====== 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. **[[htp_tool|Systém pro plánování hypertermické léčby]]** - v tomto projektu je našim cílem vyvinout univerzální systém hypertermického plánování léčby aplikovaného v klinické praxi. {{:obrazky:obr_radiofrekvencni_a_mikrovlnna_hypertermie.png?nolink&500|}} ====== 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. {{:obrazky:obr_mikrovlnne_neinvazivni_monitorovani_teploty_pri_hypertermii_nebo_ablaci_tkane.png?nolink&500|}} ====== 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. {{:obrazky:obr_mikrovlnny_system_pro_detekci_a_klasifikaci_cevnich_mozkovych_prihod.png?nolink&500|}} ====== 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. {{:obrazky:obr_mereni_dielektrickych_parametru_tkani_a_vyroba_fantomu.png?nolink&500|}} ====== 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. {{:obrazky:obr_vyuziti_radarovych_metod_v_medicine.png?nolink&500|}} ====== 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. {{:obrazky:obr_elektroporace.png?nolink&500|}} ====== 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. {{:obrazky:obr_low-field_magneticka_rezonance.png?nolink&500|}} ====== 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 {{:obrazky:obr_hodnoceni_prutoku_a_3d_tisk_srdci.png?nolink&500|}}