bakalářská práce

Rentgenová počítačová tomografie chrupavčitých tkání embryí

Text práce 9.75 MB

Autor práce: Ing. Markéta Kaiser, Ph.D.

Ak. rok: 2015/2016

Vedoucí: doc. Ing. Tomáš Zikmund, Ph.D.

Oponent: Mgr. Jan Křivánek, Ph.D.

Abstrakt:

Výzkum chrupavky se standardně realizuje pomocí optických mikroskopů na histologických
řezech. Pro objasnění mechanismů jejího vývoje a formování je ale zapotřebí technik,
které umožní zobrazit chrupavku ve 3D. Tato práce se zabývá rentgenovou počítačovou tomografií
myších embryí. Konkrétně se věnuje vizualizaci chrupavčitých tkání v obličejové
části. V práci jsou shrnuty základy rentgenové počítačové tomografie a dále je zpracována
krátká rešeršní studie zabývající se kontrastováním měkkých tkání pro rentgenové záření.
V rámci práce je stanoven postup pro realizaci tomografického měření myších embryí kontrastovaných
látkou PTA. Tento postup obsahuje protokol aplikace kontrastovacích látek,
upevnění vzorku, nastavení CT přístroje a postup pro segmentaci a vytvoření 3D modelu
chrupavky. Dílčí výsledky jsou demonstrovány na myších embryí vývojového stádia
od 12,5 do 17,5 dne. Z důvodu zlepšení kvality dat a standardizace postupu měření a přípravy
vzorků jsou v práci zkoumány parametry rentgenové trubice a teplotní podmínky
při tomografickém měření. Jsou ukázány výsledné 3D modely obličejové části a možnosti
následných analýz modelů.

Klíčová slova:

rentgenová počítačová tomografie; kontrastování měkkých tkání; embrya

Termín obhajoby

22.06.2016

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (B3A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (B-FIN)

Složení komise

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)

Náplní bakalářské práce bylo stanovení protokolu pro tomografické měření ex vivo myších embryí s cílem vizualizace chrupavčité tkáně v oblasti hlavy. Z pohledu vývojové biologie se počítačová tomografie začíná prosazovat jako stěžejní 3D zobrazovací technika orgánů malých živočichů a proto lze toto téma považovat za velmi aktuální.
     Studentka v práci popisuje přípravu vzorku, tomografické měření, segmentaci chrupavčité tkáně a vizualizaci dat. Postup měření je vázán na mikroCT systém od výrobce GE, na kterém studentka samostatně realizovala tomografické měření vzorků v rámci laboratoře rentgenové počítačové tomografie ve výzkumném centru CEITEC VUT. Pro zpracování dat a vytvoření 3D modelu studované tkáně využívá dvou profesionálních softwarů pro CT data. Modely vybraných vzorků byly navíc ve vhodném měřítku vyrobeny metodou 3D tisku. Kompletní postup je publikován v impaktovaném časopisu, což jen potvrzuje nadstandartní přístup studentky ke studiu a práci v laboratoři. Pro účel zlepšení kvality tomografických dat těchto vzorků bakalářská práce navíc diskutuje vliv upnutí vzorku v agaroza gelu, teplotní stabilitu vzorku během měření a sleduje vlastnosti použité rentgenové trubice.
      Tímto považuji cíle bakalářské práce za splněné. Formální úroveň práce vnímám jako velmi dobrou. Doporučuji bakalářskou práci k obhajobě a hodnotím ji výsledným klasifikačním stupněm A/ výborně.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Mgr. Jan Křivánek, Ph.D.

Autorka Markéta Tesařová předkládá velmi kvalitní a v mnoha ohledech prakticky přínosnou bakalářskou práci vysvětlující a zdokonalující práci s metodou počítačové tomografie na biologických vzorcích.
Vlastní text práce doplněný o řadu schematických a přehledných obrázků zaujímá celkem 38 stran rozdělených do základních kapitol a podkapitol. V členění některých kapitol však dochází ke splynutí obsahu náležícího spíše k teoretickému úvodu a vlastních výsledků, bylo by vhodné kapitoly více specifikovat, případně text rozdělit na část teoretickou a praktickou (výsledky). Taktéž ihned v abstraktu se vyskytuje několik zkratek a pojmů, které by měly být vysvětleny, aby byl text i nezainteresovanému čtenáři srozumitelný (PTA; co znamená vývojové stádium myšího embrya 12,5, …). V práci se bohužel objevuje řada gramatických chyb ve skloňování, interpunkci, a taktéž několik anglikanismů jako například „kontrastovací agent“, kterým by se dalo vyhnout. Jako velmi zdařilou hodnotím naopak přiložený přehledný manuál pro zpracování dat a návod na zdokonalené postupování při manipulaci se vzorky před samotným měřením.
I přes drobné nedostatky v textu hodnotím práci jako vysoce nadstandardní. Autorka prokázala své zaujetí a aktivní přístup k práci tím, že se již v této fázi studia stala první autorkou na článku publikovaném v odborném časopise s impakt faktorem (!) a stala se rovněž spoluautorkou a členem mezinárodního výzkumného týmu. Práci proto jednoznačně doporučuji k obhajobě a autorce přeji hodně síly do dalšího výzkumu!
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Otázky k obhajobě:
  1. 1) Nejen v metodě CT, ale i v elektronové mikroskopii se jako látky zvyšující kontrast používají některé těžké kovy. Dokážete vysvětlit, jaké jsou obecně rozdíly/podobnosti v kontrastování pro účely CT a elektronové mikroskopie?
  2. 2) V elektronové mikroskopii se využívá imunologického značení protilátkami s navázanými zlatými částicemi. Bylo by možné pomocí metody CT využít taktéž tohoto postupu?
  3. 3) V textu zmiňujete látku gallocyanin-chromalum a jeho vlastnost, že pomocí něho dokážeme zobrazit buněčnou hustotu a jednotlivé buňky. Na jaké struktury se váže?
  4. 4) Je pomocí metod CT možno zobrazit jednotlivé buňky, případně jaké by musely být podmínky?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová