Vědecký výzkum oddělení biomatematiky je zaměřen zejména na analýzu a měření trojrozměrných obrazových dat s využitím stereologie, trojrozměrné analýzy obrazu a počítačových rekonstrukcí. Oddělení dále poskytuje konzultace a technickou podporu v oblasti počítačových sítí, počítačové grafiky, statistiky, stereologie a konfokální mikroskopie pro ostatní oddělení Fyziologického ústavu i pro další ústavy Krčského areálu. V rámci Krčského areálu oddělení biomatematiky zajišťuje:  

1. Správu lokální počítačové sítě (LAN) (doména: biomed.cas.cz) zahrnující cca 1000 stanic (PC) a E-mailových schránek. Správu počítačových serverů zajišťujících základní služby (DNS, DHCP, mail, web, antispam a antivir, firewall, FTP, zálohovací server).  

2. Testování výkonu LAN a plánování jejího dalšího vývoje s ohledem na stále vyšší nároky na její výkon a bezpečnost.  

3. Provoz a údržbu konfokálních mikroskopů, včetně obsluhy, školení a konzultací.

1. Správu LAN, včetně instalace síťového softwaru, administrace, provozování a vystavování informací na internetových i intranetových stránkách ústavu.  

2. Konzultace v oblasti statistiky a statistické zpracování vědeckých výsledků.  

3. Provoz systému C.A.S.T. GRID (Olympus) pro stereologická měření, včetně konzultací v oboru stereologie.  

Vědecký výzkum oddělení biomatematiky zahrnuje jak vývoj nových metod a programů, tak i řadu aplikací ve spolupráci s jinými pracovišti. Vyvíjejí se nové stereologické metody, které jsou používány spolu s dalšími metodami pro měření objemu, povrchu, délky a dalších geometrických charakteristik biologických objektů, např. charakteristik jejich prostorového uspořádání. Účinnost a použitelnost metod je porovnávána na teoretické i praktické úrovni. Mezi hlavní témata vědeckého výzkumu dále patří vývoj a počítačová implementace metod trojrozměrné analýzy obrazu a rekonstrukce biologických objektů ze sériových řezů, včetně jejich interaktivní vizualizace. Z rozsáhlého programového vybavení vyvinutého v oddělení biomatematiky lze zmínit více než 80 modulů pro stereologii, zpracování a měření obrazových dat v prostředí ELLIPSE (ViDiTo, SR), 150 softwarových modulů pro zpracování obrazu v prostředí IRIS EXPLORER (NAG, UK), softwarový systém Rapid 3D pro trojrozměrnou vizualizaci objemných vzorků, program STESYS pro generování stereologických testovacích systémů a moduly v prostředí ImageJ. Obrazy sériových řezů jsou převážně snímány pomocí konfokální mikroskopie. Řada aplikací, především v oblasti konfokální mikroskopie a stereologie, probíhá ve spolupráci s dalšími pracovišti Fyziologického ústavu i jiných ústavů AV ČR a SAV a s univerzitními pracovišti v ČR i v zahraničí (univerzity v Lublani, Loma Lindě, Soluni a v Janově). Tyto spolupráce jsou zaměřeny např. na studium kapilárního řečiště placentárních klků, vláken kosterních svalů, mozku a zubní dřeně, stavby embryonální kuřecí ledviny, membránových mikrodomén v žírných buňkách, jaderných struktur a endoplazmatického retikula, vývoje kuřecího embrya, anatomické stavby jehlic, atd. Vedle konfokálního mikroskopu jsou jako další zdroje obrazů sériových řezů využívány lékařské zobrazovací systémy, jako CT, MR, SPECT, které jsou umístěny ve spolupracujících ústavech v Praze. U takto získaných obrazových dat jsou řešeny otázky registrace sousedních sérií řezů a vyvíjeny počítačové aplikace pro následné objemové a povrchové trojrozměrné rekonstrukce. V rámci centra základního výzkumu „Fluorescenční mikroskopie v biologickém a lékařském výzkumu“ jsou rozvíjeny aplikace moderních fluorescenčních metod a metod dvoufotonové mikroskopie.

 

Publikace