Adobe Systems
Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno
1
Přednášky z lékařské biofyziky
Lékařské přístroje: Úvod

2
Lékařská biofyzika
ØV lékařské biofyzice se zabýváme především 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 v souvislosti s diagnostikou i terapií.

3
Vazby
ØPřírodní vědy (fyzika, chemie a biochemie, biologie)
ØMorfologické obory
ØFyziologie a patologická fyziologie
ØKlinické obory (téměř všechny!)

4
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!!!
Nepoužívejte neautorizované studijní pomůcky, je v nich mnoho nepřesností a chyb, často nevyhovují
rozsahem. Výsledkem může být trpké zklamání u zkoušky!!!

Adobe Systems
5
Lékařské přístroje: Úvod

6
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))

7
Aktivity v oblasti zdravotní péče
ØPrevence
ØDiagnóza
ØLéčba
ØRehabilitace
ØPaliativní péče (jestliže léčba není možná)

8
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

9
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)

10
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

11
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)

12
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

13
spirometer [USEMAP]
EKG
Tonometr pro měření tlaku krve
Obrazovka víceúčelového klinického monitoru
Přístroje pro sledování fyziologických projevů ……

14
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…

15
Intenzivní péče v pediatrii
paed inten care unit

16
Endoskopy
schlinge

17
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 až kapesní (hand-held) ultrazvukové zobrazovací přístroje

18
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

19
Přístroje pro radioterapii
Teoretické pozadí
Ionizující záření (vznik, měření, interakce s látkou), vlastnosti atomového jádra, radioaktivita,
biologické účinky ionizujícího záření, dozimetrie...

20
Přístroje pro fyzikální terapii
ØElektroterapie
ØUV a IR terapie
ØKrátkovlnná diatermie
ØUltrazvuková terapie
ØLaserová terapie…
Myostimulátor
Laserová terapeutická jednotka
Ultrazvuková terapeutická jednotka
Krátkovlnná diatermie

21
Přístroje pro fyzikální terapii
Teoretické pozadí
Biologické interakce ultrazvuku, elektromagnetických polí, elektrického proudu, infračerveného,
viditelného a ultrafialového záření….

22
Přístroje používané na operačních sálech, litotriptory
[USEMAP]
Operační lampy
anestézie
elektrokauter
kryokauter

23
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…
[USEMAP]

24
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

25
Přístroje pro náhradu a podporu orgánů – „umělé orgány“
artificial-heart-abiocor-hand 6 Retinal Implant ear implant diagram
Umělé srdce
Kochleární implantát
Sítnicový implantát
Plicní ventilátor
Mimotělní oběh
Český dodavatel tepelných výměníků rozšířil výrobu o plicní ventilátory | Hospodářské noviny
(iHNed.cz)

26
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

27
Přístroje pro samovyšetření pacientů (‘domácí přístroje’)
ØPřístroje 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

28
Přístroje pro vyhodnocování ukazatelů výkonnosti přístrojů
I takováto zařízení považujeme za lékařské přístroje.
low
Testování rozlišení kontrastu u rtg přístroje

29
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

30
Některé kompetence uživatelů lékařských přístrojů
Co by měl umět lékař, který přístroj používá
ØSpecifikovat přínosy používání daného přístroje
ØVysvětlit fyzikální principy, které jsou základem činnosti přístroje
ØPopsat hlavní části přístrojů, včetně uživatelského nastavení a ovládání
ØIdentifikovat možná zdravotní rizika (např. mechanická, elektrická, radiační aj.) pro pacienta,
sebe i spolupracovníky
ØPopsat měřitelné ukazatele výkonnosti přístroje, které mají přímý vztah k efektivnímu využívání
přístroje nebo bezpečnosti
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 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

Adobe Systems
Poslední revize a ozvučení: duben 2021
Autoři: Carmel J. Caruana, Vojtěch Mornstein