KATEDRA TEORIE OBVODŮ

se zabývá výukou, výzkumem a vývojem v oblastech elektronických obvodů, zpracování signálu a biomedicínského inženýrství.

Aktuality

Cena ministra zdravotnictví

Cenu ministra zdravotnictví za rok 2021 získal spolupracovník katedry prof. MUDr. Přemysl Jiruška Ph.D. v spolupráci s prof. Ing. Romanom Čmejlom, CSc.

Nové granty

V roku 2022 získali pracovníci katedry grant NPO Exceles. Více…

Nové on-line výukové materiály

Vzniká řada nových on-line výukových materiálů. Více…

Nové internetové stránky katedry

Vítejte na nových internetových stránkách naší katedry. Vaše připomínky zasílejte na adresu bortelr@fel.cvut.cz.

Výuka

TEORIE OBVODŮ

Katedra zabezpečuje řadu předmětů z oblasti teorie obvodů. Výuka začíná základy teorie obvodů vyučovaných v předmětech Elektronické prvky a obvody (B3B31EPO), Základy elektrických obvodů (B2B31ZEOA/B2B31ZEO/BE5B31ZEO), Teorie obvodů (A8B31CIR) a Elektrické obvody (B1B31EOS). Na tyto předměty pak navazují mírně pokročilé předměty Elektronické obvody 1 (B2B31EO1), Analogové a aktivní obvody (A8B31AAC) a povinně volitelný předmět Elektronické obvody 2 (B2B31EO2). Pokročilé předměty pro magisterské studium pak jsou Zpracování analogových signálů (B2M31ZASA/BAM31ZAS), Implementace analogových soustav (B2M31IASA) a Analogové obvody a systémy (A8M31AAS). V doktorském studiu pak nabízíme předměty Návrh a obvodová technika elektronických systémů (XP31NOS) a Analýza elektrických obvodů (XP31AEO).

Výuka zpracování signálů začíná základními předměty Signály a Systémy (B3B31SAS), Číslicové zpracování signálů (B2B31CZS), Základy zpracování signálů (BAB31ZZS), Signal Theory (BE5B31TES) a Digital Signal Processing (BE2M31DSPA). Navazující pokročilejší předměty jsou Pokročilé metody DSP (B2M31DSP), Adaptivní metody zpracování signálů (B2M31ADA/B2M31ADAA), Analýza experimentálních dat (B2M31AEDA), Syntéza Audio Signálů (B2M31SYN/BE2M31SYN), Zpracování biologických signálů (BA31ZZS), Zpracování řeči (B2M31ZRE) a Zpracování  a kódování audio signálů (A8M31APS). V doktorském studiu pak nabízíme předměty Číslicové zpracování signálů (XP31DSP), Fonetika řeči a pokročilé hlasové technologie (XP31FON) a Zpracování biologických signálů (XP31ZBS).

ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ

BIOMEDICÍNSKÉ INŽENÝRSTVÍ

V oblasti biomedicínského inženýrství katedra nabízí předměty jak technické, tak medicínské. Předměty spíše technického charakteru jsou Základy lékařské elektroniky (A0M31ZLE), Lékařská technika (BAM31LET), Úvod do bioinženýrství (BVB31UBI), Biologické signály (BAM31BSG/B2M31BSGA/BEAM31BSG) a Zpracování biologických signálů (BA31ZBS). Předměty spíše medicínského charakteru jsou Základy anatomie a fyziologie I. a II. (BAB31AF1/BAB31AF2 – vyučované na FTVS UK), Neurofyziologie (BAM31NPG – vyučované na 2. LF UK), Modelování a analýza mozkové aktivity (BAM31MOA) a Genetika (BAB31GEN). V doktorském studiu pak nabízíme předmět zpracování biologických signálů (XP31ZBS).

V rámci individuálních projektů a závěrečných prací katedra vychovává elektrotechnické inženýry, kteří dokáží aplikovat své znalosti v praxi. Studenti se učí pracovat se základními nástroji počítačem podporovaného návrhového prostředí (Altium, Solidworks, Matlab), učí se praktické realizaci elektrických obvodů a implementaci algoritmů zpracování signálů a řízení. Po získání základních zkušeností se studenti mohou zapojovat do řešení vývojových projektů nebo pracovat na projektech vlastních.

INDIVIDUÁLNÍ PROJEKTY

ONLINE VÝUKA

Katedra poskytuje moderní formy výuky jako jsou on-line kurzy dostupné na YouTube:


Výuka mnohých předmětů teorie obvodů je také propojena s on-line simulátorem GEEC.

Výzkum

NEURODEGENERATIVNÍ PORUCHY ŘEČI

Výzkumná skupina doc. Rusze ve spolupráci s lékařskými pracovišti se věnuje teoretickým otázkám i praktickým aplikacím z oblasti neurologie, foniatrie a logopedie a to zejména analýze, modelování a interpretaci řečových patologií. Výsledky výzkumu jsou součástí společných projektů s lékařskými pracovišti po celém světě, kde vedou k hlubšímu poznání a jsou využívány při diagnostice a hodnocení průběhů léčby. Mezi aktuální témata patří například analýzy řeči pro včasnou diagnostiku Parkinsonovy nemoci, diferenciální diagnóza u neurologických onemocnění na bázi řeči či hodnocení efektů léků a chirurgických zákroků na kvalitu řeči

Řeč je významným ukazatelem motorických funkcí a pohybové koordinace a zároveň je extrémně citlivá k postižení centrální nervové soustavy. Parkinsonova nemoc je běžně se vyskytující neurodegenerativní onemocnění s prevalencí 2 ze 100 lidí nad 60 let věku, které přímo souvisí s úbytkem nervových buněk tvořících dopamin v části mozku zvané Substantia nigra. První motorické příznaky onemocnění, tj. třes, ztuhlost, zpomalenost a poruchy stoje a chůze se projevují až po odumření 60-70% dopaminergních neuronů a včasná diagnóza je tedy zásadní pro zlepšení kvality života takto postižených jedinců. Změny v řeči, které se projevují například monotónností, nepřesnou artikulací, zvýšeným chrapotem či neschopností udržet rytmus, mohou dlouhodobě předcházet rozvoji motorických příznaků a to až o 10 let před stanovením diagnózy. Výzkum naší skupiny je soustředěn k vývoji nových technologií založených na metodách digitálního zpracování signálu pro automatické hodnocení tíže postižení hlasu a řeči. Námi vyvinuté technologie představují přesnou, objektivní, jednoduše proveditelnou, levnou a neinvazivní metodu, která může sloužit jako cenný ukazatel pro včasné stanovení diagnózy. Dále se také zaměřujeme na výzkum vzácného dědičného onemocnění zvaného Huntigtonova nemoc. Tato onemocnění je vhodným experimentálním modelem, neboť umožňuje zjistit přítomnost postiženého genu u jedince, a tedy sledovat rozvoj onemocnění od preklinických stádií až po propuknutí prvních příznaků nemoci.

Poruchy řeči nazývané dysartrie se mohou výrazně lišit v závislosti na daném neurologickém onemocnění. Charakter poruchy řeči totiž úzce souvisí s oblastí postižení mozku, a proto řeč může být vhodným ukazatelem pro lokalizaci neurologického postižení a může tak napomoci diferenciální diagnostice mezi různými typy neurologických onemocnění. Například řeč u pacienta s Parkinsonovou nemocí se běžně projevuje monotónní intonací, zatímco u pacienta po mrtvici dochází k naprosto opačnému jevu, to jest k přehnané dynamice řeči. Výzkum naší skupiny je tedy soustředěn k vývoji nových technologií založených na metodách digitálního zpracování signálu pro identifikaci různých řečových dimenzí jako je například monotónnost, chrapot, zrychlené tempo řeči, nepřesná artikulace a mnoho dalších. Konkrétně se pak zabýváme rozdíly v řeči u různých atypických parkinsonských syndromů jako jsou například progresivní supranukleární obrna nebo mnohotná systémová atrofie. I když tyto atypické parkinsonské syndromy mají postižené jiné části mozku než má Parkinsonova nemoc, na počátku onemocnění mají stejné příznaky, a proto je složité stanovit správnou diagnózu. Nicméně včasná a správná diagnóza je zásadní pro správné nastavení terapie, zhodnocení prognózy, ale také pro porozumění patofyziologickým procesům u těchto onemocnění a vývoj nových strategií léčby.

Pro většinu neurodegenerativních onemocnění neexistuje v současné době žádná dostupná léčba, která by dokázala zpomalit nebo zastavit odumírání buněk v mozku, nicméně současná medicína nabízí mnoho prostředků, které pomáhají zmírnit jednotlivé projevy nemoci. Mezi tyto prostředky patří nejrůznější léky, ale také logopedická nebo rehabilitační péče, či dokonce chirurgický zákrok. Hlavní projevy Parkinsonovy nemoci, tj. třes, ztuhlost, zpomalenost pohybů a poruchy chůze je možné efektivně zmírnit podáním léku levodopa, který způsobuje stabilizaci dopaminu v mozku. Na léčbu reaguje většina (asi 75%) pacientů příznivě a léčba jim umožňuje návrat do běžného života až na 10 let. Další možností je hluboká mozková stimulace, chirurgický zákrok, jehož principem je elektrická stimulace postižené části mozku. V této souvislosti se naše výzkumná skupina zabývá projektem řešícím dopady změny parametrů stimulace, jako je frekvence a amplituda, na stabilitu chůze a kvalitu řeči. Dále se zabýváme hodnocením efektů levodopy na řeč u Parkinsonovy nemoci a antipsychotik na řeč u Huntingtonovy nemoci či hodnocení efektu fyzioterapie na zlepšení stability trupy, a tedy i řeči u pacientů se Spinocerebelární ataxií. V budoucnosti bychom se také rádi věnovali i hodnocení efektů logopedické péče, neboť akustické analýzy mohou být cenným ukazatelem pro motivaci a zpětnou vazbu při terapii řeči.

Stránky skupiny

EPILEPSIE

V rámci výzkumu epilepsie a její chirurgické léčby vyvíjíme technologie, které nahrazují časově náročné procesy zejména při hodnocení biologických signálů (EEG, iEEG, HD-EEG) a medicínských obrazů (CT, MR, PET, SPECT), nebo doplňují subjektivní klinická hodnocení o hodnocení expertním systémem na základě digitálního zpracování signálů a obrazů, statistiky, teorie grafů a umělé inteligence. Současně studujeme zapojení mozkových okruhů při kognitivních úlohách a případné dopady neurochirurgických výkonů na pacienta. Spolu vyvíjíme nové elektrostimulační protokoly pro operační mapovaní funkcí mozkové kůry, pro oddálení či zastavení epileptického záchvatu ale i modulaci kognitivních výkonů. Výzkumný tým je součástí mezioborové platformy EpiReC (FU-AVČR, 2.LF-UK, FEL-ČVUT, FN Motol), která propojuje mezioborový základní i aplikovaný výzkum a urychluje využití nových poznatků v klinické praxi.

Ve spolupráci s Kansaskou státní univerzitou 1) vyvíjíme nové struktury mikrovlnných aplikátorů, 2) vyvíjíme výpočetní platformy pro plánování zákroku mikrovlnné ablace a 3) studujeme dielektrické, tepelní parametre tkáně a jejich závislosti na teplotě, teplu a frekvenci a možnosti jejich odhadu z obrazu výpočetní tomografie (CT) a magnetické rezonance (MRI).

1) V rámci návrhu struktur mikrovlnných aplikátorů byl vyvinut všesměrový flexibilní aplikátor s dosažitelným průměrem sférické ablační zóny 5 cm v ex vivo jaterní tkáni. Aplikátor bude využit mimo jiné také pro léčbu plicních nádorů pomocí bronchoskopického zavedení na místo cílové ablace, což oproti klasickému zavedení přes hrudní koš minimalizuje riziko pneumothoraxu. Druhým aktivně vyvíjeným prototypem je směrový ablační aplikátor, který umožnuje mikrovlnou ablaci cílů v blízkosti životně důležitých struktur a také ablaci cílů, u kterých kvůli jejich tvrdosti

Predicke ablační zóny

není možno všesměrový aplikátor zavést do jejich středu. Více…

2) Vývoj výpočetní platformy pro plánování léčby zahrnuje využití simulací tepelných map v okolí aplikátoru během ablace a odhadu tepelného poškození tkáně pro odhad ideální kombinace energetických vstupních parametrů ablace a pozice aplikátoru, to vše na základě rozpoznaných specifických tkáňových struktur okolo cílového místa ablace, kde každá struktura svými vlastnostmi ovlivňuje elektromagnetické pole aplikátoru a tepelný přenos. Více…

3) Dielektrické a termální parametry tkání výrazně ovlivňují tvar a rozsah výsledné ablační zóny.

Skutečná ablace

Jejich studium a využití ve výpočetních modelech je proto nezbytné pro zvýšení přesnosti odhadu ablace a plánování léčby s cílem minimalizace
lokálních návratů nádorů a také minimalizace poškození zdravé tkáně v okolí ablace.

Pro další informace vis tyto publikace: 1,2,3.

Součástí práce jsou také in vivo studie v myších a ve vepřových modelech ve spolupráci s veterinárním centrem Kansas State University. Více.

MIKROVLNNÁ ABLACE

MONITORACE KREVNÍ PERFUZE

Ve spolupráci s Institutem klinické a experimentální medicíny (IKEM) vyvíjíme systémy pro monitorování krevní perfuze orgánů a cévních protéz.

V minulosti byl vytvořen a otestován systém pro monitorování ledvinného štěpu v časném pooperačním období. Systém je schopen kontinuálně monitorovat a rychle zachytit snížení krevní perfuze, čímž by v budoucnu mohl zvýšit úspěšnost transplantace ledviny. Systém byl zatím testován na animálních modelech (prase), kde se potvrdila jeho funkčnost a robustnost. Více informací je možné nalézt například zde, zde, zde a zde.

V současnosti probíhá vývoj systému pro monitorování cévních protéz. Tento systém by měl dokázat průběžně monitorovat, zdetekovat snížení krevního průtoku v cévní protéze a telemetricky o tomto stavu informovat lékaře.

Pracovníci katedry aktuálně řeší následující katedrální granty:

  • NPO – Národní ústav pro neurologický výzkum (spoluřešitel doc. Ing. Jan Rusz, Ph.D.)
  • GAČR – Snížení negativních vedlejších efektů hluboké mozkové stimulace na kvalitu řeči u Parkinsonovy nemoci s využitím automatizované akustické analýzy (řešitel doc. Ing. Jan Rusz, Ph.D.)
  • GAČR – Populační normy akusticko-fonetických charakteristik dětské řeči (řešitel prof. Ing. Roman Čmejla, CSc.)
  • AZV – Inteligentní řečové biomarkery pro Parkinsonovu chorobu a další synukleinopatie (řešitel doc. Ing. Jan Rusz, Ph.D.)
  • AZV – Objektivní testování typů řečových poruch a jejich ovlivnění farmakoterapií u pacientů s nově diagnostikovanou Parkinsonovou nemocí (řešitel Ing. Tereza Tykalová, Ph.D.)
  • AZV – Role hipokampu v neokortikálních epileptických sítích; předoperační diagnostika (řešitel Ing. Radek Janča, Ph.D.)

Dále se podílíme na řešení grantu Research Center for Informatics.

GRANTOVÁ ČINNOST

Vývoj a spolupráce s průmyslem

Katedra nabízí služby v především v oblastech

  • Vývoj a realizace elektronických obvodů
  • Vývoj a implementace algoritmů číslicového zpracování signálů
  • Analýza a diagnostika elektronických obvodů

Aktuálně katedra spolupracuje s partnery jako je AŽD Praha, Digiteq, Apsara Energy. V minulosti byli realizovány projekty pro ASICentrum s.r.o., Radiokomunikace, s.r.o., Protocom, s.r.o., VODNÍ DÍLA – TBD a.s., …


V případe zájmu o spolupráci nás kontaktujte.

VEDENÍ KATEDRY

Vedoucí katedry

Zástupce vedoucího katedry

Tajemník pro výuku

Tajemník pro vědu

doc. Ing. Radoslav Bortel, Ph.D.

doc. Dr. Ing. Jiří Hospodka

Ing. Pavel Máša, Ph.D.

doc. Ing. Jan Rusz, Ph.D.

Hospodářka

Petra Rouhová, DiS.

Všichni zaměstnaci a doktorandi

Zaměstnanci

JménoMístnost Telefon
Bořil, Tomáš, Ing., Ph.D.--
Bortel, Radoslav, doc., Ing., Ph.D.B2-52322435 2291
Čmejla, Roman, prof., Ing., CSc.B2-52522435 2236
Havlíček, Václav, prof., Ing., CSc.B2-52522435 2284
Havlík, Jan, Ing., Ph.D.C4-36222435 2048
Hlavnička, JanC4-46022435 2820
Hlinka, Jaroslav, Ing., Mgr., Ph.D.--
Horčík, Zdeněk, Ing.C4-36222435 2049
Hospodka, Jiří, doc., Dr., Ing.B3-80422435 2066
Illner, Vojtěch, Ing.C4-461-
Janča, Radek, Ing., Ph.D.B2-52222435 2098
Jech, Robert, prof., MUDr., Ph.D.--
Krýže, Petr, Ing.B2-526-
Máša, Pavel, Ing., Ph.D.B2-52722435 2097
Náhlík, Jiří, Ing., Ph.D.B3-80222435 2067
Nosková, Ivana, Ing.B3-61522435 2099
Novotný, Michal, Ing., Ph.D.B-61322435 5887
Plosová, Magda--
Pokorný, Martin, Ing., Ph.D.B2-52222435 2286
Pollák, Petr, doc., Ing., CSc.C4-36222435 2049
Rouhová, Petra, , DiS.B2-52422435 2288
Rusz, Jan, doc., Ing., Ph.D.B2-52022435 2287
Šebek, Jan, Ing., Ph.D.B3-80122435 2068
Šimek, Michal, Ing.C4-461-
Sovka, Pavel, prof., Ing., CSc.B3-61222435 2158
Spálenka, Karel, Ing.--
Šubrt, Ondřej, Ing., Ph.D.-22435 2067
Švihlík, Jan, Ing., Ph.D.--
Tykalová, Tereza, Ing., Ph.D.B3-61322435 5887
Uhlíř, Jan, prof., Ing., CSc.B3-61222435 2158
Vimr, Jan, Ing.B2-526-
Vrbata, Jan, Ing., Ph.D.B3-80222435 2067
Zemánek, Ivan, prof., Ing., CSc.B2-52122435 2285

Doktorandi

JménoMístnost Telefon
Blažek, František, Ing.--
Chvojka, Jan, Ing. --
Illner, Vojtěch, Ing.C4-46122435 2290
Kala, David, Ing.--
Kouba, Tomáš, Ing.C4-46122435 2290
Krýže, Petr, Ing.B2-526-
Maduda, Samuel, Ing.B2-526-
Paulů, Filip, Ing.B3-80322435 2067
Poplová, Michaela, Ing.--
Šimek, Michal, Ing.C4-46122435 2290
Šubert, Martin, Ing. --
Svobodová, Lenka, Ing.C4-46022435 2820
Vimr, Jan, Ing.B2-526-

Kontakt

Adresa

Katedra teorie obvodů
Fakulta elektrotechnická
České vysoké učení technické v Praze
Technická 2
166 27 Praha 6
Česká republika

Sekretariát
tel.: 224352288
e-mail: rouhopet@fel.cvut.cz

Vedoucí katedry
tel.: 737918312
e-mail: bortelr@fel.cvut.cz

Kde najdete místnosti…

Interní stránka