Elektromagnetické pole živých organismů

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

Základní fyzikální poznatky a rovnice, elektrostatické pole, proudové a magnetické stacionární a pole nestacionární. Aplikace teorie elektromagnetického pole v biologii. Anatomické a fyziologické základy bioelektromagnetismu. Bioelektrické zdroje a vodivé prostředí. Integrální vztahy elektrodynamiky bioelektrických polí, elektrodynamické aspekty matematického modelování elektrokardiografie a elektroencefalografie. Topografická koncepce bioelektrických a biomagnetických měření. Metody a techniky měření. Elektrická a magnetická stimulace.

Požadavky:

Pro udělení klasifikovaného zápočtu je nezbytné splnit následující podmínky. Povinná účast na všech cvičeních. Domácí příprava na cvičení a aktivní účast při řešení úloh během výuky (20 % z celkového hodnocení předmětu). Studující může být na začátku cvičení ústně přezkoušen z vědomostí souvisejících s řešenými úlohami. Úspěšné absolvování zápočtového testu (80 % z celkového hodnocení předmětu). Test se bude skládat z písemné a ústní části. Písemná část bude provedena formou testu, který bude obsahovat otázky, na něž budou studenti odpovídat. Počet otázek v testu je 10 až 20, přičemž některé otázky mohou mít větší váhu při hodnocení než ostatní. Hodnocení bude odpovídat procentuální úspěšnosti přesně podle platné klasifikační stupnice. V případě, že výsledky písemné části jsou dostačující pro klasifikaci, může být od ústní části ustoupeno. Při absolvování ústní části přezkoušení bude stanovena výsledná známka jako průměr známky z tohoto přezkoušení a písemného testu. Je-li výsledek kterékoliv části hodnocen stupněm F, je i výsledná známka automaticky F, v takovém případě se neuplatňuje předchozí pravidlo o výpočtu průměru.

Osnova přednášek:

1. Základní fyzikální poznatky a rovnice, elektrostatické pole, proudové a magnetické stacionární a nestacionární pole. nární, elektromagnetické vlny.

2. Aplikace teorie elektromagnetického pole v biologii. Anatomické a fyziologické základy bioelektromagnetismu.

Elektrické vlastnosti organismu, membránový potenciál buňky. Nernstova rovnice, rovnice Goldman - Hodgkin - Katz, elektrický model buněčné membrány.

3. Vznik a šíření vzruchu v těle neuronu, klidový membránový a akční potenciál. Metody a techniky měření alektrické aktivity buněk, měřicí metoda „terčíkový zámek“, měřicí metoda „napěťový zámek“.

4. Vznik a šíření vzruchu srdečním svalem, převodní systém srdeční. Teorie elektrokardiografických svodů, povrchové potenciály, pole dipólu. Definice objemového prostředí, zdroje a vodiče a jejich modelování, inverzní úloha.

5. Elektrické signály oka, elektrookulogram, elektroretinogram, kortikální implantát. Elektrická aktivita mozkové tkáně a její snímání a zpracování. Biomagnetická aktivita a metody a techniky měření. Multifunkční zobrazení biopotenciálů.

6. Elektrická a magnetická stimulace organismu.

7. Metody a techniky měření elektrických vlastností prostředí organismu.

Osnova cvičení:

1. Van de Graafův generátor.

2. Wimhurstova indukční elektřina.

3. Pohyb nabité částice v magnetickém a elektrickém poli.

4. Elektrookulografie.

5. Elektrická simulace srdce.

6. Šíření akčního potenciálu nervovým vláknem.

7. Mapování elektrické aktivity srdce.

Cíle studia:

Cílem je seznámit studenty s obecnými základy teorie elektrického a magnetického pole, s podstatou a významem vzniku elektromagnetických polí v prostředí živého organismu a s vlivy elektromagnetických polí na živé organismy. Seznámit studenty se způsoby modelováním těchto polí a jejich zdrojů přímou a inverzní metodou, s modelováním na různých strukturálních úrovních organismu.

Studijní materiály:

[1] Novotný, K.: Teorie elmag. pole I. Praha, ČVUT 2005.

[2] Malmivuo, J. - Plonsey, R.: Bioelectromagnetism - Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields. New York, Oxford University Press 1995.

[3] Titomir, L. I. - Kneppo, P.: Bioelectric and Biomagnetic fields. Boca Raton, CRC Press 1994.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - prezenční v angličtině (povinně volitelný předmět)