Molecular and cellular imaging (MI) in biomedical disciplines
Molecular and cellular imaging in biomedicine focuses on physical principles of imaging methods, chemical structure and synthesis of contrast agents and probes, and biological and clinical applications.
It covers common methods for in vivo a in vitro imaging, namely magnetic resonance imaging, MR spectroscopy, computer tomography, radionuclide methods, optical imaging, ultrasound and photoacoustic imaging. The methods provide besides a morphological information also pieces of knowledge about function and biochemical composition of the tissue, even on cellular and molecular level.
Lectures target both physical principles and certain applications.
Recommended for:
This course is intended for students of natural sciences, PhD students in biomedicine, neuroscience and other related fields.
Last update: Mgr. Vít Herynek, Ph.D. (28.01.2020)
Molekulární a buněčné zobrazování (MI) v biomedicínských oborech
Molekulární a buněčné zobrazování v biomedicíně je obor, ve kterém se střetávají různé vědní disciplíny od fyzikálních principů, přes chemické syntézy kontrastních látek a značek, po biologické a klinické aplikace.
Předmět pokrývá běžné zobrazovací metody pro in vivo a in vitro zobrazování, zejména zobrazování magnetickou rezonancí (MRI), MR spektroskopii, výpočetní tomografii, radionuklidové metody, optické zobrazování, ultrazvukové a fotoakustické zobrazování. Metody vedle morfologické informace často přinášejí další poznatky o funkci a biochemickém složení tkání, často i na buněčné a molekulární úrovni.
Přednášky jsou zaměřeny nejen na fyzikální principy metod, ale i na konkrétní aplikace.
Doporučený okruh zájemců o studium: Přednáškový cyklus je určen zájemcům ze základního studia přírodovědných oborů, studentům PGS studia v biomedicíně, neurovědách a dalších oborech.
Literature -
Last update: Mgr. Vít Herynek, Ph.D. (12.01.2022)
Vasilis Ntziachristos, Anne Leroy-Willig, Bertrand Tavitian (eds): Textbook of in vivo Imaging in Vertebrates, John Wiley & Sons 2007
Ján Weis, Peter Bořuta: Úvod do magnetickej rezonancie, Bratislava 1998
A. E. Merbach and É. Tóth eds.: The Chemistry of Contrast Agents in Medical Magnetic Resonance Imaging, John Wiley & Sons 2001.
Last update: Mgr. Vít Herynek, Ph.D. (12.01.2022)
Vasilis Ntziachristos, Anne Leroy-Willig, Bertrand Tavitian (eds): Textbook of in vivo Imaging in Vertebrates, John Wiley & Sons 2007
Ján Weis, Peter Bořuta: Úvod do magnetickej rezonancie, Bratislava 1998
A. E. Merbach and É. Tóth eds.: The Chemistry of Contrast Agents in Medical Magnetic Resonance Imaging, John Wiley & Sons 2001
Requirements to the exam -
Last update: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (26.10.2019)
The exam is combined - written and oral. Required knowledges are given by sylabus.
Last update: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (26.10.2019)
Zkouška z předmětu je kombinovaná – písemná a ústní – v rozsahu daném sylabem.
Syllabus -
Last update: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (28.12.2019)
Molecular and cellular imaging in biomedicine (MI)
1. Historical overview of molecular imaging methods, their evolution, comparison (CT, MR, PET, SPECT, ultrasonography, optical imaging).
4. Fluorescence microscopy - imaging methods and biomedical applications.
5. Magnetic resonance (MR). Basic physical principles, resonance condition, chemical shift. Introduction to MR imaging, construction of MR spectrometers and tomographs.
6. MR imaging - T1 a T2 relaxation, contrast in MR image, relaxometry, contrast agents for MR – principles, structure.
7. In vivo MR spectroscopy – single voxel MR spectroscopy, spectroscopy imaging, processing of in vivo MR spectra. Nuclei used in in vivo MR spectroscopy, detectable metabolites and their biochemical pathways.
8. An overview of contrast agents for various imaging techniques. Direct measurement of molecules and their structure in vivo.
9. Magnetic particle imaging – physical principles, contrast agents.
10. Ultrasound and photoacoustic imaging – principles, applications in preclinical imaging.
11. Materials for cell and tissue transplantation.
12. Cell labelling for cell imaging, cell tracking and monitoring of the transplanted cell fate in vivo.
13. Combination of imaging methods, data co-registration.
14. Visit to the Center for Advanced Preclinical Imaging.
Last update: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (28.12.2019)
Molekulární a buněčné zobrazování (MI) v biomedicínských oborech
1. Historický přehled metod a jejich vývoj, porovnání metod (CT, MR, PET, SPECT, ultrasonografie, optické zobrazování).
2. Metody výpočetní tomografie (CT). Fyzikální principy, konstrukce zařízení. Nativní vyšetřování, kontrastní látky.
3. Radionuklidové metody. Fyzikální principy, konstrukce zařízení a vybavení pracoviště. Gamakamera, SPECT. Pozitronová emisní tomografie (PET).
4. Fluorescenční mikroskopie – metody zobrazování a aplikace v biomedicíně.
5. Metody magnetické rezonance (MR). Základní fyzikální principy magnetické rezonance, rezonanční podmínka. Úvod do MR zobrazování, konstrukce MR spektrometrů a tomografů.
6. MR zobrazování – T1 a T2 relaxace, kontrast MR obrazu, kontrastní látky pro MR – principy, struktura.
7. In vivo MR spektroskopie – single voxel MR spektroskopie, metody spektroskopického zobrazování, metody vyhodnocování in vivo MR spekter, jádra používaná v in vivo MR spektroskopii, pozorovatelné metabolity ve spektrech a jejich biochemické cesty.
8. Přehled kontrastních látek pro jednotlivé zobrazovací techniky. Přímé měření molekul a jejich struktury in vivo.
9. Magnetic particle imaging – princip metody, kontrastní látky.
10. Ultrazvuk a fotoakustické zobrazování – princip metod, aplikace v preklinickém zobrazování.
11. Materiály pro buněčnou a tkáňovou transplantaci.
12. Značení buněk pro zobrazování a sledování polohy a osudu transplantovaných buněk in vivo.
