JAROŠ, J. Modelová studie účinků ultrazvuku na vývoj plodu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2009.
Ing.Jaroš zahájil svá studia v doktorandském studijním programu po absolvování FEKT VUT v roce 2002. Během studia absolvoval dvě zahraniční odborné stáže : rok 2003 na univerzitě v Grenoblu 4 měsíce a v roce 2005 na univerzitě Kuopiu 7 měsíců. V roce 2004 byl řešitelem grantového projektu FRVŠ - G3. Státní doktorskou zkoušku vykonal v roce 2005. Tématem jeho disertační práce byla Modelová studie účinků ultrazvuku na vývoj plodu. V rámci práce rozpracoval matematické modely piezoelektrických měničů a vytvořil programové prostředí pro modelování celé řady ultrazvukových sond zobrazovacích systémů. Vlastní modelovou studii oteplení plodu doložil výsledky na tkáňovém modelu. Přínosem práce je kromě jiného i experimentální ověření modelových studií měřením v ultrazvukové měřicí vaně. Nezanedbatelné jsou i výsledky studia účinků ultrazvuku na lidské embryonální kmenové buňky. Cíle disertační práce byly splněny a proto práci doporučuji k obhajobě.
Oponentský posudek disertační práce Název: Modelová studie účinků ultrazvuku na vývoj plodu. Doktorand: Ing. Josef Jaroš Vedoucí práce: doc. Ing. Jiří Rozman, CSc. Předložená práce je tématicky velmi rozsáhlá. Je rozdělena do pěti oblastí a každá oblast představuje náročný úkol. Jednotlivé oblasti představují do určité míry samostatné celky, dané teoretickým rozborem problematiky s odkazy na literaturu, popisem zvoleného řešení a prezentací výsledků modelování a měření. Výsledky jsou diskutovány a v závěru práce shrnuty. Rozsah práce (97 stran a 41 stran příloh) je poměrně velký a odpovídá rozsahu témat. K práci je přiložen autoreferát, přehled o publikační činnosti a kopie 3 publikací. a) Aktuálnost problematiky a soulad s oborem disertace. Řešená problematika, šíření ultrazvuku a jeho vliv na lidské embryonální kmenové buňky je oblast intenzivního výzkumu, kde jakékoliv nové poznatky jsou velmi důležité. Stanovené cíle disertace byly velmi náročné a plně v souladu s oborem disertace Biomedicínská elektronika a biokybernetika. b) Splnění cílů disertace. Cílů disertace bylo nejen dosaženo, byly dosaženy i výsledky, které se nepředpokládaly. Jedná se o kapitolu 7, experimenty s kmenovými buňkami. Na základě studia literatury a teoretických rozborů bylo vytvořeno programové vybavení pro modelování impulsní odezvy, modelování výsledného pole ultrazvukových sond a modelování oteplení ozařované tkáně. Byl navržen a realizován měřicí systém a tkáňový fantom a byla provedena řada měření. Bylo dosaženo dobré shody mezi simulovanými a naměřenými výsledky.Výsledky měření a simulací byly srovnány. Bylo dosaženo dobré shody mezi simulovanými a naměřenými výsledky. Navržené modely, programové vybavení a srovnání výsledků měření se simulacemi, představují původní přínos doktoranda. Za určitý nedostatek této části práce považuji poměrně krátké diskuse v odpovídajících kapitolách, omluvitelné velkým rozsahem práce. Při obhajobě by ale doktorand měl věnovat větší pozornost zhodnocení dosažených výsledků a možnému budoucímu využití navržených modelů a programového vybavení. Kapitola 7, Studium účinků na ultrazvuku na lidské embryonální kmenové buňky, představuje podstatné rozšíření disertace vzhledem k zadaným cílům. Vysoce hodnotím tuto část, na druhé straně mám ale řadu otázek: Etická oblast: i) Byly tyto experimenty schváleny etickou komisí? ii) Nebylo možno použít zvířecí buňky? Experimentální oblast: i) Při experimentech byly použity 2 skupiny vzorků, vystavené vlivu ultrazvuku a nevystavené. Nenašel jsem ale údaj, kolik vzorků bylo v každé skupině. ii) Uvažoval jste o statistickém vyhodnocení výsledků? iii) Považujete provedené měření a analýzy za dostatečné, nebo bude muset být provedena ještě řada dalších měření? Přínos doktoranda: Tato problematika byla řešena větším kolektivem a doktorand je spoluautor odpovídajících presentací. V práci by ale měl být specifikován jeho konkrétní přínos v těchto experimentech. c) Význam práce pro praxi a další rozvoj vědy. Navržené modely a programové vybavení mohou mít velký význam pro teoretickou analýzu a optimalizaci ultrazvukových systémů. Měřicí pracoviště bylo modernizováno také dalším doktorandem, Ing. Čížkem. Bylo by vhodné zhodnotit konkrétní přínos obou řešitelů. Rozsah řešené problematiky byl velmi velký a na výsledky by mohla navazovat řada dalších prací, které by doplnily a upřesnily dílčí výsledky této práce. d) Publikace doktoranda. Výsledky práce byly publikovány na 10 konferencích a z toho jedna prezentace byla publikována i v časopise. Doktoranda lze považovat za pracovníka s vědeckou erudicí i když po formální stránce jsou zde určité nedostatky - nedotažené diskuze, nedostatečný popis experimentů v kapitole 7. e) Otázky na doktoranda. V hodnocení jsem uvedl několik problémů, na které by doktorand měl reagovat při obhajobě. Nebudu proto uvádět žádné další otázky. f) Závěrečné hodnocení. Disertační práce je po formální stránce na dobré úrovni. Jsou zde určité nepřesnosti a nedostatky, které lze ale omluvit velkým rozsahem práce. Doktorand prokázal schopnost samostatné vědecké práce a předložená práce splňuje požadavky k udělení vědeckého stupně PhD. Proto doporučuji předloženou práci přijmout k obhajobě v oboru Biomedicínská elektronika a biokybernetika. V Brně, 23. října 2009 Ing. Josef Halámek, CSc. Ústav přístrojové techniky AVČR, v.v.i. Královopolská 147 612 64 Brno josef@isibrno.cz
OPONENTSKÝ POSUDEK Na doktorskou disertační práci Ing. Josefa Jaroše nazvanou "Modelová studie účinků ultrazvuku na vývoj plodu" v oboru Biomedicíncká elektronika a kybernetika Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně. Předložená práce má 97 stran textu včetně seznamu literatury a přehledu symbolů a zkratek. Je dokumentována 56 obrázky a 12 tabulkami. Seznam literatury čítá 121 citací, z nich 32 je z posledních pěti let. Součástí práce je příloha v rozsahu 42 stran, obsahující podrobný popis měřicích metod, výsledků měření a programového vybavení pro zpracování naměřených dat. Aktuálnost tématu práce Jednotlivá dílčí témata předložené práce - modelování pole ultrazvukových sond, modelování a analýzu ohřevu tkáňového modelu a komplexní pohled na reakci embryonálních kmenových buněk po diagnostickém ozvučení - považuji za velmi aktuální Přínos práce Nejsem odborníkem v oblasti matematického a počítačového modelování a proto předpokládám, že přínos předložené práce v tomto ohledu bude posouzen příslušným odborníkem. Z pozice biofyzika a navíc člověka, který více než 15 let jako člen Evropské komise pro bezpečnost lékařského ultrazvuku monitoroval publikace, které měly vztah k možnému riziku ultrazvukových aplikací v medicíně, oceňuji výsledky modelování ohřevu tkáňového modelu a především závěry posledního oddílu práce, který se zabývá působením diagnostického ultrazvuku na embryonální kmenové buňky. Za velmi významný výsledek považuji zjištění, že diagnostický ultrazvuk nestimuluje diferenciaci těchto buněk a zachovává jejich pluripotentní vlastnosti. Je jen škoda, že pokusy s kmenovými buňkami byly provedeny na přístroji ULTRAMARK 4 s mechanickou sektorovou sondou.Tento typ sond se již řadu let v ultrasonografii nepoužívá. Publikace Ze seznamu publikací autora i z připojených reprintů vyplývá, že podstatná část výsledků plánovaných cílů práce byla publikována. Poněkud zarážející je jen, že většina publikací pochází ze sborníků konferencí. Poslední část práce - účinek diagnostického ultrazvuku na embryonální kmenové buňky - zřejmě dosud publikována nebyla. Vzhledem k závažnosti výsledků pro posuzování možného rizika doporučuji její urychlené publikování v některém z renomovaných ultrazvukových časopisů (např. Ultrasonics nebo Ultrasound in Biology and Medicine). Vědecká erudice autora Vzhledem k šíři záběru studované problematiky i k dosaženým výsledkům považuji autora za formující se vědeckou osobnost. Celkové hodnocení Práce je zpracována velmi dobře s minimem chyb či překlepů. Rovněž obrazová i tabulková dokumentace je na velmi dobré úrovni. Práce obsahuje řadu nových poznatků, které rozšiřují pohled na možná rizika diagnostických aplikací ultrazvuku. Upozorňuji však na úskalí, které představují zjednodušené podmínky modelů a doporučuji opatrnost při interpretaci výsledků dosažených na modelech či isolovaných buněčných systémech. Připomínky - Moje hlavní připomínka se týká názvu práce, který je poněkud zavádějící. Čtenář bude v práci marně hledat účinek ultrazvuku na skutečný vývoj plodu. Vývoj plodu, ať již lidského nebo zvířecího, je biologický děj velmi obtížně modelovatelný jakýmkoliv druhem modelu. Velmi zajímavé výsledky ohřevu tkáňového modelu jsou jen jedním z možných aspektů, který může vývoj plodu ovlivnit. - Str. 13: ultrazvuková sonografie - je pleonasmus. Stačí sonografie nebo ultrazvukové zobrazení. - V kapitole 4 při popisu měničových řad a jejich buzení se operuje s pojmem apertura. V textu však chybí definice tohoto pojmu pro řadu měničů. - Str. 48, ř. 9 zdola se uvádí:" model představuje rozvrstvení při vyšetření v 2. a 3. trimestru". Není správné používat stejný model v průběhu 6 měsíců vývoje plodu. Ve 2. trimestru je plod ještě relativně malý vzhledem k prostoru naplněnému plodovou vodou. Akustické parametry takového modelu budou odlišné od situace, kdy plod vyplňuje podstatnou část dělohy. Navíc ve 3. trimetru pokračuje osifikace kostí, čímž vznikají větší rozdíly v akustické impedanci. - Str. 57, ř. 6 zdola. V práci tohoto typu by se neměl objevovat výraz vteřina jako jednotka času. - Nelíbí se mi udávání hodnot akustické impedance v Mrayl. Doporučuji používat jednotky SI soustavy. Dotazy 1.V odstavci 5.3.4 jsou uvedeny výsledky modelového oteplení v tkáňovém modelu za použití lineární a fázově buzené řady měničů. V současné době se však pro porodnické vyšetřování používá velmi často konvexní sonda. Bude se modelové oteplení takto uspořádanými měniči blížit spíše lineární nebo fázově buzené řadě? 2. Z jakého materiálu byly Petriho misky a jak velký byl odraz o jejich dna? Z echogramů na str. P 19 to jednoznačně nevyplývá. 3. Jestliže ozvučení EKB za diagnostických podmínek neovlivňuje pluripotenci ani životnost buněk, čím lze vysvětlit mírné snížení proliferace a inhibici endocytózy? Je tato inhibice dočasná? Závěr Předložená práce je zdařilou syntézou inženýrského a biologického pohledu na zkoumanou problematiku. Autor prokázal široký záběr znalostí jak technického tak biologického charakteru. I když rozsahem převládá elektronická problematika včetně tvorby tkáňových modelů a jejich experimentální analýzy, pro posouzení možného rizika ultrazvukových diagnostických aplikací mají velký význam výsledky ohřevu tkáňového modelu a především výsledky pokusů s embryonálními kmenovými buňkami. Předložená práce plně odpovídá zákonným požadavkům na doktorskou disertační práci. Doporučuji přijmout práci k obhajobě a na jejím základě udělit Ing. Josefu Jarošovi vědecký titul Ph.D. 6. 11. 2009 Prof. MUDr. Ivo Hrazdira, DrSc., Emeritní profesor Lékařské fakulty MU Klinika zobrazovacích metod FN u sv. Anny v Brně
eVSKP id 24833