Bez názvu2
Přednášky z lékařské biofyziky
Biofyzikální ústav Lékařské fakulty
Masarykovy univerzity, Brno
low sisyf_anim 13A resist

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
2
Lékařské přístroje: Úvod
Přednášky z lékařské biofyziky
Biofyzikální ústav Lékařské fakulty
Masarykovy univerzity, Brno

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
3
Lékařská biofyzika
ØV lékařské biofyzice se zabýváme fyzikálními principy biomedicínských metod a přístrojů a jejich
interakcemi s lidským tělem, které je činí užitečnými ve zdravotní péči, včetně otázek bezpečnosti
pacientů i uživatelů a kvality zdravotní péče.
ØPopis fyzikálních procesů probíhajících v živém organismu a účinků fyzikálních faktorů na živé
organismy považujeme za důležité východisko.

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
4
Vazby
ØPřírodní vědy (fyzika, chemie a biochemie, biologie)
ØMorfologické obory
ØFyziologie a patologická fyziologie
ØKlinické obory (téměř všechny!)

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
5
Jak studovat?
•Studium lékařské biofyziky nepředstavuje problém z hlediska rozsahu požadovaných znalostí.
Problémem může být pochopení fyzikálních principů a jejich aplikace. Memorování bez pochopení
podstaty je nedostatečné pro úspěch u zkoušky (nemá ani smysl z hlediska budoucí profese).
sisyf_anim
Učebnice a všechny presentace přednášek poskytují informaci nutnou pro úspěch u zkoušky!!!

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
6
Lékařské přístroje: Úvod

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
7
Co to je lékařský přístroj?
•“Jakýkoliv nástroj, přístroj, spotřebič, materiál nebo jiný předmět, používaný samostatně nebo v
kombinaci s jiným, včetně softwaru potřebného pro vlastní aplikaci, zamýšlený výrobcem pro použití
na lidských bytostech za účelem:
–Diagnózy, prevence, monitorování, léčby nebo ulehčení nemoci,
–Diagnózy, monitorování, léčby nebo ulehčení či kompenzaci při zraněních nebo tělesném postižení,
–Zkoumání, nahrazování nebo modifikování částí těla či fyziologických procesů,
–Kontroly početí
• a který nedosahuje svého základního zamýšleného účinku na lidský organismus farmakologicky,
imunologicky nebo metabolicky, který však takto může být podpořen ve své funkci.” (Směrnice EU o
lékařských přístrojích, článek 1(2a))

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
8
Aktivity v oblasti zdravotní péče
ØPrevence
ØDiagnóza
ØLéčba
ØRehabilitace
ØPaliativní péče (jestliže léčba není možná)

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
9
Lékařské zobrazovací přístroje (in vivo diagnostika)
ØProjekční rtg přístroje
ØVýpočetní tomografie (CT)
ØUltrazvukové zobrazení včetně dopplerovského
ØMagnetická rezonance (MRI)
ØRadionuklidové zobrazení (nukleární medicína)
Øtermografie
Øatd. (optoakustické zobrazení?)
ultrasound ultrasound

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
10
•Teoretické pozadí:
•
•Ionizující záření (vznik, měření, interakce s látkou), vlastnosti atomového obalu a jádra,
základní pojmy akustiky, spektrum elektromagnetického záření….
Lékařské zobrazovací přístroje (in vivo diagnostika)

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
11
Lékařské laboratorní přístroje (in vitro diagnostika)
ØSeparační technika, centrifugy atd.
ØElektroforéza, kapilární elektroforéza
ØpH-metry, iontově selektivní elektrody
ØPočítače částic a buněk
ØSpektrofotometry
ØFlow-cytometrie
ØMikroskopie
ØVysokotlaká kapalinová chromatografie
ØPřístroje pro klinickou biochemii, hematologii, imunologii
ØScintilační počítače
ØPřístroje pro genetickou analýzu
Ø……
Cover3

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
12
•Teoretické pozadí:
•
•Struktura biopolymerů, vlastnosti vody a elektrolytů, elektrické vlastnosti živé hmoty, galvanický
článek, sedimentace částic, dozimetrie, absorpce světla…
Lékařské laboratorní přístroje (in vitro diagnostika)

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
13
Přístroje pro sledování fyziologických projevů organismu (in vivo diagnostika)
ØPřístroje pro měření fyzikálních a chemických veličin in vivo
•teploměry
•Měření parametrů kardiovaskulárního systému: monitory krevního tlaku, průtokoměry, dopplerovské
ultrazvukové systémy
•Přístroje pro elektrofyziologická měření: EKG, EEG, EMG ….
•Audiologické a oftalmologické přístroje
•Měření parametrů respiračního systému: spirometry, pulzní oximetry, impedanční pneumografy
•Endoskopy

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
14
spirometer [USEMAP]
EKG
[USEMAP]
Tonometr pro měření tlaku krve
Obrazovka víceúčelového klinického monitoru

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
15
Přístroje pro sledování fyziologických projevů organismu (in vivo diagnostika)
•Teoretické pozadí
•
•Úvod do termodynamiky, základní zákony hydrodynamiky, vznik bioelektrických potenciálů, vlastnosti
zvuku a světla, ucho a sluch, oko a zrak, mechanické vlastnosti živé hmoty…

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
16
Intenzivní péče v pediatrii
paed inten care unit

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
17
Endoskopy
schlinge

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
18
POC (Point of Care) přístroje
ØSplňují požadavky klinických lékařů na rychlý přístup k informacím podporujícím rozhodování v péči
o pacienty v kritickém stavu
ØPokroky v mikroelektronice a výrobě biosenzorů umožňují použití miniaturizované techniky přímo u
lůžka pacienta.
ØPříklady:
–Provádění krevních testů u lůžka pacienta místo v centrální laboratoři
–Přenosné (hand-held) ultrazvukové zobrazovací přístroje

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
19
Přístroje pro radioterapii
ØZdroje rentgenového záření a elektronových, resp. hadronových svazků (urychlovače, s možností
měnit plynule tvar, směr a intenzitu svazku záření)
ØRadioizotopové zdroje záření gama, např. s využitím Co-60
ØSystémy pro plánování radioterapie
ØSimulátory
ØPřístroje pro brachyterapii
ØDosimetry
Lineární urychlovač
Leksellův gama-nůž

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
20
Přístroje pro radioterapii
•Teoretické pozadí
•
•Ionizující záření (vznik, měření, interakce s látkou), vlastnosti atomového jádra, radioaktivita,
biologické účinky ionizujícího záření, dozimetrie...

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
21
Přístroje pro fyzikální terapii
ØElektroterapie
ØUV a IR terapie
ØKrátkovlnná diatermie
ØUltrazvuková terapie
ØLaserová terapie…
Myostimulátor
Laserová terapeutická jednotka
Ultrazvuková terapeutická jednotka
Krátkovlnná diatermie

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
22
Přístroje pro fyzikální terapii
•Teoretické pozadí
•
•Biologické interakce ultrazvuku, elektromagnetických polí, elektrického proudu, infračerveného,
viditelného a ultrafialového záření….

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
23
Přístroje používané na operačních sálech, litotriptory
[USEMAP]
Operační lampy
anestézie
elektrokauter
kryokauter

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
24
Přístroje používané na operačních sálech, litotriptory
•Teoretické pozadí
•
•Biologické interakce ultrazvuku, elektromagnetických polí, elektrického proudu, infračerveného,
viditelného a ultrafialového záření, princip laseru, působení nízkých teplot na živou hmotu,
akustické rázové vlny…

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
25
Přístroje pro náhradu a podporu orgánů - implantáty
cortical-screw-4 prosthetics dr2 multiple-posterior-graphic
Robotické zařízení pro implantaci jamky kyčelního kloubu
Výsledek obrázku pro knee surgery robot

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
26
Přístroje pro náhradu a podporu orgánů – „umělé orgány“
artificial-heart-abiocor-hand FullVent-small 6 Retinal Implant ear implant diagram
Umělé srdce
Kochleární implantát
Sítnicový implantát
Plicní ventilátor
Mimotělní oběh

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
27
Přístroje pro náhradu a podporu orgánů – „umělé orgány“
•Stenty jsou zaváděny do poškozených cév, jícnu apod. Někdy se pro jejich výrobu používá i kov s
tvarovou pamětí – nitinol, který zaujme zamýšlený tvar až v lidském těle.
http://www.google.cz/url?source=imglanding&ct=img&q=http://bjr.birjournals.org/content/vol74/issue8
86/images/large/BI75492.5.6.jpeg&sa=X&ei=2WAvUOjVCZHKtAaOuYDQCw&ved=0CAsQ8wc&usg=AFQjCNGGRxkKk6j7ya
xOCRy4pwIsnlFoUg
http://www.google.cz/url?source=imglanding&ct=img&q=http://www.unifarma.com.ar/productos/ella_SX%20
Ella%20Stent_imag2.jpg&sa=X&ei=l2EvUNrqGcnftAa1_oDQDQ&ved=0CAsQ8wc&usg=AFQjCNFZl71uluAHnZCWSzOL6VnD
5c3CVg
http://www.google.cz/url?source=imglanding&ct=img&q=http://www.drmcdougall.com/misc/2006nl/sept/ste
nt.jpg&sa=X&ei=EGIvUPzjFczWsgbVloHIBQ&ved=0CAwQ8wc4SA&usg=AFQjCNG8GnDvunPsP4f5t-FcBVFlHQwE-A

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
28
Přístroje pro samovyšetření pacientů (‘domácí přístroje’)
Ø‚přístroje pro samovyšetření` jsou jakékoliv přístroje určené výrobcem k laickému použití v
domácím prostředí
ØTeploměry, tlakoměry atd.
ØVyšetřovací soupravy používané v těhotenství a pacienty trpícími cukrovkou (stanovení hladiny
glukózy v krvi)
Glukometr

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
29
Přístroje pro vyhodnocování ukazatelů výkonnosti přístrojů
•I takováto zařízení považujeme za lékařské přístroje
low
Testování rozlišení kontrastu u rtg přístroje

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
30
Co je účelem tohoto předmětu?
ØUvědomit si, že by lékařský přístroj měl být používán efektivně a bezpečně (snížit pacientské,
pracovní i jiné riziko na minimum)
ØPoužívat lékařské přístroje profesionálním a vědeckým způsobem
ØPoznat užitnou hodnotu lékařských přístrojů v klinických oblastech a ve výzkumu

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
31
Některé kompetence uživatelů lékařských přístrojů
Co by měl umět lékař, který přístroj používá
ØSpecifikovat diagnostické, terapeutické aj. přínosy používání daného přístroje
ØVysvětlit fyzikální principy, které jsou základem činnosti přístroje
ØPopsat hlavní části komerčně dostupných přístrojů, včetně uživatelského nastavení a ovládání
ØIdentifikovat možná zdravotní rizika (např. mechanická, elektrická, radiační aj.) pro pacienta,
sebe i spolupracovníky
ØPopsat měřitelné objektivní ukazatele výkonnosti přístroje, které mají přímý vztah k efektivnímu
využívání přístroje nebo bezpečnosti

Bez názvu2
Carmel J Caruana Medical Physics IHC Univ of Malta
32
Pokračování
ØVysvětlit omezení při používání přístroje a kontraindikace jeho použití
ØZnát dopad chybného fungování přístroje a chybného protokolu na efektivitu jeho používání i z toho
plynoucí rizika
ØRozpoznat aktuální vadnou funkci přístroje a vědět, jak se s ní vypořádat
ØMít dovednosti v oblasti preventivní údržby a kontroly kvality včetně kalibrace na uživatelské
úrovni
ØVědět, že přístroj by měl být zkontrolován před použitím a po práce zanechán ve stavu potřebném
pro další práci s ním
ØDodržovat mezinárodní, evropskou, národní a místní legislativu či omezení při práci s daným
přístrojem

Bez názvu2
Grafika:
Lucie Mornsteinová
sisyf_anim
Poslední revize a ozvučení: leden 2021
Autoři:
Vojtěch Mornstein, Carmel J. Caruana