Lékařská biofyzika

Platnost akreditace: 27. 11. 2029

Předseda oborové rady:
prof. MUDr. et RNDr. Jiří BENEŠ, CSc.

Ústav biofyziky a informatiky 1. LF UK
Salmovská 1
120 00  Praha 2
tel.: 224 965 810
e-mail: @email

 

Kontaktní osoba:
Mgr. Bc. Ludmila Maffei Svobodová
Ústav biofyziky a informatiky 1. LF UK
Salmovská 1
120 00  Praha 2
tel.: 224 965 858
e-mail: @email

 

Členové oborové rady

Charakteristika studijního programu

Lékařská biofyzika je interdisciplinární vědní obor využívající prakticky všechny biologické obory a je zaměřen na vědecké bádání a samostatnou výzkumnou činnost v multioborovém prostředí od přírodních věd až po klinické lékařské práce. Obor vznikl původně z potřeby vyčlenit z technických a biologických disciplín medicínské aplikace, kde se sleduje interakce fyzikálních polí a záření se živým organismem.

Cílem studia je pochopení základních biologických procesů pro vývoj inovativních metod nebo přístrojů pro klinickou aplikaci v diagnostice či terapii. Studenti, v návaznosti na své magisterské vzdělání, jsou zapojováni do vědeckých a výzkumných projektů na školicích pracovištích a školitelem motivováni k řešení vlastních vědeckých a výzkumných problémů. Během studia jsou vedeni k samostatnému publikování výsledků své vědecké práce. V souladu s aktuálním vývojem se program rovněž zaměřuje na provázanost studia s potřebami klinické praxe.

Podmínky přijímacího řízení specifické pro studijní program

Podmínky a průběh přijímacího řízení pro kombinovanou formu studia jsou stejné jako podmínky pro prezenční formu.

Doporučujeme předem kontaktovat potenciálního školitele a konzultovat s ním vhodnou formu přípravy na přijímací pohovor. Každý studijní program má svá specifika, proto vám školitel může pomoci při přípravě na přijímací zkoušku (pohovor).

Témata disertačních prací

OR nevypsala žádná témata. Uchazeč si zvolí předběžné téma individuálně a kontaktuje potenciálního školitele. Společně s ním konzultuje zvolené téma a dohodne se na jeho přesnější specifikaci. V případě nejasností doporučujeme kontaktovat rovněž předsedu OR. Ten mu může podle potřeby doporučit konzultovat téma i s dalším specialistou podle zaměření zamýšleného projektu. 

Pokud uchazeč neví, jaké téma/jakého školitele si zvolit, kontaktuje předsedu OR, s nímž konzultuje vhodné téma a potenciálního školitele. 

Tato volba je předběžná, přijímací komise může po konzultaci s uchazečem navrhnout jiného školitele.

Školitelé studijního programu

Každý školitel musí být schválen OR. Kritéria pro přijetí nových školitelů si určuje OR. Pokud navrhovaný školitel není dosud schválen OR, musí tak být učiněno nejpozději do zápisu uchazeče do studia (za předpokladu, že uchazeč bude přijat). Seznam školitelů schválených OR naleznete zde. Po rozkliku se zobrazí pracoviště školitele a kontakt na něj.

Požadavky v průběhu studia

Studijní povinnosti pro prezenční i kombinovanou formu studia jsou stejné.

  • Po přijetí vypracovat ISP, jeho schválení školitelem a garantem programu.
  • Součástí ISP je povinnost absolvování souboru 3–4 jednosemestrálních odborných předmětů (doporučený rozsah jsou čtyři předměty) a jazyková příprava, prokázaná zkouškou z angličtiny nebo uznávaným certifikátem jazykové způsobilosti.

Studijní předměty si student volí ze seznamu kurzů v rámci DSPB především s ohledem na téma disertační práce a charakter dosavadního vzdělání studenta. Se souhlasem školitele a OR je možné zařadit též předměty z nabídky jiných doktorských předmětů na vysokých školách. Do souboru odborných předmětů je možno výjimečně zařadit také maximálně dva předměty ze studia v magisterském studijním programu, pokud je student pro studijní program uplatní a student tato témata ve studiu v magisterském studijním programu neabsolvoval.

Součástí ISP je průběžná publikační činnost a prezentace výsledků na domácích i zahraničních vědeckých konferencích. Možné/vhodné je i zapojení studentů do pregraduální výuky (praktická cvičení).

Požadavky na absolvování stáží
 

Předpokládá se alespoň jedna měsíční či delší zahraniční stáž, případně účast na výzkumném projektu. Ve výjimečných případech, pokud by student vykázal vědecké výsledky násobně přesahující požadavky nebo výjimečné vysoce ceněné publikace, může OR rozhodnout o prominutí povinnosti.

Vypsané kurzy

B90087 Biofyzikální metody v medicíně
B90215 Practical Medical Physics and Technology for the Leksell Gamma Knife Radiosurgery (kurz se v letošním akad. roce nekoná)
B90249 Zobrazovací metody a systémy lékařství

Požadavky ke SDZ

Podmínkou konání SDZ je předchozí úspěšné absolvování studijních povinností a zkoušky z anglického jazyka (zkouška na Ústavu jazyků 2. LF UK, státní jazyková zkouška nebo mezinárodně uznávaná jazyková zkouška, např. TOEFL, Cambridge Certificate).

Cílem SDZ je ověření šíře a kvality znalostí studenta, jeho způsobilosti osvojovat si nové poznatky, hodnotit je a tvůrčím způsobem využívat ve vztahu ke zvolenému oboru doktorského studijního programu a tématu disertační práce. Cílem zkoušky je prověřit vědecké myšlení studenta, tj. schopnost postihnout podstatu problému včetně schopnosti navrhovat vlastní způsoby řešení.

Otázky ke SDZ

Obecná biofyzika

1. Struktura elektronového obalu atomu
2. Magnetický moment elektronu
3. Magnetické vlastnosti atomového jádra
4. Princip hmotnosti spektrometrie
5. Síly působící mezi molekulami
6. Gibbsovo fázové pravidlo, fázový diagram
7. Elektrické vlastnosti koloidů
8. Koligativní vlastnosti roztoků
9. Význam osmotického tlaku pro výměnu vody v kapilárách
10. Fyzikální zákony významné pro dynamiku krevního oběhu
11. Termodynamické stavové funkce
12. Chemický potenciál
13. Extinkce, Lambert-Beerův zákon
14. Emisní a absorpční spektrální analýza
15. Zvětšení a rozlišovací schopnost optického mikroskopu
16. Princip elektronového mikroskopu
17. Principy detekce ionizujícího záření, selektivní a integrální detekce záření γ
18. Princip spektrometrie záření γ
19. Metody osobní dozimetrie, expozice a dávka záření
20. Chyby měření, prokládání diskrétních měřených hodnot spojitou funkcí, metoda nejmenších čtverců
21. Fyzikální vlastnosti ultrazvukových vln
22. Fyzikální principy využití ultrazvuku v diagnostice
23. Princip NMR
24. Osmotický tlak, osmotická práce ledvin
25. Difúze
26. Aktivní a pasivní transport buněčnou membránou
27. Donnanova rovnováha na buněčné membráně
28. Princip funkce laseru
29. Elektrochemický potenciál, klidový membránový potenciál
30. Účinky elektrického proudu
31. Elektrodiagnostické metody
32. Absorpce rtg. záření
33. Princip počítačové tomografie
34. Biologické účinky rtg a γ záření, dávka záření, dávkový ekvivalent
35. Radioaktivní rozpad, fyzikální, biologický a efektivní poločas
36. Deterministické účinky ionizujícího záření
37. Stochastické účinky ionizujícího záření
38. Diagnostika akutní nemoci z ozáření
39. Léčba akutní nemoci z ozáření
40. Vztah fyzikálních vlastností světelného záření na jeho biologickém účinku

Doporučená literatura

Ivo Hrazdira, Vojtěch Mornstein: Lékařská biofyzika a přístrojová technika. Neptun 2004,
ISBN-10: 80-902896-1-4
Vojtěch Mornstein, Ivo Hrazdira, Aleš Bourek: Lékařská fyzika a informatika. Neptun 2007,
ISBN-13: 978-80-86850-02-3
Ivo Hrazdira, Vojtěch Mornstein, Jiřina Škorpíková: Základy biofyziky a zdravotnické techniky.
Neptun 2006, ISBN-10: 80-86850-01-3
Navrátil, Leoš; Rosina, Jozef a kolektiv: Medicínská biofyzika, Grada, 2005, s. 524, ISBN: 978-
80-247-1152-2

Fyziologie

1. Buňka – složení
2. Iontové kanály
3. Tělní tekutiny
4. Nervový systém – stavba, funkce
5. Klidový a akční potenciál
6. Synapse
7. Svalstvo – stavba, funkce
8. Kosterní svalstvo
9. Hladké svalstvo
10. Funkční anatomie srdce
11. Činnost srdce, EKG křivka
12. Řízení srdeční činnosti
13. Oběh krve – funkční anatomie
14. Složení krve
15. Hemoglobin
16. Červené krvinky
17. Destičky
18. Krevní skupiny
19. Lymfatický systém
20. Bílé krvinky
21. Imunitní systém
22. Dýchací cesty
23. Transport plynů
24. Regulace dýchání
25. Ledviny
26. Acidobazická rovnováha
27. Vnitřní prostředí CNS
28. Hematoencefalická bariéra
29. Funkční stavy CNS a bioelektrická aktivita
30. Integrační funkce CNS

Doporučená literatura

1. Lékařská fyziologie – Otomar Kittnar a kolektiv (Grada, 2011)
2. Elektronická učebnici Fyziologie
3. Lékařská fyziologie (Grada-Avicenum, Praha 1994, reedice 1996,1999,2003
4. Základy lékařské fyziologie – M. Langmeier a kol. (Grada 2009) – blíže zde
5. Atlas fyziologických regulací – O. Kittnar, M. Mlček (Grada Publishing,2009
6. Atlas fyziologie člověka – S.Silbernagl, A. Despopoulos (Grada 1993)
7. Základy neurověd – J. Mysliveček a kolektiv (Triton 2009), 2., opravené a
přepracované vydání

Biochemie

1. Glykolýza
2. Glukoneogeneze
3. Pentozový cyklus
4. Cyklus kyseliny citronové
5. Dýchací řetězec
6. ß-oxidace mastných kyselin
7. Přeměna aminokyselin
8. Energetický metabolismus svalu
9. Membrány
10. Transport látek (voda, ionty, organické molekuly)
11. Metabolismus N-acetylaspartátu
12. Metabolismus kreatinu a fosfokreatinu
13. Metabolismus sloučenin cholinu, nejdůležitější cholinové sloučeniny
14. Metabolismus inositolů
15. Metabolismus nejdůležitějších neurotransmiterů
16. Metabolismus laktátu
17. Metabolismus glukózy
18. Metabolismus fenylalaninu
19. Metabolismus ATP, ADP, AMP
20. Úloha anorganického fosfátu v metabolismu

Doporučená literatura

MATOUŠ, Bohuslav. Základy lékařské chemie a biochemie. 1. vyd. Praha: Galén, 2010, xv, 540 s. ISBN 978-80-7262-702-8.
PRŮŠA, Richard a kol. Errata k učebnici Matouš, B: Základy lékařské chemie a biochemie.
MURRAY, Robert K. Harperova biochemie. 4. čes. vyd. Jinočany: Nakladatelství a vydavatelství H&H, c2002, 872 s. ISBN 80-731-9013-3. 
ALBERTS, Bruce. Základy buněčné biologie: úvod do molekulární biologie buňky. 2. vyd. Překlad Arnošt Kotyk, Bohumil Bouzek, Pavel Hozák. Ústí nad Labem: Espero
Publishing, c1998, 630 s. ISBN 80-902-9062-0.
KOOLMAN, Jan a Klaus-Heinrich RÖHM. Barevný atlas biochemie. 1. české vyd. Praha: Grada, 2012, 498 s. ISBN 978-802-4729-770.

Magnetická rezonance

1. Rezonanční podmínka, magnetický moment, gyromagnetický poměr
2. Blochovy rovnice, tvar signálu
3. Intenzita signálu
4. Pulsní NMR spektroskopie
5. Fourierova transformace
6. NMR spektrum, definice chemického posunu, standardizace
7. Relaxační čas T1
8. Aditivita relaxačních časů a základní příspěvky k relaxačním mechanismům
9. Relaxační čas T2
10. NOE
11. MR tomograf a MR spektrometr, rozdíly v konstrukci, základní konstrukční schéma
12. Typy cívek používaných v MR spektroskopii
13. Citlivost NMR měření, poměr signál šum při měření spekter a možnosti jeho zvyšování
14. Rozlišovací schopnost NMR spektrometru
15. Princip MR zobrazování a porovnání MR zobrazování a MR spektroskopie
16. K-prostor v MR zobrazování a MR spektroskopii
17. In vivo MR spektroskopie – její rozdíl od vysoko rozlišující NMR
18. Metody spinového a stimulovaného echa v in vivo MR spektroskopii
19. Metoda povrchových cívek
20. Metoda „single voxel“
21. Metoda „spektroskopického zobrazování“
22. Metody potlačení signálu vody (T1, selektivní pulsy, postprocesing)
23. Metody zpracování – klasický postup (ZE,EM,FT,PH,BL,FIT)
24. Metody zpracování MR spektra ve frekvenční a časové doméně
25. Základní metabolity sledované 1H MR spektroskopii
26. Základní metabolity sledované 31P MR spektroskopii
27. Základní metabolity sledované 13C MR spektroskopií
28. Metody zjišťování absolutních koncentrací 1H MRS
29. Metody zjišťování absolutních koncentrací 31P MRS
30. Vyšetřovací protokol in vivo MR spektroskopie

Doporučená literatura

1) LIANG, Z. Principles of Magnetic Resonance Imaging: A Signal Processing Perspective. New York: IEEE Press, 2000.
2) BERGER, S., BRAUN, S. 200 and More NMR Experiments: Practical Course. Wiley-VCH, 2002.
3) HUETTEL, S. A., SONG, A. W., MCCARTHY, G. Functional Magnetic Resonance Imaging, Second Edition, Sinauer Associates, Inc., 2009. ISBN 978-0-87893-286-3.
4) KUPKA K, a kol. Nukleární medicína, učební text, P3K, Příbram 2007, ISBN 978-80-903584-9-2
5) www.sweb.cz/AstroNuklFyzika
6) SEIDL Z, VANĚČKOVÁ M. Magnetická rezonance mozku, míchy a páteře. Grada 2007. ISBN 978-80-247-1106-5
7) VANĚČKOVÁ M, SEIDL Z. Magnetická rezonance a roztroušená skleróza mozkomíšní. Mladá Fronta 2010. ISBN 978-80-204-2182-1

Požadavky na publikační činnost

Nejméně dvě originální práce v časopise s IF, které se týkají tématu disertační práce a mají dohromady souhrnný impakt faktorem alespoň 1,0. Alespoň u jedné z publikací musí student být prvním autorem.

Požadavky k obhajobě

  • Splnění všech výše zmíněných studijních povinností včetně složení SDZ.
  • Autorství (spoluautorství) minimálně dvou původních vědeckých prací k tématu disertační práce přijatých ke zveřejnění v mezinárodně uznávaném časopise s impakt faktorem (Web of Science), alespoň u jedné publikace musí být student prvním autorem.
  • OR vyžaduje autoreferát.

Obhajoba disertační práce

Jde o ucelené vědecké pojednání s přesným vymezením vlastních původních výsledků a uvedením veškerých pramenů. Předpokladem předložení disertační práce jsou minimálně dvě původní práce přijaté k publikaci v časopisech s impakt faktorem. Disertační práce se předkládá předsedovi OR, a to buď v klasické formě, nebo ve formě monotematicky zaměřeného souboru nejméně pět vědeckých publikací, opatřených společným úvodem, diskuzí a souhrnem. Současně s disertací se předkládá i autoreferát v angličtině. 

Průběh obhajoby

Student představí téma svého výzkumu ve slovním sdělení, následuje diskuze o problematice výzkumu, resp. disertační práce. Komise položí studentovi čtyři otázky z výše uvedeného seznamu.

Profil absolventa studijního programu

Studijní program je interdisciplinární vědní obor využívají spolupráci převážně biologických pracovišť od základního výzkumu až po klinická pracoviště. Výchova studentů se zaměřuje na vzájemné souvislosti mezi fyzikou a medicínou. Pozornost se věnuje především prohlubování poznatků v diagnostických a terapeutických metodách, možnostem terapeutického ovlivnění fyzikálních dějů na buněčné membráně, matematickému modelování biologických dějů, biomechanice, studiu biosignálů a především studiu biofyzikálních dějů elektromagnetického záření.

Předpokládané uplatnění absolventů

Absolvent bude moci působit nejen na tradičních vědeckých pracovištích, jako jsou výzkumné ústavy nebo vysoké školy, ale i na klinických pracovištích, ve výzkumných týmech na univerzitách a v nemocnicích. Lze očekávat vzhledem k nárůstu techniky v medicíně i zapojení a ve výzkumných týmech mezinárodních zaměřených na lékařskou fyziku na klinických pracovištích zejména fakultních a krajských nemocnic.

Vytvořeno: 19. 5. 2021 / Upraveno: 15. 3. 2022 / Odpovědná osoba: ThDr. Jitka Sýkorová, Ph.D.