp, poloprovoz, ověřená technologie]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2007. 
  3. Smrčka, P. – Hána, K. – Kašpar, J. – Fiala, R. – Brada, J.: Software na výpočet parametrů variability srdečního rytmu (platforma WinXP/Linux). [ASW - Autorizovaný software]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2007
  4. Smrčka, P. - Hána, K. - Kašpar, J. - Brada, J. - Fiala, R.: Systém pro vyhodnocování a vizualizaci parametrů při zátěžovém měření. [Autorizovaný software]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2008.
  5. Mužík, J. - Hána, K.: System for Interactive EEG Analysis. In: OHBM 13th Annual Meeting [CD-ROM]. Minneapolis: The Organization for Human Brain Mapping, 2007, s. 1-2.
  6. Mužík, J. - Hána, K.: Real-Time BSPM Processing System. In: IFMBE Proceedings [CD-ROM]. Berlin: Springer, 2008, p. 1-4. ISBN 978-3-540-89207-6.
  7. Smrčka, P. - Hána, K. - Kašpar, J. - Fiala, R.: Mobilní systém pro snímání koncentrovaných biologických dat v zátěži. [Funkční vzorek]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2008

Hodnocení zdravotnických prostředků

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmuhta

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

doc. Vladimír Rogalewicz, CSc.

Výzkumný tým CzechHTA má vlastní webovou stránku na adresách

www.czechhta.cz

hta.fbmi.cvut.cz

kde lze najít podrobné informace o zaměření a složení týmu, řešených projektech, semináři výzkumného týmu, seznam publikací a posterových prezentací na konferencích a řadu dalších informací.

Kdo jsme?

Jsme skupina zabývající se hodnocením zdravotnických technologií (HTA), systémy poskytování a financování zdravotní péče a ekonomikou a managementem zdravotnictví. Náš tým vznikl kolem studijního oboru Systémová integrace procesů ve zdravotnictví na Fakultě biomedicínského inženýrství Českého vysokého učení technického v Praze. Soustřeďujeme se zejména na HTA aplikované na zdravotnické prostředky v podmínkách České republiky. V této oblasti využíváme expertní znalosti pracovníků celé fakulty a synergii, kterou přináší spolupráce s týmy zaměřenými na biomedicínské inženýrství a lékařskou techniku.

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 lékařské 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.

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

SamYce

Kdo jsme?

Ondřej Čakrt, Miloš Bělehrad, Jiří Brada, Tomáš Funda, Karel Hána, Markéta Janatová, Jaroslav Jeřábek, Jan Kašpar, Roman Melecký, Jan Mužík, Tomáš Nedělka, Lukáš Nestával, Jiří Potůček, Pavel Smrčka, Marie Tichá, Adam Wolf

Jakým výzkumem se zabýváme

Monitorováním a kvantifikováním procesu rehabilitační péče o pacienta s ložiskovým postižením mozku a využitím (3D) virtuální reality pro rehabilitaci pacientů s poruchami rovnováhy.

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 pacient rehabilituje v domácím prostředí, které je poměrně konstantní. 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.

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 stressové 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. Tento systém používá například systém SPS, na kterém rehabilitují pacienti v neuro-otologickém centru FN Motol. Analogický způsob tréninku rovnováhy využívá komerčně dostupná herní konzole Nintendo, která je též v uvedeném centru pro účely rehabilitace pacientů s poruchami rovnováhy využívána. Oba uvedené systémy mají poměrně výrazné hranice v použitelnosti, kdy je možno zvyšovat obtížnost jednotlivých cvičení, ale nelze zásadním způsobem modulovat vlastnosti zrakového vstupu. Vždy se cvičí v určitém neměnném prostředí. To omezuje využitelnost uvedených systémů pro centrální poruchy, kdy dochází k postižení center, zodpovědných za interakce jednotlivých vstupů (stavy po cévních příhodách mozkových, ložiskovém poranění mozku, atd.).

Spojení stabilometrické plošiny, která byla do prostor našeho pracoviště zapůjčena pracovišti neuro-otologickým centrem 2.LF a FN Motol, se systémem 3D virtuální reality, který byl pořízen v rámci rozvojového meziuniverzitního projektu mezi FBMI ČVUT a 1. a 2.LF UK v Praze přímo na vybudování laboratoře v prostorách našeho pracoviště, umožnilo modulovat zrakový vstup, měnit velikost sledovaného prostředí i směr pohybu.

Pacienti s poruchami rovnováhy budou po dobudování laboratoře rehabilitováni pod dohledem lékařů za použití zrakové zpětné vazby, zprostředkované systémem virtuální reality, který je spojen se stabilometrickou plošinou.

Jsou používány dva základní typy podnětů:

  • stabilní plošina a pohybující se zrakové okolí
  • pohybující se plošina i zrakové okolí

S využitím virtuální reality je modifikován zrakový vstup, takže bude podle pokroku v rehabilitaci volen stále obtížnější podnět z hlediska senzorické interakce. 

Výstupem zde bude vytvoření rehabilitačního systému pro pacienty se závratěmi a poruchami rovnováhy, zejména pro pacienty po ložiskovém postižení CNS- po CMP a po traumatech a vytvoření příslušných norem.

3. Monitorování vývoje rehabilitace poruch hybnosti - objektivizace rozsahu pohybu

Na Klinice rehabilitačního lékařství 1.LF UK a VFN je k dispozici systém LUKOtronic AS200 Motion Measurement k vyšetření 3D pohybu pomocí infrakamer s aktivními markery, gait software – diagnostika chůze, 10 markerů pro DKK a pánev, motion software pro jakýkoliv předem definovaný pohyb. Tento systém je portabilní. Cílem uvedeného projektu je monitorovat vývoj rehabilitace poruch hybnosti - měření rozsahu pohybu paretické končetiny, bez uvedeného systému je možno hodnotit efekt rehabilitace pouze individuálně prováděným škálováním. Daný systém umožní objektivizovat rozsah pohybu.

Kdo financuje náš výzkum

  • Výzkumný záměr MSM6840770012 Transdisciplinární výzkum v oblasti biomedicínského inženýrství II
  • 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 Clever Technologies, s.r.o., spin-off firmě FBMI a 1.LF UK v Praze.

S kým spolupracujeme

  • Klinika rehabilitačního lékařství 1.LF UK a VFN - doc. MUDr. Olga Švestková, Ph.D.
  • 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

Vybrané publikace

  1. Smrčka, P. - Hána, K. - Kašpar, J. - Kneppo, P. - Tyšler, M.: Systém pro měření biologických a technických veličin v prostředí silného a proměnlivého elektromagnetického pole. Užitný vzor Úřad průmyslového vlastnictví, 17088. 2007-01-08.
  2. Hána, K. - Smrčka, P. - Kašpar, J. - Fiala, R.: Experimentální biotelemetrický systém se základními moduly (EKG, teplota, kožní odpor) pro podporu výzkumu v oblasti měření a rekonstrukce fyziologických dat. [Prototyp, poloprovoz, ověřená technologie]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2007.
  3. Smrčka, P. – Hána, K. – Kašpar, J. – Fiala, R. – Brada, J.: Software na výpočet parametrů variability srdečního rytmu (platforma WinXP/Linux). [ASW - Autorizovaný software]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2007
  4. Smrčka, P. - Hána, K. - Kašpar, J. - Brada, J. - Fiala, R.: Systém pro vyhodnocování a vizualizaci parametrů při zátěžovém měření. [Autorizovaný software]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2008.
  5. Mužík, J. - Hána, K.: System for Interactive EEG Analysis. In: OHBM 13th Annual Meeting [CD-ROM]. Minneapolis: The Organization for Human Brain Mapping, 2007, s. 1-2.
  6. Mužík, J. - Hána, K.: Real-Time BSPM Processing System. In: IFMBE Proceedings [CD-ROM]. Berlin: Springer, 2008, p. 1-4. ISBN 978-3-540-89207-6.
  7. Smrčka, P. - Hána, K. - Kašpar, J. - Fiala, R.: Mobilní systém pro snímání koncentrovaných biologických dat v zátěži. [Funkční vzorek]. Vlastník: FBMI ČVUT v Praze, 2008

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

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, Ing. Hana Kličková

Kdo jsme?

Jsme tým, který vznikl na Katedře zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva a který se zaměřuje na vysoce aktuální problematiku bezpečnostního výzkumu (Bezpečnost (Security)), které je jedním z nosných programů 7. rámcového programu Evropské unie.  Využíváme skutečnosti, že na katedře se sešli specialisté v problematice urgentní medicíny a medicíny katastrof s odborníky se zkušenostmi s krizovým a operačním managementem, strategickým rozvojem, rozpočtováním a logistikou.

Členové týmu

prof. MUDr. Věra Adámková, CSc., MUDr. Stanislav Brádka, doc. MUDr. Alexander Čelko, CSc., genmjr. v. z. Ing. Jiří Halaška, Ing. Michaela Havlová, Ph.D., Mgr. Zdeněk Hon, Ph.D., Ing. Hana Kličková, prof. MUDr. Leoš Navrátil, CSc., MBA, prof. Ing. Vladimír Pitschmann, CSc., doc. Ing. František Podzimek, CSc., doc. MUDr. Jan Pokorný, DrSc., prof. MUDr. Jaroslav Racek, DrSc., prof. MUDr. Jozef Rosina, Ph.D., MBA, prof. Ing. Gustav Šafr, DrSc., MUDr. Josef Štorek, Ph.D., doc. Ing. Jozef Sabol, DrSc.

Jakým výzkumem se zabýváme

Medicínsko-biologický a fyzikální směr

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.
  • Rozpracování metodiky TOXALS, jejíž nedílnou součástí je ochrana osob, třídění a dekontaminace, v proudu traumatizovaných;  nosný postup v působnosti vyčleněného (záchranného) segmentu zdravotní péče v celém kompletu problematiky, včetně navazujících pracovišť cílových zdravotnických zařízení (program prevence sekundární kontaminace zdravotnického personálu, přístrojů a pracovišť.
  • Problém možného importu vysoce nebezpečné nákazy a její identifikace.

Studium patofyziologických dějů při stresových situací a jejich prevence

  • Studium adaptace organizmu na chlad a horko, možnosti ochrany.
  • Studium optimálních nutričních návyků v podmínkách vnějšího ohrožení s následným průmyslovým využitím.
  • Hojení ran v extrémních podmínkách a vývoj vhodných technologií.
  • Zpracováni principů zdravotnické kritické infrastruktury a jejich aplikace do příslušných havarijních plánů a metodických postupů.

K čemu to je

Ochrana obyvatelstva před mimořádnou 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 nedostatečná připravenost obyvatelstva k řešení mimořádných situací zůstává problémem, který je třeba změnit. Velká část jejích občanů je pasivní 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;
  • přijatelná forma společenského a hospodářského života;
  • fungování kritické infrastruktury;
  • spolupráce veřejného a soukromého sektoru;
  • civilní zdroje pro zajištění nezbytné bezpečnosti;
  • civilně vojenská spolupráce;
  • civilní podpora ozbrojených sil a bezpečnostních zdrojů.

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 Iráku a v Afganistanu, 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 kteréhokoliv státu ze strany fanaticky 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 teritorii se zcela rozdílnou epidemiologickou situací může vést ke zdravotnímu ohrožení obyvatel hostitelské země 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 potřebné úrovni vzdělaný odborník.

Při analýze připravenosti systému jsme došli k varujícím závěrům. V současné době je v České republice značný nedostatek odborníků se zaměřením na problematiku krizového zdravotnictví. Důsledkem je nekoncepčnost, řada chybných rozhodnutí, neujasněnost financování, personálního a materiálového vybavení a to zejména na nižších stupních řízení, na úrovni krajských a místních samospráv. Není vyjasněn vztah státních a nestátních zdravotnických organizací včetně financování tohoto systému a těchto organizací.

S kým spolupracujeme

  • Státní ústav jaderné, chemické a biologické ochrany
  • Institut ochrany obyvatelstva Generálního ředitelství Hasičského záchranného sboru České republiky
  • Územní středisko záchranné služby Středočeského kraje
  • Fakulta vojenského zdravotnictví Univerzity obrany
  • Zdravotně sociální fakulta Jihočeské univerzity
  • 1. lékařská fakulta Univerzity Karlovy
  • 3. lékařská fakulta Univerzity Karlovy
  • Fakulta špeciálného inžinierstva Žilinskej univerzity v Žilině
  • Fakulta bezpečnostního managementu Policejní akademie
  • Ministerstvo zdravotnictví ČR
  • ORITEST, Praha
  • T-SOFT, Praha

Vybrané publikace

  1. Adámkova V, Hubáček J.A., Lánská V., Vrablík M., KrálováLesná I., Suchánek P., Zimmelová P., Velemínský M: Association between duration of the sleep and body weight. Physiol.Res., 2009, 58 (S1), p. 27-33, ISSN 0862-8408
  2. Adámková V., Velemínský M., Zimmelová P., Hubáček J.A.: Volunteerś wilingness to genetic testing – lack of the understanding of the matter. Phys.Res., 2009, 58 (S1), p. 53-54, ISSN 0862-8408Freitinger-Skalická, Z., Navrátil, L., Zölzer, F., Havránková, R., Hon, Z., Beránek, L.: The antioxidant protection of the organism after LLLT. irradiation Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, 5, Suppl. 1, 2008, S33, ISSN 1572-1000
  3. Freitinger-Skalická, Z., Navrátil, L., Zölzer, F., Hon, Z.: The Assessments of the intracellular antioxidant protection of the organism after LLLT irradiation Lasers in Medical Science, 2008, 23, Suppl. 1, S33, ISSN 0268-8921
  4. Halaška, J.: Zkušenosti ze cvičení KOUBA-CHAMB. Vojenský profesionál, 1995, 4, 28 -31, ISSN 1210-3179
  5. Halaška, J.: Výběr variant vedení boje. Vojenský profesionál, 1997, 4 - 6, 5 - 7, ISSN 1210-3179
  6. Halaška, J.: Koncept CJTF – „Combined Joint Task Force“ jako rozhodující předpoklad transformace NATO na změněné podmínky. Vojenský profesionál, 1997, 10 - 12, 77, ISSN 1210-3179
  7. Halaška, J.: Národní teritoriální úkoly. Vojenský profesionál, 1998, 1 - 3, 13 - 17, ISSN 1210-3179
  8. Halaška, J.: Nastal čas změn. Vojenské rozhledy, 2004, 2,  3 - 7, ISSN 1210-3292
  9. Halaška, J.:  Operační principy realizované v průběhu řízení operace „povodeň 2002“, Vojenské rozhledy, 2004, 3,  3 - 16, ISSN 1210-3292
  10. Halaška, J.: Experimentální cvičení jednotek opozičních sil se simulátory MILES jako přínos k rozvoji taktiky pěchoty. Vojenské rozhledy, 2005, 2, 40 - 44, ISSN 1210-3292
  11. Halaška, J., Novák, M.: Experimentální cvičení s počítačovou podporou Urban Warrior 2006. Vojenské rozhledy, 2006, 4,  27 - 30, ISSN 1210-3292
  12. Halaška, J., Rak, T.: Nové taktické publikace jako příspěvek k vyšší efektivitě taktických činností.  Vojenské rozhledy, 2008, 4, 118 - 122. ISSN 1210-3292
  13. Havránek, J., Havránková, R, Navrátil, L., Rosina, J., Freitinger Skalická, Z.: All-state Radiation Monitoring Network in the Czech Republic. Defence Science Journal, 58, 6, 2008, pp. 728 – 733, ISSN 0011-748X
  14. Havránková, R., Navrátil, L., Hromada, M. Naše zkušenosti s učebnou pro krizové řízení na Zdravotně sociální fakultě Jihočeské univerzity. [CD]. Současnost a budoucnost krizového řízení 2007. Praha: T - Soft, s.r.o., 2007
  15. Havránková, R., Navrátil, L., Hromada, M. Učebna pro výuku krizového managementu na Zdravotně sociální fakultě. Kontakt (vědecký časopis ZSF JU), 2007, roč. 9, č. 2, s. 435-436, ISSN 1212-4117.
  16. Havránková, R., Navrátil, L., Hruška, J., Horák, J., Kudlák, A., Hromada, M. Učebna krizového managementu na Zdravotně sociální fakultě Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích.. In Zborník prispevkov z mezinárodnej vedecko-odbornej konferencie Manažment, teória, výučba a prax 2007. Liptovský Mikuláš : Akadémia ozbrojených síl gen. M. R. Štefánika., 2007, s. 150-152. ISBN 978-80-8040-327-0
  17. Havránková, R., Hon, Z., Navrátil, L., Šafr, G., Navrátil, V.: Současný stav znalostí a dovedností obyvatelstva české republiky v oblasti ochrany obyvatelstva za nevojenských ohrožení. Sborník mezinárodní konference Bezpečnostní management a společnost, Brno, 2009, 139-144, ISBN 978–80–7231–653–3
  18. Hon, Z., Kaňková, J., Patočka, J.: Potenciální nástroje CBRN terorismu. Krizový manažment , 2008 , 7 , 1 , 52-57
  19. Hon, Z., Zölzer, F., Navrátil, L., Rosina, J., Škopek, J., Beránek, L.: Vývoj česko-anglicko-německo-rusko-slovenského on-line slovníku radiologie, toxikologie a krizového řízení. Kontakt, 10, 235-236, 2008, ISSN 1212-4117
  20. Hon, Z., Navrátil, L., Freitinger Skalická, Z., Kaňková, J.: Analýza teroristických útoků. Zborník z 14. vědecké konference s mezinárodní účastí Riešenie krízových situácií v špecifickom prostredí, Žilina, 2009, 223-232, ISBN 978-80-554-0015-0
  21. Hubáček J. A., Adámková, V., Bohuslavová, R., Suchánek, P., Poledne, R., Lánská, V.: No significant association between A-501C single nukleotide polymorphism in preproghrelin and body mass index or waist-to-hip ratio in central European population. Metabolism 2008, 57(7), 1016-7
  22. Kaňková, J., Hon, Z., Navrátil, L.: Řízení rizik.  Zborník z 14. vědecké konference s mezinárodní účastí Riešenie krízových situácií v špecifickom prostredí, Žilina, 2009, 317-322, ISBN 978-80-554-0015-0
  23. Kuna, P., Navrátil, L., Singer, J.: Amifostine (WR-2721) as a Radioprotectors for the Emergency workers.  In: D.Grodzinsky and A. Dmitriev (Eds.) Current Problems of Radiation Research. Proc. Of the 35th Annual Meeting of the European Radiation Research Society, August 22-25, 2006 . Kyiv, National Academy of Sciences of Ukraine, Institute of Cell Biology and Genetic Engineering. 2007, 211-223, ISBN 966-306-128-4
  24. Kuna, P., Navrátil, L., Dostál, M.: A contribution to the history of radiobiology in Bohemia, Moravia and Slovakia. Kontakt, 10, 214-225, 2008, ISSN 1212-4117
  25. Navrátil, L., Havránková, R., Hruška, J., Štorek, J., Brádka, S. Celoživotní  vzdělávání v oboru ? Ochrana obyvatelstva? na Zdravotně sociální fakultě  Jihočeské univerzity. In Mezinárodní kongres "Interop-soft", Brno, Univerzita obrany, 2007, s. 48. ISBN 978-80-86633-91-6.
  26. Навратил Л., Росина Й., Куна П., Зоелзер Ф.:  История и перспективы развития радиобиологии в Чешской Республике Вестник российской Военно-медицинской академии, 2008, 23, 3, 253-254, ISSN 1682-7392
  27. Navrátil, L., Racek, J., Havránková, R., Beránek, L., Freitinger Skalická, Z., Šiffnerová, H., Kantorová, E.: Changes in selected parameters of the antioxidant system in radiation damage to the organism. J. Appl. Biomed. 2008, 6, 195–201, ISSN 1214-0287
  28. Navrátil, L., Brádka, S., Zölzer, F., Karda, L.: Klíčové směry v oblasti bezpečnostního výzkumu se zaměřením na zdravotnictví. Sborník přednášek z konference Ochrana obyvatelstva 2009, Vydalo Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, Ostrava, 217-224, ISBN: 978-80-7385-059-3, ISSN 1803-7372
  29. Navrátil, L., Hon, Z., Brádka, S., Šafr, G.: Hlavní směry bezpečnostního výzkumu ve zdravotnictví. Zborník z 14. vědecké konference s mezinárodní účastí Riešenie krízových situácií v špecifickom prostredí, Žilina, 2009, 483-488, ISBN 978-80-554-0015-0
  30. Oya, N., Zölzer, F., Werner, F., Streffer, C.: Similar Extent of Apoptosis  Induction at Doses of X-Rays and Neutrons Isoeffective for Cell Inactivation. Strahlentherapie und Onkologie, 2008, 184, 5, 270-275, ISSN 0179-7158.
  31. Patočka, J., Navrátil, L., Kuna, P.: Radiotoxikologie polonia. Vojenské zdravotnické listy, 76, 3, 2007, 105-107, ISSN 0372-7025
  32. Patočka, J., Hon, Z.: Lupina a lupininové alkaloidy: máme se jich bát?. Prevence úrazů, otrav a násilí, 2008, 4, 2, 194-197, ISSN 1801-0261
  33. Racek, J., Rusňáková, H., Trefil, L., Siala, K. K.: The influence of folate and antioxidants on homocysteine levels and oxidative stress in patients with hyperlipidemia and hyperhomocysteinemia. Physiol. Res., 54, 2005, 1, 87–95
  34. Racek, J.: Oxidační stres a možnosti jeho ovlivnění. Galén, Praha, 2003, 92 s.
  35. Rajdl, D., Racek, J., Steinerová, A., Novotný, Z., Stožický, F., Trefil, L., Siala, K.: Markers of oxidative stress in diabetic mothers and their infants during delivery. Physiol. Res., 54, 2005, 3, 429–436
  36. Rajdl, D., Racek, J., Trefil, L., Siala, K.: Effect of white wine consumption on oxidative stress markers and homocysteine levels. Physiol. Res., 56, 2007, 2, 203–212
  37. Rosina, J., Čelko M.A., Navrátil, L.: Černobyl (některé údaje o kontaminaci a dekontaminaci). DEKONTAM 2007,  Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Spectrum, Ostrava, 2007, 188-192, ISBN 978-80-7385-003-6
  38. Росина Й, Челко М., Навратил Л., Гавранкова П, Фрейтингер-Скалицка З: Медико-биологическая и экологическая характеристика радона в Чешской Республике. Вестник российской Военно-медицинской академии, 2008, 23, 3, 88, ISSN 1682-7392
  39. Sabol, J., Navrátil, L. and Rosina, J.: Occupational Exposure Control – the Problem of Quantities in Radiation Protection. IM2010 European Conference on Individual Monitoring of Ionizing Radiation, Athens, 8-12 March 2010. Book of Abstracts, 51
  40. Sabol, J., Jurda, M., Gregor, Z. and Navrátil, L.: Assessment of the Total Effective Dose of Miners in the Underground Uranium Rožná Mine in the Czech Republic during the period of 2004-2009. IM2010 European Conference on Individual Monitoring of Ionizing Radiation, Athens, 8-12 March 2010. Book of Abstracts, 252.
  41. Trávníček, J., Racek, J., Trefil, L., Rodinová, H., Kropová, V., Illek, J., Doucha, J., Písek, L.: Activity of glutathione peroxidase (GSH-Px) in the blood of ewes and their lambs receiving the selenium-enriched unicellular alga Clorella. Czech J. Anim. Sci., 53, 2008, 7, 292–298
  42. Varvařovská, R., Štětina, R., Sýkora, J., Rušavý, Z., Racek, J., Lacigová, S., Siala, K.: Impact of oxidative stress on diabetes mellitus and inflammatory bowel diseases. In:
    1. a) Panglossi, H. V. (ed.): Frontiers in Antioxidants Research, s. 133 – 200. Nova Science Publishers, Inc., 2006, ISBN 1-60021-273-5
    2. b) Panglossi, H. V. (ed.): Leading Edge Antioxidants Research, s. 179 – 245. Nova  Science Publishers, Inc., 2006, ISBN 1-60021-274-3
  43. Vilasová, Z., Řezáčová, M., Vávrová, J., Tichý, A., Vokurková, D., Zölzer, F., Řeháková, Z., Osterreicher, J., Lukášová, E.: Changes in phosphorylation of histone H2A.X and p53 in response of peripheral blood lymphocytes to gamma irradiation. Acta Biochemica Polonica, 2008, 55, 2, 381-390, ISSN 0001-527X.
  44. Zölzer, F., Streffer, C. Relative Biological Effectiveness of 6 MeV Neutrons with Respect to Cell Inactivation and Disturbances of the G1 Phase.  Radiation Research, 2008, roč. 169, č. 2, s. 207-213, ISSN 0033-7587.

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

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

001

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

Výzkumný tým Bio-elektromagnetizmu

Výzkumný tým Bio-elektromagnetizmu se především zabývá návrhem přístrojového vybavení pro tzv. mikrovlnnou hypertermii, 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.
Dále se zabýváme vývojem metody a systému 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 s mimoděložním činnosti v komorách.

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.

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.

Pacientská simulace

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu

BRAIN Team FBME

001brain1

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

Ing. Václava Piorecká

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

doc. Ing. Patrik Kutílek, MSc., Ph.D.

Kdo jsme?

Jsme multidisciplinární tým, který se věnujeme 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).

 

Back to Top