Vědecké týmy

Fotogalerie

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu

Kontakty

Jakým výzkumem se zabýváme

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

Připravujeme a studujeme tenké vrstvy biokompatibilních materiálů, zejména:

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

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

Modifikace povrchů implantátů

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

Studium interakce UV laserového záření s látkou

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

Příprava nanočástic kovů a křemíku

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

Kde pracujem

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

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

Jaké máme experimentální vybavení

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

Kdo financuje náš výzkum

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

S kým spolupracujeme

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

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

Vědecké výstupy pracoviště:

1. TRAVNICKOVA, M., FILOVA, E., SLEPICKA, P., SLEPICKOVA KASALKOVA, N., KOCOUREK, T., ZALOUDKOVA, M., SUCHY, T., BACAKOVA, L. Titanium-Doped Diamond-like Carbon Layers as a Promising Coating for Joint Replacements Supporting Osteogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells. International Journal of Molecular Sciences. 2024, 25(5), DOI 10.3390/ijms25052837.  
2. ZEMEK, J., HOUDKOVA, J., JIRICEK, P., KOCOUREK, T. Amorphous Carbon Nitride Films: Surface and Subsurface Composition and Bonding. Langmuir. 2024, 40(37), 19538-19547. DOI 10.1021/acs.langmuir.4c02007.
3. HOLIATKINA, M., SAVCHENKO, D., KOCOUREK, T., PROKHOROV, A., LANČOK, J., KALABUKHOVA, E. Electron Spin Resonance Study of Hydrogen-Free Germanium-Doped Diamond-Like Carbon Films. physica status solidi (b). 2023, 260(1), 1-6. DOI 10.1002/pssb.202200155.
4. MÁDLOVÁ, A., PÍSAŘÍK, P. The effect of optical filters on the prevention of retinal disease development and progression. In: BENEŠ, P., et al., eds. XII. NATIONAL STUDENT CONFERENCE OF OPTOMETRY AND ORTHOPTICS WITH INTERNATIONAL PARTICIPATION. XIV. NATIONAL STUDENT CONFERENCE OF OPTOMETRY AND ORTHOPTICS WITH INTERNATIONAL PARTICIPATION, Brno, 2023-10-19. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů, 2023. p. 164-172. 1. ISBN 978-80-7013-621-8.
5. PÍSAŘÍK, P., POLICAR, O., URBÁNKOVÁ, E. Optics and Optometry at CTU, Faculty of Biomedical Engineering. In: PÍSAŘÍK, P., J. REMSA, and M. OTÁHAL, eds. Biomedical Informatics and Engineering 2023. Kladno, 2023-06-15/2023-06-16. Praha: CTU. Faculty of Biomedical Engineering, 2023. p. 2-5. ISBN 978-80-01-07214-1.
6. JEŽKOVÁ, B., PÍSAŘÍK, P. Funkčnost brýlových čoček pro řidiče. In: PÍSAŘÍK, P., J. REMSA, and M. OTÁHAL, eds. Biomedical Informatics and Engineering 2023. Kladno, 2023-06-15/2023-06-16. Praha: CTU. Faculty of Biomedical Engineering, 2023. p. 36-50. ISBN 978-80-01-07214-1.
7. KOŠINOVÁ, L., PÍSAŘÍK, P. Biokompatibilní materiál ošetřený laserem pro zlepšení vlastností implantátů. In: PÍSAŘÍK, P., J. REMSA, and M. OTÁHAL, eds. Biomedical Informatics and Engineering 2023. Kladno, 2023-06-15/2023-06-16. Praha: CTU. Faculty of Biomedical Engineering, 2023. p. 202-210. ISBN 978-80-01-07214-1.
8. PÍSAŘÍK, P., REMSA, J., MIKŠOVSKÝ, J., WIESS, Z. Úprava povrchu 3D-tištěných kovových vzorků pomocí tenkých vrstev. In: PÍSAŘÍK, P., J. REMSA, and M. OTÁHAL, eds. Biomedical Informatics and Engineering 2023. Kladno, 2023-06-15/2023-06-16. Praha: CTU. Faculty of Biomedical Engineering, 2023. p. 273-279. ISBN 978-80-01-07214-1.
9. PÍSAŘÍK, P. BIOCOMPATIBLE CARBON NANOLAYERS FOR COATING LENSES. Lékař a technika. 2022, 52(2), 42-47. ISSN 0301-5491. DOI 10.14311/CTJ.2022.2.02.
10. PÍSAŘÍK, P. Doped diamond-like carbon coatings prepared by hybrid deposition systems for biomedical application. In: PARKMAN, T., R. ŠIROKÁ, and T. JAROŠÍKOVÁ, eds. INSTRUMENTS AND METHODS FOR BIOLOGY AND MEDICINE 2021. Kladno, 2021-06-17. Praha: CTU. Czech Technical University Publishing House, 2021. p. 57-63. ISBN 978-80-01-06917-2.
11. ŠKUBNÍKOVÁ, A., PÍSAŘÍK, P. Tribological properties of contact and spectacle lenses. In: PARKMAN, T., R. ŠIROKÁ, and T. JAROŠÍKOVÁ, eds. INSTRUMENTS AND METHODS FOR BIOLOGY AND MEDICINE 2021. Kladno, 2021-06-17. Praha: CTU. Czech Technical University Publishing House, 2021. p. 73-77. ISBN 978-80-01-06917-2.
12. KOŠINOVÁ, L., PÍSAŘÍK, P., KRČIL, J., KAUFMAN, J., ČÍŽEK, J., BRAJER, J. Study of material properties of titanium alloy Ti6Al4V used for hip arthroplasty after laser treatment. In: PARKMAN, T., R. ŠIROKÁ, and T. JAROŠÍKOVÁ, eds. INSTRUMENTS AND METHODS FOR BIOLOGY AND MEDICINE 2021. Kladno, 2021-06-17. Praha: CTU. Czech Technical University Publishing House, 2021. p. 68-72. ISBN 978-80-01-06917-2.
13. RÉVAYOVÁ, K., PÍSAŘÍK, P. Surface treatment of spectacle lenses. In: BENEŠ, P., et al., eds. XII. NATIONAL STUDENT CONFERENCE OF OPTOMETRY AND ORTHOPTICS WITH INTERNATIONAL PARTICIPATION. Brno, 2021-10-19. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů, 2021. p. 144-152. 2. ISBN 978-80-7013-611-9.
14. ZEMEK J., JIRICEK, P., HOUDKOVA, J., LEDINSKY, M., JELINEK, M. On the Origin of Reduced Cytotoxicity of Germanium-Doped Diamond-Like Carbon: Role of Top Surface Composition and Bonding. Nanomaterials. 2021, 11(3), 1-10. DOI 10.3390/nano11030567.
15. TYUNINA, M., RUSEVICH, L. L., KOTOMIN, E. A., PACHEROVA, O., KOCOUREK, T., DEJNEKA, A. Epitaxial growth of perovskite oxide films facilitated by oxygen vacancies, J. Mater. Chem. C 2021, 1, 1. DOI: 10.1039/d0tc05750a.
16. ZEMEK, J., HOUDKOVA, J., JIRICEK, P., JELINEK, M., JUREK, K., KOCOUREK, T., LEDINSKY, M. In-depth distribution of elements and chemical bonds in the surface region of calcium-doped diamond-like carbon films.  Appl. Surf. Sci. 2021, 539, 148250(9). DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.148250
17. ZEMEK, J., HOUDKOVA, J., JIRICEK, P., KOCOUREK, T. Amorphous Carbon Nitride Films: Surface and Subsurface Composition and Bonding. Langmuir. 2024, 40(37), 19538-19547. DOI 10.1021/acs.langmuir.4c02007. 
18. VLCAK, P., FOJT, J., DRAHOKOUPIL, J., BREZINA, V., SEPITKA, J., HORAZDOVSKY, T., MIKSOVSKY, J., CERNY, F., LEBEDA, M., HAUBNER, M. Influence of surface pre-treatment with mechanical polishing, chemical, electrochemical and ion sputter etching on the surface properties, corrosion resistance and MG-63 cell colonization of commercially pure titanium. Materials Science and Engineering C, Biomimetic and Supramolecular Systems. 2020, 115. DOI 10.1016/j.msec.2020.111065.
19. REMSA, J., PÍSAŘÍK, P., DEJNEKA, A., CHRZANOWSKI, A., LÁT, J., KURKIN, O. Coating especially for cooling system surfaces (2020) - Patent no.: 34 486
20. ŠKUBNÍKOVÁ, A., PÍSAŘÍK, P.: Tribological properties of contact lenses. In: Instruments and Methods for Biology and Medicine 2020. Praha: Czech Technical University in Prague, 2020. p. 61-64. ISBN 9788001067963.
21. KOŠINOVÁ, L., PÍSAŘÍK, P., TOLDE, Z., BRAJER, J., KAUFMAN, J.: Improving properties of titanium alloy used for modern hip prosthesis. In: Instruments and Methods for Biology and Medicine 2020. Praha: Czech Technical University in Prague, 2020. p. 40-43. ISBN 9788001067963.
22. TYUNINA, M., PACHEROVA, O., NEPOMNIASHCHAIA, N., VETOKHINA, V., CICHON, S., KOCOUREK, T., DEJNEKA, A. In situ anion-doped epitaxial strontium titanate films. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 22, 24796(9). DOI: 10.1039/d0cp03644g.
23. TYUNINA, M., PERÄNTIE, J., KOCOUREK, T., SAUKKO, S., JANTUNEN, H., JELINEK, M., DEJNEKA, A. Oxygen vacancy dipoles in strained epitaxial BaTiO3 films. Phys. Rev. Res. 2020, 2, 023056(8). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.2.023056.
24. TYUNINA, M., VETOKHINA, O., NEPOMNIASHCHAIA, N., PACHEROVA, O., CICHON, S., KOCOUREK, T., JELINEK, M., DEJNEKA, A. Multiple optical impacts of anion doping in epitaxial barium titanate films. APL Mat. 2020, 8, 071107(6). DOI: 10.1063/5.0007209.
25. JELINEK, M., KOCOUREK, T., JUREK, K., JELINEK, M., SMOLKOVÁ, B., UZHYTCHAK, M., LUNOV, O. Preliminary Study of Ge-DLC Nanocomposite Biomaterials Prepared by Laser Codeposition. Nanomaterials 2019, 9(3), 451(15). DOI: 10.3390/nano9030451.
26. PERÄNTIE, J., SAVINOV, M., KOCOUREK, T., JELÍNEK, M., JANTUNEN, H., DEJNEKA, A., TYUNINA, M. Hybrid polar state in epitaxial (111) PbSc0.5Nb0.5O3 relaxor ferroelectric films. Phys. Rev. Mater. 2019, 3, 014403(7). DOI: PhysRevMaterials.3.014403.
27. PÍSAŘÍK, P., REMSA, J., MIKŠOVSKÝ, J. Improving the properties of spectacle lenses with a diamond-like carbon, Jemná mechanika a optika 11-12 (2019) 338 - 391. 
28. REMSA, J., PÍSAŘÍK, P., DEJNEKA, A., CHRZANOWSKI, A., LÁT, J. Coating especially for cooling system surfaces (2019) - Patent no.: 33 538
29. STUPAKOV, A., PACHEROVA, O., KOCOUREK, T., JELINEK, M., DEJNEKA, A., TYUNINA, M. Negative magnetoresistance in epitaxial films of neodymium nickelate. Phys. Rev. B 2019, 99, 08511(7). DOI: 10.1103/PhysRevB.99.085111.
30. PÍSAŘÍK, P., J. REMSA a J. MIKŠOVSKÝ. Zlepšení vlastností brýlových čoček pomocí diamantu podobného uhlíku. Jemná mechanika a optika. 2019, 2019(11-12), 388-391. ISSN 0447-6441.
31. JELÍNEK, M. et al. Preliminary Study of Ge-DLC Nanocomposite Biomaterials Prepared by Laser Codeposition. Nanomaterials. 2019, 9(3), 1-15. ISSN 2079-4991. DOI: 10.3390/nano9030451.
32. ZEMEK, J. et al. Surface and in-depth distribution of sp(2) and sp(3) coordinated carbon atoms in diamondlike carbon films modified by argon ion beam bombardment during growth. Carbon. 2018, 134 71-79. ISSN 0008-6223. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.03.072.
33. JELÍNEK, M. et al. Laser-synthesized nanocrystalline, ferroelectric, bioactive BaTiO3/Pt/FS for bone implants. JOURNAL OF BIOMATERIALS APPLICATIONS. 2018, 32(10), 1464-1475. ISSN 0885-3282. DOI: 10.1177/0885328218768646.
34. KOCOUREK, T. et al. Crystalline Thin Layers of BaTiO3 for Gas Sensors Prepared by PLD. In: Advanced Nanotechnologies for Detection and Defence against CBRN Agents. Springer Nature, 2018. s. 17-30. ISSN 1874-6500. ISBN 978-94-024-1516-2. DOI: 10.1007/978-94-024-1298-7_2.
35. PÍSAŘÍK, P. et al. Antibacterial coatings for biomedical applications. In: Advanced Nanotechnologies for Detection and Defence against CBRN Agents. Springer Nature, 2018. s. 467-476. ISSN 1874-6500. ISBN 978-94-024-1516-2. DOI: 10.1007/978-94-024-1298-7_46.
36. SEKYRKA, O., M. JELÍNEK a J. REMSA. Study of improvement of implants coating with focus on doped biomaterials and laser deposition. In: INSTRUMENTS AND METHODS FOR BIOLOGY AND MEDICINE 2018 Conference Proceedings. Instruments and methods for biology and medicine (IMBM 2018), Kladno, 2018-05-10. Prague: Czech Technical University, 2018. s. 49-52. ISBN 978-80-01-06502-0.
37. KONDRATIEVOVÁ, J., M. JELÍNEK a T. KOCOUREK. Improvement of DLC implant coating using hybrid laser technology and germanium dopation. In: INSTRUMENTS AND METHODS FOR BIOLOGY AND MEDICINE 2018 Conference Proceedings. Instruments and methods for biology and medicine (IMBM 2018), Kladno, 2018-05-10. Prague: Czech Technical University, 2018. s. 33-36. ISBN 978-80-01-06502-0.
38. URZOVÁ, J. a M. JELÍNEK. Determining ablation depth and ablation threshold for tissue using CT imaging. In: INSTRUMENTS AND METHODS FOR BIOLOGY AND MEDICINE 2018 Conference Proceedings. Instruments and methods for biology and medicine (IMBM 2018), Kladno, 2018-05-10. Prague: Czech Technical University, 2018. s. 68-71. ISBN 978-80-01-06502-0.
39. JELÍNEK, M. et al. Technologie výroby hydroxyapatitových kompozitů pomocí pulzní laserové depozice využívající pevnolátkový Nd:YAG laser. [Funkční vzorek] 2018.
40. PÍSAŘÍK, P., et al. Diamond-like carbon prepared by pulsed laser deposition with ion bombardment: physical properties. Applied Physics A: Materials Science & Processing. 2018, 124(1), s. 1-9. ISSN 1432-0630. DOI: 10.1007/s00339-017-1501-5.
41. ZEMEK, J., et al. Amorphous carbon nanocomposite films doped by titanium: Surface and sub-surface composition and bonding. Diamond and Related Materials. 2018, 81s. 61-69. ISSN 0925-9635. DOI: 10.1016/j.diamond.2017.11.009.
42. URZOVÁ, J. a JELÍNEK, M. Heat transfer modelling of pulsed laser-tissue interaction. Laser Physics. 2018, 28(3), s. 1-5. ISSN 1054-660X. DOI: 10.1088/1555-6611/aa9a9a.
43. JELÍNEK, M., et al. Doped and Multilayer Biocompatible Materials Prepared by Hybrid Laser Deposition. International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics. 2018, 8(4), s. 252-258. ISSN 2010-3638. DOI: 10.17706/ijbbb.2018.8.4.252-258.
44. 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.
45. 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.
46. 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.
47. 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.
48. 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.
49. 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.
50. 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.
51. 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.
52. 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.
53. 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.
54. 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.
55. 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.
56. 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.
57. 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.
58. 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.
59. 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.
60. 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.
61. 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.
62. 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.
63. 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.
64. 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.
65. 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.
66. 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.
67. 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.
68. 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.
69. 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.
70. 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.
71. 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.
72. 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.
73. 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.
74. 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.
75. 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.
76. 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.
77. 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.
78. 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.
79. 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.
80. 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.
81. 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.
82. 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.
83. 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.
84. 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.
85. 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.
86. 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.
87. 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.
88. 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.
89. 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.
90. 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.
91. 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.
92. 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.
93. 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.
94. JELÍNEK, M., et al. Doped Biocompatible Layers Prepared by Laser. Laser Physics. 2010, 20(3), pp. 562-567. ISSN 1054-660X. 10.1134/S1054660X10050087.
95. 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.
96. 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.
97. 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.
98. 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.
99. 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.
100. JELÍNEK, M. Growth of Optical Waveguides by Pulsed Laser Deposition. Laser Physics. 2009, 19(2), 265-273. ISSN 1054-660X. 10.1134/S1054660X09020194.
101. 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.
102. 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.
103. JELÍNEK, M., et al. Nanotechnologie Praha: Technologické centrum AV ČR, 2008.

Pořádání konferencí a workshopů

• Biomedical Informatics and Engineering 2023 (Kladno) - Konference byla rozdělena do tří tematických bloků. První se zaměřil na biomedicínskou informatiku a inženýrství, kde byly představeny nové technologie a přístupy v oblasti zpracování dat a zdravotnických zařízení. Druhá část se věnovala biomateriálům v medicíně a novým trendům v implantologii, zejména inovacím v oblasti implantátů a jejich interakcí s lidským tělem. Třetí sekce se soustředila na optiku a optometrii, kde se diskutovaly nejnovější výzkumy a aplikace v oblasti péče o zrak.
• Progressive materials and optics 2020 (Kladno) - Konference byla zaměřena na nejnovější poznatky z oboru optiky a optometrie - oblastmi refrakce, kontaktních čoček a oftalmologie. Součástí byl i blok zabývající se vývojem nových materiálů a možností měření v optice a optometrii, moderními postupy vyšetření oka a dalšími optickými jevy spjatými s touto problematikou. Z konference vyšel sborník příspěvků Progressive materials and optics 2020.
• Fórum optiky a optometrie 2017 (Kladno) 
• Human Biomechanics 2016 (Kladno)
• Progressive Biomedical Materials and Technologies, 2015 (Kladno)
• LPHYS'13 The 22nd International Laser Physics Workshop, 2013 (Praha)

Katedra informačních a komunikačních technologií v lékařství

José Martího 269/31, 162 52, Praha 6 - Veleslavín

doc. Ing. Pavel Smrčka, Ph.D.

Název týmu/projektu

PalYce

Kdo jsme?

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

Členové?

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

Jakým výzkumem se zabýváme

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

• https://www.youtube.com/watch?v=tf-mCrgOOz8&feature=youtu.be
• https://www.youtube.com/watch?v=8FoKc6AAuZ

Příklady námi realizovaných a v praxi využívaných systémů

VLV 4 – kapesní polygraf k měření a on-line WiFi streamování EKG, dechové křivky, aktivity, tělesné teploty, kožního odporu až od 20 osob současně. Zahrnuje pokročilý multiplatformní software. Primárním využitím přístroje je podpora výzkumu v biologii, psychologii, human research apod. Systém umožňuje on-line mobilní sledování individuální fyziologické reakce na různé podněty. 

FlexiGuard / MOSENZ - osobní bezpečnostní dohledový systém na podporu výcviku a zásahu jednotek integrovaného záchranného systému, vojáků apod. Umožňuje dlouhodobé telemetrické sledování zdravotně-fyziologických údajů a environmentálních veličin v reálném čase - srdeční frekvence, teplota těla a prostředí, fyzická aktivita, vlhkost, poloha těla, frekvence dechu, krevní tlak, spO2, poloha GPS. Dokáže monitorovat až 50 osob současně a přenášet data až na 2 km.

S kým spolupracujeme?

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

Aktuálně řešené projekty

• 2024 – dosud: Augmented reality pro vzdálený biomonitoring a záchranné operace v CBRN situacích, poskytovatel: Ministerstvo vnitra ČR, číslo projektu: VB02000036
• 2023 -dosud: Výzkum, vývoj a zefektivnění systémů pokročilých koncových prvků měření a varování pro ochranu obyvatelstva, poskytovatel: Ministerstvo vnitra ČR, číslo projektu: VK01020181
• 2022 – dosud: Modulární multisenzorický profesní oděv k řízení rizika, ochraně zdraví a bezpečnosti členů IZS pomocí metod umělé inteligence, poskytovatel: Ministerstvo vnitra ČR, číslo projektu:  VJ02010031

Vybrané publikace

Udělené patenty:

• Hána, K.; Kašpar, J.; Mužík, J.; Smrčka, P.: Bezpečnostní monitorovací systém zejména pro seniory a způsob na něm prováděný, 2021, Patent CZ 308686.
• P; Hána, K.; Kašpar, J.; Kučera, L.; Mužík, J.; Smrčka, P.; Veselý, T.; Vítězník, M.: Způsob bezdrátového spojení inteligentního domu s hlídkou záchranného systému a systém k jeho provedení, 2020, patent č. CZ 308531.
• P; Smrčka, P.; Hána, K.; Kašpar, J.; Kneppo, P.; Tyšler, M.: Systém pro měření biologických a technických veličin v prostředí silného a proměnlivého elektromagnetického pole, 2019, patent CZ 307752
• Hána, K.; Kašpar, J.; Kučera, L.; Mužík, J.; Smrčka, P.; Veselý, T.; Vítězník, M.: Dohledové zařízení pro monitorování osob, zejména ve ztížených podmínkách a systém rozmístění senzorů na lidském těle. Patent CZ 307930. 2019-07-17.    
• Hlavinka, P.; Šebelka, Z.; Hána, K.; Kašpar, J.; Mužík, J.; Smrčka, P.: Způsob třístupňové komunikace vyrozumívacího centra a koncového prvku varování. Patent CZ 307931. 2019-07

Aktuální články v recenzovaných časopisech:

• Veselý, T. Smrčka, P. Kliment, R. Vítězník, M. Hon, Z. Hána, K:: Accuracy Improvement of Energy Expenditure Estimation Through Neural Networks: A Pilot Study, AI 2024, 5(4), 2914-2925, ISSN 1 2673-2688., WOS: 001384119100001, Q2, IF 3.1
• Kantor, J.; Vilímek, Z.; Vítězník, M.; Smrčka, P.; Campbell, E.A.; Bucharová, M.; Grohmannová, J.; Špinarová, G. et al.: Effect of low frequency sound vibration on acute stress response in university students—Pilot randomized controlled trial, Frontiers in Psychology. 2022, 2022(13), ISSN 1664-1078., WOS: 000875775100001, Q1, IF 3.8
• Janatová, M.; Pětioký, J.; Hoidekrová, K.; Veselý, T.; Hána, K.; Smrčka, P. ; Štěpánek, L.; Lippert-Grunnerová, M. et al.: System for Game-like Therapy in Balance Issues Using Audiovisual Feedback and Force Platform, Electronics. 2022, 11(8), ISSN 2079-9292., WOS: 000785148900001, Q2, IF: 2.9
• Veselý, T.; Janatová, M.; Smrčka, P; Vítězník, M.; Kliment, R.; Hána, K. :Measuring of the Energy Expenditure during Balance Training Using Wearable Electronics, Electronics. 2022, 11(7), ISSN 2079-9292. WOS: 000785148900001 , Q2, IF: 2,9
• Šajtárová, L.; Janatová, M.; Veselý, T.; Lopotová, M.; Smrčka, P.; Hána, K.: A randomized controlled study of the effect of balance disorder therapy using audiovisual feedback on senior citizens, Časopis Česká a Slovenská neurologie a neurochirurgie. 2020, 83(1)(20202 (1)), 101-104. ISSN 1210-7859,  WOS:000514084800014, Q4, IF: 0.377

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu

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

doc. Dr.Rer.Nat. Aleš Tichopád, Ph.D.

Výzkumný tým CzechHTA má vlastní webovou stránku na adresách

www.czechhta.cz

Kdo jsme?

Jsme skupina zaměřená na výzkum v oblasti analýzy velkých zdravotních dat a statistického modelování s cílem lépe porozumět efektivitě zdravotnických procesů a technologií včetně léčiv. Naše práce zahrnuje zkoumání vztahů mezi klinickými výsledky a ekonomickými aspekty. Využíváme naše znalosti zpracování velkých dat a matematických modelů k tvorbě a hodnocení ukazatelů zdravotní péče na úrovni poskytovatelů, definovaných procesů a dokonce i komplexních cest pacientů v rámci zdravotního systému. Dalšími oblastmi zájmu našeho týmu jsou systémy financování a poskytování zdravotní péče, ekonomika a řízení ve zdravotnictví.

Čím se zabýváme?

• Výzkum a vývoj metod pro práci s velkými daty plátců zdravotní péče a jejich aplikace.
• Výzkum se zaměřením na ekonomiku nových zdravotnických technologií, včetně léčiv.
• Studium ekonomiky a řízení ve zdravotnictví.
• Výuka v magisterském oboru Systémová integrace procesů ve zdravotnictví.
• Expertní činnost v oblasti nákupu a provozu zdravotnické techniky.
• Smluvní výzkum pro výrobce zdravotnických prostředků a léčiv a výzkumné organizace.

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

Ing. Tomáš Parkman, Ph.D.
Prof. Ing. Miroslava Vrbová, CSc.
 

Laboratoř XUV je vědecko-výzkumná laboratoř se zaměřením na vývoj a charakterizaci laboratorních zdrojů měkkého rentgenového záření a jejich aplikace ve spektroskopii a zobrazování biologických struktur. Měkké rentgenové záření (anglicky soft X-ray, zkracováno SXR) v oblasti může být díky svým vlastnostem použito např. pro zobrazení sub-buněčných struktur s velmi vysokým rozlišení v řádů desítek nanometrů. SXR mikroskopy obvykle pracují ve spektrální oblasti „vodního okna“ ve vlnové délce (2,3 nm až 4,4 nm). Biologické vzorky není nutné speciálně připravovat ani používat fluorescenční značky pro získání kontrastu, protože ten je získán absorpcí rentgenových paprsků vzorkem. Jeden ze směrů výzkumu naší skupiny je vývoj a optimalizace a aplikací dvou typů laboratorního zdroje SXR – plazma pulzního silnoproudého pinčujícího výboje a laserové plazma buzené v pulzní plynové trysce. V této laboratoři byla také vyvinuta nová aplikace laboratorního zdroje SXR založeného na laserovém plazmatu. Velmi krátké SXR impulzy slouží jako excitační zdroj pro časově rozlišenou spektroskopii scintilátorů. Tato unikátní metoda poskytuje cenná data využívaná při vývoji moderních detektorů ionizujícího záření pro biomedicínu. V současné době řešíme tato témata:

• Vývoj laboratorního SXR mikroskopu
• Zobrazování živých buněčných struktur pomocí XUV
• Charakterizace materiálů pro scintilační detektory 

Témata výzkumu

V laboratoři řešíme několik výzkumných témat. 

Vývoj laboratorního SXR mikroskopu

Ve skupině jsme vyvinuli kompaktní stolní transmisní SXR mikroskop, pracující v oblasti vodního okna založený na kapilárním plazmatickém zdroji se Z-pinčováním, který pracuje na vlnové délce 2,88 nm. Mikroskop umožňuje pořizovat snímky vzorku se 190× a 400× zvětšením s prostorovým rozlišením 75 nm. Toto rozlišení je komplementární zobrazovací technikou mezi konvenčními světelnými mikroskopy a transmisními elektronovými mikroskopy. Mikroskop umožňuje zobrazování relativně silné vzorky (do 10 um) a nevyžaduje fluorescenční markery ani jiné značení a neovlivňuje morfologii vzorku.

Zobrazování živých buněčných struktur pomocí XUV

Mikroskopy SXR jsou velmi vhodné pro zobrazování malých biologických vzorků. V oblasti vodního okna (vlnová délka 2,3 až 4,4 nm) je velmi velký rozdíl mezi transmisí proteinů a vody. Téměř veškeré záření SXR je absorbováno v proteinech, zatímco voda zůstává pro toto záření „transparentní“. Tento rozdíl v transmisi umožňuje zobrazovat malé živé struktury ve vodním prostředí s přirozeným kontrastem.

Charakterizace materiálů pro scintilační detektory

Společně s Fyzikálním ústavem AV ČR a společností CRYTUR, spol. s r. o. pomáháme vyvíjet nové výrobky: rychlé scintilační monokrystaly a detektory ionizujícího záření do náročných provozních podmínek. Jde o materiály a detektory pro aplikace s vysokou úrovní radiace, jako je monitoring průmyslových zařízení využívajících svazky nabitých částic a interakcí v laserových a částicových experimentech. U těchto aplikací je požadavek na použití scintilátoru s rychlou scintilační odezvou v řádu desítek nanosekund. Na FBMI využíváme SXR jako excitační zdroj pro studium scintilace materiálů. 

Vybavení laboratoře

Mezi klíčové vybavení laboratoře patří dva zdroje XUV (extrémně ultrafialového) záření založené na1) laserovém plazmatu a 2) výbojovém plazmatu, vakuový systém s počítačem řízenými posuvy, UV-VIS-NIR spektrofotometr s integrační sférou, dusíkový kryostat pro optická měření, optický stůl a dusíkový laser. Laboratoř je využívána především pro experimentální činnost studentů bakalářského, magisterského i doktorského programu, ale jsou zde realizovány i pokročilé laboratorní úlohy.

Laboratorní zdroje měkkého rentgenového záření (SXR)

• Laserem generované plazma (nekoherentní)
• Laser pro generování plazmy: 
• Q-spínaný Nd: YAG 1064 nm,  800 mJ, 7 ns 
• Rozsah vlnových délek SXR cca. 1–20 nm (v závislosti na cílovém plynu)
• Délka pulzu SXR ~5 ns (Argonový terč)
• Zářivost ~1,7×1013 fotonů na pulz/sr (Argonový terč)
• Různé elektrické, mechanické a optické průchodky

• Výbojem generované plazma 
• Vlnová délka 2,88 nm (430 eV; monochromatické)
• Délka pulzu SXR ~ 20 – 50 ns
• Zářivost ~5,5 ×1013 fotonů na pulz/sr
• Prostorná vakuová komora s počítačem řízeným pozičním systémem
• Různé elektrické, mechanické a optické průchodky

Carl Zeiss ConfoCor2

• Fluorescenční korelační spektroskopie
• Custom-upgrade TCSPC
• Vláknový Ar laser pro kontinuální vlnění (458, 488, 514 nm)
• Custom-upgrade pro časově rozlišené FCS
• Deska PicoQuant TimeHarp 200 TCSPC
• PicoQuant PDL 800-B pikosekundový pulzní diodový laserový ovladač
• Pulzní laserové hlavy 470 a 640 nm

Shimadzu UV-3600

• UV-VIS-NIR absorpční spektrofotometr
• Termoelektrický regulátor teploty
• Detekční rozsah 185 - 3300 nm
• Double-beam
• Dvojitý monochromátor s dvojitou mřížkou, velmi nízká úroveň rozptýleného světla, tři detektory: fotonásobič (UV-VIS), InGaAs a PbS (blízký IR)

Publikace, spolupráce a řešené projekty

Vybrané publikace

1. Wen X., Prusa P., Vladimir L., Parkman T., Vanecek V., Panek D., Nikl M., Cheng S., Wang Q., Ren G., Wu Y. (2023). Near-Infrared Emitting of Zero-Dimensional Europium(II) Halide Scintillators: Energy Transfer Engineering via Sm2+ Doping. ACS Applied Electronic Materials, 5 (6), 3507 – 3514.
2. Pokorný M., Babin V., Beitlerová A., Jurek K., Polák J., Houžvička J., Pánek D., Parkman T., Vaněček V., Nikl M. (2021). Gd-admixed (Lu,Gd)AlO3 single crystals: breakthrough in heavy perovskite scintillators. NPG Asia Materials, 13 (1), art. no. 66.
3. Parkman, T., Nevrkla, M., Jančárek, A., Turňová, J., Pánek, D., & Vrbová, M. (2020). Table-Top Water-Window Microscope Using a Capillary Discharge Plasma Source with Spatial Resolution 75 nm. Applied Sciences, 10 (18), 6373. 
4. Rubešová K., Havlíček J., Jakeš V., Nádherný L., Cajzl J., Pánek D., Parkman T., Beitlerova A., Kučerková R., Hájek F., Nikl M. (2019). Heavily Ce3+-doped Y3Al5O12 thin films deposited by a polymer sol-gel method for fast scintillation detectors. CrystEngComm, 21 (34), 5115 – 5123.
5. Pejchal J., Barta J., Babin V., Beitlerova A., Prusa P., Kucerkova R., Panek D., Parkman T., Guguschev C., Havlak L., Zemenova P., Kamada K., Yoshikawa A. (2018). Influence of Mg-codoping, non-stoichiometry and Ga-admixture on LuAG:Ce scintillation properties. Optical Materials, 86, 213-232.
6. Prusa, P., Kučera, M., Babin, V., Bruza, P., Parkman, T., Panek, D., ... & Pokorny, M. (2018). Tailoring and optimization of LuAG: Ce epitaxial film scintillation properties by Mg co-doping. Crystal Growth & Design, 18 (9), 4998-5007.
7. Torrisi A., Wachulak P., Wegrzynski Ł., Fok T., Bartnik A., Parkman T., Vondrová Š., Turňová J., Jankiewicz B.J., Bartosewicz B., Fiedorowicz H. (2017). A stand-alone compact EUV microscope based on gas-puff target source. Journal of Microscopy, 265: 251-260.
8. Vrba P., Vrbova M., Müller M., Mann K., Pánek D., Parkman T. (2017). Picosecond laser krypton plasma emission in water window spectral range. Physics of Plasmas, 24 (12). 

Spolupráce

Laboratoř spolupracuje se špičkovými pracovišti v České republice i v zahraničí. Mezi naše domácí spolupracovníky patři Fyzikální ústav AV ČR, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT. V zahraničí spolupracujeme s vědci v Brown University, USA, Military University of Technology, Polsko a Institut für Nanophotonik Göttingen (dříve Laser-Laboratorium Göttingen), Německo.

Řešené projekty

Laboratoř se podílí nebo podílela na řešení těchto projektů:

• TAČR: Rychlé detektory do náročných provozních podmínek, (2020 – 2023)
• GAČR: Rychlé tenkovrstvé scintilátory pro 2D-zobrazování s vysokým rozlišením, (2016 – 2018).
• GAČR: Impulzní zdroj měkkého rentgenového záření pro biomedicínské aplikace,  (2012 – 2014)
• MŠMT: Rozvoj výzkumného týmu BIO-OPT-XUV na FBMI ČVUT,  (2011 – 2014)

Kontakty

• Umístění laboratoře    místnost Cs-103, budova KOKOS, FBMI, Kladno
• Vedoucí laboratoře      Ing. Tomáš Parkman, Ph.D.
• E-mail                          tomas.parkman@fbmi.cvut.cz

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu

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

doc. Ing. Karel Hána, Ph.D.

Název týmu/projektu

Kvantifikace hodnocení rehabilitačního procesu

Kdo jsme?

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

Jakým výzkumem se zabýváme

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

K čemu to je

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

Na čem konkrétně pracujeme

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

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

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

Cílem je:

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

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

2. Využití virtuální reality pro rehabilitaci pacientů s poruchami rovnováhy

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

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

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

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

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

3. Telerehabilitace a pacientské studie

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

Kdo financuje náš výzkum

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

S kým spolupracujeme

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

Vybrané publikace

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

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu

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

prof. Ing. Karel Roubík, Ph.D.

Kdo jsme?

Jsme tým odborníků, který se zabývá umělou plicní ventilaci a různými aspekty technologií pro anestezii, resuscitaci a intenzivní medicínu. Vybrané výsledky naší práce je možné najít na adrese www.ventilation.cz.

Výzkumný tým:

prof. Ing. Karel Roubík, Ph.D.
doc. Ing. Martin Rožánek, Ph.D.
doc. Ing. Petr Kudrna, Ph.D.
MUDr. Lenka Horáková, Ph.D., DESA
Ing. Jakub Ráfl, Ph.D.
Ing. Václav Ort, Ph.D.
Ing. Leoš Tejkl, Ph.D.
Ing. Veronika Ráfl-Huttová, Ph.D.
Ing. Kristýna Koldová, Ph.D.
Ing. Šimon Walzel
Ing. Ladislav Bís
M.Sc. Thomas E Bachman
MUDr. Michal Soták, Ph.D.
MUDr. Aleš Rára, Ph.D.
MUDr. Martin Muller, Ph.D.
MUDr. David Novotný
MUDr. Jan Páleník

a studenti bakalářských a magisterských studijních program

Granty:

• SGS23/198/OHK4/3T/17 (Zvýšení bezpečnosti a diagnostických možností přístrojové techniky v respirační péči a související neodkladné péči)
• SGS25/110/OHK4/2T/17 (Nositelná a bezdrátová zařízení pro kontinuální monitoring vitálních funkcí)
• KH-2023-045-DO-12181 (Podpora vzdělání a propagace biomedicínského inženýrství v Kambodži)

Spolupráce:

1. Ústřední vojenská nemocnice – Vojenská fakultní nemocnice Praha
2. Fyziologický ústav, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy, Albertov
3. Klinika anesteziologie a resuscitace Fakultní nemocnice Královské Vinohrady, 3. lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Praze
4. Anesteziologicko-resuscitační oddělení Fakultní Thomayerovy nemocnice, Univerzita Karlova v Praze
5. University of Health Sciences, Cambodia
6.  Institute of Technology of Cambodia
7. Česká zemědělská univerzita v Praze (ČZU)
8. Inspamed (Institut spánkové medicíny)
9. MICo Medical s.r.o.
10. Armáda České republiky
11. Fakulta tělesné výchovy a sportu Univerzity Karlovy (FTVS UK)

Výzkumné projekty:

Lavinový výzkum

Zasypání lavinou představuje jedno z největších rizik spojených se zimními aktivitami v horách. Asfyxie nastává v důsledku zablokovaných dýchacích cest nebo v důsledku těžké hypoxie a hyperkapnie, které vznikají opětovným dýcháním dříve vydechnutého vzduchu. Fyzikální vlastnosti sněhu a difuze plynů hrají klíčovou roli při určování doby přežití osob uvězněných v lavinovém sněhu. Pochopení toho, jak sníh ovlivňuje výměnu plynů, může pomoci zlepšit strategie přežití a vývoj bezpečnostního vybavení, což nakonec může zvýšit šance na přežití v takových extrémních situacích.

Vybrané publikace (2020-2025):

• Roubik, K., Sykora, K., Sieger, L., Ort, V., Horakova, L., & Walzel, S. (2022). Perlite is a suitable model material for experiments investigating breathing in high-density snow. Scientific Reports, 12(1), 2070.
• Walzel, S., Rozanek, M., & Roubik, K. (2023). Perlite has similar diffusion properties for oxygen and carbon dioxide to snow: Implications for avalanche safety equipment testing and breathing studies. Applied Sciences, 13(23), 12569.
• Horakova, L., & Roubik, K. (2022). Pulse oximeter performance during rapid desaturation. Sensors, 22(11), 4236.
• Roubik, K., Walzel, S., Horakova, L., Refalo, A., Sykora, K., Ort, V., & Sieger, L. (2020). Materials suitable to simulate snow during breathing experiments for avalanche survival research. Clinician and Technology, 50(1), 32-39.

Vývoj plicního ventilátoru CoroVent 

Ventilátor CoroVent byl vyvinut v reakci na kritický nedostatek ventilátorů během pandemie COVID-19. Tento projekt vedl tým odborníků z Fakulty biomedicínského inženýrství ČVUT v Praze, který spolupracoval s platformou COVID19CZ. Cílem bylo vytvořit cenově dostupný, funkční a snadno vyrobitelný ventilátor, který by mohl být použit i v krizových podmínkách, jako je pandemie nebo přírodní katastrofy. Vývoj se sice soustředil na jednoduchost konstrukce a snadnou údržbu, ale důraz byl kladen i na bezpečnost spojenou s použitím tohoto ventilátoru. Unikátní princip ventilátoru spočívá v jednoduchosti tvorby inspiračního průtoku a míchání plynů, což umožňuje snadné přizpůsobení a rozšíření funkcí podle potřeby. Kromě toho je ventilátor vybaven systémy pro monitoring tlaku a průtoku v dýchacích cestách pacienta a množstvím alarmů, což zajišťuje maximální bezpečnost pacientů i snadnou práci pro personál obsluhující ventilátor. Po certifikaci pro nouzové použití americkou FDA v létě 2020 CoroVent získal i výjimku pro použití v českých nemocnicích. Od října 2020 byl distribuován do 27 nemocnic, kde pomohl zvýšit kapacitu jednotek intenzivní péče, kdy v několika případech byl i klinicky použit.

Vybrané publikace (2022-2025):

• Roubik, K., Ort, V., Horakova, L., & Walzel, S. (2023). Novel design of inspiratory flow generation and gas mixing for critical care ventilators suitable for rapid production and mass casualty incidents. Scientific Reports, 13(1), 7153.
• Bís, L., & Roubík, K. (2022). Design and performance of a flow sensor CoroQuant used with emergency lung ventilator CoroVent during COVID-19 pandemic. Measurement: Sensors, 22, 100383.
• Roubik, K., Skola, J., Horakova, L., Ort, V., & Walzel, S. (2021, November). First Clinical Use of Rapidly Designed and Manufactured Mechanical Lung Ventilator CoroVent for COVID-19 Patients. In 2021 International Conference on e-Health and Bioengineering (EHB) (pp. 1-4). IEEE.
• Roubík, K., & Ort, V. (2022). Způsob provádění umělé plicní ventilace a zařízení k provádění tohoto způsobu [Patent č. 309212]. České vysoké učení technické v Praze. Úřad průmyslového vlastnictví ČR. https://isdv.upv.cz

Nositelná a bezdrátová zařízení pro kontinuální monitoring vitálních funkcí

Nositelná a bezdrátová zařízení představují dostupný a neinvazivní nástroj pro kontinuální monitorování kardiovaskulárního zdraví. Například spolehlivost měření tepové frekvence a v nedávné době i přesnost měření saturace krve kyslíkem pomocí chytrých hodinek již byla ověřena, přesnost a spolehlivost měření krevního tlaku či EKG zůstává předmětem výzkumu. Přínos spočívá zejména v potenciálu pro včasnou diagnostiku srdečních onemocnění (fibrilace síní, hypertenze). Vývoj těchto technologií s sebou nese i výzvy v oblasti certifikace a standardizace měření pro klinickou praxi. Projekt cílí zejména na nezávislé ověření spolehlivosti chytrých hodinek prostřednictvím prospektivních studií, zahrnujících jak zdravé dobrovolníky, tak pacienty s různými zdravotními problémy

Publikace (2022-2025):

• Rafl, J., Bachman, T. E., Rafl-Huttova, V., Walzel, S., & Rozanek, M. (2022). Commercial smartwatch with pulse oximeter detects short-time hypoxemia as well as standard medical-grade device: Validation study. Digital health, 8, 20552076221132127.
• Walzel, S., Mikus, R., Rafl-Huttova, V., Rozanek, M., Bachman, T. E., & Rafl, J. (2023). Evaluation of Leading Smartwatches for the Detection of Hypoxemia: Comparison to Reference Oximeter. Sensors, 23(22), 9164.

Využití elektrické impedanční tomografie pro personalizovanou terapii tekutin a monitorování plicní perfuze

Elektrická impedanční tomografie (EIT) představuje neinvazivní metodu zejména pro kontinuální monitorování plicní ventilace, ale také umožňuje detekci změn v distribuci tekutin v těle. Projekt se zaměřuje na zlepšení interpretace dat z EIT a rozlišení mezi skutečnými fyziologickými změnami a artefakty způsobenými intravenózními infuzemi. EIT umožňuje detekci změn v plicní perfuzi, což může být klíčové pro sledování efektivity tekutinové terapie, zejména u pacientů v kritickém stavu. Experimenty na zvířecích modelech prokázaly, že EIT dokáže detekovat změny v bioimpedanci způsobené intravenózní aplikací tekutin, což otevírá možnosti pro personalizované řízení infuzní terapie. Cílem výzkumu je ověřit spolehlivost EIT pro hodnocení reakce těla na příjem tekutin a identifikaci potenciálních rizikových faktorů, jako jsou otoky nebo hypoperfuze. Tento přístup by mohl umožnit lékařům rychle a neinvazivně posoudit, zda pacient těží z podání tekutin nebo zda je naopak potřeba zpomalit či ukončit infuzní terapii, což by mělo přímý vliv na zlepšení výsledků pacientů v intenzivní péči.

Vybrané publikace (2019-2025):

• Rara, A., Roubik, K., Tyll, T. Effects of pleural effusion drainage in the mechanically ventilated patient as monitored by electrical impedance tomography and end-expiratory lung volume: A pilot study. Journal of Critical Care, 59, October 2020, pp. 76-80.
• Ort V, Roubik K. Electrical Impedance Tomography Can Be Used to Quantify Lung Hyperinflation during HFOV: The Pilot Study in Pigs. Diagnostics. 2022; 12(9):2081.
• Koldova, K.; Rara, A.; Muller, M.; Tyll, T.; Roubik, K. Cranial Electrode Belt Position Improves Diagnostic Possibilities of Electrical Impedance Tomography during Laparoscopic Surgery with Capnoperitoneum. Sensors 2023, 23, 8644.
• Sobota V, Müller M, Roubík K. Intravenous administration of normal saline may be misinterpreted as a change of end-expiratory lung volume when using electrical impedance tomography. Scientific Reports. 2019 Apr 8;9(1):5775.

Monitoring a intervence při umělé plicní ventilaci

Projekt se zaměřuje na zlepšení porozumění interakcím mezi dýchacím systémem a umělou plicní ventilací s cílem zvýšit její efektivitu a bezpečnost. Součástí práce je vývoj a ověřování metod pro monitorování mechanických a fyziologických parametrů během ventilace, včetně využití pokročilých technologií a fyzikálních modelů. Výzkum zahrnuje jak experimentální, tak klinické studie zaměřené na optimalizaci nastavení ventilace a na minimalizaci negativních dopadů dlouhodobé mechanické podpory, jako je například oslabení bránice. Projekt přináší nové poznatky, které mohou přispět ke zkrácení doby ventilace, rychlejšímu zotavení pacientů a celkovému zlepšení výsledků intenzivní péče. Výzkumný tým využívá kombinaci in vitro modelování, zvířecích experimentů i klinických dat, aby ověřil praktické využití navržených přístupů.

Vybrané publikace (2021-2025):

• Soták, M., Roubík, K., Henlín, T. et al. Phrenic nerve stimulation prevents diaphragm atrophy in patients with respiratory failure on mechanical ventilation. BMC Pulm Med 21, 314 (2021).
• Matejka, J.; Rozanek, M.; Rafl, J.; Kudrna, P.; Roubik, K. In Vitro Estimation of Relative Compliance during High-Frequency Oscillatory Ventilation. Appl. Sci. 2021, 11, 899.
• Roubík, K., Ráfl, J., Rožánek, M. et al. Tidal volume significantly affects oxygenation in healthy pigs during high-frequency oscillatory ventilation compared to conventional ventilation. BioMed Eng OnLine 21, 14 (2022).
• Soták, M., Tyll, T., & Roubík, K.: Temporary phrenic nerve stimulated patients: What is the role of ultrasound examination? Artificial Organs, 47(3), 464-469 (2023).
• Walzel, S., & Roubik, K. (2024). Effect of tissue viscoelasticity on delivered mechanical power in a physical respiratory system model: distinguishing between airway and tissue resistance. Biomedical Physics & Engineering Express, 11(1), 015026.

Katedra zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva

Sportovců 2311, Kladno, 272 01

Kdo jsme?

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

Jakým výzkumem se zabýváme

Chemické, biologické, radiologické a nukleární 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 podmínkám reálným
• Studium a vývoj dekontaminačních prostředků pro použití na jednotlivé nebezpečné chemické a radioaktivní látky a stanovení nejúčinnějších technologických postupů při dekontaminaci v improvizovaných podmínkách
• Studium expozice hasičů zplodinám hoření a jejich vlivu na lidské zdraví
• Rozpracování metodiky TOXALS, jejíž nedílnou součástí je ochrana osob, třídění a dekontaminace
• Problém možného importu vysoce nebezpečné nákazy a její identifikace
• Otázky účinnosti filtrů klimatizace z hlediska záchytu infekčních agens
• Softwarové modelování rozptylu nebezpečných chemických látek a směsí v reálných podmínkách

Studium patofyziologických dějů při stresových situací a jejich prevence

• Studium možností zvýšení bezpečnosti a akceschopnosti složek IZS využitím osobních dohledových systémů.
• Studium adaptace organizmu na chlad a horko a možnosti ochrany.
• Hojení ran v extrémních podmínkách a vývoj vhodných technologií.

Ochrana obyvatelstva a krizové řízení

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

K čemu to je

Významným nebezpečím pro lidstvo je industrializace, výstavba mamutích průmyslových center, kde selhání techniky nebo lidského faktoru může mít katastrofální důsledky pro obyvatele, a to nejen daného regionu. Další ohrožení pro populaci vychází zejména z chemického průmyslu, hromadných havárií v dopravě, výskytu závažných meteorologických jevů, přerušení dodávek základních komodit a elektrické energie či ohrožení pro tzv. měkké cíle. Rychlý přesun obyvatelstva mezi kontinenty se zcela rozdílnou epidemiologickou situací může vést ke zdravotnímu ohrožení obyvatel hostitelského státu včetně pandemií. Nelze vyloučit ani rozsáhlé důsledky přírodních katastrof, rozpad energetické sítě či masové napadení informačních zdrojů. Racionální a účelné zvládnutí těchto krizových situací může zvládnout jen na odpovídající úrovni vzdělaný odborník.

S kým spolupracujeme

• Státní ústav jaderné, chemické a biologické ochrany, v.v.i
• Státní ústav radiační ochrany, v.v.i.
• Ministerstvo vnitra – generální ředitelství HZS ČR
• Institut ochrany obyvatelstva
• HZS Středočeského kraje
• HZS Karlovarského kraje
• Zdravotnická záchranná služba Středočeského kraje
• Zdravotnická záchranná služba Karlovarského kraje
• Znalecký ústav bezpečnosti a ochrany zdraví, z.ú.
• Univerzita obrany
• Správa státních hmotných rezerv
• Správa uprchlických zařízení Ministerstva vnitra
• Armáda České republiky – 15. ženijní pluk Bechyně
• Armáda České republiky – 31. pluk radiační, chemické a biologické ochrany
• Policejní prezidium České republiky
• Krajské ředitelství policie Středočeského kraje
• Generální inspekce bezpečnostních sborů
• Nejvyšší státní zastupitelství
• Národní protidrogová centrála SKPV
• Celní správa
• Probační a mediační služba České republiky
• ORITEST spol. s r.o.
• SECURU s.r.o.
• T-SOFT a.s.
• XR Institute s.r.o.

Řešené projekty

• VG 20102013048 Výzkum metod kontroly vody kontaminované toxickými látkami za mimořádných bezpečnostních situací, hlavní řešitel ORITEST spol. s.r.o.
• NT 12156 Nanovlákenné nosiče s řízeným uvolňováním léčiv pro regeneraci osteochondrálních defektů.
• TA04010102 Systém pro monitorování a detekci – SYMOD, spolupříjemce TESLA BLATNÁ, a.s., TTC TELEKOMUNIKACE s.r.o., Univerzita Pardubice, Západočeská univerzita v Plzni.
• TH01031098 Validace a verifikace modelu šíření a disperze těžkého plynu za specifických situací (DEGAS), spolupříjemce T-SOFT a.s., ERGOWORK s.r.o., ÚJV Řež, a. s.
• FV20422 Vývoj nanovlákenných scaffoldů zajišťujících aplikaci celulárních produktů, včetně fyzikální stimulace účinku s účelem určení pro léčbu chronických ran, spolupříjemce: Grade Medical s.r.o., Cellthera, s.r.o.
• VI20192022117 Detekce radikalizace v kontextu ochrany obyvatelstva a měkkých cílů před násilnými incidenty.
• FV40189 Inovativní cartridge pro manipulaci a aktivaci funkcionalizovaných nanovlákenných krytů ran ve zdravotnictví, spolupříjemci: Grade Medical s.r.o.
• VI20192022124 Zvýšení odolnosti regionu před hrozbou plošného výpadku el. energie s využitím nových technologií a postupů krizového řízení, spolupříjemci: FEL ČVUT, Teplárna Kladno s.r.o., SECURU s.r.o., PREdistribuce, a.s.
• VI20152020019 Výzkum kritických informačních struktur státu se zaměřením na jednotný systém varování a informování obyvatelstva, spolupříjemce: Colsys s.r.o., Institut ochrany obyvatelstva.
• VG20102015002 Osobní bezpečnostní dohledový systém pro podporu výcviku a zásahu jednotek IZS.
• TL05000480 Zvýšení kvality života v domovech pro seniory v období nouzového stavu, spolupříjemce Vysoká škola AMBIS.
• VK01020196 Inovativní systém využití virtuální reality a simulovaných modelových případů bezpečnostního charakteru usnadňující výcvik a reakci příslušníků policie v rizikových situacích, spolupříjemce: XR Institute s.r.o.
• VK01010037 Metodika rychlé bezkontaktní a nedestruktivní detekce zplodin výstřelu,  spolupříjemci: Západočeská univerzita v Plzni / Nové technologie - výzkumné centrum, Ministerstvo vnitra / Policie ČR Kriminalistický ústav.
• VK01020078 Chytrý systém pro nositelné ochranné pomůcky umožňující dohled a plánování policejních a armádních zásahů, spolupříjemci: Univerzita obrany - Fakulta vojenských technologií Brno, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze / Fakulta chemické technologie, Západočeská univerzita v Plzni / Fakulta elektrotechnická.
• VJ02010037 Monitorování polohy příslušníků složek IZS i během zásahu v rozsáhlých budovách s využitím prvků umělé inteligence, spolupříjemce: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava / Fakulta elektrotechniky a informatiky.

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu

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., doc. 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.

zde k nahlédnutí propagační videošot vědeckého týmu

doc. 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

Výzkumná skupina Bio-elektromagnetismus se zaměřuje na vývoj terapeutických a diagnostických metod využívajících interakci elektromagnetického pole s biologickými systémy. Naším cílem je posunout hranice medicínských technologií tak, aby byly efektivní, bezpečné a zároveň dostupné. Náš tým tvoří odborníci i studenti napříč studijními stupni – propojujeme výzkum s klinickou praxí a přispíváme ke zlepšení kvality zdravotní péče. 

Akademičtí pracovníci: prof. Dr.-Ing. Jan Vrba, M.Sc., prof. Ing. David Vrba, Ph.D., doc. Ing. Ondřej Fišer, Ph.D., Ing. Tomáš Dřížďal, Ph.D., Ing. Marek Novák, Ph.D., Ing. Tomáš Pokorný, Ph.D.

Ph.D. Studenti: Ing. Matouš Brunát, Ing. Jan Rédr, Ing. Michaela Černá, Ing. Hana Laierová, Ing. Lukáš Malena, Ing. Jakub Kollár, Ing. Zdeněk Linha

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

Aktuální informace naleznete na webu bioem.fbmi.cvut.cz/doku.php/team 

Následuje výběr metod, kterými se tým zabývá.

Mikrovlnná hypertermie

Mikrovlnná hypertermie významně zvyšuje účinnost radioterapie a chemoterapie při léčbě nádorových onemocnění. Tato metoda umožňuje snižovat dávky konvenční léčby a tím i omezit její vedlejší účinky.
Věnujeme se vývoji klinického systému pro mikrovlnnou hypertermii zaměřeného na léčbu nádorů v oblasti pánve, mozku a hlavy a krku.Naše práce zahrnuje:

• numerické modelování elektromagnetických polí a distribuce teploty,
• vývoj algoritmů pro individuální plánování léčby,
• návrh aplikátorů, generátorů a dalších klíčových komponent systému.

Mikrovlnné neinvazivní monitorování teploty při hypertermii nebo ablaci tkáně

Přesné sledování teploty během mikrovlnné hypertermie je klíčové pro zajištění bezpečnosti a efektivity léčby. Invazivní měření poskytuje pouze bodové informace, zatímco neinvazivní metody, jako je magnetická rezonance, jsou finančně i technicky náročné.

Vyvíjíme proto systém pro neinvazivní monitorování teploty jako součást komplexního hypertermického řešení. Výzkum zahrnuje:

• numerické simulace a experimentální měření,
• rekonstrukci rozložení teplotního nárůstu z S-parametrů a vypočítaných polí,
• vývoj modelů závislosti dielektrických vlastností na teplotě.

Zaměřujeme se na aplikace u nádorů v oblasti pánve, hlavy, krku a mozku, přičemž zvláštní důraz klademe na hypertermii glioblastomů. Z toho důvodu se intenzivně věnujeme měření teplotní závislosti dielektrických parametrů mozkové tkáně, která je zásadní pro přesnost modelů i monitorovacích systémů.

Mikrovlnný systém pro detekci a klasifikaci cévních mozkových příhod

V současnosti neexistuje spolehlivý systém pro přednemocniční detekci a rozlišení typu cévní mozkové příhody (ischemická vs. hemoragická). Rychlá diagnostika je přitom zásadní pro zahájení správné léčby a minimalizaci trvalých následků.

Náš tým vyvíjí kompaktní, přenosný mikrovlnný systém ve formě helmy, který umožňuje:

• detekci a klasifikaci typu mozkové příhody v časné fázi,
• monitorování vývoje onemocnění pomocí diferenčního zobrazení změn v čase,
• určení pozice a velikosti postižené oblasti mozkové tkáně.

Cílem je vytvořit zařízení vhodné pro použití v terénu, na urgentních příjmech i v sanitkách, které významně urychlí rozhodnutí o dalším postupu léčby.

Měření dielektrických parametrů tkání a výroba fantomů

Přesná znalost dielektrických parametrů tkání je zásadní pro všechny naše aplikace – od hypertermie po diagnostiku pomocí mikrovln.

Vyvíjíme cenově dostupný měřicí systém, který kombinuje koaxiální sondu a vektorový analyzátor, s cílem umožnit rychlé vyhodnocování biologických vzorků například ihned po biopsii. Paralelně pracujeme na tvorbě tomografických map dielektrických vlastností pomocí metody MRI-EPT.

Naše aktivity dále zahrnují:

• segmentaci tkání a anatomických struktur z CT a MRI dat,
• tvorbu vícetkáňových 3D modelů hlavy, pánve i celého těla,
• výrobu realistických fantomů biologických tkání s anatomickou i dielektrickou věrností.

Tyto modely a fantomy hrají klíčovou roli v testování a kalibraci našich terapeutických i diagnostických systémů.

Využití radarových metod v medicíně

Věnujeme se rozvoji radarových technologií pro využití v medicíně, a to zejména v oblastech, kde je klíčová neinvazivní a bezkontaktní detekce či zobrazování v reálném čase. Radarové metody představují perspektivní nástroj v několika klinických i domácích aplikacích:

• Bezkontaktní monitorace vitálních funkcí – detekce dechové frekvence a srdečního tepu u pacientů bez nutnosti fyzického kontaktu, využití např. v intenzivní péči nebo domácím prostředí.
• Navigační systémy pro zavádění katétrů – radarové zobrazování pomáhá při přesném navádění katétru v reálném čase bez nutnosti využití ionizujícího záření.
• Monitorování ablace nádorů v reálném čase – neinvazivní sledování průběhu ablace ve 3D prostoru s možností přesné registrace a vyhodnocení objemu tkáně zasažené zákrokem přímo v těle pacienta.
• Zobrazování pozice kovových projektilů (např. střelná zranění)–rychlá lokalizace fragmentů nebo projektilů v těle bez nutnosti CT či RTG.
• Detekce pádů seniorů – vývoj radarového systému pro automatické rozpoznání pádu v domácím prostředí a automatizované přivolání pomoci.

Elektroporace

Zabýváme se výzkumem a vývojem technologií pro elektroporaci, tedy procesem dočasného zvýšení propustnosti buněčných membrán pomocí elektrického pole. Elektroporace má široké využití v klinické praxi, např. v genové terapii, léčbě nádorů či cílené aplikaci léčiv i v biotechnologiích.

Naše činnost zahrnuje:

• Studium účinku elektroporace na cílovou tkáň – optimalizace parametrů tak, aby byl zásah efektivní a zároveň šetrný.
• Analýzu vlivu elektroporace na okolní tkáň v lidském těle – zejména sledování nežádoucích účinků, jako je např. hemolýza během srdeční ablace.
• Numerické simulace fyzikálních jevů během elektroporace –modelování distribuce elektrického pole a teplotních změn během zákroků v klinické praxi.
• Vývoj hardwaru a elektrod – navrhujeme nové typy elektrod a řídicích jednotek pro klinické i laboratorní využití.
• Genovou transfekci – zkoumáme možnosti dopravy genetického materiálu do buněk pomocí elektroporace, zejména pro účely genové terapie.

Low-field magnetická rezonance

V rámci evropského projektu „Affordable low-field MRI reference system“ agentury EURAMET spolupracujeme s výzkumnými institucemi na vývoji nízkonákladových systémů magnetické rezonance s B₀ = 50 mT.

Systém konstruovaný na fakultě, bude umožňovat zobrazení hlavy a končetin člověka. Magnetické pole bude generováno Halbachovým magnetem složeným z přibližně 2500 neodymových permanentních magnetů – díky tomu bude zařízení:

• výrazně menší a lehčí než současné klinické MRI skenery,
• zcela pasivní, a tedy s nízkými provozními náklady,
• bezpečnější pro pacienty s implantáty.

Systémy typu LF MRI představují potenciálně dostupnou alternativu pro diagnostiku zejména v podmínkách s omezenými zdroji.

Hodnocení průtoků a 3D tisk srdcí

Pro účely plánování intervenčních kardiologických výkonů provádíme segmentaci srdečních struktur z CT snímků a vytváříme detailní 3D modely srdce. V těchto modelech identifikujeme a navrhujeme až šest možných přístupových míst pro punkci mezisíňové přepážky, zejména v souvislosti s uzávěrem ouška levé síně (LAA) – zákrokem, který hraje klíčovou roli při snižování rizika mozkových příhod u pacientů s fibrilací síní.

Současně se v rámci hodnocení tohoto rizika zabýváme numerickou analýzou průtokových poměrů v levé síni, s cílem prozkoumat vliv morfologie ouška levé síně na tvorbu trombů a tím i na pravděpodobnost vzniku embolických příhod.

Modely srdcí jsou:

• vytištěny pomocí FDM technologie z měkkých plastů,
• využívány k plánování optimálního zákroku,
• a slouží také pro simulaci průtoku krve a hodnocení rizika tvorby trombu v okolí LAA.

Tonagena, s.r.o. - Spin-off ČVUT 

V roce 2023 založil tým Bio-elektromagnetizmu oficiální spin-off ČVUT, Tonagena s.r.o., za účelem komercializace vyvinutých technologií a přístrojů. Tým se společně podílí na všech aspektech uvedení výrobku na trh, od vývoje, přes testování a certifikaci až po zajištění výroby a prodej. Od založení spin-off komercializoval systém TonaPulse® včetně unikátního elektrodového systému pro adherentní buněčné kultury, který se již aktivně využívá např. na 3. lékařské fakultě UK a 2. lékařské fakultě UK pro výzkum ireverzibilní elektroporace za účelem léčby srdečních arytmií, resp. pro výzkum využití elektroporace pro genovou transfekci, která je nadějí pro léčbu karcinomů nebo dnes nevyléčitelných genetických onemocnění.

Výzkum se systémem, které spin-off vyvinul, již např. prokázal možný nežádoucí účinek ireverzibilní elektroporace v podobě hemolýzy.

Mimo elektroporaci se Tonagena s.r.o. věnuje zakázkovému vývoji mikrovlnných aplikátorů a radarových řešení pro významné lokální firmy, kde v obou oblastech již realizovala první dodávky hardware.

Více informací na tonagena.cz.

Projekty pro studenty

Každý rok vypisujeme semestrální a ročníkové projekty na které navazují bakalářské a diplomové práce z oblastí našeho výzkumu. Pokud máte zájem se podílet na výše uvedených perspektivních aplikacích, neváhejte se na nás obrátit.
Dále pro studenty organizujeme studentskou vědeckou konferenci REMMA (Research in ElectroMagnetic Medical Applications) kde je hlavním cílem podpořit studenty ve vzniku vlastních vědeckých výstupů ve formě konferenčních příspěvků. Diskutovat jejich vědeckou práci v širším kolektivu a přispět tak ke vzniku kvalitních impaktovaných publikací.

S kým spolupracujeme

Naše výzkumné aktivity probíhají v rámci prestižních mezinárodních projektů a ve spolupráci s univerzitními nemocnicemi, vědeckými centry a průmyslovými partnery po celém světě.

• Eledia Research Center, Trento, Itálie
• Erasmus MC Cancer Institute, Rotterdam, Nizozemsko
• Center for Cure and Care, Eindhoven University of Technology, Eindhoven,Nizozemsko
• MR, Biology and Applied Physics, General Electric Global Research Center, Nyskauna, USA
• Univerzita Karlova - 3. lékařská fakulta
• Fakulta elektrotechnická, ČVUT v Praze
• Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v. v. i.
• ALBA – RESTEK Group, Itálie
• BTL
• Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Berlin, Germany
• Mikrobiologický ústav AV ČR
• Chalmers University of Technology, Goteborg, Sweden
• University of Maryland, Division of Translational Radiation Sciences, USA

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.

Vybrané aktuálně a nedávno řešené výzkumné projekty:

Interreg Central Europe (2024-2026)  “Microwave imaging technology transfer to innovate the medical sector”, CE0200670 – MedWaveImage, ČVUT v roli partnera.

EURAMET (2024-2026)  “Affordable, Accessible, Adjustable and Accurate mr Imaging”, 22HLT02 A4IM, ČVUT v roli partnera.

GA ČR (2021-2023) “Multiphysical Study of Superposition of Electromagnetic Waves in Human Head Model to Verify the Feasibility of Microwave Hyperthermia of Brain Tumors”, Standardní projekt, GA21-00579S, V roli PI prof. David Vrba.

GA ČR (2020-2022): “Elektricky čtené kvantové diamantové sensory pro nukleární magnetickou resonanci a chemickou detekci”, Standardní projekt, GA20-28980S, V roli PI prof. Nesládek.

MŠMT (2019-2022): “Vývoj metamateriálových aplikátorů a laboratorního prototypu regionálního hypertermického systému a hodnocení přesnosti algoritmů pro plánování léčby”, Project No.LTC19031. MŠMT LT - INTER-EXCELLENCE, ČVUT je v roli PI.

H2020 (2019-2020):    “Left atrial appendage electrical Isolation via bio-photonic optical confirmation to treat persistent atrial fibrillation”, Fast Track to Inovation, ČVUT v roli partnera.

Více informací naleznete na webu bioem.fbmi.cvut.cz/doku.php/projects 

Publikace v impaktovaném časopise 

Vybrané publikace 2021 - 2025:

1. Linha, Z., Vrba, J., Kollar, J., Fiser, O., Pokorny, T., Novak, M., Drizdal, T., Vrba, D. An Inexpensive System for Measuring the Dielectric Properties of Biological Tissues Using an Open-Ended Coaxial Probe, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2025, doi: 10.1109/TIM.2025.3561426.
2. Kollar, J., Novak, M., Babak, B., Drizdal, T., Vrba, J., Vrba, D., Pokorny, T., Linha, Z., Fiser, O. Potential of UWB Radar Systems in Monitoring Liver Ablation: A Phantom Model Study, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2025, ISSN 0018-926X, doi: 10.1109/TAP.2024.3513555.
3. Malena, L.; Fišer, O.; Dřížďal, T.; Pokorný, T.; Novák, M.; Vrba, J.; Vrba, D. Feasibility of Glucose Concentration Estimation in Whole Blood Samples Using Noninvasive Metamaterial Microwave Sensor, IEEE Sensors Journal. 2025, 25(5), 8259-8268. ISSN 1530-437X.
4. Pokorný, T.; Vrba, D.; Fišer, O.; Salucci, M.; Vrba, J., Systematic Optimization of Training and Setting of SVM-Based Microwave Stroke Classification: Numerical Simulations for 10 Port System, IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology. 2024, 8(3), 273-281. ISSN 2469-7249.
5. Dřížďal, T.; van Rhoon, G.C.; Fišer, O.; Vrba, D.; van Holthe, N.; Vrba, J.; Paulides, M.M., Assessment of the thermal tissue models for the head and neck hyperthermia treatment planning, JOURNAL OF THERMAL BIOLOGY. 2023, 115 ISSN 0306-4565.
6. Fišer, O.; Hrubý, V.; Vrba, J.; Dřížďal, T.; Tesařík, J.; Vrba, J.; Vrba, D., UWB Bowtie Antenna for Medical Microwave Imaging Applications, IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2022, 70(7), 5357-5372. ISSN 0018-926X.
7. Vrba, D.; Malena, L.; Albrecht, J.; Fricova, J.; Anders, M.; Rokyta, R.; Rodrgues, D.; Vrba, J., Numerical Analysis of Transcranial Magnetic Stimulation Application in Patients With Orofacial Pain, IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2022, 30(4.4.2022), 590-599. ISSN 1534-4320.
8. Vrba, J.; Janča, R.; Bláha, M.; Kršek, P.; Vrba, D., Novel Paradigm of Subdural Cortical Stimulation Does Not Cause Thermal Damage in Brain Tissue: A Simulation-Based Study IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2021, 29(1.3.2021), 230-238. ISSN 1534-4320.

Další vybrané publikace naleznete na webu bioem.fbmi.cvut.cz/doku.php/publication, nebo podle autora v databázích web of science či scopus.

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.

KDO JSME?

Náš výzkumný tým se zaměřuje na základní i aplikovaný výzkum metod a procesů pro analýzu EEG u zvířat a lidí. 

doc. Ing. Marek Piorecký, Ph.D.: Má praktické zkušenosti ve výzkumu a vývoji originálních systémů a metodologie pro počítačově podporované zpracování a analýzu biologických signálů. Zabývá se analýzou spánkových EEG záznamů a dalších fyziologických signálů, jako jsou EKG a dech. Podílí se také na simultánním měření EEG-fMRI, včetně zpracování a analýzy zaznamenaných dat.

Ing. Václava Piorecká: Specializuje se na analýzu EEG záznamů u zvířat a vývoj nástrojů pro hodnocení skupinových dat v experimentálním výzkumu na zvířatech. Ve své práci se věnuje analýze spánkového EEG, mikrostavové analýze a akustické stimulaci během spánku.

Ing. Filip Černý: Zaměřuje se na analýzu EEG signálů pomocí mikrostavové analýzy a podílí se na záznamech spánkového EEG v rámci spolupracující laboratoře.

Ing. Jan Štrobl, Ph.D.: Zabývá se odstraňováním artefaktů z dlouhodobých EEG záznamů a poskytuje podporu při statistické analýze dat.

S KÝM SPOLUPRACUJEME

• Národní ústav duševního zdraví
• Nemocnice Na Bulovce
• Český ústav informatiky, robotiky a kybernetiky

VYBRANÉ PUBLIKACE

1. Piorecký, M.; Koudelka, V.; Piorecká, V.; Štrobl, J.; Dudysová, D.; Kopřivová, J., Real-Time Excitation of Slow Oscillations during Deep Sleep Using Acoustic Stimulation, Sensors. 2021, 20(15), ISSN 1424-8220.
2. Kliková, M.; Piorecký, M.; Miletínová, E.; Janků, K.; Urbaczka Dudysová, D.; Bušková, J., Objective rapid eye movement sleep characteristics of recurrent isolated sleep paralysis: a case-control study, Sleep. 2021, 44(11), 1-7. ISSN 1550-9109.
3. Štrobl, J.; Viktorin, V.; Piorecký, M.; Griskova-Bulanova, I.; Hubený, J.; Brunovský, M.; Páleníček, T.; Koudelka, V., Unveiling stimulus transduction artifacts in auditory steady-state response experiments: Characterization, risks, and mitigation strategies, Biomedical Signal Processing and Control. 2025, 2025(101), 1-14. ISSN 1746-8094.
4. Dudysová, D.; Janků, K.; Piorecký, M.; Hantáková, V.; Orendáčová, M.; Piorecká, V.; Štrobl, J.; Kliková, M. et al., Closed-loop auditory stimulation of slow-wave sleep in chronic insomnia: a pilot study, Journal of Sleep Research. 2024, 33(6), 1-11. ISSN 1365-2869.
5. Černý, F.; Piorecká, V.; Kliková, M.; Kopřivová, J.; Bušková, J.; Piorecký, M., All-night spectral and microstate EEG analysis in patients with Recurrent Isolated Sleep Paralysis (RISP), Frontiers in Neuroscience. 2024, 18 ISSN 1662-453X.
6. Miletínová, E.; Piorecký, M.; Koudelka, V.; Jiříček, S.; Tomeček, D.; Brunovský, M.; Horáček, J.; Bušková, J., Alterations of sleep initiation in NREM parasomnia after sleep deprivation – A multimodal pilot study, Sleep Medicine: X. 2023, 6 ISSN 2590-1427.
7. Piorecký, M.; Bartoň, M.; Koudelka, V.; Bušková, J.; Kopřivová, J.; Brunovský, M.; Piorecká, V., Apnea Detection in Polysomnographic Recordings Using Machine Learning Techniques, Diagnostics. 2021, 11(12), 1-21. ISSN 2075-4418.
8. Vejmola, Č.; Tylš, F.; Piorecká, V.; Koudelka, V.; Kadeřábek, L.; Novák, T.; Páleníček, T., Psilocin, LSD, mescaline, and DOB all induce broadband desynchronization of EEG and disconnection in rats with robust translational validity, Translational Psychiatry. 2021, 11(1), 1-8. ISSN 2158-3188.
9. Tylš, F.; Vejmola, Č.; Koudelka, V.; Piorecká, V.; Kadeřábek, V.; Bochin, M.; Novák, T.; Kuchař, M. et al., Underlying pharmacological mechanisms of psilocin-induced broadband desynchronization and disconnection of EEG in rats, Frontiers in Neurology. 2023, 17 ISSN 1664-2295.

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

doc. 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.)

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)
  • diabetický deník pro záznam hodnot glykémie, aplikovaných dávek inzulínu, konzumovaných sacharidů a fyzické aktivity (https://play.google.com/store/apps/details?id=no.telemed.diabetesdiary)
• aplikace Diabetesdagboka pro Chytré hodinky Pebble (ve spolupráci s NSE, Norsko)
  • automatický přenos záznamů zadaných skrze hodinky do aplikace (https://apps.getpebble.com/en_US/application/5409704a664bf56c6f000102?qu...)
• 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?

• Interní klinika 2. LF UK a FN Motol
• Norwegian Centre for E-health Research, Tromso(https://ehealthresearch.no/en/)
• University of  Tromsø The Arctic University of Norway (https://en.uit.no/startsida)
• DiabetesLab
• University of Applied Sciences | Technikum Wien

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/)

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

doc. Ing. Patrik Kutílek, MSc., Ph.D.

Kdo jsme?

Jsme multidisciplinární tým, který se věnuje výzkumu a vývoji v oblasti biomechaniky a asistivních technologií. Zabýváme se především metodami měření a zpracování kinematických a dynamických dat pohybu, a fyziologických dat. Dále se věnujeme vývoji mechatronických systémů určených k měření pohybu a fyziologických dat člověka a živočichů. Uvedené uplatňujeme především v konstrukcích 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 a medicínských dat. WEB: http://biomech.fbmi.cvut.cz/

Jakým výzkumem se zabýváme

Zabýváme se vývojem metod a systémů pro záznam a vyhodnocování pohybových, fyziologických a environmentálních dat, návrhem mechatronických částí asistivních pomůcek a realizací medicínského software pro asistivní pomůcky.

Členové týmu

doc. Ing. Patrik Kutílek, M.Sc., Ph.D.; Ing. Lýdie Leová, Ing. et Ing. Jan Hejda, Pd.D.; Ing. Petr Volf; Ing. Marek Sokol, Bc. Jan Tonner, Ing. Veronika Kotolová, Bc. Blanka Sliacká, etc.

K čemu to je?

Metody a systémy pro záznam a vyhodnocení mechanických a fyziologických dat tvoří nezbytnou součást řady zařízení nejen v klinické praxi. Značné uplatnění mají takovéto systémy především v diagnostice a rehabilitaci. Metody zpracování a hodnocení pohybových a fyziologických dat mají uplatnění v léčbě pohybového aparátu, nervové soustavy, atp.  Mezi konkrétní zařízení, které jsou určeny pro klinickou praxi, patří nositelné systémy umožňující měřit kinematiku pohybu a fyziologická data. Vhodný software následně umožní určit parametry pro kvantitativní popis zdravotního stavu měřené osoby. Použité metody nám umožňují analýzu pohybu a fyziologických dat, a jejich změnu v průběhu dlouhodobé či krátkodobé léčby. Jiným příkladem využití metod a systémů je v perspektivních simulátorech dopravních prostředků např. pro sledování reakcí organizmu měřených subjektů ve vztahu k výkonnostním ukazatelům. 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 speciálně vyvinutým software. Aby byla zaručena bezpečná funkce asistivních pomůcek, je nutné také hodnocení jejich vlivu na organizmus, což souvisí s vhodnou volbou a testováním konstrukcí a použitých materiálů.

Vybrané publikace

1. Sokol M., Hejda J., Volf P., Kutílek P. Multimodal Emotion Recognition Through a Hybrid CNN-GCN Model Integrating Neuroimaging and Physiological Data (2025) IFMBE Proceedings, 118 IFMBE, pp. 399 - 405
2. Adolf J., Segal Y., Turna M., Nováková T., Doležal J., Kutílek P., Hejda J., Hadar O., Lhotská L. Evaluation of functional tests performance using a camera-based and machine learning approach (2023) PLoS ONE, 18 (11 NOVEMBER), art. no. e0288279
3. Sokol M., Volf P., Hejda J., Leová L., Hýbl J., Schmirler M., Suchý J., Procházka R., Charvát M., Seitlová K., Dolejš M., Schneider J., Kutílek P. DIANA: An underwater analog space mission (2025) Acta Astronautica, 226, pp. 349 - 360
4. Kutilek P., Karavaev A., Hejda J., Krivanek V., Hyb J., Hájková S., Volf P. Control System and User Interface of Cooling Module for Braces
   (2021) IFMBE Proceedings, 80, pp. 286 - 293
5. Hejda J., Kutilek P., Volf P., Sokol M., Leova L., Tonner J., Hejskova M., Kotolova V., Rozloznik M., Sugiarto T., Lin Y.-J., Huang K.-L., Hsu W.-C. Wearable System for Monitoring the Physical Conditions in Isolated, Confined and Extreme Environments (2024) Proceedings of the 2024 21st International Conference on Mechatronics - Mechatronika, ME 2024,
6. Hejda J., Volf P., Sokol M., Leová L., Kutílek P. Spinal Curvature Estimation Using Low-Cost Portable Sensors
   (2025) IFMBE Proceedings, 118 IFMBE, pp. 32 - 37
7. Volf P., Hsu W.-C., Hejda J., Lin Y.-J., Kutilek P., Sugiarto T., Sokol M., Leova L., Tsai H.-L., Chang S.-Y., Tang L.-X. Use of Nonlinear Analysis Methods for Visual Evaluation and Graphical Representation of Bilateral Jump Landing Tasks (2023) 2023 IEEE 5th Eurasia Conference on Biomedical Engineering, Healthcare and Sustainability, ECBIOS 2023, pp. 75 - 78, Cited 0 times.
8. Rozloznik M., Schneider J., Hejda J., Kutilek P., Volf P., Sokol M., Hsu W.C., Huang K.L., Lin Y.J., Sugiarto T., Tang L.X., Lin Y.C. Tool for real-time monitoring and analysis of the exercise in the ICE environment (2024) Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC, 2, pp. 798 - 801, Cited 0 times.
9. Volf P., Hejda J., Sokol M., Leová L., Lin Y.-J., Sugiarto T., Kutílek P. RGB-D Motion Capture System for Monitoring Health Conditions of Employees in Physically Demanding Professions (2025) IFMBE Proceedings, 118 IFMBE, pp. 38 - 44
10. Žarković, D., Šorfová, M., Tufano, J.J., Kutílek, P., Vítečková, S., Ravnik, D., Groleger-Sršen, K., Cikajlo, I., Otáhal, J.; Gait changes following robot-assisted gait training in children with cerebral palsy (2021) Physiological research, 70 (S3), pp. S397-S408.
11. Leova, L., Cubanova, S., Kutilek, P., Volf, P., Hejda, J., Hybl, J., Stastny, P., Vagner, M., Krivanek, V. Current State and Design Recommendations of Exoskeletons of Lower Limbs in Military Applications (2022) Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 13207 LNCS, pp. 452-463. 
12. Mitriková, A., Hejda, J., Volf, P., Bačíková, M., Oberman, Č., Rusnáková, K., Braunová, M., Kutílek, P. Pilot Study of Application of a Hybrid Transportable System for Postural Stability Measurement in Military Professions (2021) IFMBE Proceedings, 80, pp. 968-975. 
13. Kutilek, P., Hejda, J., Volf, P., Krivanek, V., Cicmanec, L., Hana, K., Smrcka, P., Fajnerova, I.Evaluation of Psychological Load of Air Defense Members by Physiological Data Monitoring Compared to the Questionnaire Evaluation Method (2020) Proceedings of the 2020 19th International Conference on Mechatronics - Mechatronika, ME 2020, art. no. 9286626,
14. Volf, P., Bernaskova, K., Hejda, J., Francova, A., Kutilek, P., Hybl, J., Hourova, M. Car Simulator for Selection and Screening of Patients after Brain Injury (2020) Proceedings of the 2020 19th International Conference on Mechatronics - Mechatronika, ME 2020, art. no. 9286600,
15. Volf, P., Kutilek, P., Hejda, J., Viteckova, S., Smrcka, P., Hana, K., Svoboda, Z., Krivanek, V. Methods for kinematic analysis of human movement in military applications: A review of current and prospective methods (2020) Lekar a Technika, 49 (4), pp. 125-135. 
16. Hejda, J., Volf, P., Bačíková, M., Bar, N., Oberman, C., Rusnáková, K., Braunová, M., Kutílek, P. Design of a hybrid portable system for measuring the position of the spine, pelvis and center of gravity of the body (2020) IFMBE Proceedings, 76, pp. 622-633.
17. Hejda, J., Volf, P., Mejstřík, J., Hýbl, J., Tvrzník, A., Gerych, D., Michálek, T., Oberman, Č., Bolek, E., Kutílek, P. Design of device for measuring the load of cross-country ski poles (2020) IFMBE Proceedings, 76, pp. 640-649. 
18. Stofkova, A., Zloh, M., Andreanska, D., Fiserova, I., Kubovciak, J., Hejda, J., Kutilek, P., Murakami, M.; Depletion of retinal dopaminergic activity in a mouse model of rod dysfunction exacerbates experimental autoimmune uveoretinitis: A role for the gateway reflex (2022) International Journal of Molecular Sciences, 23 (1), art. no. 453.
19. Žarković, D., Šorfová, M., Tufano, J.J., Kutílek, P., Vítečková, S., Ravnik, D., Groleger-Sršen, K., Cikajlo, I., Otáhal, J.; Gait changes following robot-assisted gait training in children with cerebral palsy (2021) Physiological research, 70 (S3), pp. S397-S408.
20. Volf, P., Kutilek, P., Hejda, J., Viteckova, S., Smrcka, P., Hana, K., Svoboda, Z., Krivanek, V.Methods for kinematic analysis of human movement in military applications: A review of current and prospective methods(2020) Lekar a Technika, 49 (4), pp. 125-135. 
21. Frýdlová, P., Sedláčková, K., Žampachová, B., Kurali, A., Hýbl, J., Škoda, D., Kutılek, P., Landová, E., Černý, R., Frynta, D.A gyroscopic advantage: Phylogenetic patterns of compensatory movements in frogs(2019) Journal of Experimental Biology, 222 (2), art. no. jeb186544, . 
22. Kutílek, P., Vítečková, S., D'Angeles, A.C., Kutílková, E., Janura, M., Bizovská, L., Svoboda, Z., Hamrikova, M.P 096 – Differences in postural stability in the elderly: Not all tests measure the same(2018) Gait and Posture, 65, pp. 387-388. 
23. D'Angeles, A., Kutilek, P., Krivanek, V., Farlik, J., Hejda, J., Volf, P., Smrcka, P., Doskocil, R., Casar, J.P 160 - Non-linear analysis of trunk movement of air defense staff: Pilot study(2018) Gait and Posture, 65, pp. 505-506. 
24. Adamová, B., Kutilek, P., Cakrt, O., Svoboda, Z., Viteckova, S., Smrcka, P.Quantifying postural stability of patients with cerebellar disorder during quiet stance using three-axis accelerometer(2018) Biomedical Signal Processing and Control, 40, pp. 378-384. 
25. Kutilek, P., Svoboda, Z., Cakrt, O., Hana, K., Chovanec, M.Postural Stability Evaluation of Patients Undergoing Vestibular Schwannoma Microsurgery Employing the Inertial Measurement Unit(2018) Journal of healthcare engineering, 2018, p. 2818063. 
26. 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,
27. 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. 
28. Kutílek, P., Volf, P., Viteckova, S., Smrcka, P., Lhotska, L., Hana, K., Krivanek, V., Doskocil, R., Navratil, L., Hon, Z., Stefek, A.Wearable systems and methods for monitoring psychological and physical condition of soldiers(2017) Advances in Military Technology, 12 (2), pp. 259-280. 
29. 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.

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

doc. Ing. Roman Matějka, Ph.D.

Kdo jsme?

Jsme z jedním týmů Katedry biomedicínské techniky, který se zabývá vývojem bioreaktorů, (přístrojů, ve kterých probíhá vývoj buněk, tkání nebo orgánů in vitro), biotiskem a dále vývojem umělých tkání a orgánů použitím těchto metod.

Spojením různých materiálů (např. kolagenový hydrogel, nosič z decelularizované cévy) a různých typů buněk jsme tak schopni vytvořit orgánovou nebo tkáňovou náhradu přímo na míru pacientovi. Propojujeme tak oblast fyziologie se strojním inženýrstvím. Naše výstupy jsou společnou spoluprací několika institucí, se kterými máme úzké vazby (AV ČR, IKEM, Národní Centrum Tkání a Buněk a.s.  apod.).

Členové týmu

Doc. Ing. Roman Matějka, Ph.D., Ing. Jana Matějková, Ph.D., Denisa Kaňoková

Aktuální výzkumné projekty

NW24J-02-00061 Cévní protézy vytvořené z decelularizovaných tkání kadaverózních dárců modifikovaných kmenovými buňkami a 3D biotiskem

Kardiovaskulární chirurgie čelí nedostatku vhodných biomateriálů pro cévní bypassy a záplaty. Zlatý standard představují autologní štěpy (vlastní zdravé cévy pacienta, jež jsou voperovány na místo poškozených cév) jako je vena saphena nebo arteria mammaria interna. Jejich dostupnost je však omezená a zatěžují pacienta možnými komplikacemi z odběru štěpu. Syntetické náhrady (různé pleteniny z umělých materiálů) jsou dobře dostupné, ale selhávají na podkladě trombózy, intimální hypeplázie a infekce. Allogenní štěpy (transplantace cév z jiných pacientů) jsou odolnější k infekci, ale vykazují špatné dlouhodobé průchodnosti a vyžadují podávání imunosupresivní léčby. Dostupné chemicky stabilizované a/nebo decelularizované allografty či xenografty (upravené cévy z jiných organismů, např. prasete domácího) nevykazují lepší výsledky než syntetické protézy. Cílem je vytvoření nové cévní náhrady metodami tkáňového inženýrství pomocí unikátní kombinace stávajících metod: cévní allografty a xenografty; decelularizace; recelularizace v bioreaktoru mezenchymálními kmenovými buňkami z Whartonova rosolu (WJ-MSCs) a kryokonzervace. 

NW24-08-00064 Pokročilé testování nových trombolytik: Inovativní model využívající přesnou strukturu trombu a jeho interakci s cévní stěnou při simulovaných patofyziologických podmínkách

Ischemická cévní mozková příhoda představuje celosvětově velkou socioekonomickou zátěž. Příčina této patologie spočívá v uzavření mozkových tepen trombem. Přestože je trombolytická léčba v současnosti klinicky schválena, má relativně nízkou úspěšnost. Selhání trombolýzy a následně omezená rekanalizace cév lze ze značné části přičíst struktuře trombu. Bohužel vztah mezi strukturou sraženiny, jejími biomechanickými vlastnostmi a lytickou susceptibilitou, které jsou klíčové pro úspěšnou rekanalizaci, byl při navrhování trombolytik nedostatečně prozkoumán a do značné míry opomíjen. 
Pro usnadnění výzkumu trombolytik projekt zavede dobře definovaný a ověřený in vitro model. Tento model bude zahrnovat znalost struktury trombů, biomechanických vlastností a diferenciální lytické citlivosti. Využitím až 16 typů trombů připravených z krve 200 dárců projekt obsáhne biologickou variabilitu struktury trombů a zajistí tak důvěryhodnost výsledků výzkumu. Pro podporu modelu bude použit sofistikovaný perfúzní systém pro řízení hemodynamických parametrů. Návrh modelu bude upřednostňovat patofyziologickou relevanci i jednoduchost, což umožní efektivní screening různých typů trombolytik. Tato jedinečná kombinace vlastností modelu může představovat přelomový přístup v oboru. 
Návrh projektu dále dodržuje principy rámce 3R se specifickým zaměřením na snížení počtu pokusných zvířat potřebných pro výzkum. Tento přístup podtrhuje odhodlání projektu pokročit v trombolytickém výzkumu a zároveň snížit závislost na testování na zvířatech.

K čemu to je

Oblast tkáňového inženýrství a regenerativní medicíny je rychle rozvíjejícím se oborem, který má vzhledem ke stárnutí populace vzrůstající potenciál. Organismus člověka postihuje v průběhu věku mnoho degenerativních onemocnění, kdy v převážné většině případů se organismus vyléčí bez vnějšího zásahu. Některá onemocnění a úrazy však vyžadují využití náhrad nebo implantátů, a to v případech, kdy došlo k významnému poškození některé tkáně nebo orgánu. Náhrada může být původu biologického, případně umělá. V některých případech se náhrada bere přímo těla z pacienta, např. vena saphena jako bypass koronární cévy. V dalších případech se může náhrada brát z těla dárce. V neposlední řadě může být náhrada umělá.

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

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

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

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

S kým spolupracujeme

• Fakultní nemocnice U sv. Anny Brno
• Masarykova univerzita
• PrimeCell a.s.
• Institut klinické a experimentální medicíny
• Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR v.v.i.
• Národní Centrum Tkání a Buněk a.s.

Vybrané publikace

1. Matějka, R., M. Koňařík, J. Štěpanovská, J. Lipenský, J. Chlupáč, D. Turek, Š. Pražák, A. Brož, Z. Šimůnková, I. Mrázová, S. Forostyak, P. Kneppo, J. Rosina, L. Bačáková A J. Pirk Bioreactor Processed Stromal Cell Seeding and Cultivation on Decellularized Pericardium Patches for Cardiovascular Use. Applied Sciences,  2020, 10(16). IF 2,68, Q2 ENGINEERING
2. Matejkova, J.; Kanokova, D.; Supova, M.; Matejka, R. A New Method for the Production of High-Concentration Collagen Bioinks with Semiautonomic Preparation. Gels 2024, 10, 66. https://doi.org/10.3390/gels10010066
3. Kanokova, D.; Matejka, R.; Zaloudkova, M.; Zigmond, J.; Supova, M.; Matejkova, J. Active Media Perfusion in Bioprinted Highly Concentrated Collagen Bioink Enhances the Viability of Cell Culture and Substrate Remodeling. Gels 2024, 10, 316. https://doi.org/10.3390/gels10050316
4. Stepanovska, J., R. Matejka, J. Rosina, L. Bacakova A H. Kolarova Treatments for enhancing the biocompatibility of titanium implants. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub, Mar 2020, 164(1), 23-33., IF 1,25, Q4
5. Stepanovska, J.*, R. Matejka*, M. Otahal, J. Rosina A L. Bacakova The Effect of Various Surface Treatments of Ti6Al4V on the Growth and Osteogenic Differentiation of
6. Chlupac, J.*; Matejka, R.*; Konarik, M.; Novotny, R.; Simunkova, Z.; Mrazova, I.; Fabian, O.; Zapletal, M.; Pulda, Z.; Lipensky, J.F.; Stepanovska, J.; Hanzalek, K.; Broz, A.; Novak, T.; Lodererova, A.; Voska, L.; Adla, T.; Fronek, J.; Rozkot, M.; Forostyak, S.; Kneppo, P.; Bacakova, L.; Pirk, J. Vascular Remodeling of Clinically Used Patches and Decellularized Pericardial Matrices Recellularized with Autologous or Allogeneic Cells in a Porcine Carotid Artery Model. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 3310, IF 5,92, Q1 BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY, *These authors contributed equally to this work.
7. Chlupac, J., Filova, E., Havlikova, J., Matejka, R., Riedel, T., Houska, M., Brynda, E., Pamula, E., Rémy, M., Bareille, R., Fernandez, P., Daculsi, R., Bourget, C., Bacakova, L., Bordenave, L.  The gene expression of human endothelial cells is modulated by subendothelial extracellular matrix proteins: Short-term response to laminar shear stress (2014) Tissue Engineering - Part A, 20 (15-16), pp. 2253-2264.
8. Procházka, V., Matějka, R., Ižák, T., Szabó, O., Štěpanovská, J., Filová, E., Bačáková, L., Jirásek, V., Kromka, A. Nanocrystalline diamond-based impedance sensors for real-time monitoring of adipose tissue-derived stem cells (2019) Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 177, pp. 130-136.
9. Opatrný, V., Moláček, J., Třeška, V., Matějka, R., Hes, O. Perfusion of a Kidney Graft From a Donor After Cardiac Death Based on Immediately Started Pulsatile Machine Perfusion—An Experimental Study on a Small Animal (2018) Transplantation Proceedings, 50 (5), pp. 1544-1548.
10. Moláček, J., Opatrný, V., Matějka, R., Baxa, J., Třeška, V. Retrograde oxygen persufflation of kidney - Experiment on an animal (2016) In Vivo, 30 (6), pp. 801-805.
11. Molacek, J., Opatrný, V., Treska, V., Matejka, R., Hes, O. Možnosti zlepšení vlastností ledvinných štěpů od dárců s rozšířenými kritérii - experimentální studie [Options to improve the quality of kidney grafts from expanded criteria donors experimental study] (2018) Rozhledy v chirurgii : mesicnik Ceskoslovenske chirurgicke spolecnosti, 97 (5), pp. 193-201.
12. Vondrášek, D., Hadraba, D., Matějka, R., Lopot, F., Svoboda, M., Jelen, K. Uniaxial tensile testing device for measuring mechanical properties of biological tissue with stress-relaxation test under a confocal microscope (2018) Manufacturing Technology, 18 (5), pp. 866-872.
13. Lucie Bacakova, Martina Travnickova, Elena Filova, Roman Matějka, Jana Stepanovska, Jana Musilkova, Jana Zarubova and Martin Molitor (October 10th 2018). The Role of Vascular Smooth Muscle Cells in the Physiology and Pathophysiology of Blood Vessels, Muscle Cell and Tissue - Current Status of Research Field, Kunihiro Sakuma, IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.77115. Available from: https://www.intechopen.com/books/muscle-cell-and-tissue-current-status-of-research-field/the-role-of-vascular-smooth-muscle-cells-in-the-physiology-and-pathophysiology-of-blood-vessels
14. Lucie Bacakova, Martina Travnickova, Elena Filova, Roman Matejka, Jana Stepanovska, Jana Musilkova, Jana Zarubova and Martin Molitor (October 10th 2018). Vascular Smooth Muscle Cells (VSMCs) in Blood Vessel Tissue Engineering: The Use of Differentiated Cells or Stem Cells as VSMC Precursors, Muscle Cell and Tissue - Current Status of Research Field, Kunihiro Sakuma, IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.77108. Available from: https://www.intechopen.com/books/muscle-cell-and-tissue-current-status-of-research-field/vascular-smooth-muscle-cells-vsmcs-in-blood-vessel-tissue-engineering-the-use-of-differentiated-cell

Aplikační výsledky

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

Další výzkumné projekty

• NV18-02-00422 Nové materiály pro kardiovaskulární chirurgii na bázi modifikovaných decelularizovaných tkání
• NV19-02-00068 Bioartificiální kardiovaskulární záplaty a cévní náhrady na bázi porcinního kolagenu zesílené nano/mikrovlákny remodelované pomocí kmenových buněk v bioreaktorec
• 15-29153A Vývoj aortální chlopně na bázi perikardu pomocí primárních a kmenových buněk a mechanického zatěžování v bioreaktoru
• TA04011345 Cévní protézy o malém průměru osídlované endotelovými a kmenovými buňkami kostní dřeně v bioreaktoru

Ukázka vybraných kultivačních systémů.

Příprava kardiovaskulární štěpu pro implantaci.

Systém pro přípravu kolagenových bioinkoustů

Příprava kardiovaskulární štěpu pro implantaci.

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

Předmět zájmu

Využívání nejrůznějších forem energie má v léčbě pohybového aparátu dlouholetou tradici. Zdroje pro fyzikální terapii jsou přírodní (sluneční záření, radioaktivní záření, klimatické vlivy) a umělé (elektrické, elektromagnetické (neionizující i ionizující), akustické, termické a mechanické). Zdrojem energie může být i lidská síla.

Smyslem fyzikální terapie je navození fyziologické reakce organizmu na podnět, který na něj působí, s cílem aktivace funkcí organizmu vlastní a tak docílení harmonického stavu. Aby tohoto bylo docíleno, je na lékaři nebo fyzioterapeutovi zvolit vhodný zdroj energie pro danou indikaci, s odpovídající intenzitou, délkou léčby, intervalem mezi jednotlivými procedurami. Robotická rehabilitace je analogií tohoto principu, její předností je, že její účinek nemá ani při delší aplikaci kolísavý účinek, počet opakování je neomezený a umožňuje nastavení přesných parametrů aplikace.

V taktice vhodných parametrů u jednotlivých typů léčby včetně využití robotů je však dosud řada rozporů, doporučené metodiky jsou v řadě míst nekompletní či neverifikované a ne vždy vědecky odůvodněné. Významnou úlohu hrají dynamicky se rozvíjející technologie, nabízející přístroje či zařízení se stále širším spektrem parametrů, zdokonaluje se robotická rehabilitace a v kontextu celosvětových trendů se posiluje zájem o telerehabilitaci. Objevují se stále nové možnosti využití výpočetní techniky. Technologický postup zdravotnických prostředků umožňuje zefektivnit léčebně-rehabilitační péči a urychlit tak rekonvalescenci pacientů s nejrůznějšími diagnózami. Pokročilé robotické systémy jsou velkým přínosem pro rehabilitaci, a to nejen díky vysoké intenzitě a homogenitě cvičení, ale i kvůli nedostatku lidských zdrojů ve zdravotnictví. Pro bezpečnost pacientů a dosažení co možná největší efektivity léčby je třeba optimalizovat doporučené léčebné postupy s využitím těchto systémů. Podle zásad evidence based medicine je nutné tyto postupy ověřovat klinickým hodnocením. Mimo jiné spolupracujeme i s výrobci těchto zdravotnických prostředků při jejich vývoji, testování či zdokonalování.

Čím se zabýváme

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

Kdo jsme a s kým spolupracujeme

Skupina akademických pracovníků a doktorandů čtyř kateder Fakulty biomedicínského inženýrství, akademických pracovníků Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity Liberec, vědeckých pracovníků Fyziologického ústavu Akademie věd, lékařů a fyzioterapeutů z klinických pracovišť a techniků z vývojových center, která s fakultou úzce spolupracují. Jedná se zejména o Rehabilitační ústav v Kladrubech, Kliniku THERAP TILIA, Rehabilitaci MUDr. Nedělky, Fakultní nemocnici Motol, Ústřední vojenskou nemocnici - Vojenská fakultní nemocnice Praha, Fakultní nemocnice Bulovka, Vojenský rehabilitační ústav Slapy, Rehabilitační nemocnici Berou, lázeňské hotely a resorty skupiny Royal Spa, některá ambulantní pracoviště skupiny EUC a další.

Členové týmu

as. Mgr. Martin Brach, odb. as. MUDr. Jan Bříza, CSc., MBA, odb. as. Ing. Yulia Čuprová, Ph.D., odb. as. Ing. Ondřej Gajdoš, Ph.D., odb. as. Mgr. Dita Hamouzová, Ph.D., PhDr. Kristýna Hoidekrová, Ph.D., doc. Ing. Patrik Kutílek, MSc., odb. as. Mgr. Martina Lopotová, Ph.D., Cert. MDT, Ph.D., prof. MUDr. Leoš Navrátil, CSc., MBA, dr.h.c., odb. as. MUDr. Tomáš Nedělka, Ph.D., as. MUDr. Jiří Nedělka,  doc. PhDr. Ing. Jaroslav Průcha, CSc., Ph.D. et. Ph.D., as. Ing. Mgr. Aleš Příhoda, prof. Ing. Aleš Richter, CSc., odb. as. MUDr. Michal Říha, Ph.D., MBA, as. Mgr. Milada Luisa Šedivcová, odb. as. Mgr. Maja Špiritović, Ph.D., as. Ing. Vojtěch Špet.

Výzkumné projekty

• prof. MUDr. Leoš Navrátil, CSc., MBA, dr.h.c. et al., Ovlivnění příznaků degenerativních onemocnění pohybového aparátu vysokoindukční magnetickou stimulací. AZV, NV16-28784A, 2016 – 2020
• Ing. Mgr. Příhoda Aleš et al., Klinické hodnocení přínosů asistivní robotické rehabilitace při poruchách chůze, SGS20/148/OHK4/2T/17, 2020–2021
• Mgr. Dita Hamouzová Dita et al., Realizace rehabilitační péče v domácím prostředí pod vedením fyzioterapeuta, SGS20/089/OHK4/1T/17, 2020
• Mgr. Dita Hamouzová Dita et al., Zpracování filmů pro odborné vedení klienta při rehabilitační péči prováděné v domácím prostředí. SGS17/205/OHK4/3T/17, 2017 – 2019
• prof. MUDr. Leoš Navrátil, CSc., MBA, dr.h.c. et al., Dlouhověkost bez léků: Popularizace a propagace novinek ve výzkumu nefarmakologických možností ovlivnění zdravotního stavu, spolupříjemce Institut klinické a experimentální medicíny. MŠMT ČR, CZ.1.07/2.3.00/35.0039, 2012 – 2014
• prof. MUDr. Leoš Navrátil, CSc., MBA, dr.h.c. Laboratoř pro rozvoj bakalářského studijního programu Fyzioterapeut (Fyzioterapie pro imobilní nemocné), OPVVV. 2017–2022
• Ing. Mgr. Aleš Příhoda et. al., Centrum lázeňského výzkumu, 2024-2027, OP Spravedlivá transformace – CZ.10.01.01/00/22_001/0000261
• Ing. Vojtěch Špet, Asistivní technologie pro fyzioterapeuty; OPTAK – CZ.01.01.01/01/22_002/0001035, 2024-2025
• prof. MUDr. Ivan Dylevský, DrSc., et. al., Variabilita komplexu struktur kyčelního kloubu v procesu vývoje – SGS21/141/OHK4/2T/17, 2021-2022
• Ing. Mgr. Aleš Příhoda, et. al., Vývoj doporučených léčebných postupů roboticky asistované rehabilitace a telerehabilitace, SGS22/206/OHK4/3T/17; 2022-2024
• doc. PhDr. Ing. Jaroslav Průcha, CSc., Ph.D. et. Ph.D., et.al. Robot pro reedukaci bipedální lokomoce, TA ČR; TH03010299
• doc. Ing. Patrik Kutílek, MSc., Smart Mobility pro děti s postižením – terapie, životní styl a volný čas,  TA ČR; FW04020071
• Ing. Mgr. Aleš Příhoda, et. al., Inovace léčebných metod v lázeňství a balneologii, SGS25/111/OHK4/2T/17; 2025-2026
• Ing. Vojtěch Špet, et. al., Imerzivní virtuální realita pro diagnostiku, monitoring a terapii pacientů léčebně rehabilitační péče, SGS24/155/OHK4/3T/17, 2024-2026

Kdo jsme?

Náš tým se zabývá zdravotnickou přístrojovou technikou v intenzivní medicíně. Usilujeme o optimalizaci využití diagnostické i terapeutické techniky v péči o akutní pacienty. Navrhujeme výzkumné studie na JIP, provádíme sběr a analýzu klinických dat a signálů. Podílíme se na vývoji nových technik, komponent a postupů a zabýváme se modelováním a simulacemi v medicíně pro specifické pacientské skupiny. 

Podstatná část naší činnosti je v neonatologii. Věnujeme se problematice dávkování kyslíku u nezralých novorozenců, analýze dat ze speciální přístrojové zdravotnické techniky, jako je např. regionální oxygenace tkáně či transkutánní měření krevních plynů, nebo simulacemi specifických plicních onemocnění.

Náš tým je také schopen obsluhovat celotělový pacientský simulátor a zajišťovat komplexní pacientské simulace pro vzdělávací účely v prostředí simulované jednotky intenzivní péče.

Členové týmu

Ing. Jakub Ráfl, Ph.D. (vedoucí týmu), doc. Ing. Petr Kudrna, Ph.D., doc. Ing. Martin Rožánek, Ph.D., Ing. Veronika Ráfl Huttová, Ph.D., Ing. Leoš Tejkl, Ph.D., Thomas E Bachman, MSc., Ing. Vít Hlaváč, MUDr. Jana Dorňáková, dále doktorandi a studenti FBMI.

Aktuální projekty

• PRICO target range
• Neonatal Oxymeter Bias
• Počítačový model oxygenace nezralého novorozence
• Modely plicních onemocnění nezralých novorozenců
• Systém pro rychlé dávkování kyslíku pacientům
• Tepelný zvlhčovač pro nezralé novorozence

Spolupráce

• Novorozenecké oddělení s jednotkou intenzivně-resuscitační péče, Perinatologické centrum Gynekologicko-porodnické kliniky 2. LF UK a FN Motol
• Oddělení neonatologie s JIP/JIRP, Klinika gynekologie, porodnictví a neonatologie VFN a 1. LF UK v Praze

Vybrané publikace

1. Jonáš K, Lamberská T, Nguyen TA, Kudrna P, Plavka R. High‐flow nasal cannula for stabilisation of very premature infants: A prospective observational study. Acta Paediatrica. 2025;114(5):986-91. doi:10.1111/apa.17519.
2. Nguyen TA, Matoušek J, Kuběna A, Resl K, Kudrna P, Dunajová K, Plavka R. Ventilator variables predicting extubation readiness in extremely premature infants with prolonged mechanical ventilation: A retrospective observational study. Pediatric Pulmonology. 2024;59(12):3585-92. doi:10.1002/ppul.27265.
3. Kudrna P. SpO 2 Histograms-Valuable Tools for Assessing Oxygen Saturation Stability of Newborns. In 2024 E-Health and Bioengineering Conference (EHB) 2024 Nov 14 (pp. 1-4). IEEE. doi: 10.1109/EHB64556.2024.10805674.
4. Janota J, Dornakova J, Karadyova V, Brabec R, Rafl-Huttova V, Bachman T, Rozanek M, Rafl J. Evaluation of the impact of oximeter averaging times on automated FiO2 control in routine NICU care: a randomized cross-over study. Frontiers in Pediatrics. 2023;11:1240363. doi: 10.3389/fped.2023.1240363.
5. Tejkl L, Kudrna P, Rafl J, Bachman TE. Reducing the time delay of oxygen transport to the neonate on continuous positive airway pressure support: A bench study. Frontiers in Pediatrics. 2023;11:1141432. doi: 10.3389/fped.2023.1141432.
6. Rafl-Huttova V, Rafl J, Möller K, Bachman TE, Kudrna P, Rozanek M. Statistical Description of SaO2–SpO2 Relationship for Model of Oxygenation in Premature Infants. Electronics. 2022;11(9):1314. doi:10.3390/electronics11091314.
7. Tejkl L, Kudrna P, Rafl J. Hemoglobin ratio as a forgotten parameter for automatic feedback control systems in preterm neonates: Summary of current knowledge. Current Directions in Biomedical Engineering. 2022;8(2):493-496). doi:10.1515/cdbme-2022-1126.
8. Bibbo D, Kijonka J, Kudrna P, Penhaker M, Vavra P, Zonca P. Design and development of a novel invasive blood pressure simulator for patient’s monitor testing. Sensors. 2020;20(1):259. doi:10.3390/s20010259.
9. Bibbo D, Klinkovsky T, Penhaker M, Kudrna P, Peter L, Augustynek M, Kašík V, Kubicek J, Selamat A, Cerny M, Bielcik D. A new approach for testing fetal heart rate monitors. Sensors. 2020;20(15):4139. doi:10.3390/s20154139.
10. Bachman TE, Rafl J. Response by an automated inspired oxygen control system to hypoxemic episodes: Assessment of damping. Clinician and Technology. 2018;48(2):41-5.

Kdo jsme?

Jsme multidisciplinární tým, který se věnuje výzkumu a vývoji v oblasti zdravotnických technologií v kontextu vesmírných aplikací. Zabýváme se především specifickými technologiemi pro analogové mise a vesmír ve vztahu k lidskému faktoru. Uvedené zahrnuje návrh a vývoj softwarových a mechatronických technologií splňující specifické požadavky na kvalitu a odolnost v prostředích, jako je například prostředí typu ICE (isolated, confined, and extreme). Důležitý je vývoj systémů a metod v souladu s technickými standardy ECSS (European Cooperation for Space Standardization). Využíváme skutečnosti, že se na FBMI ČVUT sešli specialisté se znalostmi z oblasti informatiky, robotiky, raketové techniky a medicíny, a zkušenostmi z oblastí simulací, měření, zpracování a analýz medicínských  a mechatronických dat. 

Jakým výzkumem se zabýváme:

Zabýváme se vývojem metod a systémů pro záznam a vyhodnocování biomedicínských, simulátorových a environmentálních dat, realizací software a návrhem mechatronických částí asistenčních a ergonomických pomůcek pro analogové a vesmírné aplikace.

Členové týmu:

Ing. et Ing. Jan Hejda, Ph.D.
doc. Ing. Patrik Kutílek, M.Sc., Ph.D.; Ing. Lýdie Leová; Ing. Petr Volf; Ing. Marek Sokol, Bc. Jan Tonner, Ing. Veronika Kotolová, Bc. Blanka Sliacká, etc.

K čemu to je?

Software pro záznam a vyhodnocení fyziologických, environmentálních a ergonomických dat a mechatronické systémy tvoří nezbytnou součást řady prostředků pro výcvik, dopravu a pobyt člověka ve vesmíru. Značné uplatnění mají takové systémy především v diagnostice a řízení fyzické kondice v prostředích ICE (isolated, confined, and extreme). Metody zpracování a hodnocení fyziologických, environmentálních a simulátorových dat jsou využívány v diagnostice stavu pohybového aparátu, nervové soustavy a dalších systémů lidského těla. Fyzický a psychický stav posádek během analogových výcvikových a vesmírných misí má vliv na bezpečnost mise a kvalitu plnění úkolů. 
Systémy pro takové aplikace  umožňují dlouhodobé i krátkodobé sledování zdravotního stavu posádek a umožňují identifikovat případné problémy ve zdravotním stavu a předcházet nebezpečným situacím během plnění úkolů misí. Uvedené systémy také tvoří nezbytnou součást asistenčních pomůcek. Vývoj a výzkum probíhá v souladu s ECSS. 
Příkladem perspektivních asistenčních pomůcek jsou například “chytré“ dohledové senzorové systémy záznamu biomedicínských dat, MoCap systémy nebo exoskeletony pro podporu výcviku a plnění náročných pracovních úkonů atd.  Aby byla zaručena bezpečná funkce pomůcek pro náročné aplikace, je nutné také hodnocení jejich vlivu na organismus, což souvisí s vhodnou volbou a testováním konstrukcí v náročných prostředích s nízkým či vysokým tlakem, vlhkostí, teplotou, přetížení.

Vybrané projekty:

• TAČR DELTA TM04000062 (2023-2025) Vývoj platformy pro udržování a monitorování fyzické kondice v izolovaných, uzavřených a extrémních prostředích
• TAČR ÉTA TL05000228 (2021-2023) Nástroj pro zkoumání vlivu osobnostních charakteristik a vnějších faktorů na dynamiku týmu při dlouhodobém pobytu v ICE environment
• TAČR TREND FW01010444 (2020-2022) Vývoj a výzkum syntetického zařízení s umělou inteligencí pro automatickou preselekci a screening pilotů
• TAČR ZÉTA TJ02000036 (2019-2021) Zpátky za volant: Diagnostický a rehabilitační nástroj pro osoby po poškození mozku

Vybrané publikace:

1. Sokol M., Hejda J., Volf P., Kutílek P. Multimodal Emotion Recognition Through a Hybrid CNN-GCN Model Integrating Neuroimaging and Physiological Data (2025) IFMBE Proceedings, 118 IFMBE, pp. 399 - 405
2. Adolf J., Segal Y., Turna M., Nováková T., Doležal J., Kutílek P., Hejda J., Hadar O., Lhotská L. Evaluation of functional tests performance using a camera-based and machine learning approach (2023) PLoS ONE, 18 (11 NOVEMBER), art. no. e0288279
3. Sokol M., Volf P., Hejda J., Leová L., Hýbl J., Schmirler M., Suchý J., Procházka R., Charvát M., Seitlová K., Dolejš M., Schneider J., Kutílek P. DIANA: An underwater analog space mission (2025) Acta Astronautica, 226, pp. 349 - 360
4. Kutilek P., Karavaev A., Hejda J., Krivanek V., Hyb J., Hájková S., Volf P. Control System and User Interface of Cooling Module for Braces
   (2021) IFMBE Proceedings, 80, pp. 286 - 293
5. Hejda J., Kutilek P., Volf P., Sokol M., Leova L., Tonner J., Hejskova M., Kotolova V., Rozloznik M., Sugiarto T., Lin Y.-J., Huang K.-L., Hsu W.-C. Wearable System for Monitoring the Physical Conditions in Isolated, Confined and Extreme Environments (2024) Proceedings of the 2024 21st International Conference on Mechatronics - Mechatronika, ME 2024,
6. Hejda J., Volf P., Sokol M., Leová L., Kutílek P. Spinal Curvature Estimation Using Low-Cost Portable Sensors
   (2025) IFMBE Proceedings, 118 IFMBE, pp. 32 - 37
7. Volf P., Hsu W.-C., Hejda J., Lin Y.-J., Kutilek P., Sugiarto T., Sokol M., Leova L., Tsai H.-L., Chang S.-Y., Tang L.-X. Use of Nonlinear Analysis Methods for Visual Evaluation and Graphical Representation of Bilateral Jump Landing Tasks (2023) 2023 IEEE 5th Eurasia Conference on Biomedical Engineering, Healthcare and Sustainability, ECBIOS 2023, pp. 75 - 78, Cited 0 times.
8. Rozloznik M., Schneider J., Hejda J., Kutilek P., Volf P., Sokol M., Hsu W.C., Huang K.L., Lin Y.J., Sugiarto T., Tang L.X., Lin Y.C. Tool for real-time monitoring and analysis of the exercise in the ICE environment (2024) Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC, 2, pp. 798 - 801, Cited 0 times.
9. Volf P., Hejda J., Sokol M., Leová L., Lin Y.-J., Sugiarto T., Kutílek P. RGB-D Motion Capture System for Monitoring Health Conditions of Employees in Physically Demanding Professions (2025) IFMBE Proceedings, 118 IFMBE, pp. 38 - 44
10. Žarković, D., Šorfová, M., Tufano, J.J., Kutílek, P., Vítečková, S., Ravnik, D., Groleger-Sršen, K., Cikajlo, I., Otáhal, J.; Gait changes following robot-assisted gait training in children with cerebral palsy (2021) Physiological research, 70 (S3), pp. S397-S408.
11. Leova, L., Cubanova, S., Kutilek, P., Volf, P., Hejda, J., Hybl, J., Stastny, P., Vagner, M., Krivanek, V. Current State and Design Recommendations of Exoskeletons of Lower Limbs in Military Applications (2022) Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 13207 LNCS, pp. 452-463. 
12. Mitriková, A., Hejda, J., Volf, P., Bačíková, M., Oberman, Č., Rusnáková, K., Braunová, M., Kutílek, P. Pilot Study of Application of a Hybrid Transportable System for Postural Stability Measurement in Military Professions (2021) IFMBE Proceedings, 80, pp. 968-975. 
13. Kutilek, P., Hejda, J., Volf, P., Krivanek, V., Cicmanec, L., Hana, K., Smrcka, P., Fajnerova, I.Evaluation of Psychological Load of Air Defense Members by Physiological Data Monitoring Compared to the Questionnaire Evaluation Method (2020) Proceedings of the 2020 19th International Conference on Mechatronics - Mechatronika, ME 2020, art. no. 9286626,
14. Volf, P., Bernaskova, K., Hejda, J., Francova, A., Kutilek, P., Hybl, J., Hourova, M. Car Simulator for Selection and Screening of Patients after Brain Injury (2020) Proceedings of the 2020 19th International Conference on Mechatronics - Mechatronika, ME 2020, art. no. 9286600,
15. Volf, P., Kutilek, P., Hejda, J., Viteckova, S., Smrcka, P., Hana, K., Svoboda, Z., Krivanek, V. Methods for kinematic analysis of human movement in military applications: A review of current and prospective methods (2020) Lekar a Technika, 49 (4), pp. 125-135. 
16. Hejda, J., Volf, P., Bačíková, M., Bar, N., Oberman, C., Rusnáková, K., Braunová, M., Kutílek, P. Design of a hybrid portable system for measuring the position of the spine, pelvis and center of gravity of the body (2020) IFMBE Proceedings, 76, pp. 622-633.
17. Hejda, J., Volf, P., Mejstřík, J., Hýbl, J., Tvrzník, A., Gerych, D., Michálek, T., Oberman, Č., Bolek, E., Kutílek, P. Design of device for measuring the load of cross-country ski poles (2020) IFMBE Proceedings, 76, pp. 640-649. 

18. Leova, L., Cubanova, S., Kutilek, P., Volf, P., Hejda, J., Hybl, J., Stastny, P., Vagner, M., Krivanek, V. Current State and Design Recommendations of Exoskeletons of Lower Limbs in Military Applications (2022) Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 13207 LNCS, pp. 452-463. 

19. Mitriková, A., Hejda, J., Volf, P., Bačíková, M., Oberman, Č., Rusnáková, K., Braunová, M., Kutílek, P. Pilot Study of Application of a Hybrid Transportable System for Postural Stability Measurement in Military Professions (2021) IFMBE Proceedings, 80, pp. 968-975. 

20. Kutilek, P., Hejda, J., Volf, P., Krivanek, V., Cicmanec, L., Hana, K., Smrcka, P., Fajnerova, I.Evaluation of Psychological Load of Air Defense Members by Physiological Data Monitoring Compared to the Questionnaire Evaluation Method (2020) Proceedings of the 2020 19th International Conference on Mechatronics - Mechatronika, ME 2020, art. no. 9286626,

21. Volf, P., Bernaskova, K., Hejda, J., Francova, A., Kutilek, P., Hybl, J., Hourova, M. Car Simulator for Selection and Screening of Patients after Brain Injury (2020) Proceedings of the 2020 19th International Conference on Mechatronics - Mechatronika, ME 2020, art. no. 9286600,

22. Volf, P., Kutilek, P., Hejda, J., Viteckova, S., Smrcka, P., Hana, K., Svoboda, Z., Krivanek, V. Methods for kinematic analysis of human movement in military applications: A review of current and prospective methods (2020) Lekar a Technika, 49 (4), pp. 125-135. 

23. Hejda, J., Volf, P., Bačíková, M., Bar, N., Oberman, C., Rusnáková, K., Braunová, M., Kutílek, P. Design of a hybrid portable system for measuring the position of the spine, pelvis and center of gravity of the body (2020) IFMBE Proceedings, 76, pp. 622-633.

24. Hejda, J., Volf, P., Mejstřík, J., Hýbl, J., Tvrzník, A., Gerych, D., Michálek, T., Oberman, Č., Bolek, E., Kutílek, P. Design of device for measuring the load of cross-country ski poles (2020) IFMBE Proceedings, 76, pp. 640-649. 

25. Kutilek, P., Volf, P., Sedova, K., Hejda, J., Krivanek, V., Stehlík, M., Rusnakova, K., Kozlova, S., Braunova, M. Heart rate variability during fighter pilot training (2019) ICMT 2019 - 7th International Conference on Military Technologies, Proceedings, art. no. 8870071, . Cited 1 time.

26. Volf, P., Stehlik, M., Kutilek, P., Kloudova, G., Rusnakova, K., Kozlova, S., Braunova, M., Hejda, J., Krivanek, V., Doskocil, R. Brain electrical activity mapping in military pilots during simulator trainings (2019) ICMT 2019 - 7th International Conference on Military Technologies, Proceedings, art. no. 8870112, . 

27. Kutilek, P., Volf, P., Hejda, J., Smrcka, P., Adolf, J., Krivanek, V., Lhotska, L., Hana, K., Doskocil, R., Kacer, J., Cicmanec, L. Non-contact measurement systems for physiological data monitoring of military pilots during training on simulators: Review and application (2019) ICMT 2019 - 7th International Conference on Military Technologies, Proceedings, art. no. 8870115, 

28. Kacer, J., Krivanek, V., Cicmanec, L., Kutilek, P., Farlik, J., Hejda, J., Viteckova, S., Volf, P., Hana, K., Smrcka, P. Physiological data monitoring of members of air forces during training on simulators (2019) IFMBE Proceedings, 68 (3), pp. 855-860. Cited 5 times.

29. Krivanek, V., Kutilek, P., Doskocil, R., Farlik, J., Casar, J., Hejda, J., Viteckova, S., Volf, P., Smrcka, P.Evaluation methodology and measurement of physiological data to determine operational preparedness of air defense staff: Preliminary results (2019) IFMBE Proceedings, 68 (1), pp. 351-355. Cited 1 time.

30. D'Angeles, A., Kutilek, P., Krivanek, V., Farlik, J., Hejda, J., Volf, P., Smrcka, P., Doskocil, R., Casar, J. Non-linear analysis of trunk movement of air defense staff: Pilot study (2018) Gait and Posture, 65, pp. 505-506. Cited 1 time.

31. Volf, P., Kutilek, P., Hejda, J., Smrcka, P., Krivanek, V., Doskocil, R., Farlik, J., Casar, J., Klikova, M. Heart Rate Variability during Long-Term Air Traffic Control in Cadets (2018) 2018 41st International Conference on Telecommunications and Signal Processing, TSP 2018, art. no. 8441257,

32. Tuan Bui, M., Doskocil, R., Krivanek, V., Hien Ha, T., Bergeon, Y., Kutilek, P. Indirect method usage of distance and error measurement by single optical cameras (2018) Advances in Military Technology, 13 (2), pp. 209-221. 

33. Kacer, J., Kutilek, P., Krivanek, V., Doskocil, R., Smrcka, P., Krupka, Z. Measurement and modelling of the behavior of military pilots (2018) Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics), 10756 LNCS, pp. 434-449.

34. Kutilek, P., Volf, P., Viteckova, S., Smrcka, P., Krivanek, V., Lhotska, L., Hana, K., Doskocil, R., Navratil, L., Hon, Z., Stefek, A. Wearable systems for monitoring the health condition of soldiers: Review and application (2017) ICMT 2017 - 6th International Conference on Military Technologies, art. no. 7988856, pp. 748-752. 

35. Bui, M.T., Doskocil, R., Krivanek, V., Ha, T.H., Bergeon, Y.T., Kutilek, P. Indirect method to estimate distance measurement based on single visual cameras (2017) ICMT 2017 - 6th International Conference on Military Technologies, art. no. 7988846, pp. 695-700. 

36. 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, 

37. 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. 

38. Stary, V., Doskocil, R., Krivanek, V., Kutilek, P., Stefek, A. Missile guidance systems for UAS landing application (2017) Proceedings of the 2016 17th International Conference on Mechatronics - Mechatronika, ME 2016, art. no. 7827863,

39. Kutílek, P., Volf, P., Viteckova, S., Smrcka, P., Lhotska, L., Hana, K., Krivanek, V., Doskocil, R., Navratil, L., Hon, Z., Stefek, A.Wearable systems and methods for monitoring psychological and physical condition of soldiers (2017) Advances in Military Technology, 12 (2), pp. 259-280.

40. Volf, P., Kutílek, P., Hozman, J., Cerný, R., Koukolík, T., Hejda, J.System for measuring kinematics of vestibular system movements in neurological practice (2016) Acta Polytechnica, 56 (4), pp. 336-343.

Kdo jsme?

Multidisciplinární tým složený z odborníků z FBMI ČVUT a FS ČVUT, zabývajících se biomechanikou na mikroskopické úrovni. 
Ing. Martin Otáhal, Ph.D. 
Prof. RNDr. Matěj Daniel, Ph.D. 
Ing. Katarína Mendová 
Patrik Biener

Jakým výzkumem se zabýváme?

Náš tým, se zaměřuje na biomechaniku v nano rozměrech, a snaží se pochopit a popsat chování buněk z hlediska biomechaniky. Tento přístup je zásadní pro rozvoj nových léčebných metod, léků a technologií v biomedicíně a materiálovém inženýrství. Využitím indentačních zkoušek skrze mikroskopii atomárních sil (AFM) se snažíme přispět k hlubšímu porozumění, jak buňky reagují na mechanické podněty.

Mechanické vlastnosti buněk, jako je tuhost, viskoelasticita a adheze, jsou klíčové pro mnoho biologických procesů, včetně buněčné migrace, diferenciace a patogeneze různých onemocnění, například rakoviny. Změny v těchto vlastnostech mohou indikovat počáteční fáze nemoci nebo změny v buněčném chování jako odpověď na léčbu. Proto je důležité tyto vlastnosti přesně měřit a rozumět jim.

Konkrétní témata, kterými se zabýváme jsou: 

• Studium mechanických vlastností buněk a buněčné membrány
• Studium změn mechanických vlastností nádorových buněk (spolupráce s AV ČR)
• Studium interakce mezi nanočásticemi a liposomy
• Studium vlivu anestetik na mechanické vlastnosti buněčné membrány
• Studium mechanické odezvy neuronu na jeho excitaci
• Studium mechanických vlastností nanosítěk

S kým spolupracujeme?

• Laboratoř biomechaniky člověka, Fakulta strojní ČVUT v Praze 
• Mikrobiologický ústav AV ČR
• Ústav experimentální medicíny AV ČR
• Ústav molekulární genetiky AV ČR
• BIOCEV AV ČR
• UCEEB ČVUT v Praze

Projekty pro studenty

•  Experimentální analýza mechanických vlastností neuronů a mechanické odezvy na excitaci pomocí AFM.
• Analýza stability mechanických vlastností liposomů, jako modelu buněk
• Vývoj měřící komory pro měření pomocí AFM
• Analýza mechanických vlastností buněk
• Experimentální analýza mechanických vlastností lipidových membrán
• Experimentální analýza mechanických vlastností hepatitických buněk
• Experimentální analýza mechanických vlastností buněčné membrány

Vybrané publikace

1. MENDOVÁ, Katarína, Martin OTÁHAL, Mitja DRAB a Matej DANIEL. Size Matters: Rethinking Hertz Model Interpretation for Cell Mechanics Using AFM. International Journal of Molecular Sciences [online]. 2024, 25(13) [cit. 2025-05-13]. ISSN 1422-0067. Dostupné z: doi:10.3390/ijms25137186
2. OUTLA, Zuzana, Gizem OYMAN-EYRILMEZ, Katerina KORELOVA, et al. Plectin-mediated cytoskeletal crosstalk as a target for inhibition of hepatocellular carcinoma growth and metastasis. ELife [online]. 2025, 2025-03-07, 13 [cit. 2025-05-13]. ISSN 2050-084X. Dostupné z: doi:10.7554/eLife.102205
3. EAST, B. et al. A polypropylene mesh modified with polye-epsilon-caprolactone nanofibers in hernia repair: large animal experiment. International Journal of Nanomedicine. 2018, 13 3129-3143. ISSN 1178-2013. DOI 10.2147/IJN.S159480. Dostupné z: https://www.dovepress.com/a-polypropylene-mesh-modified-with-poly-epsilon-caprolactone-nanofiber-peer-reviewed-article-IJN
4. EAST, B. et al. Dynamic creep properties of a novel nanofiber hernia mesh in abdominal wall repair. Hernia. 2019, 23(5), 1009-1015. ISSN 1265-4906. DOI 10.1007/s10029-019-01940-w.
5. EAST, B. et al. Liquid resorbable nanofibrous surgical mesh: a proof of a concept. Hernia. 2022, 26(2), 557-565. ISSN 1265-4906. DOI 10.1007/s10029-022-02582-1.
6. MENDOVÁ, K., M. DANIEL a M. OTÁHAL. NONLINEAR CELL DEFORMATION MODEL. Strojnícky časopis. 2023, 2023 ISSN 2450-5471. DOI 10.2478/scjme-2023-0026.
7. TOMŠOVSKÝ, L., P. KUBOVÝ a M. OTÁHAL. EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE LUMBAR SPINE KINEMATICS. Lékař a technika. 2017, 47(2), 49-55. ISSN 0301-5491.
8. OTÁHAL, M. et al. AFM cell indentation: fluid shell model. In: Proceedings of 2023 E-Health and Bioengineering Conference (EHB). IEEE International Conference on e-Health and Bioengineering EHB 2023 - 11-th edition, Bucuresti, 2023-11-09/2023-11-10. Iasi: Gr. T. Popa University of Medicine and Pharmacy, 2023. ISBN 979-8-3503-2887-5.
9. OTÁHAL, M., J. ŘEZNÍČKOVÁ a M. DANIEL. Can be minimization of membrane bending energy used for simulation of the nanoparticle-cell interaction?. In: LHOTSKÁ, L. et al., eds. World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 2018. Prague, 2018-06-03/2018-06-08. Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2019. s. 733-737. IFMBE Proceedings. sv. 68/2. ISSN 1680-0737. ISBN 978-981-10-9038-7. DOI 10.1007/978-981-10-9038-7_136.

Mgr. Ksenia Sedova, Ph.D.
___________________________________
DocentkaKatedra biomedicínské techniky
Fakulta biomedicínského inženýrství
České vysoké učení technické v Praze
e-mail: ksenia.sedova@fbmi.cvut.cz

Docentka Katedry biomedicínské techniky. Z hlediska odbornosti se věnuje výzkumu elektrofyziologických procesů v srdci vice než 15 let. V současné době vede mezinárodní tým, který se zabývá výzkumem v oblasti kardiovaskulární patofyziologie a souvisejících klinických studií, základních zkoumání a simulačních technologií. Je hlavním organizátorem mezinárodního STAFF/MALT sympozia 2022 (18th STAFF-MALT sympozium, září 14-17, 2022, Praha).

Odborný tým:

Doc. Mgr. Ksenia Sedova, Ph.D.  – vedoucí týmu
Ing. Jan Matějka, Ph.D. – člen týmu. Zabývá se návrhem a implementací automatického algoritmu pro zpracování elektrických signálů srdce.
Doc. Ian Azarov, Ph.D. – člen týmu. Zabývá se analýzou elektrofyziologických parametrů srdce z hlediska jejich diagnostického významu.
Mgr. Anastasia Sedova, Ph.D. - členka týmu. Podílí se na zpracování elektrických potenciálů srdce a tím přispívá k validaci automatického algoritmu pro analýzu signálu.
Tamerlan Yusifov, Bc., MSc. – student doktorského studijního programu Biomedicinské inženýrství na FBMI ČVUT v Praze. Zabývá se problematikou patofyziologického významu elektrokardiografických parametrů elektrické dyssynchronie. 
Peter van Dam, Ph.D. (ECG Excellence BV, Nieuwerbrug, Nizozemsko) – člen týmu. Poskytuje software pro zpracování elektrokardiografických dat, zabývá se řešením inverzní elektrofyziologické úlohy a počítačovými simulacemi elektrických procesů v srdci. 
Agnese Sbrollini, Ph.D. (Università Politecnica della Marche, Ancona, Italie) – členka týmu. Zabývá se zpracováním EKG signálů.
prof. MUDr. Josef Kautzner, CSc., FESC (Klinika kardiologie, Institut klinické a experimentální medicíny, Praha, Česká republika) – odborný konzultant týmu.

Současné vědecké projekty

1. Aplikace BSPM a 12-svodového EKG na vyhodnocení elektrické dyssynchronie u pacientů s resynchronizační léčbou

Koncepce transdisciplinárního projektu je založena na výzkumné spolupráci s Klinikou kardiologie IKEM (prof. MUDr. Josef Kautzner, CSc., FESC). V rámci spolupráce s Katedrou kardiologie, Univerzitního medicínského centra Utrecht (Utrecht, Nizozemsko) se provádí počítačová simulace myokardiálních elektrofyziologických procesů v srci a aplikace metod inverzní úlohy pro "patient-specific" vizualizaci komorové aktivity a rekonstrukci torza (Peter Van Dam, Ph.D.). Problematikou analýzy elektrokardiografických signálů srdce se zabývají v rámci tohoto projektu kolegové z Polytechnické univerzity v Itálii (Università Politecnica della Marche, Ancona, Italie), kteří řeší návrh Point2ECG jako nové interaktivní aplikace pro automatickou identifikaci referenčních bodů EKG, umožňující jejich vizuální kontrolu a korekci (Agnese Sbrollini, Ph.D., prof. Laura Burattini, Ph.D.).

Publikace:

1. Sedova K, Repin K, Donin G, Van Dam P, Kautzner J. Clinical utility of body surface potential mapping in CRT patients. Arrhythm Electrophysiol Rev 2021; 10(2):113-119.
2. Sedova KA, van Dam PM, Sbrollini A, Burattini L, Necasova L, Blahova M, Bocek J, Sramko M, Kautzner J. Assessment of electrical dyssynchrony in cardiac resynchronization therapy: 12-lead electrocardiogram vs. 96-lead body surface map. Europace 2023; 25(2):554-560.
3. Sedova K, Van Dam PM, Blahova M, Necasova L, Kautzner J. Localization of the ventricular pacing site from BSPM and standard 12-lead ECG: a comparison study. Scientific Reports 2023; 13(1):1-11.
4. Sramko M, Kryze L, Kukla J, Necasova L, Wunschova H, Bocek J, Sedova K, Kautzner J. Acute hemodynamic effect of a novel dual-vein, multisite biventricular pacing configuration. JACC Clin Electrophysiol 2023; 9(11):2329-2338.
5. Sedova K, Azarov JE, Van Dam PM, Necasova L, Kukla J, Sramko M, Kryze L, Kautzner J. CineECG Repolarization Gradients Predict Acute Hemodynamic Response in CRT Patients. J Cardiovasc Electrophysiol 2025;36(2):338-346.

2. Predikce ventrikulární fibrilace u pacientů s akutním infarktem myokardu

Předmětem tohoto klinického výzkumu je řešení dvou hlavních problémů: 1. nalezení elektrokardiografických parametrů depolarizace a repolarizace spojených s vznikem ventrikulární fibrilace u pacientů s akutním koronárním syndromem, 2. vývoj algoritmu pro automatizované určení těchto parametrů.

Publikace:

1. Sedova KA, Demidova MM, Azarov JE, Hejda J, Carlson J, Bernikova OG, Arteyeva N, Erlinge D, Platonov PG. Terminal T-wave inversion predicts reperfusion tachyarrhythmias in STEMI. J Electrocardiol 2022; 71:28-31.
2. Sedova K, Galinyte V, Arteyeva N, Hejda J, Bernikova O, Kneppo P, Azarov J. Multi-lead vs single-lead Tpeak-Tend interval measurements for prediction of reperfusion ventricular tachyarrhythmias. J Cardiovasc Electrophysiol 2019; 30(10):2090-2097.

3. Mechanismy vzniku ventrikulární fibrilace a modifikace arytmogenního substrátu

Hlavní výzvou základního výzkumu je stanovení role různých elektrofyziologických abnormalit ve vzniku fibrilace komor s následujícím vývojem nového nástroje pro klasifikaci rizik vzniku komorové fibrilace na základě analýzy EKG.

Publikace:

1. Bernikova OG, Durkina AV, Sedova KA, Azarov JE. Determinants of reperfusion arrhythmias: action potential duration versus dispersion of repolarization. J Physiol Pharmacol 2021; 72(5).
2. Durkina AV, Bernikova OG, Mikhaleva NJ, Paderin NM, Sedova KA, Gonotkov MA, Kuzmin VS, Azarov JE. Melatonin pretreatment does not modify extrasystolic burden in the rat ischemia-reperfusion model. J Physiol Pharmacol. 2021; 72(1).
3. Bernikova OG, Vaykshnorayte MA, Ovechkin AO, Sedova KA, Kharin SN, Azarov JE. Preventive Administration of Melatonin Attenuates Electrophysiological Consequences of Myocardial Ischemia. Bull Exp Biol Med. 2020; 169(3):328-331.
4. Bernikova OG, Sedova KA, Durkina AV, Azarov JE. Managing of ventricular reperfusion tachyarrhythmias - focus on a perfused myocardium. J Physiol Pharmacol. 2019; 70(5).

4. Databáze pro nalezení prediktorů komorových tachyarytmií v klinicky relevantních experimentálních modelech infarktu myokardu

Projekt je zaměřen na vývoj algoritmu pro automatickou analýzu a ukládání intramyokardiálních elektrofyziologických dat a standardních 12-svodových EKG signálů získaných v experimentech na modelu infarktu myokardu prasat. Analýza zahrnuje zpracování elektrických signálů a identifikaci referenčních bodů v EKG a unipolárních intramyokardiálních elektrogramech za normálních a abnormálních podmínek. Konečným cílem projektu je vytvoření databáze elektrofyziologických a doplňkových fyziologických dat pro nalezení prediktorů fatálních komorových tachyarytmií vznikajících při akutní ischemii myokardu.

Publikace:

1. Sbrollini A, Sedova K, Van Dam P, Kautzner J, Morettini M, Burattini L. Point2ecg: An interactive software application for the identification of electrocardiographic fiducial points. In Proceedings of the International Union for Physical and Engineering Sciences in Medicine, Singapore, 12–17 June 2022.