17DBBEMG - Bioelektromagnetismus

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.

Standardně probíhá výuka kontaktní formou a předmět je zakončen ústní zkouškou, které předchází písemná příprava. V případě, že počet studentů je menší než 5 může výuka probíhat v podobě řízeného samostudia s pravidelnými konzultacemi. V tom případě je kromě zkoušky navíc požadováno vypracování písemné studie studentem na zadané téma.

1.Statické a quasi-statické elektrické a magnetické pole, elektromagnetické pole ? základní fyzikální poznatky a rovnice, materiálové vztahy, okrajové podmínky, platnosti aproximací.

2.Úvod do problematiky bioelektromagnetického pole. Aplikace elektromagnetického pole v biologii. Anatomické a fyziologické základy bioelektromagnetismu.

3.Klidový membránový potenciál. Fyzikální vyjádření membránového potenciálu ? Nernstova rovnice. Elektrický model buněčné membrány. Elektrické vlastnosti buněčné membrány.

4.Podstata vzniku klidového membránového potenciálu. Fyzikální vyjádření MP ? rovnice G-H-K. Podstata vzniku a šíření akčního potenciálu. Průmět akčního potenciálu do extracelulárního prostředí neuronu.

5.Metody a techniky měření elektrické aktivity buněk, měřicí metoda ?terčíkový zámek?, měřicí metoda ?napěťový zámek?, můstková metoda.

6.Vznik a šíření vzruchu srdečním svalem, převodní systém srdeční. Teorie elektrokardiografických svodů, povrchové potenciály.

7.Definice objemového prostředí, modelování zdrojů a vodičů, pole dipólu. Inverzní úloha. Mapování elektrické aktivity.

8.Biomagnetická měření.

9.Elektrická stimulace nemyelinizovaného a myelinizovaného axonu. Materiály elektrod a jejich tvar.

10.Magnetická stimulace nervové tkáně, návrh stimulační cívky, stimulační impulz, numerické simulace magnetická stimulace.

11.Stimulace srdečního svalu, kardiostimulátory, teorie defibrilace, jednodimenzionální aktivační/defibrilační model, defibrilátory.

12.Měření elektrických a magnetických vlastností biologických tkání, elektrická impedanční tomografie (EIT), elektrické měření impedance, metody rekonstrukce obrazu EIT.

13.Anatomie a fyziologie oka, elektrické signály generovány okem, elektrookulogram.

14.Úvod do mikrovlnné hypertermie. Biologické účinky hypertermie. Systémy, aplikátory a nové trendy v mikrovlnné hypertermii.

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.

Povinná:

[1] Malmivuo, J. - Plonsey, R.: Bioelectromagnetism - Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields. New York, Oxford University Press, 1995. http://www.bem.fi/book/

Doporučená:

[2] Titomir, L. I. - Kneppo, P.: Bioelectric and Biomagnetic fields. Theory and Applications in Electrocardiology. Boca Raton, CRC Press 1994, 346s

[3] Plonsey, R. - Barr, R.C.: Bioelectricity: A Quantitative Approach. Plenum Press, New York, 1988.

[4] Kneppo, P. - Titomir, L.I.: Biomagnetnyje izmerenija. Moskva, Energoatomizdat 1989. 288s.