Katedra teorie obvodů na Fakultě elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze (FEL ČVUT) hraje klíčovou roli ve vzdělávání a výzkumu v oblasti elektrotechniky a informatiky. Katedra zabezpečuje širokou škálu předmětů z teorie obvodů, zpracování signálů a biomedicínského inženýrství, čímž připravuje studenty na náročné výzvy moderního světa.
Výuka a studijní programy
Výuka na katedře pokrývá široké spektrum témat, od základů teorie obvodů až po pokročilé magisterské předměty. Studenti se seznámí s elektronickými prvky a obvody, základy elektrických obvodů a teorií obvodů. Následují mírně pokročilé předměty jako Elektronické obvody 1 a 2, Analogové a aktivní obvody, které dále prohlubují znalosti v této oblasti.
Pro magisterské studium jsou k dispozici pokročilé předměty, jako je Zpracování analogových signálů, Implementace analogových soustav a Analogové obvody a systémy. Tyto kurzy jsou navrženy tak, aby poskytly studentům hluboké porozumění komplexním systémům a metodám jejich návrhu.
V oblasti zpracování signálů výuka začíná základními předměty jako Signály a systémy, Číslicové zpracování signálů a Základy zpracování signálů. Pokročilejší předměty zahrnují Pokročilé metody DSP, Adaptivní metody zpracování signálů, Analýzu experimentálních dat, Syntézu audio signálů, Zpracování biologických signálů, Zpracování řeči a Zpracování a kódování audio signálů.
Katedra také nabízí předměty v oblasti biomedicínského inženýrství, které kombinují technické a medicínské aspekty. Mezi technicky orientované předměty patří Základy lékařské elektroniky, Lékařská technika, Úvod do bioinženýrství, Biologické signály a Zpracování biologických signálů. Medicínsky zaměřené předměty zahrnují Základy anatomie a fyziologie I. a II. (vyučované na FTVS UK), Neurofyziologii (vyučované na 2. LF UK), Modelování a analýzu mozkové aktivity a Genetiku.
V rámci individuálních projektů a závěrečných prací katedra připravuje budoucí elektrotechnické inženýry, kteří jsou schopni aplikovat své znalosti v praxi. Studenti se učí pracovat s moderními nástroji, jako jsou Altium, Solidworks a Matlab, a získávají praktické zkušenosti s realizací elektrických obvodů a implementací algoritmů zpracování signálů a řízení.
Katedra poskytuje moderní formy výuky, včetně online kurzů dostupných na YouTube, jako jsou kurzy doc. Hospodky a Dr. Výzkumné skupiny doc. Rusze.
Výzkumné aktivity
Výzkumná skupina doc. Rusze se ve spolupráci s lékařskými pracovišti věnuje teoretickým i praktickým otázkám v oblasti neurologie, foniatrie a logopedie. Zaměřuje se zejména na analýzu, modelování a interpretaci řečových patologií, což přispívá k hlubšímu poznání a je využíváno při diagnostice a hodnocení léčby.
Řeč je významným ukazatelem motorických funkcí a koordinace, a zároveň je citlivá k postižení centrální nervové soustavy. Výzkum se soustředí na vývoj technologií pro automatické hodnocení tíže postižení hlasu a řeči, které mohou sloužit jako cenný ukazatel pro včasné stanovení diagnózy neurodegenerativních onemocnění, jako je Parkinsonova nemoc.
Parkinsonova nemoc, běžné neurodegenerativní onemocnění, se projevuje motorickými příznaky, které se objevují až po významném úbytku dopaminergních neuronů. Změny v řeči, jako je monotónnost, nepřesná artikulace či poruchy rytmu, mohou předcházet rozvoji motorických příznaků až o 10 let. Výzkum katedry se zaměřuje na vývoj přesných, objektivních a neinvazivních metod pro včasnou diagnostiku.
Další oblastí výzkumu je vzácné dědičné onemocnění - Huntingtonova nemoc. Poruchy řeči, jako je dysartrie, se mohou lišit v závislosti na neurologickém onemocnění, což umožňuje využít řeč pro lokalizaci neurologického postižení a diferenciální diagnostiku.
Výzkum se také zabývá rozdíly v řeči u různých atypických parkinsonských syndromů, jako jsou progresivní supranukleární obrna nebo mnohotná systémová atrofie, kde je diagnostika v počátečních fázích obtížná.
Přestože pro většinu neurodegenerativních onemocnění neexistuje léčba zpomalující odumírání mozkových buněk, moderní medicína nabízí prostředky ke zmírnění projevů, včetně léků, logopedické péče a chirurgických zákroků. Katedra se podílí na projektech zaměřených na dopady změn parametrů stimulace na chůzi a kvalitu řeči, hodnocení efektů léků na řeč a fyzioterapii.
V oblasti výzkumu epilepsie a její chirurgické léčby katedra vyvíjí technologie pro hodnocení biologických signálů (EEG, iEEG, HD-EEG) a medicínských obrazů (CT, MR, PET, SPECT), které doplňují klinická hodnocení.
Ve spolupráci s Kansaskou státní univerzitou katedra vyvíjí nové struktury mikrovlnných aplikátorů pro léčbu nádorů, výpočetní platformy pro plánování mikrovlnné ablace a studuje parametry tkání v závislosti na teplotě a frekvenci.
Dále se výzkum zaměřuje na vývoj systémů pro monitorování orgánů, jako jsou ledvinné štěpy a cévní protézy, s cílem včas zachytit snížení krevní perfuze a zvýšit úspěšnost transplantací.
Granty a spolupráce
V roce 2025 získali pracovníci katedry dva nové granty AZV, grant ERC a grant JPND. Katedra aktivně řeší několik grantových projektů, včetně NPO - Národní ústav pro neurologický výzkum, AZV - Role hipokampu v neokortikálních epileptických sítích, AZV - Automatická detekce a objektivní parametrizace hypometabolismu v PET zobrazení mozku a AZV - Video analýza hypomimie u Parkinsonovi nemoci a dalších synukleinopatií.
Katedra spolupracuje s řadou partnerů, jako jsou AŽD Praha, Digiteq, Apsara Energy, a podílí se na mezinárodních projektech s lékařskými pracovišti po celém světě.
Moderní technologie a nástroje
Katedra poskytuje studentům moderní formy výuky a vybavení. Studenti se učí pracovat se základními nástroji počítačem podporovaného návrhového prostředí, jako jsou Altium, Solidworks a Matlab. Dále se učí praktické realizaci elektrických obvodů a implementaci algoritmů zpracování signálů a řízení.
Katedra také nabízí moderní formy výuky, jako jsou online kurzy dostupné na YouTube, které pokrývají širokou škálu témat, od elektronických obvodů po analogové obvody.
Další aktivity a služby
Katedra se podílí na organizaci odborných seminářů a konferencí, které umožňují setkávání s kolegy z oboru, navazování a prohlubování pracovních kontaktů. Tyto akce pokrývají širokou škálu témat, od mikrovlnné techniky a rádiových určování polohy po zpracování signálů a biomedicínské inženýrství.
Katedra nabízí služby v oblastech vývoje a realizace elektronických obvodů, vývoje a implementace algoritmů číslicového zpracování signálů a analýzy a diagnostiky elektronických obvodů.
Laboratoř státního etalonu času a frekvence, která je součástí katedry, je pověřena uchováváním Státního etalonu času a frekvence v ČR a podílí se na tvorbě světové časové stupnice UTC.
Seznam vybraných publikací a konferenčních příspěvků svědčí o aktivní vědecké činnosti pracovníků katedry v oblastech teorie obvodů, zpracování signálů a aplikované elektromagnetismu.
