Kompletní struktura ATP-vazebného místa NaK-ATPázy E. Amler II. LF UK Praha

XXVIII. Dny lékařské biofyziky

Valtice 25. – 27. 5. 2005

Kompletní struktura ATP-vazebného místa NaK-ATPázy E. Amler II. LF UK Praha Na+/K+-ATPáza (EC3.6.1.37)je enzym,který transportuje Na+ a K+ přes plazmatickou membránu proti koncentračnímu gradientu. Enzym patří mezi P2 subtyp ATPázové superrodiny,je tvořen katalytickou α-podjednotkou s 10 transmembránovými segmenty a s molekulovou vahou asi 110 000,dále pak glykozylovanou β-podjednotkou s vahou asi 55 000. Podjednotky α a β se vyskytují v nativní membráně ve formě heterodimeru(α2β2). Mnohé laboratoře však přináší argumenty, že pro funkci enzymu je dostatečná heteromonomerní forma(αβ ), s tím, že prokazatelná formace heterodimeru (α2β2) není esenciální pro jeho funkci. Výsledky dalších laboratoří včetně našich výsledků naopak přináší důkazy a prokazují existenci funkčního heterodimeru, v některých případech dokonce heterotetrameru (α4β4). + + Na α-podjednotce Na /K -ATPáze byly detekovány dvě ATP-vazebná místa, tzv. nízko- a vysokoafinní místa s hodnotami Kd přibližně 1 µM (E1-ATP místo) a 200 µM (E2-ATP místo). S využitím počítačových modelů byly v molekule enzymu na cytosolické straně identifikovány tři velké domény, byly označeny jako N (nucleotide), P (phosphorylation) a A (attenuator). Domény N a P vytváří cytoplazmatickou smyčku mezi transmembránovými helikárními strukturami 4 a 5 (tzv. H4-H5-loop), zatímco A-doména je tvořena smyčkou mezi druhým a třetím segmentem (H2-H3-loop). 480 501 502 549 Chemické modifikace Lys , Lys , Gly a Cys výrazně inhibovaly vazbu ATP, což naznačilo, že tyto aminokyselinové zbytky jsou součástí ATP-vazebné kapsy. Kromě toho bodová mutace Glu472 a Lys480 se projevila ve výrazném snížení vazby ATP. Bylo rovněž prokázáno, že mutace Phe475, Lys480, Lys501 a Arg544 vedla 2+ též k výraznému potlačení enzymatické aktivity. NMR studie Ca -ATPázy 441 487 492 prokázala přítomnost aminokyselinových zbytků Thr , Phe , Lys a Lys515 v těsné blízkosti navázané molekuly ATP. Kromě toho přibližně 20 dalších aminokyselinových zbytků v oblastech Met361Val363, Leu419Ser424, Glu439Glu442, 494 503 514 522 a Cys561Thr569 bylo též detekováno jako potenciální Met Ser , Val Ile kandidáti interakce s ATP, byť s menším významem. V naší laboratoři byla nedávno určena kompletní struktura ATP vazebného + + místa Na /K -ATPázy, která zahrnuje osm aminokyselinových zbytků. Vedle již dříve publikovaných aminokyselinových zbytků Asp443, Lys480, Lys501, Gly502 a 544 446 475 a Gln482 formují ATP-vazebné Arg , také aminokyselinové zbytky Glu , Phe + + místo Na /K -ATPázy. Aminokyselinové zbytky Arg423, Glu472 a Pro489 mají stabilizující roli: struktura ATP-vazebné kapsy je stabilizována vodíkovou vazbou 423 472 489 mezi Arg a Glu , Pro je důležitý pro interakci třetího a čtvrtého segmentu βstruktury, které obsahují aminokyselinové zbytky tvořící ATP-vazebné místo.

-1-


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Výkonová spektrálna analýza aktivity nervus frenicus počas eupnoického inspíria H. Baráni1, M. Javorka2, J. Jakuš1, I. Poliaček1, A. Stránsky1 1 Ústav lekárskej biofyziky, 2Ústav fyziológie, Univerzita Komenského, Jesseniova lekárska fakulta , Martin, Slovenská Republika Výkonová spektrálna analýza aktivity nervus frenicus bola vykonaná u anestézovaných nedecerebrovaných a neparalyzovaných dospelých mačiek počas eupnoického inspíria. Mačky boli rozdelené do dvoch skupín. Prvej skupine zvierat -1 bola podaná pentobarbitalová anestéza (35 mg.kg i.p.) a druhú skupinu zvierat tvorili zvieratá s chloralózovou anestezou (50 mg.kg-1 i.p.). Rektálna teplota bola udržiavaná na hodnotách 38±0,5°C použitím elektrického podušky. Chirurgická príprava bola rovnaká v obidvoch skupinách. Zvieratám boli naoperované dve tracheálne polyetylénové kanyly kaudálnym aj rostrálnym smerom. Dolná kanyla bola napojená na pneumotachograph (Commet LBL 50) pomocou ktorého bol snímaný prietok vzduchu v dýchacích cestách. Do pravej femorálnej artérie bol zavedený katéter pre meranie systémového tlaku krvi. Druhý katéter bol zavedený do vény femoralis pre podanie anestetík, príp. iných roztokov. Pravý nervus phrenicus (C5-6) bol postupnou preparáciou obnažený, preťatý, po odstránení obalu, uložený na bipolárne strieborné elektródy a zaliaty parafínovým olejom. Elektródy boli napojené na nízkošumový zosilňovač Iso–DAM8, World 3 Precision Instruments (gain 10 , bandpass 10 Hz, 1kHz). Výstup zo zosilňovača bol vedený do diferenciálneho zosilňovača Tektronix 5A22N (gain 10, bandpass 10 Hz, 1kHz). Signál bol vzorkovaný 1 kHz použitím 12-bit analógovo-digitálneho prevodníka (National Instruments) a vedený do PC (Dell). Pomocou výkonového spektra aktivity n. frenicus počas eupnoického inspíria u mačiek v oboch typoch anestézy bolo analyzované rozloženie spektrálneho výkonu v štyroch frekvenčných pásmach: p0-20, p20-40, p40-60, p60-80. Tieto pásma predstavujú frekvenčné rozsahy odpovedajúce percentuálnym intervalom celkového spektrálneho výkonu. Vzhľadom na to, že anestetiká môžu ovplyvniť výkonovú spektrálnu hustotu aktivity frenického nervu, zaujímalo nás ako sa táto zmena prejaví v jednotlivých frekvenčných pásmach. Porovnaním príslušných pásiem pre oba druhy anestéz sa ukázalo, že spektrálny výkon počas eupnoického inspíria v chloralózovej anestéze bol viac kumulovaný v oblasti nízkych frekvencií. Tento fakt je demonštrovaný užším pásmom p0-20 viac u chloralózovej než u pentobarbitalovej anestézy.

-2-


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Přínos programu Socrates - Erasmus pro studenta doktorského studijního programu P. Bečvářová, J. Škorpíková Biofyzikální ústav LF MU v Brně V průběhu šk. r. 2004/05 jsem absolvovala praktickou stáž z radiologie ve fakultní nemocnici v Lille ve Francii, která byla umožněna a z části financována programem Socrates – Erasmus(1). Université Catholique de Lille je první soukromou univerzitou ve Francii. Nachází se v regionu (Nord - Pas de Calais), který je známý svojí pohostinností a otevřeností mezinárodnímu světu. Univerzita přijímá každoročně 600 mezinárodních studentů, z nichž 200 přijíždí v rámci výměnných pobytů Erasmus mezi evropskými universitami. Svoji praktickou stáž jsem absolvovala na oddělení radiologie v nemocnici St. Philibert. Oddělení provádí také vyšetření pomocí CT a magnetické rezonance. Kromě účasti na práci radiologů a externích a interních studentů jsem měla také přístup na jiná oddělení (kolonoskopie, gastroskopie, bronchoskopie), což mne obohatilo vzhledem k tomu, že je na našem ústavu vyučována přístrojová technika. Poprvé jsem měla příležitost seznámit se s endoskopií tenkého střeva pomocí kapsuly. Pracovala jsem dále se software pro obrazovou analýzu a 3D rekonstrukci Advantage Workstation (AW 4.1, AW 4.2). Seznámila jsem se podrobněji s problematikou diagnostiky onemocnění cévního systému dolních končetin (CT arteriografie). Na oddělení radiologie jsem využívala prvotřídně zařízené knihovny. Zaujal mě způsob spolupráce lékařů a studentů v této nemocnici. Studenti jsou intenzivně zapojeni do péče o pacienty a velice rychle získávájí odborné znalosti a dovednosti. V rámci svého pobytu jsem se účastnila dvou odborných konferencí: „Zobrazení pankreatu“ a „Zdraví v Evropě: jaká budoucnost?“ euroregionální konference, která byla podpořena programem Interreg III Evropské Unie. Praktické cvičení bylo pro mne jako nelékaře jedinečnou příležitostí, jak se seznámit důvěrně s prostředím nemocnice a účastnit se využití různých lékařských přístrojů přímo v praxi. Získala jsem mnoho znalostí z radiologie a také znalosti týkají se technických aspektů a obsluhy některých diagnostických přístrojů. Získala jsem také mnoho materiálu jako vhodný podklad pro případné motivační prezentace pro studenty, včetně výukové prezentace pro použití software pro lékařské zobrazovací metody - AW 4.0. Součástí prezentace jsou dva krátké výukové programy o endoskopii tenkého střeva a o radiofrekvenční ablaci pod kontrolou CT, které jsem vypracovala pro studenty na základě svého pobytu. 1. http://web.socrates.cz/default.asp?sekce=1&podsekce=7

-3-


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Sledování poškození cytoskeletu nádorových buněk - od subjektivního hodnocení k hodnocení kvantitativnímu P. Bečvářová1, J. Škorpíková1, R. Janisch2, J. Nový3 1 Biofyzikální ústav LF MU v Brně, 2Biologický ústav LF MU v Brně, 3 Matematický ústav Fakulty strojního inženýrství v Brně. Důležitou otázkou v biologii a biofyzice jsou možnosti hodnocení poškození buněčných struktur fyzikálními a chemickými faktory. Vedle metody běžného pozorování a hodnocení obrazové informace pomocí popisu existují také metody, které dovolují kvantitativní hodnocení změny buněčných struktur. Mezi tyto metody náleží také použití programů pro obrazovou analýzu. V naší práci jsme se zabývali především vlivem vinca alkaloidů - vinkristinu, vinblastinu - na cytoskelet nádorových buněk.Tyto sloučeniny se váží na molekuly tubulinu a zabraňují polymerizaci mikrotubulů. Uvedené mitotické jedy svým působením zabraňují vzniku vřeténka a zastavují buněčný cyklus buněk v metafázi mitózy. Vysoké koncentrace Vinca alkaloidů kromě toho způsobují v buňkách tvorbu tubulinových parakrystalů, mikrotubulů (s půměrem nad 30 nm) nebo indukují vznik helikálních protofilametárních formací. Pomocí pozorování ve fluorescenčním mikroskopu jsme hodnotili úbytek mikrotubulů po působení cytostatik o různých koncentracích i různé době inkubace. Sledovali jsme proces reparace mikrotubulární sítě po odstranění cytostatika z média, v němž byly kultivovány nádorové buňky. Vzorky byly fotografovány na film nebo snímány pomocí chlazené CCD kamery. Obrázky pořízené pomocí digitální kamery byly podrobeny obrazové analýze. Při použití programu ACC 5.0 jsme zjistili, že tento program není pro vyhodnocení našich pokusů vhodný. Pro kvantitativní hodnocení poškození sítě byl tedy vyvinut nový program – FFT magic – který se ukázal být dostatečně citlivý. Metoda je založena na filtrování ve frekvenční doméně za použití rychlé Fourierovy transformace (FFT). Poškození mikrotubulární sítě bylo stupňováno se zvyšující se koncentrací cytostatik. Program FFT magic správně detekoval poškození sítě po působení vinkristinu o koncentraci 20 µg/l (užití Mann-Whitney U nebo Wilcoxonova RankSum testu pro rozdíly v mediánech a KS testu pro rozdílná rozdělení). Číselné výsledky korelovaly s pozorováními v mikroskopu, na fotografii, případně na monitoru počítače. Program se ukázal být také dostatečně citlivý k hodnocení průběhu reparace sítě mikrotubulů (Kruskalův-Wallisův test). Práce byla podpořena granty GAČR č. 301/03/H005 a 305/05/2030/S.

-4-


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Zubní lékařství – inovace výuky biofyziky J. Beneš1, L. Bolek1, J. Růžička1, A. Zicha2 1 Biofyzikální ústav LF UK v Plzni, 2Stomatologická klinika LF UK a FN v Plzni V tomto akademickém roce začala výuka nově transformovaného oboru zubní lékařství dle curricula sjednoceného pro všechny lékařské fakulty. Časová dotace pro biofyziku je podstatně zkrácena proti původnímu rozsahu předmětu, který byl vyučován shodně v obou studijních směrech. Přednášky ze tří na dvě hodiny a praktika ze čtyř na dvě, tedy značná redukce. Tato skutečnost spolu se snahou obecně posílit ve výuce praktickou stránku a vytvořit tak nový profil absolventa nás přivedla k záměru podstatně upravit výuku biofyziky v oboru zubní lékařství. Proti původnímu rozsahu biofyziky, která spíše preferovala všeobecný směr, jsme se zaměřili hlavně na témata konkrétně se týkající fyzikálních aspektů oboru dentální materiály z hlediska obecných fyzikálních vlastností, technologie obrábění a dalšího zpracování, problematika RTG a ionizujícího záření obecně, využití ultrazvuku v zubním lékařství a využití digitální techniky. Pro praktickou výuku jsme připravili celkem 16 experimentů, z nichž 6 bylo přejato z původního studijního programu, 6 je zcela nových, 4 byly modifikovány vzhledem k nové tématice. Devět experimentů z celkového počtu se zabývá vlastnostmi materiálů. Studenti provádějí jednotlivé experimenty, přičemž protokoly tvoří na počítači přímo v průběhu praktik. Každý student si ukládá do svého osobního adresáře své soubory s výsledky – protokoly, grafy a především digitální mikrofotografie, pořizované ve stereoskopickém mikroskopu. Po ukončení výuky má jeden studentský adresář velikost 20 - 30 MB a celkem studenti uložili data o objemu přibližně 1 GB. Na konci semestru si každý student svá data překopíroval na optický disk a má je tak k dispozici pro přípravu ke zkoušce a eventuálně další studium. Pro provedení experimentů slouží dále uvedené přístrojové vybavení z prostředků rozvojového projektu „Speciální fyzikální laboratoř pro dentální technologie“: Měřící aparatura Leybold (mechanické, tepelné, elektrické a vlastnosti látek). Laboratorní stolní mikromotory W+H MF TECTORQUE a Schick C1-Master, laboratorní turbina Airaqua, scaler Amdent US 30 Double, pískovač Basic Master, polymerační lampa Elipar Trilight, silent kompresory MGF. Dentální RTG komplet (RTG přístroj Elitys, RVG Ultimate, vyvolávací automat Gimad, negatoskop). Stereoskopický mikroskop STM 723 ZOOM, digitální kamera PixeLINK PL-A642, měřící stůl ke stereoskopickému mikroskopu Digimatic Mitutyo Double.

-5-


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Litotrypse rázovou vlnou v gastroenterologii a nové aplikace J. Beneš1, P. Šunka2, P. Poučková1, V. Stelmashuk2, V. Foltýnová1, J. Kašpar2, M. Zadinová1 1 Ústav biofyziky a informatika 1LF UK Praha, 2Ústav fyziky plasmatu ČAV Rázové vlny (RV) mají v medicíně z pohledu biofyziky zajímavé postavení. Na rozdíl od jiných forem energie pronikají bez většího poškození tkáněmi a je možné je lokalizovat, což se využívá při odstraňování ledvinových či žlučových konkrementů. Dnes získaly RV významné postavení v ortopedii při léčbě úponových bolestí. Úvod: V gastroenterologii docházelo k zúžení indikací - nejvýraznější u cholecystolitiázy, kde se indikovány jsou 3 až 5 % nemocných, přičemž zůstává otázkou problematika recidivy u vyléčených. U léčby kamenů ve žlučových cestách má RV okrajové místo především u endoskopicky neřešitelných konkrementů. Dobré výsledky jsou u kamenů v proximální části biliárního stromu a u hepatikolitiázy. Metodou volby se lstala u endoskopicky neřešitelných konkrementů obturujících pankreatický vývod. Metodika: K léčbě rázovou vlnou jsme indikovali nemocné, kde endoskopická léčba byla neúspěšná. Byl užit přístroj MEDILIT se sonografickým zaměřením. Analgezie je prováděna i.v. aplikací diazepamu 10 mg a fentanylu v dávce 0,05 mg až 0,1 mg i.v. RV dosahovaly tlaků 80 MPa, ohnisko s rozměrem 5x17 mm (polotloušťka). Výsledky: Bylo léčeno 22 nemocných (průměr 49 let v rozmezí 18 až 70 let). Velikost kamenů byla od 5 do 15 mm. K uspokojivé fragmentaci došlo u 16, ale vymizení po extrakci bylo dosaženo u 11 nemocných. Diskuze: Přestože její úspěšnost je pouze od 40-60 %, měla by být vzhledem k nenáročnosti vždy zvažována u nemocných s pankreatitidou. Je studována i možnost změnou vlastností RV způsobit destrukci nádorových tkání. Analogií je využití fokusovaného ultrazvuku vysokých intenzit (označení je „High Intensity Focused Ultrasound HIFU) vytvářející v ohnisku poškození zvýšením teploty tkáně v ohnisku. Odlišně byl vyvinut zdroj generující RV mnohakanálovým výbojem (presentován na XXVII BLB v roce 2004). V současnosti studujeme rozsah tkáňového poškození u experimentálních zvířat pomocí magnetické rezonance. I přestože je účinek zatím průkazný, bude cesta ke klinické realizaci a k hledání onkologických indikací ještě dlouhá. Práce byla podpořena Ligou proti rakovině a grantem AV ČR 202/05/0685.

-6-


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Teplotní charakteristika nitinolových spirálních stentů A. Bezrouk, J. Hanuš, J. Záhora Ústav lékařské biofyziky LFUK v Hradci Králové V dnešní moderní medicíně je aktuálním trendem miniinvazivní radiologie. Avšak jako v každém vyvíjejícím se oboru vzniká i zde řada problémů a úskalí, které musí lékaři řešit. Mnoho problémů však svým zaměřením spadá i do oborů více či méně vzdálených medicíně a lékař je jen stěží, i vzhledem k náročnosti a obsáhlosti vlastního oboru, může a je schopen řešit sám. Problém výběru nitinolového spirálního stentu s vhodnou tuhostí je otázkou mnoha aspektů. Samozřejmostí je potřeba komplexní znalosti chování prostředí, do kterého se nitinolový spirální stent aplikuje, a dokonalé znalosti jeho mechanických vlastností a chování, kde je důležitý především vztah a závislost deformace – síla(1). Avšak nezbytná je také znalost závislosti mechanického chování nitinolového spirálního stentu a zvláště pak jeho tzv. expanzní síly (dané tuhostí stentu při dané teplotě) na teplotě stentu. Cílem tohoto příspěvku je pomoci objasnit problematiku výběru nitinolového spirálního stentu s vhodnou tuhostí. Provedli jsme sadu měření, stress-strain závislostí pro nitinolový spirální stent, pro sadu teplot. Měření byla provedena na měřicí aparatuře se systémem ISES(2). Vzhledem k běžným aplikacím stentů a z nich vyplývajících podmínek užití jsme volili rozsah měřených teplot v intervalu od 15°C (pod laboratorní teplotou) do 45°C (nad maximální teplotou lidského těla), kde pro každou nastavenou teplotu z tohoto rozsahu jsme provedli měření zátěžové charakteristiky a to opět v rozsahu deformací vyplývajících z běžného užití (tj. od nominálního průměru k průměru stentu v jemu příslušném zavaděči. Měření byla provedena na samo-expandibilních nitinolových spirálních stentech firmy ELLA-CS. Z takovýchto měření a z nich vyplývajících charakteristik je zřejmé, jak se daný stent, pro nějž byly dané parametry a jejich závislosti změřeny, chová při změně teploty. Závěrem lze říci, že tyto teplotní závislosti nitinolových spirálních stentů jsou nezbytnou součástí charakteristiky a dokumentace výrobku a důležitou informací pro lékaře, která významnou měrou pomůže snížit riziko komplikací léčby, případně pomůže zachránit život. 1. Stoeckel, D., Pelton, A., Duerig, T.: Self-expanding nitinol stents: material and design considerations. European-Radiology. 2004; 14(2): 292-301. 2. Hanus, J., Zahora, J.: Measurement and Comparison of Mechanical properties of Nitinol Stents. Physica Scripta 2005, Vol. 71, 1-4

-7-


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Zkušenosti se získáváním finančních prostředků pro podporu výuky L. Bolek Biofyzikáln ústav, UK v Praze, LF v Plzni Moderní, ale často násilné a nekomplexní přebírání zahraničních ne vždy kompatibilních zvyklostí v oblasti kariérního růstu stále více nutí pedagogické pracovníky ve vysokém školství aby zapomínali na své původní poslání pedagoga a stávali se hlavně vědeckými pracovníky. Systémovou zpronevěru základního poslání vysokých škol lze ukázat na mnoha příkladech, jedním z nich jsou např. kritéria pro získávání vysokoškolských pedagogických titulů. Přestože pravý význam slova docent pochází od latinského doceo – učit, k získání titulu je pedagogická činnost vysloveně formální podmínkou. Naopak - rozhodující podmínkou je úspěšná vědecká činnost doložená rozsáhlou publikační produkcí (Publish or die! – další slogan, který je bezduše přejímán a vnucován pedagogům tvůrci našeho vysokého školství). Přímým důsledkem tohoto trendu je pak hon za získáváním finančních prostředků na vědeckou činnost – což sám o sobě je proces, který odklon od pedagogického procesu prudce zvyšuje. Veškerá negativa mají však i svá pozitiva. Díky dlouhodobému upření pozornosti na zdroje financující vědu a výzkum, zůstávaly doposud zdroje podporující výuku bez plného využití. A tak ten, kdo ještě nezapomněl na své původní poslání, riskoval ohrožení své kariéry a dokonce i to, že zemře na nedostatek vyprodukované literatury, měl šanci, pokud o to stál, získat relativně snadno peněžní prostředky. Náš ústav se před časem, přes celkovou nepříznivou atmosféru, rozhodl zlepšit kvalitu pedagogického procesu a studijní podmínky studentů, což se nesetkalo se zvláštním zájmem ani podporou (myšleno hlavně finanční); jen vedení fakulty nám pomohlo s vyhledáváním možných mimofakultních zdrojů. Po relativně krátké době jsme se zorientovali v celé problematice a zjistili jsme stav, který popisujeme v úvodu. Této situace jsme pak využili a z různých druhů finančních zdrojů jsme na podporu výuky získali od r. 2000 pro naši fakultu více než dvě desítky milionů korun. Díky jim se nám pak podařilo odstartovat proces, který vedl nejen ke generální inovaci a rozšíření výuky biofyziky, modernizaci čtyř velkých celofakultních poslucháren na špičkovou technickou úroveň a umožnil samostatnou výuku stomatologie dle nových směrnic MŠMT a EU, ale též přivedl mnohé ústavy k zamyšlení nad tím, zda je proklamovaná a vynucovaná vědecká činnost ta správná cesta ke zvyšování kvality pedagogického procesu. K zamyšlení je snad přivedla i finanční částka na pravidelné odměny všem zúčastněným pedagogickým pracovníkům,která byla součástí získaných finančních dotací a jež byla výrazně odlišná od odměn povolovaných grantovými agenturami v rámci vědeckovýzkumných projektů.

-8-


Valtice 25. – 27. 5. 2005

HTA – Elegantní a vědecký přístup ke zvládání nejistoty v medicíně A. Bourek, L. Forýtková, D. Vlk Biofyzikální ústav LF MU, Brno, Česká republika Souhrn: Článek se věnuje oblasti HTA (kritické hodnocení zdravotnických technologií), seznamuje se základní terminologií, metodologií, cíly, návazností na medicínu poskytovanou na podkladě důkazů (EBM – Evidence Based Medicine) a na fundovaný a kvalitní způsob rozhodování v procesu diagnostiky a terapie. Úvod do HTA v rámci výuky zdravotnické informatiky považujeme za vhodný vzhledem k potřebě organického začlenění racionální práce s medicínskými informacemi a kritického uvažování při rozhodování do výuky studentů medicíny. Soudobá medicína je postavena na využívání dat, informací, znalostí a konceptů. Od všech zodpovědných profesionálních zdravotnických pracovníků dnes požadujeme, aby vycházeli jak v diagnostice, tak léčbě z prokázaných faktů. Jsme nuceni rozhodovat v situacích, které jsou natolik složité že k jejich zvládání potřebujeme podpůrné nástroje které nám naše rozhodování usnadňují, nebo v mnoha případech vlastně umožňují. HTA (Health Technology Assessment) – zhodnocení zdravotnické technologie nebo též kritické vyhodnocení zdravotnické technologie – lze za takový nástroj označit. Co je to HTA: HTA (kritické vyhodnocení zdravotnické technologie) je multidisciplinární obor, který jednoznačně stanovenou metodologií analyzuje dopady určitého medicínského rozhodnutí. Zabývá se tedy lékařskými, etickými, sociálními a ekonomickými dopady při vývoji, postupném zavádění a použití zdravotnických technologií tak, jak byly uvedeny v předchozí definici. Hlavním smyslem vyhodnocování zdravotnických technologií je poskytnutí vědecky podložených výstupů (závěrů), použitelných pro rozhodování na úrovni zdravotnických záměrů a strategií nebo přímo na úrovni zdravotní politiky. Rozsah a složitost tématiky HTA naznačuje potřebu propojení a komunikace rozsáhlých skupin subjektů, které na profesionální úrovni prokáží schopnost výše uvedené činnosti řešit. Bez spolupráce odborně zdatných zdravotnických i ekonomických specialistů a zejména bez dostupnosti validních a nezmanipulovaných dat nelze metodiku HTA úspěšně uplatnit. Literatura: National Guidelines Clearinghouse

-9-


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Analýza akustického signálu provázejícího ultrazvukovou kavitaci K. Brabec, V. Mornstein Biofyzikální ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity v Brně V ultrazvukové diagnostice a terapii představují kavitační jevy nezanedbatelné riziko, proto je nutné je včas a účinně detekovat. Zvláště při používání echokontrastních látek na bázi mikrobublin představuje kavitace výrazné riziko. Na našem ústavu je vyvíjena metoda detekce kavitace, která je založena na zvýšení hladiny kavitačního šumu v oblasti nízkých frekvencí (okolo 1 Hz). Metoda se zatím provozuje in-vitro za použití modelu tělesné tekutiny s echokontrastní látkou. Byl vytvořen průtokový systém, jehož jádrem je cylindrická komora o průměru 30 mm a délce 350 mm. Na jednom konci je komora opatřena ultrazvukovou hlavicí a na druhém konci piezoelektrickým snímačem. Aby bylo možno z komory vyčerpat vzduch, je ještě opatřena odvzdušňovací nádobou. Do komory je aplikováno 250 ml roztoku, a ten je pak ozvučován ultrazvukem o frekvenci 800 kHz a intenzitě 0 až 2,5 W.cm-2 po dobu 20 s. Ultrazvuk potom vyvolává v prostředí mikrobublin kavitaci a tím i odpovídající hladinu a kvalitu kavitačního akustického šumu. Ten je předzesílen, navzorkován a zpracován pomocí diskrétní Fourierovy transformace. V oblasti 0,1 až 2 Hz se potom zvyšuje úroveň šumového napětí. Pomocí této metody lze určit hodnotu intenzity kavitačního prahu (intenzity ultrazvuku, při níž dochází ke kavitaci). Jako ekvivalent echokontrastní látky (Albunex®) byl použit 5 % chlazený roztok lyofilizovaného vaječného albuminu ozvučeného ultrazvukovým dezintegrátorem po dobu 30 minut. Suspenzi je nutno aplikovat do dvou hodin po vytvoření, i když jsou v ní kavitační jádra patrna ještě 24 hodin po vytvoření. Cílem je zjistit, jak ovlivní polohu kavitačního prahu změna podmínek měření a působení různých fyzikálních faktorů, jako je zvýšení teploty, změna viskozity, koncentrace aplikovaného roztoku nebo proudění média. Změna viskozity se navodí přidáním relativně chemicky inertní látky ovlivňující viskozitu (v našem případě smáčedlo Tween - 20).

- 10 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Které faktory skutečně ovlivňují bezpečnost ultrazvukového vyšetření L. Doležal, J. Hálek Ústav lékařské biofyziky LF UP v Olomouci Od samého počátku ultrazvukové diagnostiky, tj. více jak padesát let, je diskutována otázka bezpečného použití ultrazvukových zobrazovacích přístrojů. Přitom se průběžně vyvíjí nejenom stupeň poznání účinků ultrazvuku na živou tkáň, ale i rozsahu možných způsobů ohrožení. Vzali jsme si za úkol vytipovat jednotlivé elementy potenciálního nebezpečí, skrývajícího se v sonografii a pokusit se o jejich analýzu. Při určování zdrojů nebezpečí je nutné provést rozdělení podle mechanismu působení: Technické problémy jsou řešeny příslušnými normami(1), předpisy a revizemi. Přímé působení ultrazvuku na tkáň je problematika, která prožívá svou renesanci v důsledku rozšiřování aplikací echokontrastních látek a masivního využívání Dopplerovských vyšetřovacích technik v různých zobrazovacích modech. I zde se uplatňují předpisy, které stanovují limity vyzářené ultrazvukové energie pro různé (2) typy vyšetření a druhy vyšetřovaných tkání . Aktuálně probíhají různé výzkumné projeky, které ověřují především tepelné, ale i mechanické a chemické účinky ultrazvuku na živé buňky. Velmi širokou oblastí jsou i jiná přímá nebezpečí, spojená s diagnostickým procesem. Do této oblasti patří účinky pomocných látek, jako je alergická reakce na gel nebo na kontrastní látky, infikování sliznice, místa vpichu punkční jehly či operační rány bakteriemi při invazivním způsobu vyšetření. I způsob vyšetření může být potenciálním zdrojem nebezpečí jak pro pacienta, tak i pro vyšetřujícího. Velmi významnou položkou v této skupině je také faktor kvality diagnostiky, který se zřejmě podílí na potenciálním ohrožení pacienta největší měrou. Přes všechna tato rizika zůstává sonografie jednou z nejbezpečnějších a pacienta nejméně obtěžujících diagnostických metod. V našem příspěvku shrneme současné poznatky a uvedeme návrh možných opatření, která by mohla přispět ke snížení alespoň některých z těch mála negativních dopadů sonografie. 1. ČSN EN 60601-2-37 Zdravotnické elektronické přístroje – Část 2-37: Zvláštní požadavky na bezpečnost ultrazvukových zdravotnických diagnostických a monitorovacích přístrojů. Český normalizační institut, 2002. 2. ČSN EN 61157 Ultrazvuk - Požadavky na deklaraci akustického výstupu zdravotnických diagnostických ultrazvukových přístrojů. Český normalizační institut, 1996.

- 11 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Vliv průměru kulového odrážeče na PSF sonografu L. Doležal, M. Huf, J. Hálek Ústav lékařské biofyziky LF UP v Olomouci Touto přednáškou navazujeme na výsledky naší práce, které byly průběžně publikovány na Dnech lékařské biofyziky od roku 1997. V současné době máme realizován prototyp měřícího zařízení, které využívá PSF (Point Spread Fuction – funkce rozptylu bodu) k určování řady kvalitativních parametrů sonografu. Jako bodový zdroj zkušebního signálu slouží kovová kulička, umístěná a polohovaná vhodným způsobem v měřící vaně(1). Mezi vlastnosti, určující použitelnost kulového odrážeče patří i jeho průměr. Ovlivňuje jak efektivitu odrazu, tak i parametry PSF. Tato otázka již byla řešena (2) Hasegawou , který zjišťoval závislost intenzity ultrazvuku generovaného vybuzenými kmity kulového odrážeče na jeho průměru a materiálu. Pro ocel doporučil používat maximální průměr 4λ. V našem případě však hodnotíme signál odražený, tj. vlastní kmity kulového odrážeče by měly být co nejmenší. IEC předpis(1) nestanoví přesně doporučený průměr kulového odrážeče a proto jsme se rozhodli zjistit experimentálně vliv tohoto paramteru na získaná data. Odrážeče byly zhotovené ze slitiny Pt a Ir, přivařené laserem k fixačnímu drátku o průměru 0,1 mm ze stejného materiálu. Při měření byla použita sektorová mechanická sonda s pracovní frekvencí 5 MHz a srovnávány výsledky získané měřením odrážečů o průměru 0,2 mm a 0,44 mm, umístěných v měřící lázni naplněné směsí odplyněné vody a ethanolu s rychlostí šíření ultrazvuku 1540 m/s. Vlnová délka ve výplni měřící lázně činila v tomto případě 0,308 mm . Získané výsledky nás opravňují k doporučení nepoužívat při měření rozlišovací schopnosti sonografu kulový odrážeč o větším průměru, než 1λ. Práce byla podpořen grantovým projektem MŠMT Kontakt číslo 1P2004 ME720. 1. IEC/TS 61391 - Ed. 1.0 Ultrasonics – Pulse-echo scanners – Part 1: Techniques for calibrating spatial measurement systems and measurement of system point spread function response. IEC 2004 (CDV). 2. Hasegava, T., Yosioka, K. Acoustic-Radiation pressure on a solid elastic sphere. Journal of the Acoustic Society of America, 1969, 46, p. 1139-1143.

- 12 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Aplikace dynamického viskoelastometru v biomechanice S. Ďoubal, P. Klemera Katedra biofyziky a fyzikální chemie, FaF UK v Hradci Králové Dynamický elastometr je laboratorní přístroj určený k měření statických i dynamických deformačních charakteristik biologických materiálů (1). Přístroj byl vyvinut v průběhu posledních několika let na našem pracovišti s cílem zaplnit mezeru ve vybavení biomechanických a fyziologických laboratoří, protože komerční aparatura tohoto typu není pro biologická měření dostupná. Aparatura sestává z mechanické části (stojanu, upínacích elementů a nástavců pro jednotlivé režimy měření), induktivních snímačů, elektroniky, A/D převodníku, počítače (vybaveného softwarem pro zpracování a vyhodnocení signálů). Měření probíhá na vzorcích materiálů, jejichž velikost může být od 5 do 50 mm délky a od 1 do 10 mm příčných rozměrů (šířky a tloušťky). Je možno měřit i viskoelastické vlastnosti povrchu (například kůže). Měřit lze vzorky cévních stěn, kůži, šlachy, chrupavky, vlasy, kosti apod. Maximální citlivost přístroje jsou 2 µm, časová konstanta přístroje je 0,1 ms. Měřit je možno v následujících režimech: namáhání v tahu, tlaku, ohybu, torzi a měření dynamické tuhosti povrchu materiálu vtlačováním sondy. Princip funkce aparatury spočívá v měření přechodových a impulsních deformačních charakteristik, případně křivek toku v kterémkoli režimu. Po elektronickém zpracování a zesílení je signál prostřednictvím A/D převodníku přiveden do počítače. Zde jsou připraveny programy, které vypočtou elastické a viskózní parametry materiálu pro Voigtův případně Maxwellův model. V náročnějších případech lze identifikovat i složitější reologické modely. Lze též stanovit dynamickou tuhost, tj. mechanickou impedanci, nebo komplexní mechanickou impedanci materiálů. Pomocí dynamického elastometru lze určovat i některé důležité nelinearity ve statickém i dynamickém zatěžování, včetně hystereze deformačních vlastností. Kombinací měření v ohybu a torzi lze určit i Poissonova čísla materiálů. Hlavním přínosem aparatury je možnost měření viskózní složky chování, která odpovídá míře disipace energie během dynamické deformační odezvy. Disipace energie významným způsobem ovlivňuje mimo jiné šíření pulsní vlny v cévách, křehkost materiálů a rychlost deformační odezvy. Ovlivňuje též fázový posun a tlumení při oscilacích. ĎOUBAL, S., KLEMERA, P., LAMKA, J., SEMECKÝ, V., KUCHAŘOVÁ, M. Dynamika deformační reakce cévních stěn na mechanické zatížení – metodika měření in vitro, lineární a nelineární modely. Lékař a technika, 2004, 35 (6), p. 135-141.

- 13 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Využítí Ramanovy spektroskopie s platinovými cytostatiky

ke

studiu

interakcí

DNA

V. Dražan, O. Vrána, J. Navrátil, V, Brabec Biofyzikální ústav AV ČR, Královopolská 135, 61265 Brno Zavedení platinových cytostatik do klinické praxe výrazným způsobem rozšířilo možnosti léčby nádorových onemocnění, zéjména nádorů urogenitálního traktu. Protinádorová aktivita platinových cytostatik je podmíněna jejich reakcí s DNA. Vazba platinových komplexů na DNA se projevuje tvorbou různých typů aduktů (vnitrořetězcově a meziřetězcově vázaná Pt), které rozdílným způsobem ovlivňují strukturu DNA. K popisu těchto změn byla v minulosti využita celá řady biofyzikálních a biochemických metod. Ramanova spektroskopie patří mezi techniky, které umožňují detailně charakterizovat změny ve struktuře DNA vyvolané působením různých fyzikálních a chemických agens. V tomto příspěvku budou presentovány výsledky, které byly získány studiem modelových vzorků DNA (oligonukleotidových duplexů) obsahujících pouze jeden typ aduktu, pomocí Ramanovy spektroskopie. Dále byly studovány vzorky DNA isolované z telecího thymu globálně modifikované platinovými cytostatiky první a druhé generace s odstupujícími ligandy v cis a trans konfiguraci a dále novými polynukleárními komplexy platiny. Analýza získaných spekter metodou diferenční Ramanovy spektroskopie prokázala, že jednotlivé typy aduktů vytvořených na DNA platinovými cytostatiky vyvolávají změny v konformaci cukrfosfátové kostry B-DNA a ve vrstvení basí a vedou také ke specifickým interakcím komplexů platiny s heterocyklickým dusíkem v poloze N(7) guaninu a N(3) cytosinu. Poděkování: presentované výsledky byly získány s finanční podporou grantu č. 203/05/2032, který byl udělen GAČR.

- 14 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Multioborová databáze kazuistik J. Feberová1, P. Kasal1, J. Polášek2, P. Heřman3 1 Ústav lékařské informatiky UK 2. LF, 2Ústav výpočetní techniky UK, 3 Ústav biofyziky UK 2. LF Cílem projektu je sdílení klinických zkušeností v rámci lékařské veřejnosti, podpora pre- i postgraduálního vzdělávání lékařů a zdravotníků a tvorba výchozího informačního zdroje pro tvorbu výukových materiálů na základě využití kasuistik (popisů klinických případu). V databázi jsou průběžně shromažďovány zajímavé kazuistiky z klinické praxe, které vycházejí z digitálních zobrazovacích metod a obrazové lékařské dokumentace. Obrazový materiál s sebou nese významnou informační hodnotu a Internet umožňuje jeho snadné sdílení. Diagnóza, diferenciální diagnóza a klíčová slova jsou standardizovány podle české verze thezauru Medical Subject Headings (MeSH). Obsah databáze je prozatím volně přístupný. Odborné články z elektronického archivu ZDN, na které lze nalézt odkazy v některých kazuistikách, jsou přístupné pouze registrovaným předplatitelům Zdravotnických novin. Na projektu databáze kazuistik se podílejí: - Ústav lékařské informatiky 2. LF UK v Praze – struktura databáze, redakce kazuistik, indexace položek. - 1. LF UK v Praze – posuzování kazuistik z odborné stránky. - Zdravotnické noviny - technická, administrativní, obsahová a mediální podpora. - Národní lékařská knihovna - česká verze thezauru MeSH. - Ústav výpočetní techniky UK v Praze – technická podpora. - Ústav biofyziky 2. LF UK - ontologie Literatura: st JENICEK M. Clinical Case Reporting in Evidence-based Medicine. 1 ed. Oxford:Butterworth Heinemann, 1999. ISBN 0-7506-4592-X. Práce je podporována grantem č. 210 057 a projektem Tvorba multimediálních kurzů pro rozvoj distančního vzdělávání na Univerzitě Karlově v Praze

- 15 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Výučba lekárskej fyziky v zdravotníckych štúdiach E. Ferencová, E. Kukurová Ústav lekárskej fyziky a biofyziky, LF UK Sasinkova 2, 813 72 Bratislava, Slovenská republika Vo výučbe lekárskej fyziky v rámci reštrukturalizácie vysokoškolského vzdelávania v zmysle štandardov EU týkajúcich sa jednotlivých zdravotníckych študijných odborov bakalárskeho a magisterského štúdia, ktoré sa na LFUK zabezpečujú, bolo potrebné venovať značnú pozornosť výberu tém zaradených do študijných programov podľa jednotlivých špecializácií. Z hľadiska pedagogického a didaktického vo výučbe lekárskej fyziky je dôležité zabezpečiť dôsledné prepojenie prednášok s praktickými cvičeniami, uprednostniť využitie moderných multimediálnych prostriedkov vo výučbe, ako i overiť získané vedomosti formou spätnej väzby medzi učiteľom a študentmi. V súčasnosti sa v zdravotníctve a to v preventívnej starostlivosti, v diagnostike a v liečbe využívajú stále zložitejšie prístroje, s ktorými nie je možné pracovať bez znalostí ich fyzikálnych princípov. Takisto zmeny životného prostredia, podmienené ľudskou činnosťou s negatívnym vplyvom fyzikálnych faktorov na ľudské zdravie si vyžadujú, aby zdravotnícki pracovníci mali základné fyzikálne vedomosti. Vo výučbe lekárskej fyziky sme sa sústredili aj na dôležité formovanie myslenia budúcich zdravotníckych pracovníkov s cieľom hlbšieho poznania fyzikálnych zákonitostí štruktúry a funkcie ľudského organizmu vo fyziologických a patologických podmienkach cez známe fyzikálne zákony. Cieľom výučby lekárskej fyziky je vybaviť budúcich absolventov zdravotníckych štúdií na exaktnej úrovni fyzikálnou gramotnosťou, schopnosťou samostatne pracovať na jednotlivých oddeleniach laboratórnej medicíny, organizovať prácu v laboratóriu a spolupracovať s klinickými pracoviskami pri riešení diagnostických a terapeutických problémov v rámci liečebno-preventívneho procesu. Príspevok je súčasťou riešenie GP VEGA MŠ SR č. 1/0237/03. MARČEK, T., KUKUROVÁ, E. a kol.: Regenerácia kompendium lekárskej fyziky pre integrovanú výučbu. Bratislava: Asklepios, 2002, 307 s. KUKUROVÁ, E., WEIS, M.: Lekárska fyzika & biomedicínska informatika pre integrovanú výučbu v schémach minútovej bázy znalostí. Bratislava: Asklepios, 2004, 68 s. FERENCOVÁ, E., KUKUROVÁ, E.: Praktická výučba fyziky v odbore Ošetrovateľstvo, In.: Zborník z medzinárodnej vedeckej konferencie „Výskum a vyučovanie na katedrách fyziky v kontexte univerzitného vzdelávania“, Nitra, 2003, s. 83 –86.

- 16 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Pestovanie umelých chrupiek z autológnych chondrocytov E. Filová1,2,3, M. Handl4, A. Lytvynets3, M. Rampichová1,2, F. Jelínek5, F. Varga1, J. Činátl6, L. Šimunová1,3, T. Trč4, E. Amler1,2 1 Ústav biofyziky, 2.LF UK, Praha;2Ústav experimentální medicíny AV ČR, Praha; 3Fyziologický ústav AV ČR; 4Ortopedická klinika, Fakultní nemocnice Motol, Praha; 5Veterinární histopatologická laboratoř, Praha 6 Klinika dětské onkologie, Fakultní nemocnice Motol, Praha; Akútne a chronické ochorenia kĺbov vedú k obmedzeniu pohyblivosti, bolesti a postupne môžu spôsobiť invalidizáciu pacienta. Chrupka je alymfatické a avaskulárne tkanivo s obmedzenou regeneračnou schopnosťou. Novým prístupom v terapii chondrálnych a/alebo osteochondrálnych lézií je využitie autológnych chondrocytov vo vhodnej matrici. Matrice umožňujú výživu buniek, ovplyvňujú ich (1,2) proliferáciu, rediferenciáciu, migráciu a produkciu extracelulárnej matrix . Matrica by okrem toho mala mať vhodné viskoelastické vlastnosti a pevnosť. Najčastejšie sa skúmajú biodegradovateľné polyméry, ako sú kys. hyalurónová a jej deriváty, kolagén, ako aj syntetické polyméry. V našej štúdii sme izolovali a kultivovali autológne králičie chondrocyty. Chondrocyty sme nasadili do izotropnej biodegradovateľnej matrice obsahujúcej kys. hyalurónovú, kolagén typu I a fibrín. Matricu sme implantovali do novovytvoreného osteochondrálneho defektu v kondyle femoru králika. Po šiestich týždňoch sme hodnotili reparáciu defektu vizuálne, vzorku fixovali v pufrovanom roztoku formalínu, dekalcifikovali a spracovali bežnou parafínovou technikou. Pripravené 4µm rezy sme farbili hematoxylínom a eozínom (HE). Prítomnosť kyslých glykozaminoglykanov (GAG) sme hodnotili farbením alciánovou modrou pri pH 2,5 a 1 a prítomnosť neutrálnych GAG sme hodnotili následnou PAS reakciou. Na imunohistochemický dôkaz kolagénu II sme použili monoklonálnu protilátku, avidin-biotín-peroxidázový komplex a na vizualizáciu diaminobenzidín. Reparované tkanivo veľmi dobre integrovalo do okolitého tkaniva. Novotvorené tkanivo obsahovalo guľaté alebo oválne bunky, ktoré sa orientovali do stĺpcov, vo vrchnej časti sa orientovali do podkovovitých útvarov. Bunky migrovali z vytvoreného osteochondrálneho defektu do spongiózneho kostného tkaniva. Novotvorené chrupkové tkanivo obsahovalo viac kyslých GAG / pri pH 2,5/ a menej neutrálnych GAG, neobsahovalo veľmi kyslé GAG / pH 1/. Imunohistochemické farbenie na dôkaz kolagénu typu II bolo pozitívne v retikulárnom tkanive v kostnej dreni. Výzkum bol podporený Grantovou agentúrou Českej republiky (grant č. 305/03/H148) a Výzkumným zámerom AVOZ 50110509.

- 17 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Vliv elektromagnetických polí na denitrifikační aktivitu bakterií Paracoccus denitrificans L. Fojt1,2, L. Strašák2, V. Vetterl1,2 1 Biofyzikální centrum PřF MU v Brně 2 Biofyzikální ústav AV ČR Brno Naším záměrem bylo změřit vliv nízkofrekvenčního magnetického pole na enzymatickou aktivitu bakterií Paracoccus denitrificans pomocí elektrochemických metod. Magnetické pole bylo vytvářeno válcovou cívkou, která umožňovala dosáhnout maximální velikosti magnetické indukce Bm = 10 mT. Sledovaným enzymatickým procesem je denitrifikační aktivita bakterií. Za anaerobních podmínek dochází k získávání energie redukcí NO3 až na N2 (což se děje za pomocí celé enzymatické kaskády). Tento proces je jednoduše zachytitelný pomocí redukce a následné oxidace elektronového mediátoru durochinonu. Ten po průchodu do bakteriální buňky nahradí díky své vyšší afinitě původní bakteriální mediátor. Durochinon se stává donorem elektronů pro dýchací řetězec bakterií. Tento děj je možné zachytit elektrochemicky. Denitrifikační aktivita byla sledována cyklickou voltametrií za použití různých druhů uhlíkových elektrod – skelné, pyrolytické a tuhové uhlíkové elektrody. Na povrch elektrod byly fyzicky adsorbovány živé bakterie. Poté byly od okolního elektrolytu odděleny pomocí dialyzační membrány. Enzymatická aktivita byla tedy pozorována pomocí modifikovaných uhlíkových elektrod za pomoci redukce e následné oxidace elektronového mediátoru durochinonu. Pro ověření počtu bakterií nanesených na povrch elektrody a pro určení přežívání bakterií Paracoccus denitrificans po expozici magnetickým polem byla použita metodika počítání CFU (colony forming units). Expozice magnetickým polem o Bm = 10 mT a délce trvání 24 minut ukázala pokles enzymatické aktivity bakterií o cca 24% ve srovnání s aktivitou bakterií neexponovaných. Tento výsledek byl pozorován při použití všech tří druhů uhlíkových elektrod. Získané výsledky je nutné dát do souvislosti s počtem přežívajících bakterií v magnetickém poli po expozici za stejných podmínek.

- 18 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Platinový derivát LA-12 způsobuje apoptózu u buněk kolorektálního adenokarcinomu HT-29 V. Foltinová1,2,*, L. Švihálková-Šindlerová3,4,*, V. Horváth3,5, P. Sova6, A. Kroutil6, F. Žák6, A. Mistr6, J.Hofmanová3, R. Janisch1, A. Kozubík1 1 Biologický ústav LF MU v Brně, Tomešova 12, Brno 602 00, ČR 2 Masarykův onkologický ústav, Žlutý kopec 7, Brno 656 53, ČR 3 Laboratoř Cytokinetiky, Biofyzikální ústav AV ČR, Královopolská 135, 612 65 Brno,ČR 4 RECETOX PřF MU v Brně, Kamenice 126/3, 625 00 Brno, ČR 5 Katedra srovnávací fyziologie živočichů a obecné zoologie PřF MU v Brně, Kotlářská 2, 611 37 Brno, ČR 6 PLIVA – Lachema a.s., Karásek 1, 621 33 Brno, ČR *Autoři se na práci podíleli stejnou měrou Platinové deriváty patří mezi nejdéle a nejčastěji používaná cytostatika se širokým spektrem působení. Nejdůležitějším biologickým cílem těchto látek je jaderná DNA, se kterou vytváří kovalentní adukty a má přímý vliv na replikaci a transkripci DNA. Modelovou látkou pro studium těchto mechanismů je cisplatina. Tu jsme srovnávali s novým platinovým derivátem označovaným kódem LA-12 a s oxaliplatinou, která se běžně používá v klinické praxi k léčbě kolorektálního karcinomu. Jako model jsme si vybrali stabilní linii HT-29. Jedná se o dobře diferencovaný adenokarcinom grade I tlustého střeva. Pomocí testu metabolické aktivity MTT jsme porovnali účinek LA-12 s účinkem cisplatiny a oxaliplatiny. Z tohoto srovnání vychází nový komplex jako nejúčinnější. Dalšími hodnocenými parametry byly změny v počtu buněk hodnocené pomocí Coulter Counter. Dochází ke snížení počtu adherentních buněk a zároveň nárůstu počtu buněk plovoucích, které je u přisedlých linií možno považovat za mrtvé. Tento předpoklad potvrzují i výsledky získané z hodnocení viability buněk barvených eosinem a hodnocených pomocí světelné mikroskopie. Zvýšení počtu apoptotických buněk jsme pozorovali i při barvení jader DAPI detekovaných pomocí fluorescenční mikroskopie. Tento projekt je podpořen grantem Ministerstva průmyslu a obchodu České Republiky, Contract No. PZ-Z2/29, „New Medicines for Cancer Therapy“ a grantem GA ČR 301/03/H005.

- 19 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Kalorimetrické štúdium vplyvu N-alkyl-N,N-dimetylamín-N-oxidov na fosfolipidové dvojvrstvy J. Gallová1, P. Balgavý1, I. Lacko1, K. Lohner2 Farmaceutická fakulta, Univerzita Komenského Bratislava, 2Institut für Biophysik und Röntgenstrukturforschung, Östereichische Akademie der Wissenschaften, Graz

1

N-alkyl-N,N-dimetylamín-N-oxidy (CnNO, kde n je dĺžka alkylového reťazca) sú deriváty terciárnych amínov, u ktorých bola preukázaná imunomodulačná a antimikróbna účinnosť, preto sa testujú ako látky potenciálne využiteľné v medicíne a farmaceutickej praxi. Pri sledovaní biologických účinkov homologického radu vykazujú CnNO rastúcu aktivitu pre kratšie homológy a po dosiahnutí maximálneho účinku aktivita pri ďalšom zvyšovaní n klesá (cut-off effekt). Metódou DSC sme študovali vplyv CnNO na fázové správanie dipalmitoylfosfatidylcholínu (DPPC) v modelových lipidových membránach. Pri mólovom pomere CnNO:DPPC=0.2 sme pozorovali, že schopnosť znížiť teplotu hlavného fázového prechodu Tm a predprechodu Tp v DPPC rastie od n=6 po n=14 a pri ďalšom predlžovaní alkylového reťazca sledovaný efekt klesá. Z uvedeného priebehu typu „cut-off“ vyplýva, že CnNO interagujú prednostne s lipidovou zložkou biologických membrán. Zvláštnu pozornosť sme venovali homológu C12NO, široko využíva v biochémii pri izolácii, purifikácii a kryštalizácii membránových bielkovín. Zistili sme, že Tm a Tp klesajú lineárne so vzrastom mólového pomeru C12NO:DPPC až po 0.4, pričom dochádza zároveň k rozšíreniu fázových prechodov. Uvedená práca vznikla za podpory agentúry VEGA, grant č. 1/0123/03 a APVT, grant č. 51-013802.

- 20 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Záznam a analýza řeči u dětí, mladistvých i dospělých s balbuties M. Grepl, J. Pešák Ústav lékařské biofyziky Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci Úvodem: Balbutikem se rozumí člověk, který má problém s plynulostí řeči. Hlavními příznaky koktání, zadrhávání v řeči, je u jedince s balbuties opakování (iterace) hlásek na začátku slova nebo i u slabik uprostřed slov. Při záznamu řeči lze pozorovat i artefakty coby další typické zvukové jevy, předcházející řádově v ms slova (řádově v ds). Mohou se objevovat na počátku každého fonačního startu. Pro nízkou intenzitu a zmíněný krátký časový interval 1) nejsou ale vnímány. Tyto projevy dostaly označení vibratio brevis . Iterace je intenzivně vnímána jak u samotného jedince s balbuties, tak u lidí v jeho okolí, s nimiž komunikuje. Materiál a metodika: Hodnotili jsme audionahrávky dětí, mladistvých i dospělých, celkem 42 jedinců s balbuties, kteří se zúčastnili studie s použitím bronchodilatačních látek. Každý z těchto vyšetřovaných (u jedinců předškolního věku na vyzvání standardní větu opakoval a u starších ji přečetl) před, dvakrát v průběhu a po ukončení léčby. Věty byly digitálně zaznamenány na MiniDisc Sony. Nahrávky vět o cca více jak stu slovech známého textu po předchozím přečtení a neznámého textu čteného prvně pořízené kazetovým magnetofonem rovněž fy Sony byly poté digitalizovány v počítači za použití programu Sound Forge. Software Soud Forge je profesionální zvukový editor vytvořený pro digitální záznam, editaci a zpracování zvuku. Program umožňuje sledovat zvukový záznam na časové ose s možnostmi precizního měření časového sledu sledovaných zvukových projevů. Závěrem: V dosavadní logopedické ani foniatrické praxi neexistuje standardní metoda záznamu a vizualizace charakteristických patologických projevů řeči. Uvedené postupy mohou objektivizovat četnosti patologických řečových projevů u naší studie na začátku, dvakrát v průběhu a po terapii bronchodilatací. Některé výsledky mohou být prezentovány již nyní, ostatní pro časovou náročnost později. 1. Pesak, J., Urbanek, K. Incoordiantion of the pfonation start in individuals with balbuties. In Folia Phoniatrica. Karger, 1993, p. 62-67. Připraveno s podporou univerzitního společenství GSVS a vybavení získaného z CEZ:J14/98:N30000018 a MSM152100018

- 21 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Měření ventilačních parametrů metodou impulzní oscilometrie IOS basicle.p65 fy Jæger v rámci studie BZ-10003-BR T. Grézl1, J. Pešák1 a kol. spolupracovníků2 1 Ústav lékařské biofyziky LF UP v Olomouci, 2 (Foniatr. POLYMAL Zlín, MUDr. D. Vodičková; ORL Foniatr., 28. října 38, Ostrava, MUDr. Z. Skeřilová; Soukr. ORL + foniatr.ambulance, bří. Mrštíků 38 Břeclav, MUDr. D. Pluháčková; Otolaryngol. a foniatr., Nám. Míru Kroměříž, MUDr. R. Rokytová; Ambul. ORL a foniatr., Huštěnovská, Staré Město u Uh. Hradiště, MUDr. D. Popelářová; ORL Foniatr. a Pedaudiolog., Lužická 4 Prostějov, MUDr. M. Kozáková) Etiologie koktavosti se doposud oficiálně nezná. Metodou impulzní oscilometrie (IOS) máme možnost hodnotit specifické respirační parametry u pacientů s balbuties. Studie BZ-10003-BR s názvem „Ověřování vlivu bronchodilatce na plynulost řeči 1) u nezletilých i dospělých s balbuties“ byla schválena Etickou komisi FNO a 2) probíhala od 9. 10. 2003 do 10.11. 2004 . Studie se zůčastnilo 42 probandů s balbuties. Probíhala v šesti centrech v Ostravě, Zlíně-Malenovicích, Prostějově, Kroměříži, Starém Městě u Uherského Hradiště a v Břeclavi. Jako bronchodilatans byl použit Foradil®, dlouhodobé β2 sympatomimetikum. V průběhu 6-ti měsíců byl každý proband vyšetřen 4 krát (poprvé bez bronchodilatační terapie). Zaznamenávali jsme variabilitu srdeční frekvence, spirometrická data získaná metodou impulzní oscilometrie, záznam řeči (cca 100 slov čtení známého a neznámého textu) a digitálně proslovení kontrolní věty. Součástí prvního, výběrového vyšetření pak bylo i EEG, EMG vyšetření a biochemická vyšetření úvodem a na závěr. Metoda IOS umožňuje hodnocení základních respiračních parametrů (dechový objem, inspirační a expirační objemy, vitální kapacitu plic, křivku průtoku-objemu) a dále specifické parametry (tzv.air-trapping, údaje o odporu velkých i malých dýchacích cest a podrobnější údaje o elasticitě plic). 1.

2.

HORČIČKA, V. (předseda EK LF UP a FNO). Ověřování klinického odstraňování (zmírňování) neplynulosti řeči u dětí a mladistvých s balbuties. Rozhodnutí Etické komise FN a LF UP v Olomouci, č.j. 46/03. Olomouc: 2003. PEŠÁK, J. K závěru účasti subjektů klinické multicentrické studie BZ-1003BR. In PEŠÁK, J., Sborník přednášek 12. semináře univ. spol. Olomouc: ÚLB LF UP, 2004, s. 30-32.

Připraveno s podporou univerzitního společenství GSVS a vybavení získaného z CEZ:J14/98:N30000018 a MSM152100018

- 22 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Využití materiálů s tvarovou pamětí v medicíně J. Hanuš, J. Záhora, A. Bezrouk Ústav biofyziky LF UK Hradec Králové Nitinol je v současné době nejvýznamnějším představitelem materiálů s tvarovou pamětí, které se využívají v moderní medicíně. Hlavní důvodem, kromě exkluzivních mechanických vlastností, je jeho biokompatibilita, tj. na jedné straně schopnost odolávat agresivnímu prostředí biologického systému a na druhé straně jeho minimální toxicita pro tento systém. Obojí je způsobeno zejména tím, že se nitinol pokrývá vysoce odolnou a stálou vrstvou oxidu titanu. Nitinol se vyznačuje zejména tvarovou pamětí, tj. schopností zapamatovat si původní tvar, do kterého se po deformaci (do rozsahu až 10%) opakovaně vrací zvýšením teploty. Dále pak je tento materiál superelastický, tj. ve velkém rozsahu (více než o řád větším než dříve převážně používaná nerezová ocel) vykazuje pružnou deformaci, což je dáno tím, že teplota přechodu mezi krystalickými stavy materiálu stoupá se vzrůstajícím zatěžováním. Navíc je působící síla ve významném úseku zátěžové křivky téměř konstantní, což prakticky znamená, že v celém rozsahu pracovního pole vyvíjí nástroj či přípravek z nitinolu stále stejný mechanický účinek na biologický systém. Nejnovější poznatky ve využití nitinolu v medicíně byly prezentovány na (1,2) konferenci SMST ´04 v Baden-Badenu v Německu . Kromě již klasických aplikací jako jsou osteosyntetické skobičky v ortopedii a miniaturní nástroje do endoskopů, byla pozornost věnována zejména cévním výztužím pleteným z drátu či laserem vyřezávaným z tenkostěnných nitinolových trubiček. Do velké skupiny aplikací využívajících pseudoelasticity nitinolu patří dále filtry, košíčky, lokalizační háčky, ortodontické prvky či vodící dráty zavaděčů. Zcela nově byla zvládnuta a zavedena technologie výroby tenkých nitinolových fólií, které jsou využívány např. k ochraně u tvrdých chirurgických laserů či k potahování filtrů a stentů. Perspektivní kapitolou jsou nitinolové „vycpávky“ do míst krevního oběhového systému, kde mohou vznikat a náhodně se uvolnit sraženiny (tromby), např. nedokonalý uzávěr v srdečním septu a podobně. K velmi zajímavým aplikacím patří porézní nitinol jako náhrada kostí nebo nitinolové „nitě“ ve speciálních textiliích. 1. Proceedings of 2. European Conference on Shape Memory and Superelastic Technology (SMST´04), 3 – 7 October 2004, Baden-Baden, Germany 2. Abstracts plus Editorial articles from SMST´04 , Min. Invas. Ther. & Allied. Technol. 2004, 13(4)

- 23 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Světlocitlivé komplexy platiny: nový přístup k vývoji cytostatik P. Heringová1, J. Kašpárková1, P. Sadler2, V. Brabec1 Biofyzikální ústav AV ČR v Brně, 2School of Chemistry, University of Edinburgh.

1

Cisplatina patří k nejúspěšnějším a v klinické praxi nejvíce využívaným cytostatikům. Přes její nesporné úspěchy při léčbě rakoviny je aplikace tohoto léčiva spojena s řadou omezení. Jedná se především o relativně úzké spektrum nádorů, které jsou k tomuto cytostatiku citlivé. Další omezení souvisí s tzv. získanou resistencí, kdy nádorové buňky původně k cisplatině citlivé se po opakované léčbě cisplatinou stávají vůči jejímu působení resistentní. V neposlední řadě patří k nepříznivým faktorům ovlivňujícím léčbu cisplatinou také vedlejší účinky, jako jsou nevolnost a zhoršená funkce ledvin. Z těchto důvodů představuje vývoj nových protinádorově účinných komplexů platiny, jejichž protinádorové účinky by byly lepší nebo alespoň alternativní, než je tomu v případě použití cisplatiny, velmi aktuální téma. Zajímavou strategií, jak snížit nepříznivé vedlejší účinky cisplatiny je vytvořit relativně netoxický prekursor, který by mohl být selektivně aktivován v místě nádoru. Proto byly připraveny platičité komplexy, obsahující azidové ligandy, které mohou být aktivovány pomocí záření ve viditelné oblasti. S využitím metod molekulární biofyziky byly provedeny studie interakce těchto látek s DNA, která je cílovým místem protinádorového působení platinových cytostatik v buňce. Výsledky ukázaly, že po působení viditelného záření dochází k redukci centrálního atomu platiny a odstoupení azidových ligandů, komplexy se stávají aktivními, jsou schopny se vázat na DNA a vyvolávat v DNA strukturní distorze. Poškození vyvolané těmito komplexy jsou schopna zastavovat transkripci a replikaci DNA. Nové světlocitlivé komplexy také vytváří v DNA meziřetězcové můstky. Protože tyto typy poškození DNA jsou považovány za signály vedoucí k vyvolání programované smrti buněk, může být využití nereaktivních, světlem aktivovatelných sloučenin účinnou strategií při navrhování nové generace protinádorově účinných platinových léčiv. Poděkování: Tato práce vznikla s podporou Grantové agentury ČR (grant č. 204/03/H016), Grantové agentury AV ČR (grant č. B 5004301) a Interní grantové agentury MZ ČR (grant č. NR8562-4/2005).

- 24 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

R@SYSTEM redivivus? P. Heřman1, J. Feberová2, J. Polášek3, E. Amler1, P. Kasal2 1 Ústav biofyziky UK 2.LF v Praze, 2Ústav lékařské informatiky UK 2.LF v Praze, 3Ústav výpočetní techniky UK v Praze Před pětadvaceti lety se zrodila idea vytvoření výpočetního systému, implementujícího princip „ekologie experimentálních dat”. O co jde? Lékařské vědy tradičně bazírují na observaci, na kasuistikách. Moderní doba pod vlivem fyziky a biologie posunuje těžiště výzkumného zájmu k reprodukovatelnému experimentu na zvířeti. Laboratorní metody za definovaých podmínek zjednodušují interpretaci naměřených hodnot a usnadňují tvorbu modelů, ovšem za cenu ztížené reinterpretace zpět do klinického prostředí a za cenu stále vzrůstající náročnosti experimentů. Tento trend se dostává do – alespoň částečně oprávněné – kritiky postmoderního myšlení: Na jedné straně stále dražší laboratorní data a na straně druhé plné archivy klinických záznamů nevyužitelných pro výzkum. V průběhu 80. let byl vytvářen laboratorní počítačový systém pro záznam a analýzu biosignálů, nazvaný R@SYSTEM, koncipovaný tak, aby v rutinní klinické praxi prováděl pro diagnostickou potřebu standardní vyšetření, na které byl lékař zvyklý - v konkrétním případě lineární analýzu, zatímco v pozadí sbíral a vyhodnocoval data pro experimentální nelineární analýzu jakožto by-product, který by bylo možno společně s příslušnými vyhodnocovacími metodami vzájemně sdílet mezi různými pracovišti pro potřeby výzkumu, výuky a klinické praxe. Postupem času se pozornost přesunula z biosignálů na obecnější problematiku sdílení a formalizace popisu experimentálních a klinických dat – jejich struktury, metodiky a podmínek vyšetření, začlenění do širších souvislostí, transformace (1) struktur aj. (metadata). V devadesátých letech byl další vývoj systému prakticky zastaven. Společenské podmínky i technické možnosti se od té doby změnily natolik, že si klademe otázku, zda již jsou takové záležitosti passé. Kupodivu zjišťujeme, že nastíněné problémy jsou dnes ještě více aktuální než před deseti lety, což dokazuje poptávka po takových technologiích, jakými jsou znalostní systémy, e-learning, medicínské gridy, sémantický web, ontologie, analýza přirozeného jazyka atd. Jednou z oblastí, kde se v současné době snažíme myšlenky R@SYSTEMu oživit, je databáze kazuistik (podporováno projektem č. 367/2005/A-INF/2.LF ). 1. HEŘMAN, P., BLAŽEK, T. R@SYSTEM a XML formát pro prezentaci fyzikálních dat. In XXIV. dny lékařské biofyziky, Plzeň : UK LF v Plzni, 2000, s. 17.

- 25 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Význam kvantifikace v kombinované lymfoscintigrafické diagnostice lymfedému horních končetin J. Heřmanská1,2, P. Gebouský3, H. Křížová2,4, M. Wald5, M. Kárný3 1 Ústav biofyziky UK 2. LF, 2Klinika nukleární medicíny a endokrinologie UK 2. LF a FN v Motole,3Ústav teorie informace a automatizace AV ČR,4Ústav nukleární medicíny UK 1. LF, 5Chirurgická klinika FN v Motole Popisovaný výzkum vyvíjí metodiku kvantitativního vyhodnocení lymfoscintigrafického vyšetření horních končetin u pacientek po komplexní terapii karcinomu prsu s cílem zpřesnit diagnostiku časných stádií lymfedému. Výstupy původní bayesovské metodologie mohou, mimo jiné, sloužit jako dodatečné charakteristiky stádia onemocnění. Vytvořená databáze obsahuje údaje o 49 pacientkách, věk 39-75 let (průměr 58let).Zahrnuje administrativní údaje,klinická data(klinickou historii, metody terapie, kategorizované subjektivní potíže, objektivní nálezy) a kvalitativní a semikvantitativní výsledky lymfoscintigrafického vyšetření (čas snímání, počet impulzů ve 3 oblastech zájmu – axily, nadloktí a předloktí, stupeň městnání radiofarmaka v podkoží končetin ve 3 oblastech zájmu vyjádřený v % aplikované aktivity, počet detekovaných uzlin). Testované kvantitativní hodnocení využívá apriorní informace a počty impulzů ve 3 oblastech zájmu na třech jednominutových snímcích paže získaných mezi 30. a 180. minutou po aplikaci diagnostického radiofarmaka. Tato informace je využita pro odhadování tříparametrického modelu akumulace. Jako kvantitativní ukazatele stavu končetiny jsou hodnoceny základní charakteristiky křivek časového průběhu aktivity v oblastech zájmu: maximum křivky, rezidenční doba, řád modelu a jeho časová konstanta. Data sloužila pro konstrukci pravděpodobnostní směsi předpovídající klinické stádium choroby. Předpovědi byly porovnávány s hodnoceními zkušeného klinika a scintigrafického experta. Počet shod předpovědí je nejvýraznějším kvantitativním ukazatelem kvality počítačového klasifikátoru. Klasifikace založená pouze na charakteristikách modelu se shodovala s hodnocením expertů v 60% případů; klasifikátor používající rutinně dostupná data dosáhl 80% shody. Kombinace všech dat dosáhla 84% shody (při 77% shodě expertů). Tudíž a) pouhé charakteristiky modelu jsou nedostatečné b) zpracování všech dat zlepšuje kvalitu dosažitelnou experty c) další vývoj si vyžaduje individuální analýzu neúspěchů d) konečné hodnocení této slibné metodologie bude možné až po vyhodnocení terapie. Poděkování: Tento výzkum je podpořen IGA MZ ČR, grant NC/7601-3.

- 26 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Zjištěné zákonitosti v hodnocení výuky na 2 LF UKv letech 20002005 M. Hladíková, P. Kasal Ústav lékařské informatiky, 2.LF UK Praha Cílem příspěvku bylo využít velké množství shromážděných údajů z hodnocení výuky v jednotlivých letech pro hledání odpovědi na následující otázky: -

existují v hodnocení trendy (srovnání stejných ročníků v letech 20002005)? jaké jsou změny postojů v průběhu studia? lze určit aspekty ovlivňující hodnocení výuky nezávisle na její kvalitě ? jsou rozdíly v postojích českých a zahraničních studentů?

Získaná data rovněž umožnila nalézt předměty, u kterých došlo v některém aspektu k výraznému zlepšení (nad rámec statistické chyby). Takové změny byly především v hodnocení efektivity a možnosti samostatné práce na praktických cvičeních a v hodnocení kvality a dostupnosti učebních textů. Aby se ukázalo, které faktory vedou k lepšímu hodnocení, byly vyučujícím „zlepšených“ předmětů rozeslány krátké dotazníky, týkající se změn ve výuce Z výsledků: Časové trendy jsou nevýrazné, potěšující je mírně se zlepšující hodnocení praktické výuky ve vyšších ročnících Účast na přednáškách zachovává dlouhodobý trend od 1. do 6. ročníku, není vhodným ukazatelem kvality Postoje českých a zahraničních studentů se sbližují „Nejlepší studentova učebnice“ = klasický text rozsahu cca 150 stran, kdy autorem je vyučující – nikoliv pouze internetová prezentace Faktory zlepšení úrovně praktické výuky: organizační změny, nová témata, méně často zlepšené vybavení Práce je podporována grantem č. 210057 a projektem Tvorba multimediálních kurzů pro rozvoj distančního vzdělávání na UK v Praze

- 27 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Užití Hellwagova trojúhelníka pro fonetiku J. Honová1, J. Pešák2, T. Grézl2, M. Grepl2 1 Katedra žurnalistiky FF, 2Ústav lékařské biofyziky LF Univerzity Palackého v Olomouci Uvedení: K povrchovým segementálním složkám lidské řeči patří fone- tická (fyziologická a akustická) a fonologická (zvuková) realizace hlásek1) na jejichž 2) tvorbě se m.j. podílejí I. ústní, II. hrdelní a III. nosní dutina . Postavení jazyka při fonaci se stalo i základem pro fonetickou klasifikaci samohlásek podle vokálové artikulace, kterou první popsal německý lékař Hellwag (1871) 1),2). Hellwagův trojúhelník: K volbě polohy Hellwagova trojúhelníka aplikovaného pro fonetiku, viz. výše přispěla poloha jazyka.Jiné podobné uspořádání vokálů znají 3) muzikologické vědy k poloze jeho zobrazení patrně přispěl zápis poloh tónů na notové osnově. 4) Vokálová mapa : Předchozí převážně empirické zřetele lze doplnit o biofyzikální poznatky fyziologické akustiky. Nástavní vokálový trakt je čtvrtvlnným rezonátorem pro jehož základní rezonanční a následné frekvence platí vztah

f

n

≈ (2n − 1)

c , 4l

kde je n 1,2...n, c rychlost šíření zvuku a l délka vokálového traktu. Pro f1 (n =1) až např. pro f5 platí frekvence 500 Hz, 1,5; 2,5;3,5 a 4,5 kHz. V této frekvenční oblasti 5) se odbudou i první (F1) i druhý (F2) formant , které v ortogonálním zobrazení s F1 a F2 na osách x a y nabídne biofyzikální zobrazení Hellwagova trojúhelníka. Závěrem: Popisované pojetí by bylo žádoucí nabízet právě nepřírodovědným disciplínám, kde současný vědecký výklad absentuje. 1. GREPL, M., HONOVÁ, J., PEŠÁK, J. Hellwagův trojúhelník. In PEŠÁK, J. Sborník přednášek 12. semináře univerzitního Společenství pro studium hlasu a řeči. Olomouc: ÚLB LF UP, 2004, s.9-18. 2. HÁLA, B. Fonetika v teorii a praxi. SPN, Praha, 1975. 3. STOCKHAUSEN, J. Gesangstechnik und stimmbildung. Leibzig, ?. 4. TITZE, I.,R. Principles of voice production. Prentice-Hall, Inc. A Paramount Communications Copany Englwood Clifts NY 07632, London, Toronto et al. 1994. 5. BOTHOREL, A., SIMON, P., WIOLAND, F., ZERLONG, J-P. Cinéradiographie des voyelles et consonnes du français. Travuaux de phonétique. Strasbourg, 1986. Připraveno s podporou univerzitního společenství GSVS a vybavení získaného z CEZ:J14/98:N30000018 a MSM152100018

- 28 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

3D rekonstrukce periferního nervu T. Hosszú Ústav lékařské biofyziky, Lékařská fakulta UK v Hradci Králové Zavedením 12MHz ultrazvukové sondy do běžné praxe přineslo řadu nových možností v zobrazování tkání bez radiační záteže. Pro svou rychlost a vysokou rozlišovací schopnost často převyšuje i schopnosti MRI při vyšetřování povrchových struktur. UZ našel své místo i v neurochirurgii (1), čehož je důkazem rutinní praxe na Neurochirurgické klinice Fakultní nemocnice v Hradci Králové. Pomocí 2D UZ lze dobře zobrazit četné patologie v řezu nervem, ale neposkytuje informace o tvaru nervu ani o změnách echogenity v delším úseku. Tyto informace lze získat 3D rekonstrukcí pomocí 3D trackeru, post-processingem obrazu a analýzou vytvořeného modelu. Jako zdroj UZ dat je použit vysoce kvalitní UZ přístroj s 12MHz sektorovou sondou, doplněný o elektromagnetický pulzní 3D tracker. Obrazové data jsou s použitím A/D převodníku převedeny v reálném čase do počítače spolu se záznamem pohybu UZ sondy. Vlastní software je s použitím několika málo knihoven od výrobců programován od základu. Využívá převážně technologii DirectX z důvodu jeho široké užitelnosti, dobré propracovanosti a aplikabilitě na běžně dostupnou výpočetní techniku. Aplikace není v současné době v definitivní podobě, nicméně prezentuji některé dílčí části a výsledky. Konkrétně se jedná o zpracování vstupného videozáznamu (manuální segmentace), záznamu z 3D trackeru a vytvoření 3D modelu. Již takto rozpracovaná aplikace byla vyzkoušena v praxi k experimentálnímu vyšetření dvou předem známých patologií v oblasti distálního n. medianus. Projekt byl podpořen investicí z fondu rozvoje VŠ (3D tracker) a z fondu pro rozvoj neurochirurgie v Hradci Králové (digitalizace videozáznamu). 1. KOTEVOGLU, N., GULBAHCE-SAGLAM S. Ultrasound imaging in the diagnosis of carpal tunnel syndrome and its relevance to clinical evaluation. Joint Bone Spine, 2005, 72(2), p. 142-5.

- 29 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Elastografie – biofyzikální princip a klinický význam I. Hrazdira Klinika zobrazovacích metod LF MU a FN u sv. Anny v Brně Elastografie představuje novou zobrazovací modalitu napodobující palpační diagnostiku. Metoda zkoumá mechanické vlastnosti měkkých tkání, které závisí na molekulových vazbách jednotlivých jejích součástí (tuk, kolagen) a na jejich mikroskopické i makroskopické organizaci. Mezi hlavní mechanické parametry patří Youngův modul pružnosti, Poissonův poměr nebo podélné či střihové napětí, vznikající ve tkáních jako odpověď na zátěž. Metoda sama je tedy založena na předpokladu, že patologické změny měkkých tkání jsou spojeny se změnou jejich tuhosti. Mechanické vlastnosti tkání lze nejsnáze posuzovat podle jejich reakce na zátěž. Právě existence rozdílů v odpovědi normálních a patologicky změněných tkání na mechanický stres byla podnětem k vývoji této zobrazovací metody. V současnosti existuje několik přístupů, jak zobrazit mechanické vlastnosti tak, aby poskytly použitelnou diagnostickou informaci. Jejich společným cílem je zobrazení patologických ložisek, které mají odlišné mechanické vlastnosti než okolní zdravá tkáň. Konečným cílem metody je diferenciace benigních a maligních ložisek. Mechanické zobrazení je nejstarší způsob, který využívá k rekonstrukci makrostruktury měkkých tkání tlakových snímačů, umístěných na povrchu těla. Elastické vlastnosti tkáně jsou posuzovány podle prostorově-časových tlakových profilů. Ultrazvuková elastografie K zobrazení elastických vlastností tkán slouží dvě rozdílné techniky: Dopplerovská technika - aplikace nízkofrekvenčních vibrací na tkáně a současná dopplerovská detekce UZ vln, změněných nízkofrekvenčními vibracemi. Korelační technika - elasticita tkání je počítána za použití speciálního matematického algoritmu a zobrazena barevně. Barevný obraz je superponován na konvenční černobílý ultrazvukový obraz. Tuhé tkáně se zobrazují modře, měkké červeně. Magnetická rezonanční elastografie využívá podobně jako MR angiografie přídatných magnetických gradientů, citlivých na pohyb. Měření pohybu je založeno na fázových posunech spinu.Výhodou je měření pohybu tkáně ve všech 3 rovinách, nevýhodou vysoká cena vyšetření.

- 30 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Chybné obrazy a interpretační omyly v ultrasonografii I. Hrazdira Klinika zobrazovacích metod LF MU a FN u sv. Anny v Brně Pacient je při ultrazvukovém vyšetření ohrožen dvěma skupinami rizik: biologickými a interpretačními. Zatím co poškození v důsledku přímých biologických účinků je málo pravděpodobné, je pacient vyšetřovaný ultrazvukem mnohem častěji vystaven riziku chybné interpretace obrazů nebo neodborného způsobu vyšetření. Hlavní zdroje interpretačních rizik jsou tyto: -obrazové artefakty -nedostatečné vědomosti a zručnost vyšetřujícího -špatné zobrazovací parametry ultrazvukového přístroje Obrazové artefakty jsou poměrně dobře prostudovány a ultrasonografistům jsou většinou známy. Jejich hlavní příčinou jsou fyzikální pochody při interakci ultrazvukového signálu s vyšetřovanými tkáněmi, jako jsou opakované odrazy nebo odrazy a lomy na zaoblených plochách a rozhraních tkání s různou rychlostí šíření ultrazvuku. Konstrukce v současnosti používaných multielementových širokopásmových sond a digitální zpracování obrazu vznik artefaktů výrazně snižuje. Chybné interpretace v důsledku nedostatečných znalostí topografické anatomie, neznalosti obsluhy přístroje a malé manuální zručnosti při vlastním vyšetření se vyskytují převážně u začátečníků. Mělo by se jim předcházet pravidelným doškolováním lékařů a novelizací předpisů pro udělování funkčních licencí pro jednotlivé oblasti ultrazvukové diagnostiky. Nejméně často zmiňovaným zdrojem interpretačních chyb je nestejná kvalita zobrazení různými typy ultrazvukových diagnostických přístrojů a především špatné zobrazovací schopnosti přístrojů starších. Není výjimkou, že především v soukromých ordinacích, jsou v provozu přístroje staré i 15 let a správná interpretace nekvalitních obrazů, pořízených těmito přístroji, může být i pro zkušeného ultrasonografistu problematická. Vzhledem k tomu, že v ČR není dosud zavedena pravidelná kontrola technického stavu ultrazvukových diagnostických přístrojů ani kvality zobrazení, jsou vyšetření na technicky zastaralých přístrojích nejčastějším zdrojem falešně negativních nálezů, které mohou mít pro vyšetřovaného vážné důsledky.

- 31 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Digitalizace a přenos obrazových dat ve výuce radiologických asistentů na ZSF OU J.Chmelová1,4, L. Pleva2, H.Sochorová3, K.Korhelík1,4 Ústav zobrazovacích metod ZSF OU, 2Traumatologické centrum FNsP Ostrava, 3Katedra vyšetřovacích metod ZSF OU, 4RDG ústav FNsP Ostrava

1

Radiologický asistent je nový progresivní studijní program ZSF OU, akreditovaný v roce 2003. Absolvent tohoto studijního programu najde uplatnění v lůžkových i ambulantních zdravotnických zařízeních a neodmyslitelně se stává členem traumatologického operačního týmu. K tomu, aby absolvent mohl být rychle zapojen do praxe, je nutné přizpůsobit a modernizovat způsob výuky. Ve studijních plánech se tak objevují předměty jako „RTG diagnostika v traumatologii“ a „Počítačové zpracování obrazových dat“, studenti jsou seznamováni se systémy označovanými jako PACS (Picture Archiving and Communicating System) a jejich napojením na NIS, prakticky zvládnou akvizici, zpracování, archivaci, transport, zobrazení, popis i další operace nad medicínskými obrazovými informacemi v digitálním tvaru. Pomocí přenosu dat z operačních sálů ve formě „minitelekonferencí“ jsou virtuálně připravováni na specifika práce v týmu v podmínkách urgentní medicíny. V předkládaném sdělení autoři prezentují své dosavadní zkušenosti s moderním způsobem výuky ve studijním programu Radiologický asistent, ve kterém pojmy „teleradiologie“ a „telemedicína“ studenti chápou a vnímají jako samozřejmou součást své budoucí praxe a budou tak dobře připraveni aplikovat je např. při stereotakticky navigovaných výkonech v neurochirurgii i ortopedii či při přesně cílené radioterapii.

- 32 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Můstky mezi DNA a proteiny vytvořené pomocí cisplatiny a transplatiny K. Chválová, J. Kašpárková, O. Nováková, M. Vojtíšková, V. Brabec Biofyzikální ústav , Akademie věd České republiky, Královopolská 135, 61265 Brno, Česká republika Existuje spousta sloučenin, které jsou schopné vytvářet můstky mezi DNA a proteiny, mezi než můžeme zařadit i sloučeniny platiny. Můstky vytvářené cisplatinou a transplatinou pozoroval již v roce 1979 Lippard a Hoeschele, vyskytovaly se však s tak nízkou frekvencí, že jejich příspěvek k biologické (1) účinnosti byl pokládán za zanedbatelný . Později se začaly objevovat důkazy dokládající jejich významnou roli, např. můstky mezi proteiny a monofunkčními adukty DNA a trans-[PtCl2(E-iminoetheru)2] byly schopny snížit polymerizaci DNA zastavením DNA polymerázy in vitro a také inhibovat odstranění těchto aduktů z DNA působením nukleotidové excizní opravy(2). V průběhu naší práce jsme srovnávali tvorbu můstků mezi proteinem a DNA modifikovanou cisplatinou nebo transplatinou. Jako protein byl použit Klenowův fragment DNA polymerázy. Také jsme sledovali, zda 1,2 GG a 1,3 GG vnitrořetězcové a meziřetězcové můstky mohou být atakovány proteinem za vytvoření kovalentní vazby mezi atomem platiny a proteinem a schopny tímto způsobem tvořit termální komplexy DNA-platinaprotein. Získali jsme slibné výsledky, které budou ověřeny studií na buněčných kulturách. Reference 1. LIPPARD SJ, HOESCHELE JD. Binding of cis- and transdichlorodiammineplatinum (II) to the nucleosome core. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1979, 76, p. 6091-6095 2. NOVÁKOVÁ O., KAŠPÁRKOVÁ J., MALINA J., NATILE G., BRABEC V. DNAprotein cross-linking by trans[PtCl2(E-iminoether)2]. A concept for activation of trans geometry in platinum antitumor complexes. Nucleic Acids Res., 2003, 31, p. 64506460 Poděkování Tato práce vznikla za podpory Grantové agentury ČR (grant č. 204/03/H016)

- 33 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Kmitání hlasivky znázorněné 3D grafy P. Jindra, J. Pešák, T. Grézl Ústav lékařské biofyziky, Lékařská fakulta Univerzity Palackého v Olomouci, Hněvotínská 3, 775 15, Olomouc Uvedení: Práce prezentuje výsledky zpracování digitalizovaného laryngostroboskopického záznamu kmitajících hlasivek pomocí 3D grafů. Grafy znázorňují rozvoj kmitání hlasivkových plik v čase a umožňují sledovat některé fenomény, ke kterým při fonaci dochází. Materiál a metodika: Obraz z videozáznamu byl analyzován pomocí programu Digital Image Processing System, DIPS 5.0vsd. Možnost zobrazení rozvoje kmitání hlasivky v čase ve formě prostorové 3D plochy umožnil program MATLAB. Prostorová křivka byla sestrojena pomocí standardní knihovny programu, na principu kubické interpolace. Uvedená metodika1) byla použita pro F0 = 166 Hz (modální hlas), 393 Hz (amfoterní tón, falzetový hlas) a 468 Hz (falzetový hlas)1),2). Výsledky: – na připojeném obrázku je v horní sadě [view (0,0,0)], v dolní sadě view [(130,0,0)].

Závěrem: Grafy na obr. umožňují sledovat následující fenomény: - celkovou délku hlasivky, - délku kmitající části, - zkracování kmitající části hlasivek (u F0 393 a 468 Hz), - chování zadní komisury, - dobu kontaktu mezi vazy, - maximální rozkmit a - fenomény vln více ve fázi otevírání než uzavírání. - 1. JINDRA, P., PEŠÁK,J. Rozdílné kmitání hlasivek falzetem a modálem. In PEŠÁK, J. In Psychotrofon 2 II soubor přednášek, Ed PEŠÁK, J., Univerzita Palackého v Olomouci, ISBN 80-244-0597-0, 2004, 137 s. 2. PEŠÁK, J., JINDRA, P. Shortening of the anterior vibrating part of the vocal folds. Folia Phoniatr, Medical Hypotheses (2002) 52(4), 458-461. Připraveno s podporou univerzitního společenství GSVS a vybavení získaného po CEZ:J14/98:N30000018 a MSM152100018

- 34 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Využití prostředí internetu jako podpory prezenční výuky T. Junek, M. Navrátil, M. Dvořák, J. Beneš, L. Bolek, J. Růžička Biofyzikální ústav - OVAVT, UK v Praze, LF v Plzni V minulém roce se naše Oddělení výuky a aplikací VT zapojilo do projektu, který se věnoval podpoře prostředí pro vytváření distančních elektronických vzdělávacích kurzů. Pro tvorbu těchto kurzů bylo vybráno prostředí MOODLE. Cílem projektu bylo nejen samotné splnění zadání, ale též vybudování zázemí pro používání tohoto systému v rámci celé fakulty. O tom, že se nám toto zázemí daří budovat svědčí fakt, že mimo rámec projektu jsme začali systém MOODLE využívat i jako podporu prezenční výuky výpočetní techniky. V poslední době se začíná pro tento způsob výuky používat označení Blended learning. Systém MOODLE je vybaven řadou nástrojů, které vedou k interaktivní výměně informací mezi studentem a vyučujícím. Kurz musí být vytvořen tak aby byl student motivován k dosažení co nejlepších výsledků, proto je veškerá činnost studenta ohodnocována příslušným počtem bodů. Uvedený systém rovněž usnadňuje komunikaci mezi studentem a vyučujícím. Zadávání a odevzdávání úkolů a semestrálních prací prostřednictvím prostředí MOODLE je velmi jednoduchá záležitost. Na obrázku máte možnost vidět přehled všech nástrojů, které může tvůrce využít při vytváření internetového kurzu.

- 35 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Vplyv N-dodecyl-N,N-dimetylamín-N-oxidu na aktivitu (Ca – Mg) ATPázy rekonštituovanej do fosfatidylcholínových dvojvrstiev J. Karlovská, D. Uhríková, P. Balgavý Katedra fyzikálnej chémie liečiv, Farmaceutická fakulta UK, Bratislava Neiónové surfaktanty N-alkyl-N,N-dimetylamín-N-oxidy (CnNO; n je počet atómov uhlíka v alkylovom reťazci) sa vzhľadom na ich antimikróbne, imunomodulačné a cytostatické účinky zaraďujú medzi potenciálne liečivá. (1) Používajú sa aj ako detergenty v priemysle a kozmetike . CnNO, zvlášť však C12NO (N-dodecyl-N,N-dimetylamín-N-oxid) sa široko využívajú pri štúdiu biologických membrán na ich solubilizáciu, izoláciu, ako aj pri purifikácii, rekonštitúcii a kryštalizácii membránových proteínov. Zistilo sa, že ovplyvňujú aktivitu (Ca – Mg)ATPázy zo sarkoplazmatického retikula(2). Penetrujú do fosfolipidovej dvojvrstvy a ovplyvňujú jej fluiditu(3), hrúbku(4) a fázové prechody(5). Pri nižších koncentráciách vo fosfolipidových dvojvrstvách vývolávajú konformačné zmeny v polárnej oblasti dvojvrstvy a pri vyšších koncentráciách vytváranie nelamelárnych fáz. (Ca – Mg)ATPáza zo sarkoplazmatického retikula (EC 3.6.1.38) sme izolovali z králičieho svalu, purifikovali a rekonštituovali do vezikúl zo syntetických fosfatidylcholínov solubilizáciou cholátom draselným s následným vyriedením. (Ca – Mg)ATPáza vykazuje maximálnu aktivitu (31,5±0,8 IU/mg proteínu) pre dvojvrstvy z dioleoylfosfatidylcholínu (diC18:1PC). Aktivita (Ca – Mg)ATPázy rekonštituovanej do dvojvrstiev z diC18:1PC vplyvom zvyšujúcej sa koncentrácie C12NO rástla v oblasti mólových pomerov C12NO : diC18:1PC ≤ 1,3 mol:mol. Hrúbka dvojvrstvy v tejto oblasti, sledovaná pomocou malouhlového rozptylu neutrónov (SANS), poklesla o 0,4 ± 0,1 nm. Pokles aktivity (Ca – Mg)ATPázy bol pozorovaný v oblasti mólových pomerov C12NO : diC18:1PC = 1,3 ÷ 2,5 mol:mol. V tejto oblasti bolo pomocou SANS experimentov pozorované vytváranie tubulárnych miciel zo zmesi C12NO a diC18:1PC. Poďakovanie: Autori ďakujú Prof. F. Devínskemu a Doc. I. Lackovi za poskytnutie C12NO. Táto práca bola podporená grantom VEGA 1/0123/03, grantom APVT 51013802 a projektom SÚJV 07-4-1031-99/03. [1] F. Devínsky, Acta Fac. Pharm. Univ. Comenianae 40 (1985) 63-83. [2] F. Andriamainty, J. Filípek, F. Devínsky and P. Balgavý, Pharmazie 52 (1997) 240-242. [3] F. Šeršeň, A. Leitmanová, F. Devínsky, I. Lacko and P. Balgavý, Gen. Physiol. Biophys. 8 (1989) 133-156. [4] D. Uhríková, N. Kučerka, A. Islamov, V. Gordeliy and P. Balgavý, Gen. Physiol. Biophys. 20 (2001) 183-189. [5] J. Gallová. Final Report of the Project 27s9. (1999) Action Slovakia-Austria.

- 36 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Trendy využití internetu v medicíně v kontextu výsledků mezinárodního výzkumu. kongres mednet 2005 P. Kasal1, Š. Svačina2, J. Feberová1, J. Kofránek2 2. lékařská fakulta UK, 21. lékařská fakulta UK, Praha

1

Uvedené informace shrnují současné údaje o výzkumných projektech využití internetu v medicíně. Tento materiál je východiskem pro rozvahy z hlediska dalšího rozvoje organizačních a výzkumných aktivit. Podaný přehled úkolů, které by mělo naše zdravotnictví v rámci EU plnit, a další doplňující informace dokládají řadu významných skutečností. Koordinace výzkumu. Významným aspektem je skutečnost, že pro projekty zdravotnické informatiky financované z různých zdrojů v rámci různých grantových agentur neexistuje jednotná koordinace a nebyly stanoveny ani strategické úkoly určující nezbytné směřování vývoje v této oblasti. Užití výsledků dosavadních projektů. Úkoly v současnosti zadávané a schvalované na druhé straně často deklarují základní zpracování problémů, které jsou již ve skutečnosti vyřešeny v rámci rozvojových projektů EU, zejména 6. rámcového programu. V těchto případech by byla mnohem ekonomičtější v rámci zadaných projektů pouze adaptace zahraničních výsledků na naše podmínky. Tematická skladba projektů. Řada významných oblastí informatiky je pak prakticky zcela opomíjena z hlediska rozpracování problematiky informačních zdrojů. V této souvislosti jsou současně srovnány organizační a výzkumné aktivity v ČR s naznačenými stanovenými trendy rozvoje. V uvedené konfrontaci jednoznačně převládá převaha finančně náročných úkolů v oblasti technologií nad úkoly stanovenými v rámci EU pro podporu informačních zdrojů. Tento rozpor, jenž nebyl v koncepci našeho zdravotnictví zdůvodněn by měl být předmětem neodkladné diskuze. Závěrem je podána stručná informace o 10. světovém kongresu Internet in Medicine - MEDNET 2005, který se bude konat 4-7.12. v Praze. 1.

2.

European Commission > Information Society /e-health, (online) 2005, February (cit.2005-02-25) Dostupný z: http://europa.eu.int/information_society/eeurope/2005/all_about/ehealth/index_ en.htm Projekty 5. a 6. rámcového programu, (online) 2005, February (cit.2005-02-25) Dostupný z: www.eumed.cz

- 37 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Rozlišení DNA obsahující meziřetězcový můstek cisplatiny proteinem HMGB1 J. Kašpárková1, O. Delalande1,2, M. Vojtíšková1, J. Kozelka2, V. Brabec1 1 Biofyzikální ústav AV ČR v Brně, 2 Laboratoire de Chimie et Biochimie Pharmacologiques et Toxicologiques, Universite Rene Descartes, Paris Významnou roli v protinádorové chemoterapii hrají v současné době také léčiva odvozená od komplexů kovů. Zvláště cisplatina je považována za jedno z nejúčinnějších protinádorových léčiv. Cílovým místem protinádorového působení cisplatiny v buňce je molekula DNA. Kovalentní vazba cisplatiny k DNA vede ke strukturním změnám v dvojité šroubovici DNA, tyto změny jsou pak dále rozpoznávány celou řadou proteinů, které jsou schopny rozpoznávat a vázat se k DNA modifikované cisplatinou a tak zprostředkovat protinádorový efekt tohoto léčiva. Mezi bílkoviny, které se váží k DNA poškozené cisplatinou s nejvyšší afinitou, patří proteiny obsahující tzv. doménu HMG. V této práci byla studována schopnost savčího proteinu HMGB1 a jeho jednotlivých domén vázat se na DNA obsahující meziřetězcový můstek cisplatiny. Bylo zjištěno, že celý protein HMGB1, stejně jako doména B tohoto proteinu, která na svém N-konci obsahuje na lysin bohatý aminokyselinový úsek, specificky rozpoznává meziřetězcový můstek vytvořený v DNA cisplatinou. Afinita vazby je srovnatelná s afinitou, se kterou se HMGB1 protein váže k můstku vytvořeném cisplatinou v rámci jednoho řetězce DNA. Oproti tomu, žádná specifická interakce s DNA obsahující meziřetězcový můstek nebyla pozorována u domény A. Pomocí molekulárně mechanických a dynamických technik počítačového modelování byl vytvořen strukturní model komplexu mezi DNA obsahující meziřetězcový můstek cisplatiny a HMG doménou B. Model ukazuje, že pro stabilní vazbu HMGB1 proteinu k modifikované DNA jsou nutné jen malé změny ve struktuře DNA a že ke zvýšení stability vazby výrazným způsobem přispívá na lysin bohatý úsek peptidového řetězce, a to díky své interakci s cukr-fosfátovou kostrou DNA. Poděkování: Tato práce vznikla s podporou Grantové agentury AV ČR (grant č. B 5004301) a Interní grantové agentury MZ ČR (grant č. NR8562-4/2005)

- 38 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Synergií biofyziky ke biomedicínskému inženýrství P. Kneppo Ústav biomedicínského inženýrství ČVUT v Praze História vzniku biomedicínského inžinierstva v ponímaní techniky pre medicínu sa datuje do starého Egypta do obdobia 3000 rokov pred Kristom. Interakcia poznatkov fyziky s poznatkami o živom organizme pri použití vedeckých metód je datovaná len niečo viac ako pred 200 rokmi. Prácu Luigiho Galvani z roku 1771 „De viribus electricatis in motu musculari commentarius“ (Traktát o elektrických silách pri pohybe svalov), je možné – aj keď v tom čase ešte nedokázala vyjadriť podstatu problému – považovať za predchodcu vedy o bioelektrine, dnešnej elektrofyziológie. V oblasti merania elektrickej aktivity srdca ako prvý „merací prístroj“ bol použitý Köllikerom a Müllerom v roku 1855 nie technický systém ale nervo-svalový preparát žabej nohy a po ďalších technických objavoch práce W. Einthovena s využitím strunového elektrokardiografu z roku 1903 položili základ dnes už štandartnej diagnostickej metódy elektrokardiografie. Obrázok schematický znázorňuje interakciu medzi pacientom a lekárom pri použití technických prostriedkov merania biofyzikálnych veličín a pri uvažovaní ďalších „nemerateľných“ veličín, ktoré stupujú do procesu určovania diagnózy.

1. FYE, W. B. A history of the origin, evolution, and impact of electrocardiography. Am J Cardiol 1994,73, p. 937-949 2. KNEPPO, P. Biomedicínske inžinierstvo na prahu tretieho tisícročia. Acta Mechanica, 2002, 2, č. 2, s. 11–17. 3. TITOMIR,L.I., KNEPPO, P. Bioelectric and Biomagnetic fields. Theory and Applications in Electrocardiology. Boca Raton: CRC Press 1994.

- 39 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Statistická analýza síly testu – staronový trend v experimentální medicíně J. Knížek1, P. Stránský1, L. Beránek2 Ústav lékařské biofyziky LF UK v Hradci Králové 2 Katedra informatiky, PF JČU v Českých Budějovicích 1

Statistická analýza síly testu (SAST) umožňuje stanovit potřebné množství pozorování tak, aby test mohl být považován za vědecky validní. Umožňuje též zmenšovat riziko, že budoucí vědecká studie nebude produkovat užitečné výsledky. V současné době se statistická analýza síly testu stává integrální součástí experimentální a behaviorální medicíny a její používání vytrvale vzrůstá ve všech empirických studiích. Při aplikaci SAST lze narazit na problém, že odhad rozsahu provedení dodatečných výběrů může dosahovat tak vysokých hodnot, že jejich realizace pro přílišnou časovou a finanční náročnost není prakticky možná anebo je prakticky (1,2,3,4) . realizovatelná jen se značnými obtížemi Byl vybrán namátkový vzorek 20 článků českých studií z experimentální medicíny. Na tomto vzorku vědeckých prací byl proveden rozbor dodržování pravidel statistického testování (dvouvýběrový t-test) právě z hlediska SAST. nd 1. COHEN, J. Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences, 2 edn. Lawrence Erlbaum, Mahwah, New Jersey, 1988. 2. DALY, L.E. & BOURKE, G.J. Interpretation and Uses of Medical Statistics, 5th edn. Blackwell Science, Oxford, 2000, 276-279. 3. HINTZE, J. NCSS and PASS - Number Cruncher Statistical Systems. Kaysville, Utah, 2001, www.ncss.com. 4. KNÍŽEK, J., STRÁNSKÝ, P. Příspěvek k nápravě opomíjení významu síly testů ve studiích z experimentální medicíny, Čas. Lék. Čes., 2005; 144, s. 127-130

- 40 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Srovnání vlastností senzitizerů pro fotodynamickou terapii nádorů H. Kolářová, P. Nevřelová, M. Tomečka, J. Maceček, K. Tománková, P. Kolář, R. Bajgar, M. Strnad. Ústav lékařské biofyziky LF UP, Hněvotínská 3, 77515 Olomouc Fotodynamická terapie (PDT) je vedle chemoterapie, radioterapie a imunoterapie jednou z možností léčby nádorových onemocnění. PDT je založena na principu zvýšené akumulace fotosensitizující (fotodynamicky aktivní) látky v nádoru a následném ozáření tumoru světlem vhodné vlnové délky. Vlivem absorpce světla dochází v sensitizeru ke vzniku excitovaných stavů, a dále pak excitovaná forma sensitizeru reaguje přímo se substrátem za vzniku volných radikálů substrátu nebo dochází k transferu energie z sensitizeru na kyslík a ke vzniku vysoce reaktivní singletové formy kyslíku. Volné radikály, především radikály lipidických složek buněčných membrán, jsou příčinou destrukce nádoru. Úspěšnost PDT závisí nejen na typu sensitizeru a hladině kyslíku v nádorové buňce, ale také na použitém světelném zdroji. Cílem práce bylo srovnání vlastností sensitizerů ftalocyaninu ClAlPcS2 a zinečnatého komplexu ZnTPPS4 a stanovení ozařovacích parametrů pro navození fotodynamického jevu v nádorové buněčné linii G361. Jako zdroj záření byl použit Argonový laser Innova 300: λ = 488 nm, λ = 512nm a polovodičový GaAs laser: λ =675 nm. K objektivizaci účinků absorbovaného záření ve tkáni (nádorové buněčné linie G361 melanomu), za přítomnosti sensitizeru byly použity fluorescenční metody studia buněčného poškození s využitím fluorescenčního mikroskopu, analýzy obrazu a fluororeaderu. Byla stanovena hloubka penetrace různých typů laserového záření a navržena vhodná kombinace koncentrace ClAlPcS2, ZnTPPS4 a dávky ozáření pro buněčnou linii G361. Z výsledků měření fototoxicity vyplývá, že optimální koncentrace ZnPPS4 je 15µg/ml, ClAlPcS2 1 µg/ml při dávce laserového záření 25 J/cm2. Koncentrace sensitizeru v cílovém objemu musí být v určitém vztahu k dávce ozáření. Použité dávky ozáření viditelným světlem jsou však netoxické bez přítomnosti sensitizeru a koncentrace sensitizeru jsou rovněž netoxické bez aktivace světlem. Práce vznikla za podpory grantu MSM 619859216.

- 41 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Přehled novinek v zobrazováni ultrazvukem Ch. Kollmann1, L. Doležal2 Center for Biomedical Engineering & Physics - Medical University of Vienna, 2Ústav lékařské biofyziky LF UP v Olomouci 1

Ultrasonografie patří k medicínským diagnostickým metodám, které pronikají prakticky do všech odborností. Děje se to především díky minimální invazivitě, snadnosti aplikace a relativní láci vyšetření, mobilitě sonografů a především díky neustále a velmi markantně se zvyšující výtěžnosti ultrasonografického vyšetření. Tento trend má na svědomí především zvyšování technologické úrovně přístrojů a aplikace nových metod získávání informace z přijatého signálu. Protože je evidentní, že sledovat takovýto bouřlivý vývoj není pro uživatele sonografů snadné a navíc se mezi nimi vyskytují i různé zkreslené informace, šířené některými neseriozními prodejci, považovali jsme za důležité shrnout stručný přehled současných poznatků do krátkého sdělení. V přednášce budou probrána následující témata: Zpracování signálu: multifrekvenční a širokopásmové sondy, SonoCT, Panoramatický obraz, zobrazení průtoku v B obraze (B-flow), kódované buzení, kombinované (multimodální) zobrazení, harmonické zobrazení, elastografie, 3D a 4D módy. Pokroky v přístrojové technice (hardware): maticové měniče, přenosné přístroje a bezdrátový přenos dat. Přednáška bude mít charakter stručného informativního sdělení, které ve vymezeném časovém intervalu nemůže postihnout problematiku do všech detatilů. Protože považujeme informovanost uživatelů sonografů za velmi důležitý prvek podílející se na kvalitě diagnostického procesu, zveřejnili jsme na webové stránce prezentaci celé České společnosti pro ultrazvuk http://csu.upol.cz devadesátiminutové přednášky v PowerPointu. Ta je také součástí výuky lékařské biofyziky na LF UP v Olomouci v rámci projektu MŠMT Akcion 2005-28.

- 42 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Kardiostimulační technika – laboratorní úloha D. Korpas, J. Hálek, H. Kolářová Ústav lékařské biofyziky LF UP v Olomouci Cílem sestavení a zavedení laboratorní úlohy Kardiostimulační technika v laboratoři ÚLB bylo přiblížit posluchačům jednu z nejdůležitějších oblastí zdravotnické techniky. Tou jsou miniaturní, implantabilní, život zachraňující přistroje, které lze v současnosti podle hlavní funkce rozdělit na kardiostimulátory a implantabilní defibrilátory. Tyto pak mají nebo nemají funkci pro srdeční resynchronizační terapii. Moderní kardiostimulátory pracují na principu on demand – tedy na požádání. Je-li tedy detekována vlastní srdeční činnost, ke stimulaci nedojde. Jsou programovatelné, parametry je možno měnit telemetricky pomocí programátoru. Měřící pracoviště se skládá z generátoru G, uzavřeného modulu s kardiostimulátorem a elektrodami PG, a osciloskopu O. Generátor je používán jako umělý zdroj srdečních vzruchů a modeluje srdeční činnost. Tato je snímána síňovou elektrodou. Stimulátor pracuje v režimu VAT – snímá se vlastní srdeční aktivita v pravé síni a převádí se na pravou komoru, která je stimulovaná. Osciloskop je používán ke sledování odezvy a výstupu kardiostimulátoru a je připojen na komorou elektrodu. Jsou měřeny parametry stimulačního impulsu, tedy max. amplituda, tvar a frekvence stimulace a odezva stimulátoru na detekovanou síňovou tachykardii a šum v systému. Domníváme se, že prezentovaná úloha představuje skutečně moderní zdravotnické prostředky, v klinické praxi poměrně široce využívané. Pacientů s implantovaným stimulátorem nebo defibrilátorem přibývá každoročně v ČR asi 8 tisíc.

- 43 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Rozvoj nasazení opensource software na 3.LF UK Rozvoj využití bezdrátových síti na 3.LF UK T. Kostroun, J. Rosina Ústav lékařské biofyziky a informatiky 3.LF UK Cílem naší práce v posledním roce bylo v co možná největším rozsahu rozšířit a zlepšit možnosti studentů i zaměstnanců fakulty při přístupu k informačním službám sítě Internet. Zvolili jsme dvě cesty. První cestou bylo maximalizování počtu počítačů které mají studenti i zaměstnanci volně dostupné. Při řešení této části jsme se samozřejmě potýkali s ekonomickou náročností takového řešení. Při snaze o minimalizaci těchto nákladů jsme proto zvolili OpenSource řešení provozovaného operačního systému a navazujících aplikací. Po předchozích velmi kladných zkušenostech jsme zvolili operační systém Debian GNU/Linux Sarge. Jako hlavní navazující aplikace OpenOffice.org a internetový prohlížeč Mozilla Firefox. Naše počítačová učebna v této době sestává z více jak 20 počítačů s jednotných uživatelským prostředím, společných registračním a přihlašovacím systémem pro uživatele. V současné době dochází k finálnímu testování navazujících projektů vzdáleného tisku a kopírování který využívá společnou registrační databázi uživatelů postavenou na systému LDAP. V této části našeho posteru bychom rádi shrnuli problémy a zkušenosti které na které jsme při realizaci narazili a podělili se o možnosti nasazení podobného úsporného řešení na jiných fakultách. V druhé části našeho příspěvku uvedeme popis realizace pokrytí budovy děkanátu 3.LF UK signálem pro bezdrátový přenos dat na bázi technologie IEEE 802.11b (Wi-Fi). Realizací tohoto záměru jsme se snažili dále rozšířit možnosti přístupu studentů i zaměstnanců fakulty při přístupu k datové síti 3.LF UK a dále pak Internetu. Využili jsme tím situace kdy stále větší procento studentů i zaměstnanců je vybaveno zařízeními které umožňují připojení k bezdrátovým sítím (notebooky, PDA zařízení) a tím dále snížit ekonomickou zátěž fakulty vznikající nutností umožnit studentům přístup k informacím. Realizace tohoto projektu byla opět založená na využití OpenSource technologií, což dále ještě snížilo již tak nízkou cenu realizace tohoto záměru. Jako pilotní testovací přístupový bod (AP) byl zvolen softwarový router (PC-AT na platformě Intel) s bezdrátovou kartou firmy Z-Com (Xi-626), sektorová anténa s horizontální polarizací umístěná na vhodném místě vnějšího pláště budovy zajistila dostatečné pokrytí prostor volně přístupných studentům v době volna. Jako operační systém byl opět zvolen Debina GNU/Linux tentokrát ve verzi Woody. http://www.debian.org http://www.gnu.cz

- 44 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Testování účinku nízkovýkonného laserového záření na mutantech bičíkovců čeledi Euglenaceae M. Koutná, R. Janisch Biologický ústav, LF MU v Brně Nízkovýkonné lasery jsou v medicíně využívány při terapii nejrůznějších patologických stavů. Spouštěcí molekulární mechanismus laserem navozených a pozorovaných změn v buněčných strukturách a funkcích není zcela vysvětlen. Cílem výzkumného záměru je přispět k objasnění působení laserového záření na buněčné úrovni. Byl sledován účinek laserového záření neinvazivního 2 terapeutického laseru BTL-10 (830 nm, 2 a 99 J/cm , 72 a 360 mW, 0/5000 Hz) a laserového ukazovátka (650 nm, 0,75 J/cm2, 5mW) na pohyblivost vybraných protozoí. Modelovými buňkami byly bičíkovci Euglena gracilis, obsahující chloroplasty a světločivou skvrnu - stigma, a mutantní kmeny W3 (stigma) a W10 (chybí chloroplasty a stigma). Mutantní kmeny byly připraveny z buněk Euglena gracilis, působením UV světla vznikl kmen W3 a vlivem streptomycinu byl vytvořen kmen W10. Pohyb buněk byl snímán ve třech 30-ti sec. intervalech (před ozařováním, během a po skončení ozařování) CCD kamerou, jednotlivé video záznamy byly počítačově zpracovány a kvantitativně vyhodnoceny. U všech modelových buněk bylo zjištěno, že laserové záření o nízké energii (2 J/cm2, 72 mW, 0/5000 Hz, 830 nm) nezpůsobuje zrychlení pohybu buněk oproti kontrole a ani následné zvýšení rychlosti po skončení ozařování. Naopak laserové záření (99 J/cm2, 360 mW, 0/5000 Hz, 830 nm) o vysoké energii způsobuje u všech typů buněk statisticky signifikantní (P<0.01) zrychlení pohybu, které přetrvává i po skončení ozařování. Působením viditelného světla (650 nm) dochází k statisticky signifikantnímu (P<0.01) zrychlení pohybu všech modelových buněk oproti kontrole. Avšak po skončení ozařování nastává pokles rychlosti pohybu buněk. U buněk Euglena gracilis bylo také zjištěno, že během ozařování viditelným světlem je zrychlení pohybu buněk vyšší oproti pohybové aktivitě mutantních kmenů W3 a W10. Rozdílná reakce buněk může být podmíněna různou energetickou hustotou záření u infračerveného světla (830 nm), u viditelného světla se zřejmě uplatňují fotoreceptory a pigmentová zrna. V naší studii bylo tedy zjištěno, že pohybová reakce buněk závisí na hustotě energie, vlnové délce a typu ozařovaných buněk. Tato práce byla podporována granty GA ČR 304/04/1386 a GAČR 301/03/H005.

- 45 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Amplitúdy izointegrálových máp počas repolarizácie komôr pri hypertrofii ľavej komory K. Kozlíková1, J. Martinka1, J. Murín2 1 Ústav lekárskej fyziky a biofyziky LF UK Bratislava, 2I. interná klinika FN Bratislava Pri hypertrofii ľavej komory (ĽK; HĽK) môžeme namiesto predpokla-daného nárastu amplitúd na izointegrálových mapách (IIM) zistiť ich pokles aj počas komplexu QRS, aj počas intervalu QT (1,2,3). Zaujímalo nás preto, či k podobnej zmene dochádza len počas samotnej repolarizácie komôr. (1) Analyzovali sme komplex QRS (IIM QRS) a intervaly ST-T (IIM STT) a QT (IIM QRST) u 38 pacientov s hypertenziou (HT: 15 pacientov bez HĽK, vek 48 ± 11 r; LVH: 23 pacientov s HĽK, 51 ± 10 r; hmotnosť ĽK: 214 ± 35 g voči 320 ± 68 g, p < 0.0001) a porovnali ich údaje so skupinou C (12 osôb bez kardiovaskulárnych ochorení, 43 ± 10 r). Na IIM QRS neboli žiadne signifikantné rozdiely v extrémoch medzi jednotlivými skupinami. Očakávaný nárast pri LVH sa pozoroval iba pre rozsah amplitúd (PEAK = MAX - MIN). Maximá (MAX) boli najvyššie v skupine HT, najnižšie v skupine C. Najnižšie minimá (MIN) boli v skupine LVH, najvyššie v skupine HT. Na IIM STT a QRST sme zistili najnižšie hodnoty všetkých extrémov v skupine LVH, najvyššie v skupine C (pre |MIN|). Signifikantné rozdiely boli v skupine LVH voči skupine C na IIM STT pre MIN (p < 0.0005) a PEAK (p < 0.05), na IIM QRST pre MAX a PEAK (oboje p < 0.05), v skupine HT voči skupine C na IIM STT pre MIN (p < 0.05) s hodnotami: C: - 24.7 ± 8.7 mV.ms; HT: - 19.1 ± 7.5 mV.ms; LVH: 15.2 ± 5.8 mV.ms. Medzi skupinami HT a LVH neboli žiadne signifikantné rozdiely. Zistili sme, že zvýšenie hmotnosti ĽK u hypertenzných pacientov sa prejavilo poklesom amplitúd počas repolarizácie komôr sledovanej pomocou IIM STT a IIM QRST na rozdiel od IIM QRS (depolarizácia). Keďže publikované dáta boli aj (1,2,3) , problematika si vyžaduje v zhode aj v protiklade s našimi pozoro-vaniami ďalšie štúdium zamerané aj na detailnejšiu analýzu geometrie srdca, nielen jeho hmotnosť. 1. KOZLÍKOVÁ K, MARTINKA J, MURÍN J. IIM QRS in concentric left ventricular hypertrophy. Int J Bioelectromagnetism, 2003, 5(1), p.199-200. 2. IGARASHI H, KUBOTA I, IKEDA K et al. Body surface mapping for the assessment of left ventricular hypertrophy in patients with essential hypertension. Jap Circulat J, 1987, 51(3), p. 284-292. 3. CORLAN AD, DE AMBROGGI L. New quantitative methods of ventricular repolarization analysis in patients with left ventricular hypertrophy. Ital Heart J, 2000, 1(8), p. 542-548.

- 46 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Príspevok edukačného výskumu gramotnosti v medicínskom vzdelávaní

k formovaniu

fyzikálnej

E. Kráľová, E. Kukurová Ústav lekárskej fyziky a biofyziky, Lekárska fakulta Univerzity Komenského, Bratislava, SR V súvislosti so skvalitňovaním výučby na vysokých školách sa v odbornej literatúre za primárny zdroj premien považuje študent, ktorý podmieňuje chápanie výučby a cesty jej skvalitňovania. Pre pedagógov je preto dôležité poznať odozvu študentov na otázky organizácie a obsahu výučby. Na Lekárskej fakulte UK v Bratislave sa už niekoľko rokov zaoberáme problematikou skvalitňovania výučby fyzikálne zameraných predmetov, a preto nás zaujíma ako študenti vnímajú ich miesto a úlohu v curricule svojho študijného odboru a v príprave na ďalšie profesionálne pôsobenie. V posledných troch akademických rokoch (2001/2002, 2002/2003, 2003/2004) sme opakovane realizovali anonymný pedagogický prieskum formou dotazníka. V príspevku uvádzame analýzu odpovedí na niektoré položky dotazníka získané v súbore 150 respondentov ročne. Potvrdila sa hypotéza, že väčšina respondentov má k predmetom fyzikálneho zamerania kladný vzťah 57%. 43% respondentov uviedlo, že uznáva ich dôležitosť pre lekárske štúdium i prax. 70% respondentov hodnotí prínos štúdia lekárskej fyziky a biofyziky v príprave na budúce povolanie ako stredný až malý, iba 5% respondentov uviedlo, že prínos nie je žiadny. Respondenti považujú za najdôležitejšie získanie vedomostí o fyzikálnych princípoch najnovších diagnostických a terapeutických metód a prístrojovej techniky, pozitívne prijímajú (1) témy zamerané na medicínske aplikácie lekárskej fyziky a biofyziky. Respondenti najčastejšie vyjadrovali požiadavku väčšieho kontaktu so zdravotníckymi pracoviskami už počas 1. ročníka štúdia, aj keď sa táto podľa študijného programu predpokladá v rámci povinne a nepovinne voliteľných predmetov vo vyšších ročníkoch štúdia a počas prípravy záverečných bakalárskych a diplomových prác. Výsledky pedagogického prieskumu nám poskytli užitočné informácie aj v ďalších otázkach výučbového procesu využiteľné v príprave a realizácii výučby v budúcom období. Niektoré konkrétne výsledky boli zohľadnené aj pri tvorbe študijnej literatúry v posledných rokoch, kde autori zdôraznili tesné väzby jednotlivých vedných disciplín (anatómia, chémia, biochémia, fyziológia, interná medicína a pod.) a zaradili aktuálne kapitoly s uvedením fyzikálnych princípov najnovších diagnostických a terapeutických metód a prístrojovej techniky. 1. Výsledky riešenia GP VEGA MŠ SR č. 1/0237/03.

- 47 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Sledování účinku kavitačního ultrazvuku na larvy korýše Artemia salina B. Kratochvíl1, P. Dvořák1, V. Mornstein2 1 Ústav biochemie, chemie a biofyziky VFU v Brně 2 Biofyzikální ústav LF MU v Brně Cílem této práce je zjistit účinek ultrazvuku o intenzitě blízké kavitačnímu prahu na larvy korýše Artemia salina (Žábronožka solná) při dvou různých frekvencích ultrazvuku. Ultrazvuk se projevuje kombinovanými chemickými, tepelnými a mechanickými účinky. Korýš Artemia salina patří mezi žábronožky (Anostraca) a vyskytuje se ve slaných kontinentálních vodách. Je využíván jako test toxicity různých chemických látek. Účinek ultrazvuku byl sledován na čerstvě vylíhnutých larvách o průměrné velikosti 2 mm, které označujeme jako „brine shrimps“. Líhnutí larev probíhalo po o dobu 24 hodin při teplotě 25,0 C v připravené „mořské vodě“. Poté bylo vždy 50 larev umístěno do 50 ml „mořské vody“ ve válcové nadobě, jejíž dno bylo tvořeno mikrotenovou membránou a takto připravený vzorek byl ozvučován. Ozvučovací hlavice byla zafixována v takové poloze, aby na ni bylo možno postavit nádobku se vzorkem a žábronožky ozvučit zdola. Zvolili jsme celkem deset různých ozvučovacích časů v intervalu od 10 do 600 sekund. Teplotu vzorků jsme se snažili při expozici zachovat pokud možno stejnou, proto jsme nádobku se vzorky ponořovali během expozice do chladící vodní a ledové lázně. Teplota vzorků se proto pohybovala v intervalu 20,0 až 21,0 oC. Poté byl v každém vzorku po dobu pěti dnů v intervalu 24 hodin zaznamenán počet přežívajících jedinců Artemia salina. Jako zdroj ultrazvuku posloužil terapeutický přístroj firmy Beautyline BTL-07p. Ozvučování probíhalo při frekvenci 1 MHz a 3 MHz, v kontinuálním režimu s 2 -2 plochou ozvučovací hlavice 4 cm . Výkon přístroje byl nastaven na 0,5 W.cm . Během ozvučování byly vzorky intenzivně provzdušňovány (5 ml vzduchu za sekundu), z důvodu zajištění podmínek pro tvorbu kavitačních jader. Výsledkem této práce jsou pro obě použité frekvence grafy závislosti počtu přežívajících organizmů po 3 a 5 dnech experimentu na délce ozvučování. Z grafů vyplývá, že se vzrůstající dobou ozvučování přežívá méně jedinců Artemia salina, přičemž silnější účinky měl ultrazvuk o frekvenci 1 MHz.

- 48 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Farmaceutická politika v Itálii I. Krulichová Ústav lékařské biofyziky LF UK v Hradci Králové Od roku 1978 je v Itálii zdravotní péče i zdravotní pojištění zajišťováno Italskou národní zdravotní službou (INZS), která má tři úrovně: ministerstvo zdravotnictví, regionální zdravotnické úřady (RZÚ) a lokální zdravotnické úřady (LZÚ) a nemocniční trusty. Itálie, stejně jako jiné země, se potýká s neustálým růstem nákladů na zdravotnictví a snaží se mu čelit prostřednictvím četných reforem INZS. Většina reforem je zaměřena na lékovou politiku, v níž lze nyní vysledovat dva hlavní trendy. Jeden je zaměřen na podporu výzkumu a vývoje nových léčiv, druhý na zvýšení konkurence mezi léky nechráněnými patentem. V oblasti léčiv, jejichž aktivní molekula není již chráněna patentem, bylo v posledním desetiletí provedeno několik důležitých kroků, mezi něž patří především: uzákonění generických léčiv (jejichž cena musí být alespoň o 20 % nižší než cena původního léku) zavedení systému maximálních hrazených cen léků (maximální cena hrazená INZS je nyní rovna nejnižší ceně ze všech ekvivalentních produktů dostupných na regionálním trhu) povolení lékárnám vydávat levnější ekvivalenty předepsaných léků (pokud lékař po dohodě s pacientem tuto záměnu nezakáže) a zavedení systému regresivních marží pro distributory léčiv. Přes tyto legislativní úpravy, které měly podpořit prodej levných léků, zůstává podíl generik na celkovém objemu prodaných léčiv zatím velmi malý. K tomu může přispívat i mimořádně dlouhá patentová ochrana účinných látek, která oddaluje možnost vstupu konkurenčních produktů na trh. Úsporná opatření se ale nevyhnula ani lékům patentem chráněným. Před rokem 2003 byly ceny těchto léčiv sjednávány mezi výrobcem a MZ. Nyní mají všechny produkty ve stejné terapeutické skupině jednotnou cenu za doporučenou denní dávku, což vedlo k průměrnému snížení cen přibližně o 5 %. V Itálii byly ceny léčiv tradičně centrálně regulovány prostřednictvím fixních pravidel pro stanovování cen a častých zásahů do seznamu hrazených léčiv. V posledních několika letech se tento přístup, zvláště u léčiv již nechráněných patentem, poněkud mění a dává větší prostor působení konkurenčního prostředí na tvorbu cen.

- 49 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Metody hodnocení kvality veřejných informačních zdrojů z oblasti komplementární a alternativní medicíny P. Kubů, P. Kasal, T. Adla, A. Janda, P. Kubů, R. Potůčková Ústav lékařské informatiky, UK, 2. LF Získávání informací o zdraví prostřednictvím internetu se pro velkou část populace ve vyspělých zemí stává běžným způsobem jak zjistit odpovědi na otázky o zdraví (1,2). Ačkoliv subjektivně jsou laici často velmi spokojeni s nalezenými informacemi, objektivní analýzy úspěšnosti jejich vyhledávácích aktivit zjišťují řadu rozporů mezi požadovanou a získanou informací(2). Některé informace mohou svým (3) nekvalitním či přímo zavádějícím obsahem vést i k poškození zdraví pacienta . Nabídka informací z oblasti komplementární a alternativní medicíny (KAM) na českém internetu se jen mezi roky 2002 a 2003 v některých sledovaných portálech zdvoj- až ztrojnásobila. V rámci přípravy realizace projektu O nekonvenční medicíně objektivně byly v posledních dvou letech sledovány kvantitativní ukazatele počtu stránek na nejnavštěvovanějších obecných portálech v doméně cz a počet kategorií řazených v katalogu pod odkaz alternativní medicína. Dále byl připraven seznam definic jednotlivých metod KAM, který má sloužit ke sjednocení terminologie v této oblasti a usnadnit tak orientaci jak laické tak odborné veřejnosti v nabízených informacích. Za použití definic byla provedena kvalitativní analýza obsahu nejnavštěvovanějších stránek v oblasti KAM. Výsledkem je přehled zastoupení jednotlivých oblastí KAM v doméně cz s údaji o návštěvnosti a citovanosti zařazených stránek, které poskytují zajímavý náhled na popularitu jednotlivých oblastí KAM u laické veřejnosti a mezi KAM profesionály. Problematika zcela neregulované a převážně komerčně motivované prezentace KAM metod na internetu představuje vzhledem k rostoucí oblibě získávání informací o zdraví na internetu, vysoké míře subjektivního uspokojení nalezenými informacemi a významnému vlivu na individuální rozhodování v otázkách zdraví a nemoci potenciální ohrožení pro veřejné zdraví. 1. 2.

3.

SPADARO, R. Eurobarometr 58.0: European Union citizens and sources of information about health. Directorate-General Press and Communication "Public Opinion Analysis". March 2003. FOX, S., RAINIE, L., HORRIGAN, J., LENHART, A., SPOONER, T., BURKE, M. et al.: The online health care revolution: how the Web helps Americans take better care of themselves, The Pew Internet & American Life Project, 26 November 2000. SCHMIDT, K., ERNST E.: Aspects of MMR. Survey shows that some homoeopaths and chiropractors advise against MMR. Br. Med. J. 325; 2002: 597.

- 50 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Projektová výučba E. Kukurová, E. Kráľová, E. Ferencová Ústav lekárskej fyziky a biofyziky, LF UK Sasinkova 2, 813 72 Bratislava, SR Projektová výučba ako moderná výučbová metóda, využívanie projektov vo výučbe jednotlivých predmetov tvoriacich curriculum vysokoškolských zdravotníckych štúdií je efektívnejšia ako klasická výučba. Predstavuje vhodnú formu výučby, najmä vzdelávania dospelých, akým nesporne externá výučba v študijnom odbore ošetrovateľstvo je. A to aj napriek náročnosti vlastnej prípravy pedagóga. Zmena v interpersonálnych vzťahoch učiteľ – študent, výsledky spoločnej práce s využitím progresívnych didaktických foriem a prostriedkov, akými sú napr.: problémové a kooperatívne vyučovanie, diskusia, sú tak presvedčivým dôkazom získania vedomostí, že stoja za námahu urobiť príťažlivým aj neatraktívny predmet, akým je lekárska fyzika. Je tiež účinnou prípravou na výber témy a spôsob spracovania diplomovej práce. Na ústave lekárskej fyziky a biofyziky LFUK v Bratislave sa touto problematikou autori zaoberajú v rámci riešenia GP VEGA MŠ SR č. 1/0237/03: Profesia a profesionalita VŠ učiteľa na lekárskych fakultách. Do experimentu, výsledky ktorého predkladáme, sme v akad. roku 2003/2004 zapojili 250 študentov bakalárskeho a magisterského štúdia ošetrovateľstvo, externá forma. Anonymný dotazník obsahoval 17 otázok s kombináciou možností voľných, škálovaných, výberových, prípadne asistovaných odpovedí. Z 250 distribuovaných dotazníkov sa nám vrátilo späť 170, čo predstavuje 68 % z predpokladaného súboru respondentov. Na výber témy projektu mali vplyv záujmy a potreby externých študentov, ale aj dlhodobé prognostické zámery ústavu. Brali sa do úvahy mimofakultné skúsenosti študentov, súvisiace s ich odbornou praxou a osobnou situáciou na vlastnom pracovisku. Zmapovali sa ich postoje k prípadným profesijným problémom a väzba medzi študijnými požiadavkami fakulty a využitím ich stredoškolských znalostí, zručností a vedomostí, overovaných priebežne v pracovnom procese. Nadväzoval na stredoškolské znalosti, zručnosti a vedomosti študentov. Riešenie projektu umožnilo využiť interdisciplinárny prístup, komplexný pohľad na realitu, čím sa prekročil rámec predmetu lekárska fyzika. 1. 2.

KUKUROVÁ, E., KRÁĽOVÁ, E.: Lekárska fyzika a biofyzika pre medicínsku prax. Bratislava: UK, 2004, 300 s. MARČEK, T., KUKUROVÁ, E., a kol.: Regenerácia – Compendium lekárskej fyziky pre integrovanú výučbu. Bratislava: Asklepios, 2002, 308 s.

- 51 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Odhadování elastických vlastností tkání z ultrazvukových dat J. Kybic1, D. Smutek2 1 CMP FEL ČVUT, Praha, 21.LF UK, Praha Znalost elastických vlastností tkání je velmi užitečná jak pro diagnostiku, tak pro biomechanické modelování. V tomto příspěvku popíšeme novou metodu měření těchto vlastností in-vivo, za použití standardního lékařského ultrazvukového přístroje. Snímáme sekvence zhruba 50 obrázku během 5 až 10 s. Během snímání je tkáň deformována proměnným tlakem, kterým působí operátor na ultrazvukovou sondu. Z nasnímané sekvence odhadneme lokální posunutí za pomocí elastického registračního algoritmu. Ten používá vícerozlišení (multiresolution) a je optimalizován pro ultrazvukové obrázky. Lokální posunutí odhadujeme s subpixelovou přesností. Fyzikální problém je popsán parciálními diferenciálními rovnicemi. Regularizovaný numerický rekonstrukční algoritmus pak odhaduje z posunutí lokální elastické vlastnosti tkáně (např. Youngův modul pružnosti). Vzhledem k malému poměru signál/šum a nedostupnosti 3D měření je nutné použít některé hypotézy týkající se vlastnosti tkáně a aplikované síly. Ultrazvukové sekvence byly snímány na skeneru Philips Envisor. Vyvinutý algoritmus byl testován na syntetických datech, na datech z ultrazvukového fantomu Gammex, jakož i na reálných datech ze štítné žlázy. Výsledky jsou slibné, i když vývoj algoritmu ještě není ukončen. Navrhovaná metoda by měla být snadno použitelnou alternativou elastografických technik využívající velmi speciální a drahé přístroje a zařízení.

- 52 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Impedančná analýza lipidových dvojvrstvových membrán pripravených na agarovej podložke modifikovaných alameticínom G. Laputková, M. Legiň, J. Sabo Ústav lekárskej biofyziky, Lekárska fakulta Univerzity P.J.Šafárika v Košiciach Cieľom práce bolo pripraviť a preskúmať fyzikálno-chemické vlastnosti lipidových dvojvrstvových membrán depozitovaných na tuhom povrchu (s-BLM) modifikovanou metódou H.T. Tiena (1). S-BLM s vysokým elektrickým odporom umiestnené na povrchu hrotu teflónovej trubičky s Ag/AgCl elektródou naplnenej agarom vyhovujú kritériu jednoduchosti prípravy, reprodukovateľnosti a stability bez pórov a defektov, ktoré by mohli vytvoriť prednostné dráhy pre transfer iónov cez membránu. Samoorganizovanie sa lipidových molekúl do usporiadanej štruktúry bolo monitorované záznamom zmien celkovej impedancie systému v čase. Elektrické vlastnosti membrány vytvorenej na agarovej podložke boli ďalej skúmané metódou elektrickej impedančnej spektroskopie v širokom frekvenčnom intervale (10 mHz – 1 MHz). Vytvorená modelová membrána bola modifikovaná alameticínom. Tento polypeptid izolovaný z Trichoderma viride je schopný spontánne vytvárať v lipidovej (2) dvojvrstve i bunkových membránach napäťovo riadené iónové kanály . Na vyhodnotenie a analýzu impedančných spektier bol navrhnutý model elektrického obvodu, ktorý umožňuje určiť základné elektrické parametre s-BLM i membrány modifikovanej alameticínom.

- 53 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Interakcia DNA s lipozómami v prítomnosti Ca2+ a Co2+ A. Lengyel1, M. Kotalová2, D. Uhríková1, S. S. Funari3, P. Balgavý1 Farmaceutická fakulta UK v Bratislave, 2Fakulta matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave, 3Max-Planck Institute for Colloids and Interfaces, c/o HASYLAB DESY v Hamburgu

1

DNA interakciou s katiónovými lipozómami alebo dvojvrstvami neutrálnych 2+ 2+ fosfolipidov v prítomnosti malých kovových iónov (Ca , Mg ) samovoľne vytvára agregáty, v ktorých je DNA v kondenzovanom stave. Podľa potreby organizmu, minerály rozdeľujeme do dvoch skupín: makrominerály a mikrominerály. Pri dlhodobo vyšších hladinách niektorých mikrominerálov majú tieto prvky na organizmus toxické účinky. Agregáty DNA2+ 2+ fosfolipid vytvorené pomocou makrominerálov (Ca , Mg ) sú pre organizmus netoxické a tak by sa mohli javiť ako potenciálne prenášače DNA do vnútra bunky v génovej terapii. Agregáty vytvorené prostredníctvom stopových prvkov sú pre organizmus nežiadúce, ale poznanie ich štruktúry je potrebné napr. z hľadiska pochopenia ich toxicity. Proces kondenzácie DNA vplyvom fosfolipidovej dvojvrstvy a katiónov Ca2+ a 2+ Co sme sledovali metódou fluorescenčnej spektrofotometrie, snímaním emisného spektra etídium bromidu pri vlnovej dĺžke λ=600 nm a excitačnej vlnovej dĺžke λ=260 nm. Sonda interkaluje medzi bázy DNA a intenzita emisného spektra takto zabudovanej sondy je cca 10-20x väčšia než sondy v roztoku. V procese kondenzácie je sonda vytesňovaná a tak pokles intenzity emisného spektra monitoruje proces kondenzácie DNA. Štruktúru agregátov vytvorených interakciou DNA s lipozómami z nasýtených neutrálnych fosfolipidov (dipalmitoylfosfatidylcholín, dimy-ristoylfosfatidylcholín) 2+ 2+ v prítomnosti Ca alebo Co sme študovali metódou difrakcie synchrotrónového žiarenia pod malými uhlami. Agregáty vykazovali vysokousporiadanú štruktúru s 23 Braggovými reflexiami odpovedajúcimi lamelárnej fáze fosfolipidu a širokou reflexiou identifikovanou ako reflexia odpovedajúca paralelnému usporiadaniu vlákien DNA medzi fosfolipidovými dvojvrstvami, tzv. sendvičová štruktúra. Teplotné správanie o agregátov bolo vyšetrované v intervale 15 – 80 C. Poznámka: Difrakčné experimenty boli finančne podporené EÚ (European Community – Research Infrastructure Action under the FP6 "Structuring the European Research Area" Programme: RII3-CT-2004-506008 (IA-SFS), HASYLAB project II-02-016); práca vznikla v rámci projektu VEGA 1/0123/03.

- 54 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Analysis of DNA breaks by comet assay after LED induced photodynamic therapy in vitro J. Macecek1, H. Kolarova1, J. Psotova2, R. Bajgar1, P. Nevrelova 1, K. Tomankova 1, M. Tomecka1, M. Strnad3 1

Department of Medical Biophysics Faculty of Medicine, Palacky University, Hnevotinska 3, 775 15 Olomouc 2 Department of Medical Chemistry, Faculty of Medicine, Palacky University, Hnevotinska 3, 775 15 Olomouc 3 Laboratory of Growth Regulators, Palacky University, Slechtitelu 11, 78371 Olomouc, Czech Republic Photodynamic therapy (PDT) is alternative treatment modality for selective irradiation of malignant neoplasms especially superficial skin cancer. This method is based on cytotoxic action of sensitizers in the oxygen-rich environment. Sensitizers are organic dyes that bound to cells and are excited by light source with a suitable wavelength. The majority of sensitizers is lipophilic and is reported to localize in the cytoplasm or cytoplasmatic organelles. The sensitizer molecules lose energy after absorption of a quantum of light by transferring to reactive oxygen species (ROS). It is a principal of photodynamic reaction, which finally causes destruction of cancer cells. The goal of this project was study of cytotoxic effect of new generation of sensitizers or sensitizers bound to cyclodextrin carrier (10 µM ZnTPPS4 fixed into 1 mM cyclodextrin hpβCD) and analysis of DNA damage in the cell line of the human melanoma G361 after PDT by comet assay. DNA fragmentation was detected after 5, 10, 20, 40 and 80 minutes of irradiation by using violet LEDs (luminiscent diods emitted radiation). Cells in medium, cells in medium with ZnTPPS4 and cells in medium without ZnTPPS4 irradiated 80 minutes were used as controls. The optimal irradiation time is about 20 minutes. This work was supported by the grant project of Ministry of Education MSM No.6198959216.

- 55 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Nežiadúce účinky fyzikálnych faktorov v prevádzke zdravotníckych zariadení z pohľadu externých študentov ošetrovateľstva S. Macková, E. Kukurová, E. Ferencová Ústav lekárskej fyziky a biofyziky, Lekárska fakulta Univerzity Komenského, Sasinkova 2, 813 72 Bratislava, SR Pri dodržaní prípustných dávok pre jednotlivé orgány a tkanivá stanovené pre zabezpečenie ochrany pracovníkov v normálnych podmienkach používania zdrojov žiarenia je malá pravdepodobnosť poškodenia z ožiarenia. Primárne limity sú základom účelnej regulácie expozícií pracovníkov a kritériom dosiahnutého stupňa ochrany. Meranie dávky v orgánoch a tkanivách sa však v praxi väčšinou uskutočňuje odvodením z definičných vzťahov zahrnujúcich priamo merateľné veličiny, ktoré sú v definovanom vzťahu k dávkam v jednotlivých orgánoch a tkanivách. Pri odvodzovaní najvyšších prípustných hodnôt týchto priamo merateľných veličín sa používajú priemerné hodnoty relevantných anatomických a fyziologických charakteristík. Pri súčasnej úrovni ochrany zvyčajne nemožno počas bežných prevádzkových situácií očakávať, že sa budú u pracovníkov zisťovať varovné známky počínajúceho poškodenia žiarením (výnimkou sú situácie a expozície s vysokými dávkami pri nezvyčajných situáciách, akými sú havárie). V súčasnosti sa môže zdať, že problematika záťaže organizmu elektromagnetickým poľom, vychádzajúca zatiaľ nepriamo zo stanovenia intenzity poľa alebo výkonovej hustoty, je vyriešená bežnými bezpečnostnými opatreniami v zdravotníckych zariadeniach. Skutočnosť je však iná. Odozva organizmu jedinca ako biologického integrovaného systému (BIS) na absorpciu elektromagnetického žiarenia (EMŽ) nemusí súhlasiť s frekvenčnou závislosťou absorpcie, nakoľko BIS zaberá väčší priestor ako bodový objekt, s odlišným netepelným efektom. Táto skutočnosť ovplyvňuje stanovenie celkovej hodnoty prijímanej energie, tzv. zo všetkých smerov a bez ohľadu na polarizáciu. Celkové stanovenie dávky ožiarenia výpočtom je skôr orientačné. Povedomie budúcich absolventov študijného odboru ošetrovateľstva o nežiadúcich sprievodných účinkoch fyzikálnych faktorov pri využívaní prístrojovej techniky v zdravotníckych zariadeniach je veľmi dôležité. Zabezpečí v praxi účinnejšie využiť opatrenia z hľadiska ochrany pred EM žiarením. Z uvedených dôvodov máme zaradenú túto tému do obsahovej náplne výučby predmetov s fyzikálnym zameraním v zdravotníckych, ale aj technických štúdiách. Práca tvorí súčasť riešenia GP VEGA: 1/237/03. [1] Macková, S.: Formy a prostriedky ochrany zdravia v diagnostickom a terapeutickom procese. Minimová práca 2004. [2] Vestník MZdSR 2003. s. 28-37.

- 56 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Studium fototoxicity indocyaninové zeleně in vitro K. Machálková1, J. Škorpíková1, J. Švihálek2, V. Mornstein1 1 Biofyzikální ústav a 2Centrum biostatistiky a analýz LF MU v Brně Fotosensibilizátor indocyaninová zeleň (ICG) má prokazatelný cytotoxický a fototoxický vliv na nádorové buňky, a proto by mohl být využit ve fotodynamické terapii, neinvazivní metodě sloužící k destrukci nádorů. Pro naše experimenty jsme zvolili nádorovou linii HeLa buněk odvozenou z karcinomu děložního čípku, a to s ohledem na předpokládané klinické využití výsledků naší práce a dostupnost nádorového ložiska (krček děložního čípku) pro laserovou sondu. Provedli jsme sérii experimentů určených pro optimalizaci fototoxického efektu. Fototoxického efektu jsme docílili použitím nízkovýkonového polovodičového laseru Beautyline BTL – 10 vyzařujícím světlo o vlnové délce 830 nm. Zkoumali jsme účinek laserového záření v kombinaci s ICG. Fototoxicitu jsme hodnotili nepřímo pomocí MTT testu. Sledovali jsme kombinovaný vliv ICG o koncentracích 24, 49 a 94 µM a laserového záření (hustota deponované energie 24, 60 a 99 J/cm2, výkon laseru 360 mW) na proliferační aktivitu HeLa buněk během 48 hodin. Pro dokonalejší přichycení buněk byla přidána ICG po 24 hodinové inkubaci. Proliferační křivku s ICG o koncentraci 94 µM jsme sledovali také během 72 hodin, abychom stanovili fototoxický efekt i po delší době a mohli doporučit opakované dávky ozáření pro vyvolání potřebné destrukce. Při koncentraci ICG 24 µM jsme detekovali výrazný fototoxický efekt pouze při 2 nejvyšší hustotě deponované energie 99 J/cm v čase 24 a 48 hod po ozáření, při koncentraci 49 µM jsme detekovali fototoxický efekt při hustotě deponované energie 99 J/cm2 v čase 24 hod po ozáření. Při koncentraci 94 µM jsme detekovali fototoxický efekt po 24 a 48 hod po ozáření přímo úměrný hustotě deponované energie 24, 60 a 99 J/cm2. Fototoxický efekt jsme zaznamenali i 72 hodin po ozáření při všech testovaných koncentracích. Maximální fototoxický efekt byl zjištěn při následujících parametrech: hustota 2 deponované energie 99 J/cm , výkon laseru 360 mW, koncentrace ICG 94 µM, čas 24 hodin po ozáření, vlnová délka 830 nm. Práce byla podpořena granty GAČR 304/04/1386 a 301/03/4005.

- 57 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Analysis of MutS binding to platinated DNA in relation to its role in the cytotoxicity of platinum drugs V. Marini1, J.-M. Malinge2, V. Brabec1 1 Institute of Biophysics ASCR, Královopolská 135, Brno, Czech Republic, 2Centre de Biophysique Moléculaire CNRS, rue Charles Sadron Orleans, France. DNA mismatches, i.e. unpaired or mispaired bases, are a result of misincorporation of bases during DNA replication. Mismatch repair (MMR) proteins target these mismatches for correction, increasing replication fidelity. MutS is a MMR protein in charge of initiating the process by the recognition of damaged DNA. Recent observations support also the view that mismatch repair mediates the cytotoxicity of cisplatin in tumor cells and that dysfunction of this type of DNA repair may result in the resistance of tumor cells to cisplatin or in the drug tolerance (1). More recently, it has been reported that the high mobility group box 1 protein (HMGB1) is an important component of MMR and that HMGB1 physically interacts (2) with human MutSα . We found interesting to start a series of experiments in order to widen our knowledge in this field. Recombinant His6-tagged E.Coli MutS was purified from an E.Coli strain where the protein had been highly expressed. By means of electrophoretic mobility shift assay (EMSA), we analyzed the direct binding of MutS to DNA and competition assays were carried out for different platinum adducts to DNA. 1. JOHNSON, SW., FERRY, KV., HAMILTON, TC. Recent insights into platinum drug resistance in cancer. Drug Resist. Updates, 1998, 1, p. 243-254. 2. YUAN, F., GU, L., GUO, S., WANG, C., LI, GM. Evidence for involvement of HMGB1 protein in human DNA mismatch repair. J Biol Chem, 2004 Acknowledgment to COST Action D20 and GA AV (grant IAA 5004101) for their financial support.

- 58 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Index vulnerability v rôznych skupinách probandov rovnakého veku J. Martinka, K. Kozlíková Ústav lekárskej fyziky a biofyziky LF UK, Bratislava Index vulnerability (IV) je parameter kvantifikujúci riziko vzniku arytmie na (1,2) základe repolarizačných zmien a počítaný z izointegrálových máp (IIM) . Jednotlivé charakteristiky IIM sú však ovplyvnené rôznymi faktormi ako vek alebo pohlavie, ktoré prispievajú k relatívne vysokej variabilite u pacientov aj kontrol. V našej štúdii sme sledovali, či sa zmení IV, ak použijeme rôzne skupiny probandov rovnakého veku. Unipolárne elektrokardiogramy pre konštrukciu máp sme registrovali s 24zvodovým systémom podľa Barra implantovanom v mapovacom zariadení ProCardio(3). Zostrojili sme IIM QRS (komplex QRS), IIM STT (interval STT) a IIM QRST (interval QT) 83 mladých ľudí vo veku 18 - 19 rokov, ktorých sme rozdelili náhodným výberom na 2 skupiny (skupina A: 24 žien, 18 mužov; skupina B: 23 žien, 18 mužov). Nikto z vyšetrovaných osôb nemal v anamnéze kardiovaskulárne ochorenie a všetci mali EKG v norme. IV sme počítali pre každého jednotlivca („test“) tak, že všetci ostatní členovia skupiny slúžili ako porovnávacie subjekty („kontrola“). IV sa vypočíta ako stredná kvadratická hodnota mapy vulnerability, ktorá je daná minimalizovaným rozdielom IIM QRST testovaného subjektu a súčtu IIM QRS a IIM STT kontrolného subjektu, pričom vklad IIM STT sa optimalizuje pomocou minimalizujúceho koeficientu alfa(1). Na ďalšiu analýzu sme vybrali najnižší IV. Porovnávali sme najmenšie hodnoty IV a zodpovedajúce hodnoty α, ako aj počet platných porovnaní (-1 ≤ α ≤ 1). Medzi jednotlivými skupinami sme nenašli signifikantné rozdiely (IV: A: 9,45 ± 4,03 mV.ms voči B: 8,66 ± 3,06 mV.ms; alfa: A: 0,787 ± 0,187 voči B: 0,732 ± 0,209; počet platných porovnaní A: 25,8 ± 11,5 voči 24,9 ± 12,6). Porovnanie rôznych skupín rovnakého veku neviedlo k signifikantným rozdielom. Z toho usudzujeme, že pri výpočte IV môžeme používať rôzne kontrolné skupiny rovnakého veku. 1. URIE P.M. , BURGESS M.J., LUX R.L. et al. The electrocardio-graphic recognition of cardiac states at high risk of ventricular arrhythmias. Circulat Res 1978, 42(3), s. 350-358. 2. KOZLÍKOVÁ K., MARTINKA J., MURÍN J. Index of repolarisation variability in patients after myocardial infarction. Med Biol Eng Comput 1999, 37(suppl 2, part I), s. 386-387. 3. ROSÍK V. et al. Portable device of for ECG mapping. In FROLLO I., PLAČKOVÁ A. (Eds.), Proceedings of international conference of measurement. Bratislava, SAV, 1997, s. 367-370.

- 59 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Praktické přínosy expertního systému pro optimalizaci LDL aferéz V. Mašín1, M. Bláha2 1 Ústav lékařské biofyziky LF UK v Hradci Králové, 2Oddělení klinické hematologie FN v Hradci Králové Terapeutická LDL-aferéza je moderní léčebnou metodou určenou ke korekci patologicky zvýšených hodnot LDL-cholesterolu, zejména u pacientů s dědičnými poruchami metabolismu cholesterolu (pro pacienty s homozygotní formou familiární hypercholesterolémie je život zachraňující léčbou). Principem metody je extrakorporální eliminace LDL-cholesterolu ze separované plasmy pomocí adsorpčních kapslí s monoklonální protilátkou. Eliminace probíhá v cyklech, neboť kapsle je nutné po nasycení vymýt pufračním roztokem. Vzhledem k technické a časové náročnosti metody jsme vyvinuli počítačový program v prostředí MS Excel®, který simuluje kinetiku procedury a pomáhá lékaři optimalizovat průběh procedury, aby bylo dosaženo požadovaného snížení LDL– cholesterolu v co nejkratším čase.(1) Program jsme testovali na našem souboru pacientů s familiární hypercholesterolémií (2 homozygotní, 7 heterozygotních pacientů), celkem jsme do dubna 2005 vyhodnotili 68 procedur optimalizovaných podle našeho postupu. Optimalizované procedury vykazují oproti procedurám naplánovaným standardním postupem výrobce statisticky významně lepší pokles hladin jak celkového cholesterolu (pokles o 73,7 % vs. 69,0 %, p = 0,002) tak i LDLcholesterolu (pokles o 89,9% vs. 87,3 %, p = 0,001) při nevelkém zvýšení objemu promyté plasmy (7150 ml vs. 7000 ml, p = 0,006). Naším dalším cílem je vytvoření doplňkového systému pro predikci kinetiky vzestupu LDL-cholesterolu po proceduře („rebound“) a optimalizaci intervalů mezi procedurami. 1. BLAHA M, MASIN V, STRANSKY P, BLAHA V, CERMANOVA M, MALY J, BELADA D. Optimization of the therapeutic procedure during LDL-apheresis-a computerized model. Transfus Apheresis Sci. 2005 Apr;32(2), p.149-56.

- 60 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Vplyv N-alkyl-N,N-dimetylamín-N-oxidov na aktivitu purifikovanej (Ca-Mg)ATPázy S. Mchantafová1, I. Lacko1, P. Balgavý2, F. Devínsky1 1 Katedra chemickej teórie liečiv, Farmaceutická fakulta Univerzity Komenského, Bratislava 2 Katedra fyzikálnej chémie liečiv, Farmaceutická fakulta Univerzity Komenského, Bratislava Izolovali a purifikovali sme (Ca-Mg)ATPázu zo sarkoplazmatického retikula králičieho svalu. Purifikovaná (Ca-Mg)ATPáza obsahuje ~80 endogénnych fosfolipidov na jednu molekulu proteínu. Pripravili sme povrchovo aktívne látky N,Ndimetyl-N-oktadecyl amino-N-oxid (C18:0NO) a jeho nenasýtený analóg N,N-dimetylN-oktadec-9-én-1-yl amino-N-oxid (C18:1NO) z príslušných N,N-dimetylalkylamínov a sledovali sme ich účinok na p-nitrofenylfosfatázovú (pNPPázovú) aktivitu purifikovaného proteínu. S rastom koncentrácie nasýteného C18:0NO pNPPázová aktivita postupne klesala až k nule. V prípade nenasýteného C18:1NO pNPPázová aktivita v prvej fáze najprv výrazne poklesla, ale s rastúcou koncentráciou N-oxidu potom vzrástla k hodnotám nepresahujúcim kontrolu. Pokles aktivity nastáva v oblasti kritickej micelovej koncentrácie (cmc) N-oxidov, ktorá je v tomto prípade približne cmc= 3.10-6 mol.l-1 Za inhibíciu enzýmu je zodpovedná interakcia N-oxidu s fosfolipidovým okolím enzýmu, pravdepodobne s anulárnymi lipidmi. Reaktivácia enzýmu pozorovaná v prípade nenasýteného N-oxidu by mohla byť spôsobená solubilizáciou proteínu, keďže nárast aktivity je pozorovaný v oblasti za cmc. Táto práca bola financovaná v rámci projektov VEGA 1/0123/03 a APVT 51013802.

- 61 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Nejednotnost popisu hlasových rejstříků v hudební výuce L. Modráčková1, J. Pešák2, T. Grézl2 1 Katedra hudební výchovy PdF UP v Olomouci 2 Ústav lékařské biofyziky Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomou-ci, Hněvotínská 3, 775 15, Olomouc Uvedení: Fonační ústrojí - hrtan je samobuzená kmitající soustava v u-spořádání nepřímého regulátoru s nepřímým pohonem vnějším zdrojem. Hlasivkami prominuje hlasový vaz. Spojuje hlasivkovou chrupavku uvnitř s chrupavkou. Chrupavka štítná je fixována kloubním spojením s chrupav-kou prstencovou. Může být oproti chrupavce prstencové posouvána smě-rem dopředu a vzájemně i pootáčena. Děje se tak pomocí musculus crico-thyreoideus prostřednictvím dvou snopců. Pars obligua ji vysouvá a pars recta pootáčí. Dochází přitom k tomu, že se hlasový vaz současně s hla-sivkou prodlužují, přičemž se zkracuje přední kmitající díl. Hlasové rejstříky : Patrně první popsal hlasové rejstříky (1923) Nadoleczny. U nás je záhy na to definoval Sovák (1944) jako skupinu stejnorodých tónů. Van den Berg a kol. (1953) uvádějí popisy: - prsního hlasu a falsetového hlasu. Na Van den Berga a kol. se odvolává M. Bunch (1993), kte-rá uvádí, že hlasivky kmitají při nízkých a vysokých tónech různě a že dva různé módy kmitání hlasivek při zvyšování výšky tónu jsou příčinou odliš-ných hlasových kvalit. Materiál a metodika: Bylo porovnáno 17 u nás dostupných pramenů, které mohly 1 být vyhodnoceny a vzájemně porovnány . Výsledky: Fyziologie hlasu popisuje dva stavy: - modální (normální) a – falzetový. Zpěváky jsou naopak, na rozdíl od hlasových fyziologů rejstříky nazývány i popisovány složitěji a nejednotně. Jejich, vesměs introspektivní popis hlasových rejstříků je velmi nepřehledný a mírně vágní. Závěr : Rejstříkový aparát disponuje dvojím fyzikálním projevem. V po-čáteční první delší fázi modálového hlasu se hlasivky chovají tak, že se zvyšujícím se základním hlasivkovým kmitočtem F0 se kmitající díl hlasi-vek paradoxně prodlužuje. K jeho zkracování dochází až teprve ve druhé, kratší falzetové fázi. Problému by prospělo, kdyby obě komunity, fyziologové hlasu i hlasoví hudební teoretici k sobě našli cestu jak, se to již několik desetiletí daří v ústavu pro výzkum hlasu v Denveru. 1. Modráčková, L., Pešák, J., Grézl, T. About the biomechanics of the register appartus of vocal system. In Proceedings Biomechanics of man 2004, University of west Bohemia Plzeň, 2004. Připraveno s podporou univerzitního společenství GSVS a vybavení získaného po CEZ:J14/98:N30000018 a MSM152100018

- 62 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Lékařská biofyzika včera, dnes a zítra V. Mornstein Biofyzikální ústav LF MU v Brně Biofyzika má svůj název údajně od roku 1892 (Karl Pearson, The Grammar of Science) a lékařská fyzika je na scéně zhruba od poloviny 19. století (spojováno se jménem E.A. Ficka). Při pohledu do minulosti nemůžeme pominout ani zakladatele české a slovenské lékařské fyziky prof. Viktora Teisslera či zakladatele Biofyzikálního ústavu AV ČR v Brně prof. Ferdinanda Herčíka, který vzešel z prostředí brněnské lékařské fakulty. Obor lékařské fyziky byl původně koncipován jako vybrané kapitoly z fyziky pro mediky, teprve ve druhé polovině dvacátého století se transformoval ve svébytnou disciplínu, která uhájila svou existenci na všech lékařských fakultách v ČR i SR. Došlo k syntéze fyzikální a biofyzikální problematiky, v níž hraje významné místo lékařská přístrojová technika a informatika. Z těch, kteří se o tento vývoj zasloužili, uveďme alespoň prof. Ivo Hrazdiru. Dnešní období lze označit jako přechodné, protože doznívá starší přístup zahrnující časté výklady klasické (analogové) přístrojové techniky. Musíme se však více zamyslet nad tím, co je před námi. Mějme na paměti, že předjímání budoucího stavu medicíny má právě v našem předmětu mimořádný význam. Vzpomeňme např. problematiku diagnostického ultrazvuku, který se rozvíjí od 50. let 20. století. V učebnicích z šedesátých let o něm nacházíme jen letmé zmínky, o deset let později však ultrazvuk nastupuje své vítězné tažení v diagnostice. Kdyby se na přednáškách z lékařské biofyziky objevila v polovině 70. let problematika NMR, byl by přednášející považován za méně příčetného. Dnes se této oblasti musíme věnovat velmi soustředěně. Před rokem 1980 by sotvakdo věděl, k čemu by v medicíně mohly být dobré rázové vlny atd. Dle mého názoru, vedle obsahově stabilizovaných kapitol věnovaných obecné biofyzice molekulární i systémové, biofyzice vnímání fyzikálních podnětů, jaderné fyzice či optice, musíme začít věnovat mnohem větší pozornost charakteristice biosignálů, měničům, zpracování biosignálů, analogově-digitálním převodníkům i základům zpracování digitalizovaných signálů. V zájmu udržení aktuálnosti naší výuky, ne-li přímo předjímání dalšího vývoje, se tedy nevyhneme podrobnějšímu úvodu do filtrace, frekvenční analýzy, zpracování obrazové informace apod. Možná budeme nuceni obohatit náš předmět i o kapitoly ryze matematického charakteru. Některá z našich pracovišť se zhruba tímto směrem již vydala, další budou muset následovat. Vždyť mnohý z dnešních diagnostických přístrojů není ničím jiným než počítačem se speciální měřici kartou, připojeným k elektrodám nebo měničům.

- 63 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Ramanova spektroskopie při studiu struktury DNA: praktické aspekty metody měřeni J. Navrátil, V. Dražan, O. Vrána, V. Brabec Biofyzikální ústav AV ČR, Královopolská 135, 61265 Brno Ramanova spektroskopie (RS) umožňuje studovat strukturní změny vyvolané v molekule DNA působením různých chemických a fyzikálních agens. Informační hodnota získaných spekter je velmi vysoká, na druhé straně je využití RS spojeno s některými omezeními. Ramanův jev je ve srovnání s absorbcí a emisí záření velmi málo intenzivní a tato skutečnost se projevuje zejména v nárocích na přípravu vzorku (typická koncentrace DNA je kolem 30 mg/ml). Stopová množství fluoreskujicích příměsí silně omezuji měření a mnohdy i zcela znemožňuji získaní dostatečně kvalitních spekter. V našem příspěvku budou shrnuty poznatky, které byly na našem pracovišti získány při přípravě vzorků DNA a měření jejich Ramanových spekter. Dále budou diskutovány matematické metody využívané při konečné zpracováni a vyhodnocování spekter. Výsledky analýzy budou demonstrovány na spektrech DNA a jejich komplexů s platinovými cytostatiky. Poděkování: presentované výsledky byly získány s finanční podporou grantů, které byly uděleny Grantovou agenturou ČR ( grant 204/03/H016) a (grant 203/05/2032)

- 64 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Projekt distančního vzdělávání realizovaný na UK – Přípravný kurz pro uchazeče o studium na LF v Plzni M. Navrátil, L. Bolek, M. Dvořák, T. Junek, M. Korabečná, J. Michálek, J. Růžička Karlova Univerzita, Lékařská fakulta v Plzni V uplynulém roce jsme se zapojili do projektu „Tvorba multimediálních kurzů pro rozvoj distančního vzdělávání“ (dále jen DIV), který vypsala Karlova Univerzita. Výsledkem našeho snažení je elektronický kurz (tzv. nultý přípravný ročník) pro uchazeče o studium Lékařské fakulty v Plzni. Internetový elektronický kurz obsahuje sadu modelových otázek z biologie, fyziky a chemie, z kterých jsou pak vybírány vzory pro tvorbu otázek do přijímacích testů. Pro tvorbu elektronických kurzů jsme zvolili systém MOODLE, do kterého jsme vložili celkem 2074 testových otázek, 24 vlastnoručně kreslených obrázků a stručný výklad problematiky testových témat. Tento rok se mohou uchazeči přihlásit na obě formy kurzů, ale naším záměrem je do budoucna zrušit prezenční kurz a nahradit jej pouze kurzem elektronickým. V souvislosti s projektem DIV jsme se zabývali formou přihlašování uchazečů do elektronického kurzu. V sytému MOODLE jsme vytvořili samostatný „Přípravný kurz pro zájemce o studium na LF - informativní verze“, který umožňuje uchazečům nahlédnout do struktury kurzu. Jeho součástí je i modul přihlášky, který jsme navrhli a naprogramovali.

- 65 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Measurement of reactive oxygen species after photodynamic therapy in vitro P. Nevrelova1, H. Kolarova1, R. Bajgar1, J. Macecek1, M. Tomecka1, K. Tomankova1, M. Strnad2 1

Department of Medical Biophysics, Medical Faculty, Palacky University, Hnevotinska 3, 77515 Olomouc, Czech Republic 2 Laboratory of Growth Regulators, Palacky University, Slechtitelu 11, 78371 Olomouc, Czech Republic Photodynamic therapy (PDT) is an emerging modality for the treatment of neoplastic and nonneoplastic diseases. It is based on the use of sensitizer, which is localized in target tissues, light and molecular oxygen. Sensitizers are activated with the appropriate wavelength of light, then are excited to the long-lived triplet state and can react with biomolecules via type I or II mechanism, resulting in cell death and tumor necrosis. Free radicals and radical ionts are formed by electron transfer reactions (type I) and can react rapidly with oxygen, leading to the production of reactive oxygen species (ROS). Type II reactions (energy transfer) lead to the formation of highly reactive singlet oxygen, that is toxic to cells and tissues. In this work, we studied photodynamic effects of free sensitizer ZnTPPS4 or sensitizer bound to cyclodextrine carrier hpβCD on G361 human melanoma and MCF7 mamma carcinoma cells. The generation of ROS and hydrogen peroxide release after PDT were detected using nonfluorescent probes CM-H2DCFDA and Amplex Red. The fluorescence of oxidised probes was recorded by luminescence spectrometer and timedrive measurement of cell suspension was performed. We determined that the generation of ROS and H2O2 concentration in photosensitized cells were higher for free ZnTPPS4 than for sensitizer bound to hpβCD carrier. This work was supported by the grant project of Ministry of Education FRVS No. 562/2005 and MSM 6198959216.

- 66 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Možnosti komunikace se studenty – Informační systém Ústavu lékařské biofyziky LFUKHK T. Nosek, P. Svoboda Ústav lékařské biofyziky LFUKHK Moderní technologie umožňují vyučujícím i studentům nesmírně zjednodušit vzájemnou komunikaci. Díky nim mohou být informace dostupné téměř kdykoliv a odkudkoliv. To, co již běžně funguje na mnohých školách s technickým zaměřením, jsme se pokusili realizovat i ve vodách tradičně konzervativní medicíny. Z původně nenápadného systému určeného především pro správu a snadnou dostupnost výukových materiálů se postupně začíná stávat poměrně komplexní systém pro sledování studijních výsledků jednotlivých posluchačů. V blízké době bude implementována i část zahrnující přihlašování ke zkoušce spolu s generováním zkouškových otázek. Filozofie systému zahrnuje dvojí přístup do systému: Správcovský – pro vyučující a Uživatelský – pro studenty. V současnosti má systém dvě funkční části. Část pro ukládání materiálů, kde mohou do volně utvořené struktury kategorií přidávat jak učitelé tak studenti libovolné materiály (lze utvořit i kategorie, do kterých mohou přidávat materiály pouze učitelé). Tyto mohou být vlastníkem nebo správcem systému libovolně obnovovány nebo smazány. Malinko se tak zde snažíme přiblížit myšlence elektronických skript, které jsou stále aktuální. Samozřejmostí je možnost vyhledávání dle zadaných kritérií. Druhá část je věnována testům a studijním výsledkům. Zde mohou vyučující zadávat testy a to dvojí formou – jako testy psané on-line nebo off-line. Každý student má pak možnost vidět výsledky svých testů na internetu. On-line testy mohou být vytvářeny buď jako varianta s jednou správnou nebo s více správnými odpověďmi. Systém je následně sám opraví dle nastavených kritérií. Tyto testy mohou být využívány nejvíce jako jednoduché prověření bazálních znalostí před vlastním praktikem. Pokud se jedná o off-line testy – jde především o testy s větší důležitostí, jsou opravovány ručně a do systému se zadávají pouze jejich výsledky. Ne nepodstatnou záležitostí je také možnost zadání přístupových kriterií pro psaní jednotlivých testů v případě, že student má mít napsané jiné testy, aby mohl dotyčný test psát nebo naopak nenapsal či nepsal požadované testy a tudíž dotyčný test musí psát. Celý systém je napsán v klasické kombinaci PHP + MySQL, běží na serveru Apache 2.0 na linuxové distribuci Fedora Core release 3. Díky použití SMB klienta pro ověřování přístupu jednotlivých uživatelů se uživatelé přihlašují stejným heslem jako do školní sítě běžící pod MS Windows.

- 67 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Interakce DNA s monofunkčními, organokovovými komplexy ruthenia

protinádorově

aktivními,

O. Nováková1, J. Kašpárková1, V. Bursová1, H. Chen2, P. J. Sadler2, V. Brabec1 1 Biofyzikální ústav AV ČR, Královopolská 135, 612 65 Brno, 2 Department of Chemistry, University of Edinburgh, West Mains Road, Edinburgh EH 93JJ, UK S využitím řady biochemických a biofyzikálních metod byly studovány modifikace DNA vzniklé po její interakci s protinádorově účinnými komplexy ruthenia. Pro tuto práci byly vybrány monodentátní Ru(II) sloučeniny s arénovými 6 ligandy; [(η -aren)Ru(II)(en)Cl][PF6], kde aren = bifenyl, dihydroantracen, tetrahydroantracen nebo p-cymen a en = etylendiamin). Získané výsledky vazby na DNA jsou v souladu s charakterem ligandů vybraných komplexů. V případě komplexů s bifenylovým, dihydroantracenovým a tetrahydroantracenovým ligandem, dochází kromě koordinace k N7 guanozinu také k nekovalentním, hydrofobním interakcím mezi arenovými ligandy a DNA, včetně interkalace. Naproti tomu rutheniový komplex s p-cymenovým ligandem není ze stérických důvodů schopen interkalace při reakci s DNA a mění její strukturu v místě vazby mnohem výrazněji, než ostatní tři komplexy s polycyklickými arenovými ligandy. Tyto rozdíly se projevují i v dalších experimentech, testujících poškození DNA, jako je inhibice polymeráz nebo nukleotidová excizní oprava a následně mohou vést i k rozdílným biologickým účinkům této nové třídy protinádorových organokovových sloučenin. 1.NOVAKOVA O., CHEN HM., VRANA O., RODGER A., SADLER PJ., BRABEC V. DNA interactions of monofunctional organometallic ruthenium(II) antitumor complexes in cell-free media. Biochemistry, 2003, 42 (39), p. 11544-11554 2. CHEN HM., PARKINSON JA., NOVAKOVA O., BELLA J., WANG FY., DAWSON A., GOULD R., PARSONS S, BRABEC V., SADLER PJ. Induced-fit recognition of DNA by organometallic complexes with dynamic stereogenic centers. P. Natl. Acad. Sci. USA, 2003, 100 (25), p. 14623-14628 3. NOVAKOVA O., KASPARKOVA J., BURSOVA V., HOFR C., VOJTISKOVA M., CHEN HM., SADLER PJ., BRABEC V. Conformation of DNA modified by monofunctional Ru(II) arene complexes: Recognition by DNA binding proteins and repair. Relationship to cytotoxicity. Chemistry & Biology, 2005, 12, p. 121-129

- 68 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Influence of different inhomogeneities on the geometric distortion in stereotactic magnetics resonance imaging J. Novotny Jr., J. Vymazal, P. Chuda, D. Urgosik, J. Novotny, R. Liscak Na Homolce Hospital, Roentgenova 2, Prague 5 150 30 Purpose of the study: Aim of this study was to evaluate influence of different inhomogeneities on the geometric image distortion in the stereotactic brain magnetic resonance imaging. Method and Materials: Cylindrical perspex phantom secured to the base of the Leksell stereotactic frame was constructed. Special insert consisting of glass solid rods organised in a regular grid was used for the assessment of stereotactic MRI geometric accuracy. The insert allows positioning of four tubes that may be filled by different inhomogeneity. The cylindrical phantom was filled by ferritin water solution to simulate brain magnetic properties. Following inhomogeneities were studied as potential source of MRI stereotactic image geometric distortion: air, fat, bone, contrast agent,silver surgical clip,Yasargil surgical clip,ventricular shunt and 5 different dental materials.The phantom was sequentially stereotactically investigated by three-dimensional gradient echo T1-weighted sequence within the head coil of Siemens Symphony1.5Tscanner according to normal imaging procedures done for patients. For each investigation altogether 177 points were measured to assess image geometrical accuracy. The images were transferred into the treatment planning system and the stereotactic coordinates of the rods were determined.The deviations between stereotactic coordinates based on MRI and real geometrical rod positions were evaluated for each study and further investigated as a function of presented inhomogeneity. Impact of inhomogeneities was studied in two ways:1) entire stereotactic image geometric distortion(shift in fiducials)and 2) stereotactic image geometric distortion in a volume of the immediate vicinity of the inhomogeneity location. Results and conclusion: Introduced inhomogeneities caused no additional distortion on the entire stereotactic MRI image and results for these measurements reflected results performed with the phantom with no inhomogeneity (mean image distortion 0.2 mm). The influence on stereotactic image geometric distortion in a volume of the immediate vicinity of the inhomogeneity location was observed only for Yasargil clip and ventricular shunt. The image distortion was observed within about 15 mm distance from the inhomogeneity location in this case. No other studied inhomogeneities showed significant effect on the image distortion even in the vicinity of the inhomogeneity location. In the case of fat inhomogeneity a chemical shift caused geometrical distortion (shift in so called frequency encoding direction) of fat object.

- 69 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Assessment of the geometric accuracy in stereotactic PET image definition J. Novotny Jr., K. Nechvil, J. Novotny, R. Liscak Na Homolce Hospital, Roentgenova 2, Prague 5 150 30 Purpose of the study: Aim of this study was to evaluate three different techniques used for stereotactic PET image definition. Method and Materials: A special head phantom was fixed in the Leksell stereotactic frame and used to simulate patient stereotactic imaging procedures. The phantom was filled with fluoro-deoxy-glucose (18F-FDG) in water solution (activity of 17.5 kBq/ml). A spherically shaped glass test vessel (inner diameter 46 mm and wall thickness 3 mm) positioned in the head phantom was filled with FDG water solution with vessel to background activity ratio 3:1 corresponding to pathologic lesion during PET imaging. Leksell stereotactic MRI indicator box was filled with FDG water solution (activity of 13 kBq/ml). The head phantom underwent subsequently following imaging procedures: 1) PET imaging with MRI stereotactic indicator filled with FDG, 2) PET imaging without any stereotactic indicator, 3) PET/CT imaging with CT stereotactic indicator, 4) CT imaging, 5) MRI imaging. All images were transferred into Leksell SurgiPlan software used for stereotactic planning and targetting procedures. Images performed with stereotactic indicator were defined according to standard procedures using fiducial markers presented on given image modality. Images without stereotactic indicator were co-registered by Leksell SurgiPlan software subsequently with CT and MRI stereotactic images. Stereotactic X,Y,Z coordinates of the center of the spherical vessel were determined for each PET image definition. Deviations between these X,Y,Z coordinates were determined according to reference image (CT image was taken as reference one). Results and conclusion: Measured deviations were as follows: 1) for PET with stereotactic radioactive markers ∆X=0.1±0.3 mm, ∆Y=0.5±0.4 mm, ∆Z=1.6±0.7 mm, 2) for PET co-registered to MRI ∆X=0.1±0.4 mm, ∆Y=0.2±0.3 mm, ∆Z=0.4±0.5 mm and for PET co-registered to CT ∆X=0.4±0.4 mm, ∆Y=0.6±0.5 mm, ∆Z=0.6±0.6 mm, 3) for PET/CT with stereotactic non-radioactive markers ∆X=0.2±0.2 mm, ∆Y=0.4±0.3 mm, ∆Z=0.5±0.8 mm. All three evaluated stereotactic PET image definition techniques indicated very good geometric accuracy entirely accepted by clinical requirements. The most convenient stereotactic PET image definition technique in terms of patient comfort seems to be PET image co-registration either on CT or MRI since this technique does not require stereotactic frame fixation during PET imaging.

- 70 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Metoda projekce čtyřstěnu P Nový2, Z. Vávra2, J. Růžička1, J. Beneš1, L. Bolek1 Biofyzikální ústav LF UK v Plzni. 2Fakulta aplikovaných věd ZČU v Plzni 1

Současná péče o chronické nehojící se defekty vyžaduje hodnocení rozměrů defektu. Rutinně se používá digitální fotografie s vedle přiloženým měřítkem. Ta po čase slouží spíš pro orientaci, nikoli přesné zhodnocení. Metody, které se snaží objektivně změřit velikost defektu, jsou různé pravítkové aparáty, otiskovací metody, metody strukturovaného světla. Jsou zdlouhavé, nepraktické nebo příliš nákladně (posledně jmenovaná) a proto v rutinní klinické praxi je neuvidíme. Používají se jen ve výzkumu. Naším cílem je vyvinout a ověřit možnost použití metody měřící rozměry defektu planimetricky, tj. porovnáním obrázku defektu s obrazem nějakého známého prostorového tělesa – např. čtyřstěnu. O principu bylo již referováno v minulosti, proto se v naší prezentaci po stručném popisu metody omezíme na diskuzi některých problémů, které bylo nutné při rekonstrukcích řešit. K metodě je zapotřebí: běžný digitální fotoaparát, korálky, injekční jehly, milimetrový papír. Z injekčních jehel vyrobíme čtyřstěn. Umístíme ho na milimetrový papír a vyfotíme. Čtyřstěn přesuneme na defekt (nejhlubší místo pod vrcholem) a vyfotíme – 3x, ze všech stran. Takto pořízené fotografie obsahují všechny informace pro prostorovou rekonstrukci defektu a tedy i k měření parametrů – plochy a objemu. Teoreticky lze získat informace jen z jednoho pohledu. Promítací rovnice je sice ve tvaru [dvě pohledové souřadnice] → [tři skutečné souřadnice] a ta nemá řešení. Lze ale užít dodatečnou informaci – o poloze čtyřstěnu, který má vrchol nad nejhlubším místem a podstavu v úrovni defektu. Promítací rovnice mohou být z teorie dvojího tvaru: úběžníkové promítání předpokládá projekci prostorového tělesa do promítací roviny z jednoho bodu – bodu pozorovatele. Rovnoběžné promítání potom předpokládá promítání pouze zmenšením, posunutím a otočením. Realitě digitální fotografie odpovídá spíše úběžníkové promítání, které je však velmi náchylné k nepřesnostem. Proto je užito nepřesné, ale robustní promítání rovnoběžné. Výběr optimálních tvarů těles byl také předmětem mnoha experimentů. Nejlepší výsledky jsou dosaženy při podobě defektu kulovému vrchlíku, Byly formulovány kritéria podobnosti. Neosvědčil se Heronův vzorec pro jehlan. Odvozené matematické vztahy používané při rekonstrukcích budou prezentovány v posteru.

- 71 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

DNA aptamers as a new tool for development biosensors for medical applications V. Ostatná, M. Sonlajtnerová, I. Grman, T. Hianik Faculty of Mathematics, Physics and Computer Sciences, Laboratory of Biophysics, Comenius University, 842 48 Bratislava, Slovakia We report novel method of detection thrombin-aptamer interaction based on measurement the charge consumption from the electrode covered by DNA aptamers to an electrochemical indicator methylene blue (MB) that is bounded to a thrombin [1]. Aptamers were immobilized to a gold support covered either by avidin or neutravidin. We showed that using MB it is possible to detect thrombin with high sensitivity and selectivity. The detection limit obtained by electrochemical indicator method was 0.7 nM, which is comparable with that obtained by QCM, but approx. ten time lower than that determined by fluoresecence probe method using molecular beacons [2]. The binding of thrombin to the aptamers has been detected also by QCM method in flow measuring cell. We analyzed how the aptamer structure (conventional linear aptamer (APTA) or aptamer beacon (LOOP)) will affect the binding of thrombin. We showed, that number of immobilized molecules of APTA and LOOP is comparable and comparable were also the changes of the frequency of the crystal oscillation following addition of the thrombin to a surface covered by APTA or LOOP. We showed, that the binding of the thrombin to aptamer depends on electrolyte pH, which is connected with maintaining the three dimensional aptamers configuration, optimal for binding the protein. Binding of thrombin to the aptamer depended on ionic strength. The maximal binding was observed at relatively low ionic strength 10-50 mM NaCl, while at 0.5 M NaCl the binding was depressed. 1. 2.

T. Hianik, V. Ostatná, Z. Zajacová, E. Stoikova, G. Evtugyn, Bioorg. Med. Chem. Lett. 15 (2005) 291 N. Hamaguchi, A.Ellington; M. Stanton, Anal. Biochem. 294 (2001) 126

Acknowledgements This work was supported by European Commission 6 FP program NoE NeuroPrion (Contract No. FOOD-CT-2004-506579) and by the Slovak Grant Agency (Project No. 1/1015/04).

- 72 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Studie vlivu bronchodilatace na plynulost řeči u balbutiků J. Pešák1, T. Grézl1 a kol. spolupracovníků2 Ústav lékařské biofyziky LF UP v Olomouci, 2(Foniatr. POLYMAL Zlín, MUDr. D. Vodičková; ORL Foniatr., 28. října 38, Ostrava, MUDr. Z. Skeřilová; Soukr. ORL + foniatr.ambulance, bří. Mrštíků 38 Břeclav, MUDr. D. Pluháčková; Otolaryngol. a foniatr., Nám. Míru Kroměříž, MUDr. R. Rokytová; Ambul. ORL a foniatr., Huštěnovská, Staré Město u Uh. Hradiště, MUDr. D. Popelářová; ORL Foniatr. a Pedaudiolog., Lužická 4 Prostějov, MUDr. M. Kozáková) 1

Úvod: Myšlenka obecné biofyzikální etiologie balbuties, po 4 tisíciletí neznámé 1) příčiny této trýznivé vady řeči, dozrála po vystoupení na BFD XXIV . Rok na to byla 2) hypotetická etymologie balbuties předložena odborné veřejnosti . Materiál a metodika: Po vydání Souhlasu s ověřováním3) započalo u I. skup.(6 -16 let) u 28 chlapců ( x = 11,35 r., s = 2,68 r.) a 8 dívek ( x = 13,625, s = 3,24) a ve II. skup.(18 -25 let) u 5 mužů ( x = 21,6 r., s = 2,68) a 2 žen ( x = 19,5, s =2,2 r.) podávání Foradil®u po dobu 3 a 3 měsíců. V průběhu 6 měsíců bylo pak u každého probanda provedeno každodenní sebehodnocení vnímání plynulosti řeči dle (McGill Pain Questionnarie), úvodem EEG a EMG vyšetření, na počátku a na konci biochemická vyšetření a celkem 4 x měření spirometrických hodnot impulsní oscilometrií, variability srdeční frkvece a záznamy plynulosti řeči. Závěr: Statisticky signifikantní rozdíl byl zjištěn mezi průměrnými známkami ® v období bez aplikace Foradil u a ve 2. období aplikace, tj. ve 4.-6.měsíci. Hodnocení plynulosti řeči bylo ve 2. období oceněno nižší, tj. lepší známkou než v období bez aplikace Foradil®u. Statisticky signifikantně se také liší 1. období od 2. období, plynulost řeči byla hodnocena lepší známkou ve 2. období apikace Foradil®u. 1. PEŠÁK, J. Balbuties, vada řeči & biofyzikální hypotéza její neznámé etiologie. In ROSINA, J. (Ed.), Sborník abstrakt XXIV. Dny lékařské biofyziky. Praha: ÚLB 3. LF UK, 2001. 2. PEŠÁK, J. Pneumoobstruction of the tracheobronchial tree as a hypotheticalcause of balbuties.Medical Hypotheses,(2002)59(4). 3. HORČIČKA, V. Ověřování klinického odstraňování (zmírňování) neplynulosti řeči u dětí a mladistvých s balbuties. Rozhodnutí Etické komise FN a LF UP v Olomouci, č.j. 46/03. Olomouc: 2003. Připraveno s podporou univerzitního společenství GSVS a vybavení získaného z CEZ:J14/98:N30000018 a MSM152100018

- 73 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Glukózový biosenzor na báze dendrimérov. Vlastnosti a aplikácie V. Polohová1, M. Šnejdárková1, L. Svobodová1, T. Hianik2 1 Ústav biochémie a genetiky živočíchov SAV, Ivanka pri Dunaji SR 2 Katedra jadrovej fyziky a biofyziky, FMFI UK, Bratislave SR Špecifickosť a katalytické vlastnosti enzýmov, ako aj rôznorodosť ich aplikácií a komerčná dostupnosť, robia z nich ideálnych kandidátov pre použitie v biosenzorovej oblasti. Pri ich využitie je podstatný spôsob ich imobilizácie na menič a zabezpečenie kontaktu medzi aktívnym miestom enzýmu a povrchom elektródy. Tvorba chemicky citlivého rozhrania kontrolovaného zloženia a hrúbky zohráva teda pri konštrukcii biosenzora veľmi dôležitú úlohu. Ako značne výhodné sa ukazuje použitie samousporiadaných monovrstiev SAM, najštudovanejšími sa stali alkántioly na zlate. Ich výhodami sú rýchle a jednoduché usporiadanie, možnosti modifikácie terminálnych skupín a stabilita. V našom laboratóriu pracujeme tiež s alkántiolovými SAM na zlatom podklade, ale pre zvýšenie hustoty funkčných skupín sme sa rozhodli použiť novú triedu pravidelne rozvetvených makromolekúl – dendrimérov. Dendriméry sú takmer monodisperzné polyméry s vysoko rozvetvenou trojrozmernou architektúrou, podobajúcou sa korune stromu. Pozostávajú z multifunkčného centrálneho jadra, vetviacich sa jednotiek a povrchových skupín. Vetviace sa jednotky sú radiálne prichytené na centrálne jadro a usporiadané do vrstiev nazývaných generácie. S číslom generácie sa zväčšuje veľkosť dendriméru a počet terminálnych skupín, čo umožňuje naviazanie väčšieho množstva enzýmu a zlepšenie parametrov senzora. V našom laboratóriu sme zostrojili ampérometrický biosenzor s glukózaoxidázou, ktorú sme imobilizovali na zmes poly(amidoamínového) dendriméru prvej generácie s hexadekántiolom na zlatý povrch sieťovaním cez homobifunkčné činidlo glutaraldehyd vo vákuu. Detekčný limit senzora bol 6,22 -1 µmol.l glukózy a jeho stabilita 12 mesiacov. Princíp detekcie je založený na degradácii peroxidu vodíka, ktorý je produktom glukózy a pri napätí 670mV oproti kalomelovej elektróde sa elektrochemicky rozkladá: β – D – glukóza + O2 H2O2

GOX

› β – D – glukonolaktón + H2O2 › O2 + 2H+ + 2e-

a generovaný prúd elektrónov je priamo úmerný koncentrácii glukózy na povrchu elektródy. Takto skonštruovaný senzor sme použili na testovanie v reálnych vzorkách ovocných a zeleninových štiav. Zamerali sme sa na určenie inhibície ťažkých kovov ako ortuť, meď a striebro, keďže tieto sú známe ako inhibítory glukózaoxidázy.

- 74 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Polymer Conjugated Bovine Pancreatic Ribonuclease RNase A for Cancer Therapy P. Poučková1, M. Zadinová1, D. Hloušková1, J. Strohalm2, D. Plocová2, M. Špunda1, T. Olejár1, M. Zitko1, J. Beneš1, J. Matoušek3, J. Souček4 1 Institute of Biophysics and Informatics 1st Medical Faculty, Charles University, Prague , 2Institute of Macromolecular Chemistry Academy of Sciences of the Czech Rep., Prague, 3Institute of Animal Physiology and Genetics Academy of Sciences of the Czech Rep. Liběchov, 4 Institute of Hematology and Blood Transfusion Prague Even in a similar way regarding the preparation of polymer conjugates with BSRNase, the hydrophilic poly/N-(2-hydoxypropyl)methacrylamide (PHPMA) was used for RNase A modification to prevent its degradation in bloodstream or its fast elimination. Two HPMA-polymers (classic and star-like) were synthesized and their antitumor effect was tested on various human tumors transplanted into the nude mice. Athymic nude mice CD-1 (18-20g), housed in sterile conditions and fed with sterile diet were used for therapeutics experiments. Human melanoma was obtained from a surgical specimen and pieces (3x3 mm)were transplanted subcutaneously on the right flank of the mice. Neuroblastoma and ovarian tumor cells sustained in a culture were injected at the concentration of 107/mouse in the same way. Both the RNase A conjugates injected intravenously or intraperitoneally into the nude mice bearing melanoma, neuroblastoma or ovarian tumor, cause significant reduction of transplanted tumors following ten daily doses 10 mg/kg exerted only negligible antitumor activity. Histological examination confirmes very potent cytotoxic effect of RNase A conjugates on ovarian tumor. Despite the antitumor activity observed in vivo, the in vitro cytotoxic activity of RNase A conjugates was negligible and did not digger from that cause by the wild RNase A. 125 I-labeled preparations demonstrated that polymer The in vitro experiments with conjugates were internalized by tumor cells very poorly in contrast to the dosedependent internalization of the wild BS-RNase. Surprisingly, mice injected with EL4 leukemic cells, which were preincubated for 2 hours with RNase A conjugates exerted significantly prolonged survival compared with the control mice. For the first time the presented results demonstrate that polymer conjugated RNase A may be regarded as a potential anticancer drug. This work was supported by Grant Agency of the Czech Republic No:307/96/K226 and No: 523/04/0755

- 75 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Interakce platinových komplexů s DNA za přítomnosti síru osahujících látek a kyseliny askorbové H. Rybníčková, O. Vrána, L. Hejmalová, V. Brabec Biofyzikální ústav AV ČR, Královopolská 135, 612 65 Brno Jednou z hlavních příčin selhání chemoterapie při použití platinových cytostatik je rezistence nádorové tkáně. Zatímco některé nádory vykazují rezistenci od počátku, jiné mohou získat rezistenci v průběhu léčby. Rezistentní buňky se vyznačují sníženou akumulací a zvýšeným vylučováním platiny, zvýšenou produkcí thiolů a účinným reparačním mechanismem [1]. S ohledem na zvýšenou produkci thiolů u rezistentních nádorových buněk jsme se zabývali interakcí platinových cytostatik se síru obsahujícími látkami jako jsou např. glutathion, metalothioneiny. Tyto sloučeniny stejně jako kyselina askorbová působí jako redukční činidla, která přeměňují neaktivní Pt(IV) komplexy na aktivní Pt(II) komplexy. Cílem naší práce bylo zjistit, zda přítomnost těchto látek působí jako aktivátor při reakci Pt(IV) komplexů resp. Pt(II) komplexů s pomalu odstupujícími ligandy (karboxylátová, oxalátová skupina), které samy o sobě reagují s DNA velmi pomalu. Dále jsme se zabývali otázkou, zda síru obsahující sloučeniny jsou schopny odstranit platinu již navázanou na DNA. Na základě získaných výsledků je možné konstatovat, že glutathion a kyselina askorbová se účastní aktivace Pt(IV) komplexů. Kromě toho se glutathion a metalothioneiny mohou vázat na monofunkční adukty Pt-DNA a vytvářet s nimi ternární komplexy DNA-Pt-SX. 1. PEREZ, R. P. Cellular and Molecular Determinants of Cisplatin Resistance, Eur. J. Cancer., 1998, 34, p. 1535-1542. Tato práce vznikla za podpory grantu GA ČR č. 204/03/H016.

- 76 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Plazmová tužka jako perspektivní chirurgický nástroj P.Slavíček, J. Janča, A. Brablec, J. Kadlecová, P. Smékal Katedra fyzikální elektronky Př.F MU v Brně Na naší katedře byl vyvinut a patentován zdroj vysokofrekvenčního plazmatu, který lze aplikovat i jako ručně ovládaný nástroj, tzv. „plazmová tužka“. Je to jeden z typů atmosférických vysokofrekvenčních výbojů(1). Jedná se o plazmovou trysku, kterou protéká pracovní plyn (nejčastěji argon), která je přes přizpůsobovací člen připojena k vysokofrekvenčnímu generátoru s frekvencí 13.56 MHz. Existují dvě základní varianty s kovovou a s dielektrickou tryskou(2). V klinické chirurgii se vyžívají plazmové zdroje pro řezání a koagulaci (tzv. argonové pálení). Plazmová tužka by po úpravách mohla mít některé výhody proti současným nízkofrekvenčním nástrojům. Vývoj vysokofrekvenčních zařízení pro lékařské aplikace v současné době intenzivně probíhá, nejen na naší katedře(3). V příspěvku budou prezentovány základní parametry plazmové tužky s dielektrickou tryskou, zejména měření pomocí optické emisní spektroskopie a účinky plazmové tužky na biologický materiál. Pro optickou emisní spektroskopii používáme spektrometr Triax 550 od firmy Jobin Yvon. Z naměřených spekter v oblasti 250-900nm můžeme určit složení plazmatu, rotační a vibrační teplotu v závislosti na parametrech výboje například na dodávaném vf výkonu, na průtoku pracovního plynu a na konstrukčním řešení plazmové tužky. Tato práce je finančně podporována z výzkumného záměru MŠMT MSM:0021622411. 1. Gibalov V.I., Pietsch G.J.: J.Phys. D, Appl. Phys.. 33, 2000, p.2648 2. Slavíček P., Brablec A., Kapička V., Klíma M., Kousal J.: 21st SPIG Contributed papers. Niš, Yugoslavia, 2002. s. 470-473 3. Stoffels E., Flikweert A.J., Stoffels W.W., Kroesen G.M.W.: Plasma Sources Science and technology, 11, 2002, p. 383-388

- 77 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Korelace histologie a zobrazovacích metod v hodnocení jaterní steatózy – pilotní studie D. Smutek 3. interní klinika I.LF UK Kvantitativní hodnocení jaterní steatózy (nealkoholické steatohepatitidy) je dosud prakticky možné pouze histologicky, což vyžaduje invazivní získání vzorku tkáně. Většinou je vzorek k vyšetření získáván jaterní biopsií, což je výkon pro pacienta nepříjemný a zatížený rizikem. U lehčích forem onemocnění, kde se spokojíme pouze s orientačním hodnocením, či v případech, kdy je biopsie kontraindikována, nám mohou pomoci zobrazovací metody jako jsou magnetická rezonance, výpočetní tomografie či ultrasonografie. Nedostatkem všech těchto zobrazovacích metod je jejich kvalitativní charakter a závislost interpretace obrazu na zkušenosti vyšetřujícího. To platí zejména u ultrasonografie, jež je z vhodných zobrazovacích metod nejdostupnější a nejlevnější. Subjektivita hodnocení se týká zvláště posouzení echogenity a textury. Již na loňských biofyzikálních dnech jsme referovali o našem záměru umožnit kvantitativní popis textury a echogenity jaterní tkáně a použití získaných kvantitativních ukazatelů jednak k objektivizaci ultrasonografického vyšetření a jednak ke kvantifikaci závažnosti jaterní steatózy. Výsledky dosavadních experimentů nejsou příliš optimistické. Získání reprezentativního ultrasonografického obrazu jaterní tkáně je komplikováno zejména variabilní vrstvou podkožní tukové tkáně a vyšetřitelnosti jednotlivých pacientů. Situaci dále komplikuje fokální distribuce steatózy v játrech. Rozhodli jsme se tedy, že provedeme pilotní studii na játrech in vitró. Ve spolupráci s Klinikou hepatogastroenterologie IKEM, budou získány vzorky jaterní tkáně, které budou dále histologicky vyšetřeny. Tak bude semikvantitativně zhodnoceno množství tuku v buňkách, podle kterého bude dále preparát zařazen do jedné ze skupin, ke kterým budou dále korelovány ukazatele/parametry zobrazovacích metod. Použité modality zahrnují magnetickou rezonanci a ultrasonografii. Zpracování dat získaných zobrazovacími vyšetřeními bude mít za cíl najít vztah mezi různými parametry obrazu (spektroskopie, texturní příznaky, wavelety, apod.) a množstvím tuku v tkáni určeným histologicky. Základem analýzy je získání takových parametrů obrazu, které dobře reprezentují hledanou obrazovou informaci, tj. stupeň a závažnost jaterní steatózy. Podpořeno grantem IGA MZ ČR NO/7742-3 a AV ČR IET101050403.

- 78 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Pokles aktivity monomérnej cytochróm c oxidázy po expozícii vysokým hydrostatickým tlakom je spôsobený disociáciou subjednotky VIIa J. Staničová Ústav chémie, biochémie a biofyziky UVL v Košiciach Cytochróm c oxidáza (CcO; Ec 1.9.3.1) je enzým dýchacieho reťazca lokalizovaného vo vnútornej mitochondriálnej membráne. Je to multi-subjednotkový komplex (hovädzia CcO obsahuje 13 subjednotiek(1)), ktorý katalyzuje elektrónový prechod z redukovaného cytochrómu c na molekulový kyslík. Molekula CcO bola destabilizovaná vysokým hydrostatickým tlakom a následne boli sledované parametre ako je agregačný stav enzýmu, elektrónová transportná aktivita, disociácia subjednotiek a obsah kardiolipinu v štruktúre enzýmu. Expozícia monoméru tlakom vyšším ako 250 MPa spôsobuje disociáciu subjednotiek III, VIa, VIb, VIIa spolu s 35-50% poklesom elektrónovej transportnej aktivity. Dimérna forma je viac rezistentná voči tlaku: subjednotky III a VIIa nedisociujú a pokles aktivity je minimálny. Použili sme aniónovú výmennú chromatografiu na separáciu intaktnej 13subjednotkovej CcO od 9-subjednotkovej CcO. C18 HPLC chromatografia bola využitá na výpočet obsahu subjednotky VIIa v 9-subjednotkovom komplexe po expozícii tlakom 250 MPa počas 0, 20, 30, 120 min. Korelácia medzi celkovou molekulovou aktivitou monomérnej CcO a obsahom subjednotky VIIa dokazuje, že príčinou poklesu aktivity je disociácia subjednotky VIIa. Subjednotky VIa a VIb nie sú zodpovedné za stratu aktivity(2). Experimenty s mutagenizovanou subjednotkou (3) III potvrdzujú normálnu aktivitu CcO . Vynikajúci dôkaz o tom, že táto subjednotka nie je zodpovedná za stratu aktivity je korelácia medzi reverzibilitou subjednotky III a ireverzibilitou molekulovej aktivity CcO. Keďže hydrostatický tlak nespôsobuje disociáciu dvoch funkčne dôležitých kardiolipinov, pokles enzymatickej aktivity nie je spôsobený disociáciou kardiolipinu, ale jednoznačne je spôsobený disociáciou subjednotky VIIa. 1. KADENBACH, B., JARAUSH J., HARTMANN, R., MERLE, P. Anal Biochem, 1983, 129, p. 517-521. 2. SEDLÁK, E., ROBINSON, NC. Biochemistry, 1999, 38, p. 14966-14972. 3. HALTIA, T., SARASTE, M., WIKSTROM, M. EMBO J, 1991, 10, p. 20152021. Práca bola podporená grantom MŠ SR VEGA 1/0640/03.

- 79 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Srovnání působení nízkofrekvenčního elektromagnetického pole na tři různé bakteriální kmeny L. Strašák1, L. Fojt1,2, D. Šmajs3, J. Šmarda3, V. Vetterl1,2 1 Biofyzikální ústav AV ČR, 2Přírodovědecká fakulta MU Brno, 3Lékařská fakulta MU Brno Nízkofrekvenční magnetická pole obklopují každého z nás. Doposud nebyl spolehlivě prokázán vliv těchto polí na živé organismy. Publikované výsledky přinášejí často kontroverzní závěry. Je zapotřebí prací, které budou dobře definovat použitá magnetická pole a použité exponované organismy, je zapotřebí i pečlivé kontroly parametrů expozice, přípravy biologického materiálu a zpracování výsledků.V prezentované práci předkládáme souhrn toho, co jsme zjistili o působení magnetických polí na tři různé bakteriální kmeny: Escherichia coli K12, Leclercia adecarboxylata a Staphylococcus aureus. Homogenní magnetické pole mělo frekvenci 50 Hz (síťový rozvod), maximální hodnotu amplitudy magnetického pole Bm=10 mT a doba expozice nepřekročila 1 hodinu. Bakterie byly vystaveny magnetickému poli většinou v exponenciální fázi růstu za laboratorní teploty. Byla provedena měření závislosti počtu CFU - Colony forming units – na době expozice, na amplitudě magnetického pole, a byly změřeny růstové křivky a zkoumali jsme oxidoredukční aktivitu. U všech bakteriálních kmenů jsme konstatovali pokles počtu bakterií v důsledku působení magnetických polí. Pokles se zvětšoval s rostoucí magnetickou indukcí i s delší dobou expozice. Oxidoredukční aktivita bakteriální kultury E.coli byla změněna, ovšem patrně jen z toho důvodu, že byl v důsledku expozice magnetickému poli snížen i počet buněk v kultuře. Po porovnání všech parametrů jsme konstatovali, že signifikantně nejvyšší pokles počtu buněk nastal u E.coli, nejméně působilo magnetické pole na S.aureus. Efekt magnetických polí u použitých bakterií je tedy kmenově závislý.

- 80 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Vliv nízkofrekvenčních elektromagnetických polí na kvasinky Saccharomyces cerevisae L. Strašák1, J. Novák2, L. Fojt1,2, I. Slaninová3, V. Vetterl1,2 Biofyzikální ústav AV ČR, 2Přírodovědecká fakulta MU Brno, 3Lékařská fakulta MU Brno

1

Zkoumali jsme, jak působí nízkofrekvenční magnetické pole na růst a viabilitu kvasinek Saccharomyces cerevisae. Magnetické pole bylo generováno válcovou cívkou. Maximální hodnota magnetické indukce dosahovala Bm=10 mT, frekvence pole f=50 Hz a doba expozice nepřesahovala 1h. Kvasinky byly exponovány magnetickému poli za laboratorní teploty, přičemž vnitřní prostor cívky byl chlazen ventilátorem. Kvasinky byly pěstovány v bujónu. Počet kvasinek v bujónu jsme určovali spektrofotometricky. Měřili jsme, jak se mění počet buněk při různých podmínkách expozice. Zjistili jsme, že v kvasinkové kultuře ubývá buněk jednak s rostoucí dobou expozice a jednak s rostoucí použitou magnetickou indukcí. Počet buněk v exponované kultuře klesal u nejvyšší magnetické indukce a u nejdelší doby expozice až na hodnotu 70% z počtu buněk v kontrolní kultuře. V dalších experimentech jsme zkoušeli exponovat magnetickému poli kvasinky na pevné živné půdě. V tomto případě se 8h stará kvasinková kultura nanesla na Petriho misku s agarem. Magnetické pole potom už působilo na kvasinky, které byly pevně fixované na místě. Měřením CFU – Colony forming units – byl zjištěn nesignifikantní pokles počtu kvasinkových kolonií. Porovnáním s předchozími výsledky s bakteriemi Escherichia coli, Leclercia adecarboxylata a Staphylococcus aureus bylo zjištěno, že vliv magnetického pole na viabilitu je menší, nežli u výše zmíněných bakterií. Porovnáním dalších kvasinkových kmenů zjistíme, jestli lze obecně říct, že výše popsané magnetické pole má jiný vliv na prokaryontní a eukaryontní buňky.

- 81 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Terapeutické aplikace nízkých teplot P. Strnad1, L. Forýtková2 1 DN FORMED Brno s.r.o., 2Biofyzikální ústav LF MU v Brně Nejstarší zmínka o využití chladu k léčení je obsažena na papyru z roku asi 2500 před naším letopočtem. Přibližně sto posledních roků je v medicíně využíván chlad k aplikování místní a celotělové léčby. Radikální změna v metodách prochlazování vnějšího povrchu těla nastala v posledním čtvrtstoletí, kdy v Japonsku Prof.T.Yamauchi použil k léčebným účelům kapalný dusík, v roce 1978 postavil první kryokomoru. Uvedení celotělové kryoterapie do praxe se připisuje Prof.T.Yamauchimu po jeho vystoupení na Evropském revmatologickém kongresu v roce 1981. V roce 1989 byla postavena první kryokomora v Polsku (druhá v Evropě a třetí na světě). Během uvedené doby prošly konstrukční návrhy kryokomor vývojem daným odpovídajícím poznatkům vědy a techniky. Představovaná kryokomora representuje výsledek dlouholetých studií při aplikacích nízkých teplot využívající jevu akumulace chladu a přímého vstřiku kapalného vzduchu.Všechny funkce komory jsou automatizovány a systém senzorů umožňuje aktuální monitoring parametrů v kabině. Teplotní parametry jsou plynule regulovány v rozmezí od -110° do – 160° Celsia. Kryokomory se využívají pro pacienty s lékařem stanovenou indikací,která je vhodná pro léčbu kryoterapií,pro rekondici osob bez zdravotních problémů a pro sportovce v rámci regeneračních tréninkových procesů. 1. ZAGROBELNY, Z. a kol. Krioterapia mjescova i ogólnustrojova: Wydawnictwo Medyczne Urban&Partner,Wroclaw 2003 2. FRICKE, R. Ganzkőrperkältherapie in einer Kälter-Kammer mit Temperaturen – 110°C. Z.Phys.Med.Bahns.Klin.,18 (1989) 43. 3. CRYOFLEX-POLAND Sp.z.o.o. Technická a obchodní dokumentace.

- 82 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Projekt CLINICIP 6. Rámcového programu z hlediska lékařské informatiky Š. Svačina, M. Haluzík, J. Křemen, K. Anderlová, J. Bláha III. interní klinika a Klinika anesteziologie a resuscitace 1.lékařské fakulty UK v Praze Projekt CLINICIP (Closed loop insulin infusion in critically ill patiens) je projektem 6. rámcového programu koordinovaným z Lékařské univerzity ve Štýrském Hradci s významným podílem 1. LF UK. Zabývá se implantabilními čidly a algoritmy pro realizaci zpětné vazby v léčbě inzulínem, což je klasický přístup biokybernetiky a lékařské informatiky. Výzkum je realizován v 5 okruzích: 1. Fyziologický výzkum, 2. Glukózový senzor, 3. Metabolický senzor, 4. Klinický výzkum, 5.Výzkum informačních technologií (algorimů). Naše skupina koordinuje okruh 1 a významně se podílí i na okruzích 4 a 5. Důvodem tohoto pojetí jsou výsledky klinického výzkumu několika zahraničních pracovišť, z nichž belgické pracoviště v Lovenu je i součástí našeho týmu. Hyperglykémie u nediabetiků i diabetiků je v intenzivní péči běžná a její léčba má obrovský význam. Jde zřejmě o vlivy zejména stresové a nutriční. Význam normalizace glykémie v intenzivní péči byl prokázán u pacientů s akutním infarktem myokardu i pacientů v anesteziologické péči. U obou skupin se zvýšilo přežívání o desítky procent a nastal pokles komplikací. O průběhu řešení projektu bylo referováno na forech zejména anesteziologických a interních. Projekt byl úspěšně obhájen při průběžné kontrole v Bruselu a doporučen k dalšímu financování. U nás byly například prezentovány tyto výsledky: a) Zavedení mikrodialýzy zjišťující intersticiální koncentrace glukózy a dalších metabolitů v podkoží. Zjistili jsme, že v podkoží hladina glukózy koreluje dobře s hladinou v krvi, a to i u závažněji nemocných. Senzor podkožní by byl mnohem praktičtější než intravaskulární. b) Byl testován nový adaptivní algoritmus vyvinutý skupinou v Londýně. U našich pacientů je efektivnější v dosažení cílové glykémie i ve spotřebě inzulínu než klasický algoritmus, který pro úpravu rychlosti podání inzulínu využívají dosud sestry v Loevenu. Až při řešení projektu jsem si uvědomili velkou potřebu informační podpory. Vznikly webové stránky projektu: www.clinicip.org. Prezentace evropské veřejnosti je nezbytná, i u nás jsme pořádali prezentace pro novináře i Svaz diabetiků, jak to vyžaduje Evropská unie. Byl realizován rozsáhlý uzavřený komunikační systém řízení projektu. Jeho součástí je finanční řízení projektu, evidence odpracovaných hodin i evidence dat a publikačních výsledků. Tato elektronická komunikace si vyžádala vytvoření samostatné skupiny informatické podpory projektu na výzkumném institutu v rakouském Grazu (Joanneum Research Forschungsgesellschaft GmbH).

- 83 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Internetový zprostředkovatel práce pro lékaře P. Svoboda, T. Nosek Ústav lékařské biofyziky LFUKHK Adresa, na které je možno si prohlédnout ukázku: http://medikl.xhaven.net/absolvent Tento systém si klade za úkol zprostředkování informací o volných pracovních místech budoucím i současným lékařům. Zároveň umožňuje i registraci zájemců o takové zaměstnání. Důvodem pro jeho vytvoření je zaplnění jisté mezery v této oblasti. V současné době jsou sice různé agentury, které nabízejí zprostředkování informací o pracovních místech přes internet, ale žádná není zaměřena výlučně na medicínu a lékařská místa. Toto zaměření má za úkol umožnit zadávání i specifických informací, např. oboru, pro který hledá nemocnice lékaře, či v kterém by chtěl lékař působit. Celá aplikace se skládá ze dvou částí - první část je pro nemocnice, druhá pro zájemce o zaměstnání. Část pro nemocnice umožňuje jednak zadávat volná pracovní místa, libovolně je editovat a mazat, ale též nabízí možnost vyhledávat v databázi zaregistrovaných studentů a lékařů dle jejich požadavků na okres a obor. Druhá část je určena pro zájemce o zaměstnání (mediky a lékaře). Po přihlášení se jim objeví výpis všech pracovních míst v databázi, která vyhovují zadaným požadavkům. Tyto požadavky, stejně tak jako své kontaktní údaje může uživatel libovolně měnit. Celý systém má sloužit jak k nabídce volných míst ze strany nemocnic, tak i jako databáze lékařů a absolventů lékařských fakult hledajících zaměstnání. Jeho cílem je usnadnění komunikace a obousměrné zprostředkování informací. Za velkou výhodu považuji fakt, že systém je možno přizpůsobit různým požadavkům a připomínkám, představovaná verze je pouze ukázkou možností. Pro celou realizaci projektu považuji za nezbytné 3 kroky: vlastní nápad, vytvoření systému, prosazení systému. Zatímco 1. krok "je již hotov", z kroku druhého je připravena "drobná ochutnávka". Systém je potřeba ještě dolaďovat, vylepšovat a reagovat na připomínky ze stran nemocnic, lékařů a mediků tak, aby obou stranám mohl přinést co největší užitek. 3. krok je pro úspěch projektu klíčový, protože sebelépe vytvořený systém pro zprostředkování zaměstnání nemůže být funkční bez zájmu nemocnic a lékařů. Z tohoto důvodu se budeme postupně obracet na zástupce lékařských fakult, nemocnic, lékařů a studentů. Byli bychom rádi, kdyby tento systém šlo provozovat pod záštitou většiny nebo ještě lépe všech lékařských fakult v České republice, jejich vedení, akademických senátů i studentských spolků, s podporou nemocnic a České lékařské komory.

- 84 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Kardiovaskulární autonomní regulace u nemocných s vazovagální synkopou – srovnání se souborem zdravých jedinců odpovídajícího věku a pohlaví J. Šimek1, D. Wichterle2, J. Spáčilová1, L. Nečasová3, J. Kautzner3 III. a 2II. interní klinika VFN, Praha; 3Klinika kardiologie, IKEM, Praha 1

Vazovagální synkopa (VVS) představuje nejčastější typ kolapsových stavů v populaci. Její patofyziologie není zcela jasná. Nedávná studie ukázala, že nemocní s VVS mají významně sníženou frekvenci spontánních baroreflexních regulací (FSBO) a větší zpoždění baroreflexní odpovědi. Toto pozorování však doposud nebylo ověřeno na nezávislém souboru nemocných. Metody: Do studie bylo zařazeno 33 jedinců s rekurentní VVS a 33 zdravých kontrol odpovídajícího věku a pohlaví (36,5 ± 12,9 let; 25 žen). VVS byla dokumentována pozitivním testem na nakloněné rovině. U všech jedinců byly za klidových podmínek vleže pořízeny 5-min záznamy EKG a kontinuálního krevního tlaku z prstu ruky (Finapres). Cross-spektrální analýzou „oscilací“ RR intervalů a systolického krevního tlaku (STK) byly stanoveny tyto parametry: 1) baroreflexní sensitivita (BRS) jako poměr amplitud těchto „oscilací“; 2) fázový posun (PS) mezi těmito „oscilacemi“, vyjadřující časově zpoždění baroreflexní regulace; 3) FSBO jako frekvence dominující oscilace v nízkofrekvenčním pásmu, t.j. oscilační složka s maximální koherencí. Soubory byly porovnány nepárovým t-testem. Výsledky: Data jsou uvedena v přehledné tabulce. Soubory byly srovnatelné v základní klinické charakteristice i v parametrech baroreflexní regulace. BMI (kg/m2) STK (mmHg) RR interval (ms) BRS (ms/mmHg) PS (°) FSBO (mHz)

kontroly 22,9 ± 2,8 110 ± 11 954 ± 129 15,8 ± 11,3 -105 ± 52 88 ± 30

VVS 22,8 ± 3,9 109 ± 13 961 ± 185 13,5 ± 9,8 - 99 ± 43 83 ± 31

t-test p = 0,88 p = 0,79 p = 0,87 p = 0,41 p = 0,66 p = 0,53

Závěr: Nemocní s VVS a zdravé kontroly odpovídajícího věku a pohlaví mají za klidových podmínek vleže srovnatelné charakteristiky baroreflexních regulací. Porucha baroreflexních regulací proto zřejmě nehraje významnější roli v patofyziologii VVS. Podpořeno grantem IGA NA 8344-4.

- 85 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Medicínské informační centrum pro evropské projekty (MICEP) M. Špunda MICEP je nové pracoviště na UK v Praze I.LF lékařské fakultě, vznikající v rámci projektu MŠMT UK I. LF vytvoří potřebné podmínky pro činnost centra (místnosti, administrativní podporu, připojení k počítačové síti, HW a SW prostředky pro provoz WWW portálu MICEP, aj.) včetně odborného a vědeckého zázemí (kontakty na vedení institucí, konzultace pro jednotlivé obory, atd.). Centrum je však míněno jako služba pro celou oblast zdravotnictví nikoli jen pro akademický prostor. Pracovní náplň a cíle informačního centra: Projekt „Medicínské informační centrum pro evropské projekty (MICEP)“ vytváří oborovou kontaktní organizaci (OKO) pro oblast zdravotnictví v rámci národní informační infrastruktury pro 6. rámcový program EU (NINET) i pro další navazující rámcové programy (připravovaný 7.RP). Oblast výzkumu ve zdravotnictví zahrnuje subjekty pedagogicko-výzkumné (lékařské fakulty, ústavy AVČR, odborné ústavy řízené MZČR, technické fakulty s obory biomedicínského inženýrství, apod.), subjekty pro preventivní a léčebnou péči (fakultní nemocnice, velká zdravotnická zařízení) i subjekty z podpůrné dodavatelské oblasti (farmaceutické firmy, firmy dodávající zdravotnická zařízení a přístroje), event. další subjekty s návazností na zdravotnictví. MICEP bude oblast výzkumu ve zdravotnictví sjednocovat s oblastmi definovanými jako priority a aktivity RP při respektování specifických podmínek zdravotnictví. Centrum tak umožní adresné a na konkrétní výzkumná pracoviště zaměřené využití informací poskytovaných Národním informačním centrem pro evropský výzkum (NICER). Očekávaným výsledkem činnosti MICEP bude lepší informovanost medicínských a ostatních zdravotnických výzkumných pracovišť (včetně MSP působících v této oblasti) o možnostech účasti v evropských projektech a zlepšení ne zcela příznivé bilance účasti ČR v rámcových programech EU. Současný stav je takový, že MICEP zahájilo činnost, získalo prostory (Faustův dům, Karlovo nám. 40, Praha 2) a připravuje ostatní náležitosti pro aktivní práci (telefonní a síťové připojení, WWW portál, DB podpora, atd.). S MICEP lze v současné době komunikovat e-mailem ([email protected]) nebo prostřednictvím sekretariátu UBI UK 1. LF (tel. 2496 5842). Termín pro zahájení standardní činnosti centra je začátek června 2005.

- 86 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Studium buněčných linií G361 a T98 pomocí mikroskopie atomárních sil K. Tománková1, H. Kolářová1, R. Kubínek2, M. Vůjtek2, P. Nevřelová1, M. Tomečka1, J. Maceček1, R. Bajgar1 1 Ústav lékařské biofyziky, Lékařská fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci 2 Ústav experimentální fyziky, Přírodovědecká fakulta,Univerzita Palackého v Olomouci Nové směry aplikace SPM (mikroskopie skenující sondou) dávají možnost zobrazovat živé buňky přímo v jejich přirozeném prostředí. Cílem práce je zobrazit povrch vzorku v kapalném prostředí živného média s minimální silou mezi hrotem a povrchem vzorku a tím se vyhnout poškození biologického preparátu. Jednou z těchto aplikací je AFM – Atomic Force Microscopy (mikroskopie atomárních sil). Dává možnost zobrazit žijící buňky a nepoškodit jejich biologickou aktivitu, což je důležité hlavně při sledování různých buněčných dějů. Při biologických aplikacích AFM se používá nejčastěji bezkontaktní, popřípadě poklepový pracovní režim. Kontaktní režim se neukázal být pro měkké materiály vhodný. Jako biologický materiál se užívaly buněčné linie G361 a T98. Práce řeší problémy a artefakty při zobrazování biologických a jiných materiálů umístěných v kapalině. Skenování biologických materiálů je omezeno stavbou mikroskopu atomárních sil a je možné doplnit aparaturu inverzním optickým mikroskopem, což umožní sledovat práci hrotu při samotném skenování vzorku. Vidíme tak polohu hrotu k dané buňce. Problémy vznikají při uchycení preparátu k substrátu. Pohyb hrotu odtrhne jednotlivé buňky z povrchu substrátu, zruší se kontakt mezi hrotem a buňkou a tím se přestane skenovat její povrch. Aby preparát zůstal na substrátu pevně uchycen je nutno řešit fyzikálně-chemickými variantami fixace buněk k substrátu. Byla zavedena metoda snímání obrazu vzorku v kapalném prostředí, které výše uvedené nedostatky odstraňuje. Výsledkem skenování je počítačem rekonstruovaný obraz, který může zobrazovat topografii nebo fázový rozdíl, magnetické vlastnosti či tepelnou vodivost.

- 87 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Assesment of early apoptosis on tumor cell line G361 after photodynamic therapy M. Tomecka1, H. Kolarova1, P. Dzubak2, R. Bajgar1, J. Macecek1, P. Nevrelova1, K. Tomankova1, M. Strnad3 1 Dept. of Medical Biophysics, Faculty of Medicine, Palacky University in Olomouc, Hnevotinska 3, 775 15 Olomouc 2 Laboratory of Experimental Medicine, Clinic of Pediatry, Faculty of Medicine, Palacky University in Olomouc and Faculty Hospital in Olomouc 3 Laboratory of Growth Regulators, Palacky University, Slechtitelu 11, 78371 Olomouc Czech Republic Photodynamic reactions play important role in processes proceeded in live organisms (i.e. DNA reparation). It can also be used as suitable treatment tool of cancer diseases. This kind of therapy called photodynamic therapy (PDT), induces harm of pathological tissue by transfer of light energy to cells via sensitizers. The purpose of this study was to assess whether PDT induces apoptosis in tumour cell line G361 by using ZnTPPS4 sensitizer and construction of an alternative source of radiation, which will suite with its parameters for initiation of photodynamic phenomenon on carcinoma cells in vitro. In present time is in photodynamic therapy most often used lasers and appropriately high output lamps with filters. Our source of radiation is plant by luminescent diodes emitted radiation (LED) in excited wavelengths 455 – 475 nm (source of radiate glares in “blue” area of visible spectrum of electromagnetic radiation). The emitter is possible to use with application of sensitizer with absorbing maxima in Soret´s strip (e.g. for ZnTPPS4). By using of sensitizer with other absorbing spectrum is necessary to use diodes with other emission characteristics. Quantitative measurements of apoptotic and necrotic cells were studied by flow cytometer (FACSCalibur). In our study we used as a fluorescence probe propidium iodide (PI) and Annexin V-FITC Apoptosis Detection Kit (AVADK). Control dishes with G361 cells were exposed to 10 µM camptothecin for 12 hours. Other dishes with ZnTPPS4 were irradiated by LED light source. The cells were treated with the PI and AVADK and analyzed by flow cytometry. The optimum radiation dose was determinated at 15 J.cm-2. Early apoptosis was evaluated by AVADK and observed 15 - 17 hrs after PDT. 87 % of dead cells were observed 24 hours after PDT treatment. This work is supported by the grant project of the Ministry of Education FRVS No. 552/2005 and MSM 6198959216.

- 88 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Technické rizikové faktory lokálnych sietí v zdravotníckych zariadeniach M. Trnka , E. Kukurová Ústav lekárskej fyziky a biofyziky LFUK v Bratislave V príspevku predkladáme prehľad technických rizík, ktoré prinášajú do systému zdravotníckych zariadení a zariadení sociálnej starostlivosti informačné technológie. Vo väčšine zariadení zdravotníckej starostlivosti v súčasnosti zabezpečujú komplexnú agendu nemocničné informačné systémy (NIS). Pokrytie požiadaviek manažmentu v celej šírke umožňuje ich modulová koncepcia. Modulová koncepcia sprostredkúva autonómnu činnosť jednotlivých špecializovaných modulov a súčasne sprístupňuje výmenu dát medzi nimi. Vzhľadom na špecifické postavenie informačných technológií v procese zdravotníckej starostlivosti počas hospitalizácie, sa predpokladá, že sú technicky spoľahlivé s minimálnymi rizikami a kolíziami. Nepriaznivé dopady na starostlivosť o pacienta, ale aj na personál v pracovnom procese v dôsledku zlyhania systému, by boli nevyčísliteľné. Preto sa tejto problematike venuje pozornosť aj vo výučbe predmetov so zameraním na biomedicínsku informatiku, analýzou viacerých modelových situácií. Cieľom analýzy modelu je naučiť študentov zdravotníckych a technických štúdií ako sa v budúcnosti podieľať sa na zabezpečení spoľahlivosti prenosu a uchovávania dát v podmienkach zdravotníckych zariadení. Posudzovali sme technické rizikové faktory lokálnych sietí (LAN) z aspektu najčastejšie sa vyskytujúcich príčin ich zlyhania. Posudzovali sme technické zabezpečenie jednotlivých prvkov oboch súborov na LAN. Výsledkom analýzy možných technických rizík mal byť návrh foriem a prostriedkov na zvýšenie spoľahlivosti ich prevádzky. Povedomie budúcich absolventov vysokých škôl so zameraním na výchovu kádra pre zdravotníctvo o rizikových faktoroch NIS umožní pružnejšie a účinnejšie využiť opatrenia na predchádzanie technických kolízií, ošetriť NIS pred nepredvídanými udalosťami. Preto každé zdravotnícke pracovisko by malo mať vypracovaný dokument havarijného plánu informačného systému so súborom dokumentov na riešenie havarijnej situácie. Dokument predstavuje doplnok rešpektujúci už obecne platné dokumenty o ochrane dát a prístupových právach k zdravotníckym informáciám. Príspevok je súčasťou GP VEGA MŠSR: 1/0237/03. 1. KRÁĽOVÁ E., PEKNÍKOVÁ M., TRNKA M.: Zdravotnícke informačné zdroje na internete, Bratislava, Wango 2004, ISBN: 80-968623-2-4, 154 s. 2. KUKUROVÁ, E., WEIS, M.: Lekárska fyzika & Biomedicínska informatika pre integrovanú výučbu v schémach minútovej bázy znalostí. Bratislava, Asklepios 2004, ISBN: 80-7167-073-1, 73 s.

- 89 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Nové prístupy v experimentálnom hodnotení biomechanických vlastností chrupavkového tkaniva F. Varga1, M. Držík2, E. Filová1,3,5, M. Rampichová1,5, L. Šimunová1,3, A. Lytvynets3, M. Handl4, E. Amler1,5. 1 Ústav biofyziky UK 2.LF Praha, 2Medzinárodné laserové centrum Bratislava, 3Fyziologický ústav AV ČR, 4Ortopedická klinika FN Motol, 5 Ústav experimentální medicíny AV ČR Chrupavkové tkanivo má v organizme predovšetkým nosnú a tlmivú funkciu, preto majú jeho mechanické vlastnosti zásadný význam. Pre biomechanickú charakteristiku materiálov sa využívajú hodnoty Youngovho modulu pružnosti (E), Poissonovho čísla (ν) a ďalších veličín popisujúcich elasticitu materiálu. Mechanické vlastnosti materiálov sa štandardne určujú v laboratórnych zariadeniach aplikovaním mechanickej záťaže na vzroku uchytenú v svorkách meracieho prístroja. Takýto prístup je však u biologických vzoriek problematický napr. v dôsledku ich obmedzených rozmerov, prirozdenej vlhkosti a elasticity, ktoré komplikujú uchytenie. Tieto nedostatky odstraňuje bezkontaktná metóda merania. Vo vyvinutej metóde bola vzorka v jednom bode uchytená vhodným lepidlom v špeciálne pripravenom miniatúrnom kartónovom rámiku. Adekvátna mechanická záťaž vzorku bola dosiahnutá zvukovým vlnením počuteľných frekvencií, ktoré vyvolalo kmitanie vzorku. Tento pohyb bol snímaný dopplerovským laserovým vibrometrom a vyhodnocovaný na PC. Mechanická odozva materiálu tak mohla byť kvantifikovaná hodnotami zrýchlenia, rýchlosti kmitania a jeho amplitúdy v závislosti na budiacej frekvencii. Tieto údaje slúžili pre výpočet hodnôt E a ν. Hodnoty dynamického E 6 v úvodných meraniach boli rádovo 10 Pa, priemerná hodnota ν bola 0,21±0,08 čo odpovedá hodnotám uvádzaným v literatúre. Potvrdil sa tiež zásadný vplyv vysychania vzorku na jeho elastické vlastnosti, tieto zmeny sa ukázali ako čiastočne reverzibilné. Na overenie získaných údajov bola využitá metodika na báze piezoelektrického akcelerometra. Oba uvedené postupy sú zamerané na vyhodnotenie dynamických mechanických vlastností, ktoré sú z hľadiska povahy fyziologickej záťaže chrupavkového tkaniva vhodnejšie ako štandardne používaný statický modul pružnosti. Uvedené spôsoby merania nám tiež umožňujú získať tzv. frekvenčnú charakteristiku skúmaného materiálu, komplexnejšie popisujúcu mechanické vlastnosti. Jej širšie využitie sa predpokladá pri kvalitatívnom zrovnávaní natívneho a vyvíjaného arteficiálneho elastického tkaniva chrupky, kde bude mať biomechanická charakteristika kľúčovú úlohu.

- 90 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Presnosť predikcie akumulácie jódu 131I v štítnej žľaze dvojfázovým modelom F. Varga1, L. Jirsa2, J. Heřmanská1,3 Ústav biofyziky UK 2. LF, 2Ústav teorie informace a automatizace AV ČR, 3Klinika nukleární medicíny a endokrinologie FN Motol

1

Predikcia kinetiky jódu 131I v štítnej žľaze je citlivá na kvalitu meraní, ktorá v dennej praxi často nebýva dostačujúca. Do vyvinutého, tzv. dvojfázového modelu biokinetiky jódu 131I bola za účelom spresnenia predikcie zavedená fyzikálne a lekársky odôvodnená apriorná informácia. Táto informácia vo forme tvrdých lineárnych apriorných obmedzení odhadovaných parametrov modelu zaručuje biofyzikálne zmysluplný priebeh závislosti akumulovanej aktivity na čase. Predikčné schopnosti modelu boli testované na 2355 súboroch dát, obsahujúcich 4 - 9 párov čas - aktivita. Tieto dáta boli namerané v pribehu diagnostiky a terapie karcinómov štítnej žľazy s použitím jódu 131I. Pre každý súbor dát bol bayesovsky identifikovaný dvojfázový model kinetiky. Obmedzenia modelu si vyžiadali numerickú simuláciu aposteriornej hustoty pravdepodobnosti parametrov modelu a jej transformáciu na predikovanú hustotu pravdepodobnosti akumulovanej aktivity využitím metódy Markovových reťazcov Monte Carlo (MCMC). Predikovaná hustota pravdepodobnosti bola vyhodnotená pre každú sekvenciu dát a každú jej počiatočnú časť o dĺžke minimálne 3 údaje. Hodnotená bola schopnosť priradiť konkrétnemu časovému momentu zhodnému s nameraným údajom príslušnú hodnotu akumulovanej aktivity. Analyzované boli relatívne chyby predikcie. Vďaka zavedeným obmedzeniam boli všetky predikované hodnoty zmyslupné (bez obmedzení by pri využití prvých troch dát pre identifikáciu modelu nebolo biofyzikálne zmysluplných 43% súborov dát). Schopnosť predikcie je najkritickejšia pri využití troch nameraných diagnostických údajov, ktoré bývajú často využívané pri rozhodovaní o množstve podanej terapeutickej aktivity 131I. V takom prípade je u dostupných dát stredná relatívna chyba predikcie-0,09, medián-0,17, štandardná odchylka-0,62, minimum-1 a maximum-10. Pokiaľ nebudeme uvažovať 2,6% údajov s relatívnou chybou predikcie väčšou ako 1, pravdepodobnostné rozloženie sa stane symetrickejším so strednou hodnotou-0,13, mediánom-0,17 a štandarndná odchylka klesne na-0,38. Získané výsledky, vrátane uvedených dokumentujú robustnosť odhadu modelu, ktorý tak poskytuje spoľahlivú charakteristiku akumulačnej kinetiky, dôležitú tak pri liečbe karcinómov štítnej žľazy ako aj pre potreby radiačnej ochrany. Projekt je podporovaný AV ČR 1ET100750404 a MŠMT ČR 1M6798555601.

- 91 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Ultrastrukturální změny membrán nádorových buněk po účinku ultrazvuku N. Vaškovicová1, J. Škorpíková2, R. Janisch3 1 Přírodovědecká fakulta MU v Brně, 2Biofyzikální ústav a 3Biologický ústav LF MU v Brně Cílem studie bylo zjistit, zda terapeutický ultrazvuk indukuje změny na buněčných membránách nádorových buněk. V pilotních pokusech jsme sledovali buňky HL-60, linie odvozené z lidské promyeloidní leukémie. Jejich předností je možnost ozvučení v suspenzi, jedná se o velké buňky s velkými jádry. Jako metodu zpracování jsme zvolili tzv. freeze-etching (mrazové lámámí). Vzorky byly ozvučované kontinuálním horizontálním svazkem ultrazvukových vln o 2 intenzitě 2 W/cm po dobu 15 minut ve vodní lázni o teplotě 37°C. Byl použit ultrazvukový terapeutický generátor BTL-07, frekvence 1 MHz, aktivní plocha sondy 4 cm2. Bezprostředně po ozvučení byly buňky fixovány 3% glutaraldehydem v 0,2 M sacharóze po dobu 2 hodin. Dále byly převedeny do 25% glycerinu, ve kterém byly zmrazeny a v aparatuře BAF060 firmy BAL-TEC proběhlo mrazové lámání. Vzniklé repliky byly fotografovány v transmisním elektronovém mikroskopu (TEM) Morgagni 268D fy Philips. Předmětem zájmu byly intramembránové proteiny protoplasmatické plochy (PF) rozloupnuté membrány, zobrazené jako granula o velikosti 6.2-12 nm. Snímky byly vyhodnoceny programem Adaptive Contrast Control (ACC), kde se stanovoval počet granulí na plochu 0,1µm2. Oproti kontrole jsme zaznamenali významný statistický rozdíl v počtu intramembránových granulí protoplasmatické plochy. Nebyl nalezen statisticky významný rozdíl mezi kontrolou provedenou na začátku pokusu a kontrolou provedenou na konci pokusu. Výsledky práce ukazují, že efekt ultrazvuku se projevil ve třech vzorcích vzrůstem a ve dvou vzorcích poklesem počtu granulí. Rozdíly ve výskytu intramembránových proteinů mezi jednotlivými ozvučenými vzorky byly pravděpodobně způsobeny složitostí podmínek při zpracování ozvučených vzorků technikou freeze-etching. Pro technickou a časovou náročnost této metody nebylo zatím možné pokus vícekrát opakovat a příčiny těchto rozdílů objasnit, což bude předmětem další studie. Závěr: Ultrazvuk za výše popsaných podmínek indukoval změnu počtu, tvaru a homogenity rozložení granulí protoplasmatické plochy. Autoři děkují vedení Ústavu histologie a embryologie LF MU v Brně za poskytnutí přístupu na TEM a Dr. J. Poláchovi za statistické zpracování. Tato práce byla podpořena grantem GAČR 305/05/2030/S

- 92 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Působení elektrických a magnetických polí na DNA V. Vetterl Biofyzikální ústav AV ČR V elektrickém poli dochází k polarizaci iontové atmosféry a nativní (dvojšroubovicová) DNA získává indukovaný dipólový moment, který vzrůstá s intensitou pole E a dosahuje nasycené hodnoty při intensitě Es (Es - saturated intensity). V poli o intensitě Es = 100kV.m-1 může dosáhnout indukovaný dipólový -30 moment hodnoty až 5 000 debye (1 debye = 3,336.10 C.m). Časová konstanta polarizace iontové atmosféry je asi 10 ns. Síla elektrického pole působícího na indukovaný dipólový moment překonává desorientující tendenci tepelného pohybu a dochází k částečné orientaci podélné osy DNA ve směru pole. Časová konstanta orientace závisí na intensitě E a délce DNA a pohybuje se v rozmezí 10 ns - 1 ms. Důsledkem polarizace iontové atmosféry, přesunu kladných counter iontů z jednoho konce DNA na druhý, je snížení stínění odpudivých coulombických sil mezi zápornými fosfátovými náboji protilehlých řetězců dvojšroubovicové DNA. Zvýšené odpuzování mezi fosfáty může vést k oddělení obou řetězců, k denaturaci DNA. Intensita elektrického pole Et, při které dochází k denaturaci DNA (Et - threshold electric intensity), závisí na délce DNA a iontové síle prostředí. U kratších fragmentů DNA a při vyšších iontových silách je k denaturaci zapotřebí vyšších hodnot Et. Silná elektrická pole, která mohou působit na nukleové kyseliny a jejich monomerní složky adsorbované na povrchu elektrod, vedou rovněž za určitých podmínek k denaturaci nativní DNA, případně k rozrušení samouspořádaných (selfassembled) kompaktních vrstev bazí nebo nukleosidů vytvořených na elektrodě dvojrozměrnou kondenzací. Nukleové kyseliny jsou látky diamagnetické a v důsledku své magnetické anisotropie dochází v magnetickém poli k jejich orientaci. Příčinou magnetické anisotropie DNA je anisotropie magnetické susceptibility bazí. Nativní DNA se v magnetickém poli orientuje podélnou osou v rovině kolmé ke směru vektoru magnetické indukce B. Stupeň orientace nukleových kyselin v magnetickém poli je o několik řádů nižší nežli stupeň jejich orientace v elektrickém poli. Práce byla podpořena grantovou agenturou AV ČR, granty S5004107 a A4004404 a grantovou agenturou MŠMT, grant KONTAKT ME 685.

- 93 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Xeroderma pigmentosum a úloha XPA proteinu M. Vojtíšková1, K. Stehlíková1, I. Sedlářová2, V. Brabec1 1 Biofyzikální ústav AV ČR, 2Katedra genetiky a mol. biol., PřF MU Brno Xeroderma pigmentosum (XP) je závažné dědičné onemocnění, které představuje vzájemné propojení mezi DNA poškozením, reparací, mutagenezí a kancerogenezí. XP je charakterizováno extrémní citlivostí jedinců ke slunečnímu záření, různými stupni neurologického poškození a zvýšenou frekvencí výskytu rakoviny kůže. XP pacienti nesou poruchu v nukleotidové excizní reparaci (NER) a jsou klasifikováni do sedmi komplementačních skupin (XPA až XPG), z nichž mutace v genu XPA (chromosom 9q22.3) způsobují nejzávažnější formu onemocnění.Lidský XPA protein je jaderný metaloprotein, obsahující 273 a.k, o celkové velikosti 31 kDa s jedním zinkovým vazebným motivem (1). XPA protein se aktivně účastní procesu NER v buňce. Tento způsob opravy rozeznává a odstraňuje strukturně a chemicky rozdílná DNA poškození, vzniklá v důsledku UV záření, mnohými běžnými mutageny i chemoterapeuticky používanými látkami např. cisplatinou, což v samotném důsledku může vést ke snížení výsledku léčby. Princip NER spočívá v několika krocích od rozpoznání DNA poškození, až po spojení opraveného úseku DNA za účasti řady proteinů >25. Rozpoznání lézí proti pozadí normální DNA je kritické. Současné znalosti svědčí o úloze XPA při dynamickém ukotvení dalších proteinů (2) v místě opravy, dosud však není zcela objasněn podíl XPA proteinu při interakci s různým typem distorzí na DNA (3). V této práci jsme se zaměřili na studium vlastností lidského XPA proteinu při interakci s modifikovanou DNA za podmínek in vitro. Za tím účelem jsme XPA protein připravili rekombinantní technologií v bezbuněčném RTS systému (4). Potvrdili jsme, že připravený XPA protein se přednostně váže na DNA modifikovanou cisplatinou (cis-Pt) (3) na rozdíl od nativní DNA. Reakce XPA proteinu s cisPt-DNA intenzivně probíhala v čase kratším jak <5min. Aktivní vazba XPA k cisPt-DNA byla pozorována v různém reakčním prostředí a v širokém o o teplotním rozmezí od 0 C do teplot blízkých fyziologickým (30 C). Další výzkum bude zaměřen zejména na cílenou mutagenezi genu XPA, změnu jednotlivých proteinových domén a získání tak nových poznatků o charakteru vazby XPA proteinu k modifikované DNA. (1) Jones C.J. and Wood R.D. (1993) Biochemistry, 32, 12096 -12104 (2) Tapias A. et al. (2004) J. Biol. Chem., 279, 19074 – 19083 (3) Missura M. et al.(2001) EMBO J, 20, 3554 - 3564 (4) RTS application manual (2003) Roche Diagnostics GmbH Tato práce byla podpořena grantem GAAV ČR č. A5004101

- 94 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Příprava a purifikace aktivního rekombinantního proteinu XPA M. Vojtíšková1, I. Sedlářová2, K. Stehlíková1, V. Brabec1 1 Biofyzikální ústav AV ČR, 2Katedra genetiky a mol. biol., PřF MU Brno Pro přípravu rekombinantních proteinů pro in vitro studie se převáženě používá bakteriální systém buněk Escherichia coli kmene BL21. Tato metoda v sobě zahrnuje transformaci rekombinantního plasmidu, nesoucí příslušný gen, do buněk, kontrolu účinnosti transformace s následnou velkoobjemovou kultivací a indukci exprese proteinu. Postupy pro zpracování buněk a přípravy buněčných lyzátů pro purifikaci proteinů jsou časově náročné a vyžadují současně i nákladné laboratorní vybavení. V naší laboratoři byla nedávno zavedena nová metoda přípravy proteinů, využívající bezbuněčný systém rychlého překladu (Rapid translation system – RTS) od firmy Roche (1). Pro RTS lze využít standardními metodami purifikovanou DNA příslušného rekombinantního plasmidu v množství až 15 g na jednu syntézu. Princip RTS metody spočívá v simultánní transkripci DNA templátu s následující translací v jednom ml reakční směsi. Současně, přes semipermeabilní membránu je přiváděna čerstvá reakční směs pomocí magnetických míchadel a nežádoucí produkty reakce jsou vháněny do spodní části pracovní 10 ml kyvety. Kyveta je umístěna do RTS 500 přístroje s nastavitelnou teplotou, časem a otáčkami pro míchání. Reakční produkt, rekombinantní protein, je koncentrován v horní části pracovního prostoru kyvety. Podmínky reakce se řídí typem proteinu s výtěžkem až stovek g výsledného preparátu. Výše uvedenou metodu RTS jsme použili pro přípravu xeroderma pigmentosum skupiny A (XPA) reparačního proteinu, za účelem podrobného in vitro studia jeho úlohy v mechanismu nukleotidové excizní opravy DNA, v rámci výzkumu nových protinádorových léků. Do RTS reakce byla použita DNA rekombinantního plasmidu pET15b.XPA, nesoucí cDNA genu XPA (2) a exprimovaný XPA protein byl chromatograficky purifikován a charakterizován. Připravený, metodou RTS, aktivní XPA protein s výtěžkem (500 g) o dostatečné čistotě byl použit pro in vitro DNA vazebné experimenty. Naše zkušenosti svědčí o výhodách metody RTS, které spočívají: a) v získání koncentrovaného proteinu v malém objemu, b) v omezení pouze na transkripci DNA templátu s eliminací replikace DNA, c) v časové úspoře při kultivaci buněk a přípravě lyzátů před purifikací proteinů. (1) (2)

RTS application manual (2003) Roche Diagnostics GmbH Jones C.J. and Wood R.D. (1993) Biochemistry 32, 12096 - 12104

Tato práce byla podpořena grantem GA AV ČR č. A5004101.

- 95 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

IMRT s využitím simultánního integrovaného boostu v léčbě nádorů hlavy a krku M. Vošmik1, M. Zouhar1, P. Kordač2 Klinika onkologie a radioterapie, 2Klinika nosní, ušní a krční, FN a LF UK v Hradci Králové

1

Úvod: Autoři představují princip léčby radioterapií s modulovanou intenzitou (IMRT) s využitím tzv. simultánního integrovaného boostu, včetně výhod a nevýhod této nové techniky proti konveční radioterapii a technikám postupného zmenšování ozařovaného objemu. Ve stručnosti je prezentován léčebný protokol pro karcinomy v oblasti hlavy a krku, jehož základem je ozáření ve 30 frakcích s celkovou aplikovanou dávkou: 66 Gy na oblast makroskopického nádoru, 60 Gy na oblast subklinického postižení vysokého rizika a 54 Gy na oblast subklinického postižení nízkého rizika (dávka na jednotlivou frakci 2,2 Gy resp. 2,0 Gy resp. 1,8 Gy, biologicky dávka odpovídá ekvivalentu 70 Gy resp. 60 Gy resp. 50 Gy normofrakcionačním režimem). Cíl: Prezentace prvních klinických výsledků - vyhodnocení akutní toxicity léčby u první skupiny pacientů léčených uvedenou frakcionací. Materiál a metody: Od prosince 2003 do prosince 2004 bylo touto technikou ozářeno 15 pacientů s karcinomem různých lokalit v oblasti hlavy a krku. Dva pacienti s karcinomem nasofaryngu absolvovali současnou chemoterapii (cisplatina 1x týdně). Jeden pacient užíval trvale imunosupresiva po transplantaci ledviny, jedna pacientka do počátku léčby užívala dlouhodobě metotrexát v nízkých dávkách pro dnu. Akutní toxicita byla hodnocena podle mezinárodně uznávané RTOG (Radiation Therapy Oncology Group) stupnice pro kůži, sliznice, slinné žlázy, hltan a jícen a hrtan. Výsledky: Všech 15 pacientů dokončilo léčbu bez nutnosti přerušení z důvodu akutní toxicity. U žádného pacienta nebyla zaznamenána toxicita stupně 4. Vyšší toxicita byla zaznamenána u pacientů se současnou chemoterapií, ovšem maximálně 3. stupně. Závěr: IMRT se simultánním integrovaným boostem nabízí proti konvenční radioterapie četné dozimetrické i klinické výhody. Nevýhodou je náročnost léčby po technické, odborné a časové stránce. Zhodnocení akutní toxicity u první skupiny pacientů potvrzuje, že IMRT s využitím simultánního integrovaného boostu s uvedeným frakcionačním režimem je léčba s přijatelnou akutní toxicitou. Projekt je finančně podporován grantem GA UK 137/2004 C

- 96 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Stanovení sójových isoflavonů v masných produktech pomocí HPLC D. Vránová Fakulta chemická, VUT v Brně, Purkyňova 118, 612 00 Brno Pro kontrolu kvality masných výrobků (párků, salámů, šunek) byla vyvinuta rychlá, specifická a citlivá metoda stanovení množství sójových proteinů. Tyto proteiny se v masných produktech používají jako funkční přísady, to znamená, že jsou důležité pro technologický proces výroby. Sójové proteiny jsou schopny vázat vodu a tuk a to tak, že po tepelném opracování zůstávají pevně vázány ve struktuře výrobku. Sojové proteiny jsou využívány v různých formách (sójové izoláty - s množstvím proteinů až 90%, sójové koncentráty - s množstvím proteinů až 70%, mohou být barvené nebo extrudované) a přispívají tak k vytvoření různé struktury výrobku (vzhled na řezu, působení na skus). K výrobě lze využívat i méně kvalitní surovinu a zvyšovat výtěžnost například i přidáváním vody, kůží a tuku. Legislativa sice dává jasná pravidla jaké složení mají jednotlivé masné výrobky mít, nicméně honba za co nejlevnějšími výrobky (hlavně ze strany velkých řetězců) nutí výrobce u levnějších typů výrobků využívat náhrady kvalitních a drahých surovin. Je bohužel také možné, že i kvalitnější (dražší) výrobky obsahují levné suroviny a to pak znamená, že výrobce klame zákazníka a jde mu o vyšší zisky. Je tedy nutné kvalitu masných výrobků neustále kontrolovat. Navržená metoda vychází ze stanovení sójových isoflavonů – daidzeinu a genisteinu, které se vyskytují pouze v sóji a to metodou RP-HPLC s vnitřním standardem bisfenolem A. Byla prováděna extrakce isoflavonů (n-hexan/80% ethanol), pro zakoncentrování a přečištění vzorků byla použita extrakce na tuhé fázi (Spe-ed kolonky). Chromatografická analýza probíhala s využitím gradientu mobilní fáze (acetonitril/10% kys. octová). Vypracovanou metodou je možné stanovit 0,1-10% přídavek sójových proteinů v masných produktech.

3

A

1

A260 0

5

3

B

2

2

A260 10

15

20

1 0

5

10

15

20

čas (min)

Obrázek A: chromatogram standardů, B chromatogram extraktu kuřecího párku; 1daidzein,2-genistein,3-bisfenol A

- 97 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Význam optimálneho výberu elektródových systémov pre biomedicínsky monitoring M. Weis Ústav lekárskej fyziky a biofyziky, LF UK v Bratislave Charakteristickým znakom súčasného stavu a vývoja biomedicínskych odborov a systému zdravotníckej starostlivosti je rozsiahly prienik materiálových a informačných technológií do biomedicínskych a klinických odborov. Súčasné možnosti planárnych a tenkovrstvových technológií umožňujú spolu s vhodným výberom biologického prevodníka a elektródových štruktúr dosiahnuť novú informačnú kvalitu. Odozva biologického signálu je transformovaná imobilizačným mechanizmom do zmeny fyzikálnych vlastností dielektrika ako komplexná veličina ε* = ε - j. ε“. Funkciu dielektrického prevodníka najčastejšie plní vlastné biologické rozhranie. Vzhľadom na malú hĺbku penetrácie elektrického poľa do prostredia biologického rozhrania, pri návrhu elektródových štruktúr zohľadňujeme špecifické vlastnosti tkanív izotropizáciou dielektrika ε’=3√εxεyεz . Analýza základný typov planárnych elektródových štruktúr z hľadiska usporiadania siločiar elektrického poľa, bola overená na matematickom modeli i v experimentálnych podmienkach. Osobitosti výberu a optimalizácie elektródového systému ilustrujeme neinvazívnymi aplikáciami na biologickom rozhraní epidermy kože a in vitro monitoringu sedimentačných mechanizmov erytrocytov. Kým pri aplikácii na rozhraní epidermy kože, siločiary elektrického poľa sledujú laminárnu vrstvovú štruktúru epidermy s nízkou penetráciou, čo umožňuje elektródový systém nesymetrického koplanáru s geometriou elektród 50-30-15 µm (elektróda-štrbinaelektróda), pri sedimentácii erytrocitov usporiadanie elektródovej štruktúry vychádza z rozmerov erytrocytu a ich konglomerátov, usporiadanie siločiar elektrického poľa s hlbokou penetráciou zabezpečuje elektródová štruktúra v tvare symetrických pásikov s rozmermi 30-100-30 µm. Súčasť GP VEGA MŠ SR:1/237/03 1. DANILLA T., GRNO L., IVANIC R., TVAROZEK V., WEIS M.: Characterisation of dermatology epidermal properties by planar resistivity, IFMB Proceedings, 2nd European Medical & Biological Engineering Conference EMBEC'02, International fereration for Medical and Biological Engineering: Advancement of Medicine and Health Care through Technology - the Challenge to Biomedical Engineering in Europe, 4.-8.Nov., 2002, Wiena, pp. 134-135 2. IVANIC, R., NOVOTNY, I., REHACEK, V., TVAROZEK, V., WEIS, M.: Thin film non-symmetric microelectrode array for impedance monitoring of human skin, Thin Solid Films 433, 2003, pp. 332-336

Přehled fyzikálních vlastností nitinolu J. Záhora, J. Hanuš, A. Bezrouk Ústav lékařské biofyziky, Lékařská fakulta UK v Hradci Králové - 98 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Nitinol je název používaný pro ekviatomární slitinu niklu a titanu. Fyzikální vlastnosti této slitiny (bod tání, elektrická a tepelná vodivost, rychlost šíření zvuku, magnetická susceptibilita, tepelná kapacita, Hallova konstanta, termoelektrické jevy) byly tak jako u desítek jiných slitin studovány již v první polovině minulého století. Nezvyklé vlastnosti této slitiny byly postupně objevovány koncem padesátých let v U.S. Naval Ordnance Laboratory při studiu a počítačovém modelování hraničních vrstev kovů a různých slitin. Kombinace niklu a titanu původně zaujala svou extrémní odolností proti únavě, tepelnému a rázovému mechanickému namáhání a v roce 1959 získala název nitinol (Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory). Celkem náhodně byla objevena výrazná závislost akustického tlumení na teplotě a podobně v roce 1960 i jev zvaný tvarová paměť, tj. zdeformovaný nitinol se po překročení určité teploty vrací vždy ke stejnému původnímu tvaru. Mikroskopický princip těchto jevů, které lze pozorovat i u jiných materiálů, nejen kovových ale i keramických či organických, byl objasněn v roce 1962. Prvním předpokladem je existence mateřské atomové uspořádané struktury nazývané austenit dle anglického metalurga W. C. Roberts-Austena, ve které se materiál nachází při vysoké teplotě a která je jedinečná. Při nízké teplotě se struktura mění na martensit (dle německého metalurga A. Martense). Tato struktura je velmi komplexní, připouští mnoho variant. Pokud je materiál v tomto stavu deformován tak, že se atomy nepřesouvají o více než je mřížková konstanta (u nitinolu je to makroskopicky asi 8%), po přechodu do austenitu se atomy vrátí „na původní“ místo a předmět se vrátí do původního tvaru. Při této transformaci se mění více či méně všechny fyzikální vlastnosti, nejvýrazněji Youngův modul pružnosti. Přechod do austenitu lze vyvolat i mechanickým napětím (jen jiná forma zvýšení energie atomů mřížky), s rostoucím napětím se současně zvyšuje teplota transformace. Důsledkem je jev zvaný superelasticita. Je-li nitinol v austenitické fázi a je namáhán, přechází do martensitické fáze – část dodávané energie je absorbována a v určitém rozsahu deformací pak nitinol působí stále stejnou sílou. Ve srovnání s jiným slitinami s podobnými vlastnostmi je nitinol výjimečný kombinací těchto vlastností: rozsahem vratné deformace, odolností proti korozi, kompatibilitou s lidskou tkání, což ho předurčuje k aplikacím v medicíně.

- 99 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Transkripční mapování DNA modifikované komplexy platiny a ruthenia J. Zahorecová, O. Nováková, V. Brabec Biofyzikální ústav AV ČR v Brně Komplexy platiny jsou rozsáhlou skupinou látek, z nichž mnohé vykazují protinádorové účinky. Nejúspěšnějším a nejpoužívanějším cytostatikem této skupiny je cisplatina, avšak její aplikace je spojena s řadou nevýhod a komplikací. Hledají se tedy nové sloučeniny fungující na stejném principu, které by se vyznačovaly nižší toxicitou, širším spektrem léčitelných nádorů, vyšší selektivitou k nádorové tkáni. Velmi perspektivní skupinu představují komplexy ruthenia. Zajímavou cestou jak alespoň částečně eliminovat nepříznivé vedlejší účinky cisplatiny je vytvořit relativně netoxický prekursor, který by mohl být selektivně aktivován v místě nádoru (zářením ve viditelné oblasti či ultrazvukem). Za hlavní cílové místo farmakologického působení platinových i rutheniových cytostatik je všeobecně považována DNA. Jednou z metod molekulární biofyziky sloužících k pochopení mechanismu interakce DNA s komplexy je transkripční mapování DNA. Transkripční inhibiční experimenty jsou založeny na předčasně ukončené syntéze RNA podle modifikovaného templátu DNA v místě modifikace. Což vede k získání představy o tom, na jaké báze se komplex váže a jak intenzivně, a zda dojde k inhibici transkripce a následně k případné apoptóze. Hlavní stop-místa (místa resp. báze na kterých došlo k zastavení syntézy) na templátu lze porovnat se stop-místy produkovanými cisplatinou a transplatinou, které zastávají funkci markerů. Zejména u monofunkčních aduktů lze zdůraznit fakt, že četnost a intenzita stop-míst je dána charakterem neodstupujících ligandů. Transkripčním mapováním se lze také přesvědčit o aktivaci neaktivních prekursorů komplexů působením patřičného impulsu ( viditelné záření, ultrazvuk).

- 100 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Analýza povrchových teplotních polí v diagnostice mamokarcinom M. Závišek, A. Drastich Ústav biomedicínckého inženýrství FEKT VUT v Brně Rentgenová mamografie, která je hlavní screeningovou metodou pro diagnostiku mamokarcinomu v ČR naráží zejména u mladších pacientek na problémy s vysokou densitou prsní tkáně. Existuje proto snaha doplnit v těchto případech mamografické vyšetření jinou metodou, schopnou včas zachytit patologické znaky jiného charakteru. Termografie se k tomuto účelu používala v průběhu 60.-70. let1,2, ukázalo se však, že výsledky jsou příliš závislé na podmínkách měření a zkušenostech hodnotícího lékaře a metoda byla prohlášena za obsoletní. Nový zájem o termografii přišel začátkem 90. let kdy se na trhu objevily první digitální infrakamery a s nimi i možnost objektivně hodnotit termogramy s využitím výpočetní techniky3. 4 Je prokázána existence mechanismů jejichž pomocí karcinom již v ranném stádiu způsobuje novotvorbu cév ve svém okolí. Některé projevy této angiogeneze na povrchovém teplotním reliéfu lze považovat za termopatologické znaky. Náš přístup ke klasifikaci termogramů spočívá v popisu teplotních vzorů mamy pomocí sady příznaků a následném řešení úlohy rozpoznávání vágně definovaných vzorů. Kompletní sada příznaků čítá cca 40 příznaků v podobě od průměrných teplot až po texturový deskriptor. Zpracovali jsme několik metod redukce počtu příznaků a klasifikaci pomocí lineární diskriminace. Metody jsme otestovali na souboru 150 pacientek (120 pacientek bez nálezu nebo s benigním nálezem, 30 pacientek s histologicky potvrzeným maligním nálezem). Pro nejkvalitnější příznaky jsme dosáhli hodnoty sensitivity a specificity v rozsahu 70-80% v závislosti na nastavení prahů resp. preferencích operátora lékaře. V současné době pracujeme na aplikaci vyšších metod redukce příznakového prostoru, shlukové analýze a nelineární klasifikaci. 1. AMALRICK, R., SPITALIER, J. M., GIRAUD, D., ALTSCHULER, C., Thermography in Diagnosis of Breast Diseases, , Thermography, Bibliotheca Radilogica, 1975, no. 6, p. 57 – 64. 2. GAUTHERIE, M., Thermopathology of Breast Cancer; Measurement and Analysis of In-Vivo Temperature and Blood Flow. Ann NY Acad Sci 365:383, 1980. 3. Qi, H., KURUGANTI, P. T., LIU, Z., Early detection of breast cancer using thermal texture maps, In IEEE Symposium on Biomedical Imaging: Macro to Nano, Washington, D. C., IEEE, 2002. 4. GUIDI, A. J., SCHNITT, S. J., Angiogenesis in pre-invasive lesions of the breast, The Breast Journal (2): 364-369, 1996.

- 101 -


Valtice 25. – 27. 5. 2005

Radioterapie modulovanou intenzitou záření (IMRT) M. Zouhar,M. Vošmik Klinika onkologie a radioterapie, FN v Hradci Králové Od počátků využití ionizujícího záření k léčbě zhoubných nádorů je patrná snaha ,ozářit cílový objem homogenně požadovanou dávkou a okolní zdravé tkáně dávkou co nejmenší.V ideálním případě cílový objem 100 % dávkou a okolní tkáně 0 %.Zpočátku se používaly k vykrývání zdravých tkání olověné plechy nebo bloky ,později klínové filtry a kompenzátory dávky. V roce 1988 se objevil první návrh inverzního plánování , kde se napřed určí dávka v cílovém objemu a potom cesta , jak jí dosáhnout.Rozvoj výpočetní techniky a inverzní plánování vedl v roce 1994 ke klinickému využití IMRT.Ke klinickému využití IMRT je nutné další zázemí – kvalitní radiodiagnostika , odpovídající ozařovací technika , přesná a komplexní dozimetrie ,reprodukovatelnost polohy pacienta, kontrola polohy během ozařování (Portal).Celý řetězec léčby pacienta od lokalizaci cílového objemu až po první ozáření je pro klasickou techniku i IMRT stejný.Rozdílný je proces vytvoření ozařovacího plánu.U IMRT nelze používat klínové filtry , vykrývací bloky , kompenzátory , zatížení polí .IMRT proces plánování se blíží požadované situaci iteracemi , při nichž je za horší výsledek v následující iteraci „trestán“.IMRT technikou je možné ozářit i konkávní tvary cílových objemů , najednou lze ozářit i více objemů najednou a prostor mezi nimi šetřit.Je možné ozářit dva v sobě vnořené objemy různou dávkou najednou. IMRT technika je natolik odlišná od klasických technik , že je nutno dozimetricky kontrolovat každý plán a každé ozařovací pole.Měření se provádí ve vodním nebo vodě ekvivalentním fantomu a měří se dávka v předem určeném bodě a její souhlas s dávkou vypočtenou.Měří se také dávkové rozložení v určité hloubce fantomu kolmo k ose svazku a to na verifikační film.Porovnává se souhlas vypočteného a měřeného rozložení.Jelikož není ještě v platnosti doporučení pro IMRT QA , určili jsme si souhlas měřené a vypočtené dávky na + 3%. Souhlas izodozních křivek ve velkém spádu dávky 1 cm a v malém spádu dávky 3 mm.

- 102 -

Kompletní struktura ATP-vazebného místa NaK-ATPázy E. Amler II. LF UK Praha

Recommend Documents