Aplikace elektromagnetického pole v medicíně

Garant předmětu:

Jan Vrba

Přednášející:

David Vrba, Jan Vrba

Cvičící:

David Vrba, Jan Vrba

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

Přehled aplikací mikrovlnné techniky, interakce VF pole s hmotou, absorpce elmag. pole v biologické tkáni, biologické účinky elektromagnetického pole, hygienické normy, hypertermie, aplikátory pro mikrovlnnou hypertermii, návrh a testování aplikátorů, mikrovlnná neinvazivní termoterapie, perspektivní lékařské aplikace mikrovlnné techniky.

Požadavky:

Podmínky zápočtu:

Aktivní účast na cvičeních včetně domácí přípravy. Jsou přípustné dvě absence cvičení. Vpřípadě dlouhodobé nemoci je třeba domluvit náhradu.

Podmínky zkoušky:

Zkouška je ústní v délce přibližně 30 minut. Obsah zkoušky tvoří náplň přednášek včetně souvisejících kapitol v doporučené literatuře, náplň cvičení a zadaného samostatného studia.

U studentů se předpokládá znalost matematiky, fyziky a elektrotechniky v rozsahu prvních tří ročníků oboru BMT.

Osnova přednášek:

1. Radiofrekvenční a mikrovlnné aplikace v medicíně.

2. Elektrické parametry biologických tkání a související metody měření.

3. Šíření elektromagnetických polí v biologických tkáních - FDTD.

4. Radiofrekvenční a mikrovlnná hypertermie a ablace: pracovní principy, klinické výsledky a technické vybavení.

5. EM zobrazování - přehled (radiometr, mikrovlnná tomografie, elektrická impedanční tomografie).

6. Přenos tepla v biologických tkáních. Kapacitní, obdélníkový vlnovod, rovinný, MTM, evanescentní režim, intrakavitární a intersticiální aplikátory.

7. Plánování léčby v mikrovlnné hypertermii.

Osnova cvičení:

1. Bezpečnost práce v laboratoři, úvod do cvičení. Testování hypertermických aplikátorů - měření koeficientu odrazu, měření rozložení absorbovaného výkonu ve fantomu biologické tkáně (laboratorní ukázka).

2. Měření elektrické vodivosti a permitivity fantomů biologických tkání (laboratorní cvičení).

3 Implementace 1D numerické simulátoru šíření EM pole v biologické tkáni v prostředí MATLAB (cvičení v počítačové učebně).

4. Numerický model vlnovodného mikrovlnného aplikátoru v prostředí COMSOL Multiphysics (cvičení v počítačové učebně).

5. Rozdílové mikrovlnné zobrazování - identifikace mozkové příhody, neinvazivní měření teploty v prostředí MATLAB (cvičení v počítačové učebně).

6. Mikrovlnná ablace - experiment a modelování.

7. Plánování léčby pomocí numerických simulátorů EM pole (cvičení v počítačové učebně). Zápočet.

Cíle studia:

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy aplikací EM pole v moderní medicíně, zejména v diagnostice a terapii.

Studijní materiály:

[1] J. Vrba, Lékařské aplikace mikrovlnné techniky. ČVUT Praha 2003.

[2] D. M. Pozar, Microwave Engineering, 3rd ed. Wiley John + Sons, 2004.

[3] R. F. Harrington, Time-Harmonic Electromagnetic Fields. McGraw-Hill Book Company, 1961.

[4] Int. Journal of Hyperthermia

[5] http://elmag.org/doku.php/frvs:mer_emise_fot_2011

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt	místnost KL:B-124 Vrba J. Vrba D. 10:00–11:50 LICHÝ TÝDEN (přednášková par. 1) Kladno FBMI Laboratoř zpracování dat místnost KL:B-433 Vrba J. Vrba D. 10:00–11:50 SUDÝ TÝDEN (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. KI a MZT
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Prospectus - magisterský (!)
• Navazující magisterský studijní program BME v aj (povinně volitelný předmět)