Doktorské vzdělání poskytne absolventům magisterského vysokoškolského studia v oblasti biomedicínské elektroniky a biokybernetiky vyšší stupeň vzdělání, prohlubující teoretické znalosti.
Cílem je prohloubení teoretických znalostí studentů ve vybraných částech vyšší matematiky,fyziky a disciplin, tvořících teoretický základ zvoleného oboru. Studium jim také umožní získat potřebné zkušenosti v experimentální práci a zpracování jejích výsledků, včetně využití vyšších metod aplikované informatiky.
Konečním cílem je naučit absolventy metodám vědecké práce.

Absolvent doktorského studia by měl být vyhraněnou osobností s výrazným vědeckým výsledkem, širokým rozhledem a schopností řešit složité vědecké a výzkumné technické úlohy v oblasti biomedicínské elektroniky a biokybernetiky a oblastech souvisejících.
Maximální míra flexibility a profesní adaptability v širokém oboru je samozřejmou vlastností absolventa doktorského studia.
Absolventi doktorského studijního programu v biomedicínské elektronice a biokybernetice budou schopni pracovat jako vědečtí a výzkumní pracovníci v základním či aplikovaném výzkumu zejména v medicínské a biologické oblasti, jako specializovaní odborníci vývoje, konstrukce a provozu v různých výzkumných a vývojových institucích, a u výrobců či uživatelů vyspělé techniky, zejména biomedicínské.

Absolvent doktorského studia by měl být vyhraněnou osobností s výrazným vědeckým výsledkem, širokým rozhledem a schopností řešit složité vědecké a výzkumné technické úlohy v oblasti biomedicínské elektroniky a biokybernetiky a oblastech souvisejících. Maximální míra flexibility a profesní adaptability v širokém oboru je samozřejmou vlastností absolventa doktorského studia. Absolventi doktorského studijního programu v biomedicínské elektronice a biokybernetice budou schopni pracovat jako vědečtí a výzkumní pracovníci v základním či aplikovaném výzkumu, jako specializovaní odborníci vývoje, konstrukce a provozu v různých výzkumných a vývojových institucích, a u výrobců či uživatelů vyspělé přístrojové techniky a aplikační informační technologie zejména v medicínské a biologické oblasti.

prof. Ing. Jiří Jan, CSc.

1. Analýza elektrokardiogramů a elektrogramů izolovaných srdcí pokusných zvířat

   Práce bude zaměřena na tvorbu metod pro předzpracování a automatickou analýzu humánních elektrokardiogramů a elektrogramů snímaných ze srdcí pokusných zvířat optickým systémem na LF MU v Brně. Analytická část projektu bude především zaměřena na tvorbu metod pro automatickou shlukovou analýzu, výběr reprezentativních cyklů a jejich klasifikaci při zpracování dlouhodobých záznamů. Uvedená problematika bude řešena v rámci společného grantu Fyziologického ústavu LF MU a ÚBMI FEKT VUT "Optické metody registrace elektrických potenciálů a koncentrace vápníku v srdci s laserovou stabilizací" (GA102/07/1473).

   Školitel: Kozumplík Jiří, doc. Ing., CSc.

2. Analýza mozkové konektivity založená na fúzi dat ze zobrazení funkční magnetickou rezonancí a elektroencefalografických dat

   Disertační projekt se zabývá analýzou vztahu experimentálních časově proměnných prostorových dat o mozkové aktivitě ze zobrazení funkční magnetickou rezonancí (fMRI) a simultánně snímaného elektroencefalografického signálu (EEG) v neurovědních experimentech. Očekává se, že fúze těchto dvou souborů dat, které se zřejmě informačně doplňují (detailní prostorové rozlišení v fMRI a vysoké časové rozlišení EEG) přinese významné poznatky o vnitřních relacích mozkových aktivit. Cílem disertační práce je navrhnout a ověřit vhodné metody pro analýzu a interpretaci těchto vnitřních souvislostí. Jedná se o téma, jež bude řešeno v těsné spolupráci s 1. neurologickou klinikou FN u sv. Anny v Brně (medicínský poradce projektu Prof. MUDr. Milan Brázdil, PhD). Téma je vhodné pro doktoranda, který chce řešit velmi zajímavé, vědecky aktuální a současně náročné téma v moderním oboru na pomezí neurověd a vyšších inženýrských metod pro zpracování signálových a obrazových dat. Projekt je v současnosti na ÚBMI podporován výzkumným centrem Data, Algoritmy, Rozhodování; v připravovaném společném grantu kliniky a ÚBMI se počítá také s podporou doktoranda. Podrobnější formulace tématu je k disposici u školitele.

   Školitel: Jan Jiří, prof. Ing., CSc.

3. Inteligentní zpracování a vizualizace dat v bioinformatice

   Cílem projektu je vývoj metod a algoritmů pro inteligentní zpracování a vizualizaci objemných dat v bioinformatice. Data budou získávána z moderních analytických přístrojů (zejména sekvenátorů a hmotnostních spektrometrů). Metody budou vycházet z moderních nástrojů zarovnávání sekvencí, shlukování a tvorbu fylogenetických stromů. Metody budou využity v aplikacích porovnávání genů a proteinů různých živočišných a rostlinných druhů a vizualizaci sekundárních a terciárních proteinových struktur. Pro ověření metod budou sloužit data získaná v rámci společných interdisciplinárních projektů s MU a MENDELU a také data z veřejných genomických a proteomických databází sekvencí.

   Školitel: Provazník Valentine, prof. Ing., Ph.D.

4. Klasifikace neurovědních dat ze zobrazení funkční magnetickou rezonancí pomocí analýzy nezávislých komponent

   Disertační projekt se zabývá využitím analýzy nezávislých komponent při zpracování dat ze zobrazení funkční magnetickou rezonancí (fMRI) pro neurovědní účely. Cílem disertační práce je navrhnout a ověřit vhodné metody pro klasifikaci komponent časově proměných prostorových (tedy 4D) experimentálních dat z neurovědních experimentů, sloužících ke sledování mozkových odezev pomocí fMRI při experimentální smyslové stimulaci vyšetřovaných osob. Jedná se o téma, jež bude řešeno v těsné spolupráci s 1. neurologickou klinikou FN u sv. Anny v Brně (medicínský poradce projektu Prof. MUDr. Milan Brázdil, PhD). Téma je vhodné pro doktoranda, který chce řešit velmi zajímavé, vědecky aktuální a současně náročné téma v moderním oboru na pomezí neurověd a vyšších inženýrských metod pro zpracování signálových a obrazových dat. Projekt je v současnosti na ÚBMI podporován výzkumným centrem Data, Algoritmy, Rozhodování; v připravovaném společném grantu kliniky a ÚBMI se počítá také s podporou doktoranda. Podrobnější formulace tématu je k disposici u školitele.

   Školitel: Jan Jiří, prof. Ing., CSc.

5. Metody analýzy genomických a proteomických dat s využitím číslicového zpracování signálů a obrazů

   Cílem projektu je vývoj metod a algoritmů pro analýzu genomických a proteomických dat pomocí číslicového zpracování signálů a obrazů. Data budou získávána z moderních i tradičních analytických přístrojů (elektrochemie, sekvenace, PCR a elektroforéza). Metody budou vycházet z moderních nástrojů pro filtraci, detekci, rozhodování, rozpoznávání obrazců, shlukování, a dalších. Metody budou využity v aplikacích porovnávání genů a proteinů různých živočišných a rostlinných druhů, vyhledávání subsekvencí včetně mutací v extrémně dlouhých sekvencích a identifikace druhů. Pro ověření metod budou sloužit data získaná v rámci společných interdisciplinárních projektů s MU a MENDELU a také data z veřejných genomických a proteomických databází sekvencí.

   Školitel: Provazník Valentine, prof. Ing., Ph.D.

6. Modelová studie mikrovlnné hypertermie

   Cílem disertační práce bude teoretická analýza a modelová studie hyperthermického ohřevu v oblasti mikrovln při léčení zhoubných nádorů. Práce má ověřit pomocí modelu ve zvoleném programovém prostředí působení výkonných vysokofrekvenčních elektromagnetických polí na různé typy biologických tkání včetně nádorových. Pro experimentální ověření dílčích dosažených výsledků budou využívána zařízení specializované laboratoře a odpovídající klinická pracoviště. Dosažené výsledky mají přispět k optimalizaci hypertermického výkonu v klinice a prokázat jeho účinnost při likvidaci nádorového bujení.

   Školitel: Rozman Jiří, doc. Ing., CSc.

7. Optická koherentní tomografie - zpracování a analýza vícerozměrných dat

   Projekt je zaměřen na prostudování akvizice dat u optického koherentního tomografu se zaměřením na diagnostiku sítnice. Dále se projekt bude zabývat návrhem metod pro potlačení šumu v těchto trojrozměrných datech a metod pro segmentaci jednotlivých retinálních vrstev, optického disku, cévního řečiště i patologií za využití vyšších metod zpracování obrazů včetně texturní analýzy. Pro řešení projektu bude využita stávající sada dat a data získaná ve spolupráci s universitou v Erlangenu v rámci běžícího grantového projektu.

   Školitel: Kolář Radim, doc. Ing., Ph.D.

8. Perfusní zobrazování pomocí magnetické rezonance

   Projekt je zaměřen na zvýšení potenciálu metod perfusního zobrazování pomocí magnetické rezonance. Jde o vývoj nových metod zpracování dynamických kontrastních sekvencí MRI obrazových dat se zaměřením na využití v onkologii. Cílem je návrh nových metod pro řešení odhadu arteriální vstupní funkce, zavedení nových modelů kinetiky kontrastní látky, zlepšení reprodukovatelnosti a podrobná validace vzhledem k potenciálnímu využití v klinické praxi. Zpracování bude probíhat na klinických a preklinických datech, dále na datech měřených na fantomech a na simulovaných datech. Projekt je začleněn do běžícího grantu GAČR.

   Školitel: Jiřík Radovan, doc. Ing., Ph.D.

9. Pokročilá analýza dat v průzvučné ultrazvukové výpočetní tomografii

   Disertační téma je zaměřeno na nově vznikající medicínskou zobrazovací modalitu - průzvučnou ultrazvukovou tomografii (USCT), v níž je zobrazovaný objekt postupně zkoumán ultrazvukovými impulsy vždy jedním z mnoha set měničů, obklopujících tento objekt a současně jsou ostatními snímači přijímány prošlé signály. Takto získaný rozsáhlý soubor dat pak může sloužit v prvé řadě k výpočetní kalibraci měřicího systému a rutinně dále k rekonstrukci trojrozměrné vnitřní struktury (3D obrazu) zobrazovaného objektu. Cílem disertační práce je rozvinout metodiku výpočetní kalibrace až do aplikačního stadia a také přispět k rozvoji pokročilých metod rekonstrukce obrazových dat z naměřených signálů. Disertační projekt bude součástí běžícího bilaterálního mezinárodního projektu, řešeného ve spolupráci s Forschunszentrum Karlsruhe (nyní součást Karlsruhe Institute of Technology KIT - Německo) a bude podporován na UBMI také výzkumným centrem Data, Algoritmy, Rozhodování.

   Školitel: Jan Jiří, prof. Ing., CSc.

10. Pokročilá multimodální fúze třídimenzionálních medicínských obrazových dat pro pediatrickou diagnostiku

    Disertační téma je zaměřeno na pokročilou multimodální fúzi 3D prostorových dat ze zobrazení magnetickou rezonancí (MRI), z roentgenovské počítačové tomografie (CT) a případně dalších modalit ve spolupráci s Klinikou dětské radiologie v Dětské nemocnici FN Brno (medicínský poradce disertace Doc. MUDr. Jarmila Skotáková, CSc). Jedná se o prostorové problémově orientované flexibilní lícování (registraci) obrazových dat z uvedených zobrazovacích modalit a následnou fúzi vedoucí k vektorovým obrazovým datům s potenciálně vyšší diagnostickou hodnotou. Cílem práce je kromě návrhu a implementace příslušných algoritmů fůze také ověření vhodné interpretace a medicínského využití takto získaných dat v těsné spolupráci s klinikou. Projekt navazuje na metodologicky podobně orientovaný běžící disertační projekt ve smlouvě s firmou Philips. Projekt je podporován firmou Philips Nederland, která kromě zajištění přístupu k originálním obrazovým datům nabízí také pravidelný příspěvek ke stipendiu doktoranda. Projekt je na UBMI podporován také v rámci výzkumného centra Data, Algoritmy, Rozhodování.

    Školitel: Jan Jiří, prof. Ing., CSc.

11. Studium elektrické aktivity mozku a svalů během komplexní pohybové terapie

    Cílem projektu je studium elektrické aktivity mozku a svalů během komplexní pohybové terapie. Získané poznatky o funkčním vztahu nervové soustavy a pohybovém aparátu budou využity pro návrh terapeutických přístupů využívajících zpětnou biologickou vazbu. V projektu bude využito snímání EEG a EMG klinickými přístroji při pohybové terapii na rehabilitačních přístrojích. Studie budou prováděny ve spolupráci s lékařskou fakultou. Součástí projektu je i vyhodnocení účinnosti terapie.

    Školitel: Kolářová Jana, doc. Ing., Ph.D.

12. Zpracování časových sekvencí v kontrastní ultrasonografii

    Projekt je zaměřen na analýzu časových sekvencí ultrasonografických snímků po aplikaci kontrastní látky se zaměřením na hodnocení perfuze vyšetřované tkáně. Cílem bude prostudovat nelineární jevy vznikající při použití kontrastní látky a nalézt metodologii pro předzpracování těchto snímků především se zaměřením na odhad a kompenzaci útlumu s cílem robustního odhadu dilučních křivek. Křivky budou dále zpracovávány dekonvolučními postupy a využity pro kvalitativní a kvantitativní hodnocení prokrvení snímané tkáně. Pro řešení projektu je k dispozici přístrojové vybavení na ÚBMI, které poskytne potřebná data. Další data budou získána na základě spolupráce s University of Bergen (Norsko) v rámci běžícího grantového projektu.

    Školitel: Kolář Radim, doc. Ing., Ph.D.