Projekty

Biomedicínské inženýrské systémy XIV

SP2018/164

Penhaker Marek prof. Ing., Ph.D.

prof. Ing. Martin Černý, Ph.D.

01. 01. 2018 - 31. 12. 2018

Projekt navazuje na vědecko-výzkumnou činnost realizovanou v předchozích letech v rámci interních grantů Biomedicínské inženýrské systémy. Řešitelská skupina má tedy dostatek zkušeností s realizací a kvalitními výstupy projektů tohoto typu. Řešiteli projektu byli vždy doktorandi a nadějní studenti magisterského studia, kteří v rámci těchto projektů realizovali své disertační, diplomové práce. V rámci projektu garantovaného školitelem doktorandů je Doc. Ing. Marek Penhaker, Ph.D. jsou vytvořeny pracovní skupiny řešící dílčí úkoly projektu, které jsou složeny vždy z jednoho doktoranda či zaměstnance ve funkci vedoucí skupiny, případně zaměstnance ve funkci zodpovědného vedoucího skupiny, mladší doktorandi ve funkci řešitel a v neposlední řadě studenti ve funkci řešitelů dílčích problémů projektu. Projekt jednoznačně vede k výchově nadějných VaV pracovníků od analýzy konkrétních problémů, přes návrhy řešení a realizace až po presentaci výstupů dle aktuální vydané metodiky VaV MŠMT. Průkaznost kvality podávaného projektu je, že byly v předchozích letech vždy řešeny aktuální vědecko-výzkumné problémy vycházející především z praxe. Dokladem toho je i řešením projektu, kde v minulém roce 2017 bylo publikováno přes 26 publikací, z toho čtyři v impaktovaných žurnálech, 22 na konferencích uvedených v ISI WOK a SCOPUS. Výsledky řešení byly následně transformovány do Ochrany duševního vlastnictví v roce 2017, kde jsou dva podané patenty v ČR. Souhrnně projekt splnil předpokládané výsledky projektu dle evidence vědy a výzkumu metodiky MŠMT. Na projektu se podílejí 100 % pouze pracovníci s nenulovým výkonem v RIV 2016. V roce 2017 vytvořil tým 393RIV bodů. V průběhu řešení projektu budou řešeny tyto dílčí úkoly: 1.Diagnostika extrapyramidových poruch hybnosti s využitím inerciálních senzorů. - V rámci úzké spolupráce s Neurologickou klinikou FN Ostrava bude provedena sada experimentálních měření pacientů s extrapyramidovými onemocněními s využitím inerciálních senzorů. Naměřená data budou poté vyhodnocována a analyzována za účelem detekce projevů daných nemocnění a také za účelem analýzy vývoje daného onemocnění. Další součástí výzkumného záměru je aplikace inovovaných rehabilitačních pomůcek za účelem zvýšení účinku terapie u těchto typů onemocnění. 2.Digitalizace oftalmologických cvičení III - Projekt se zabývá digitalizací diagnostických metod v oftalmologii a také digitalizaci HW trenažerů pro rehabilitaci očních poruch u dětí a dospělých. Jedná se o matematické modelování retinálních struktur s cílem extrakce oblasti optického disku, retinálních lézí a retinálního cévního systému. 3.VectoCariography V – Vytvoření algoritmů a modelů pro moderní metody zpracování, sdílení a vyhodnocení elektrofyziologických dat. Dílčí aktivity si klade za cíl konstrukci vektorkardiografu s se stejnosměrným měřením složky EKG signálu, Frankovými svody a metody optimalizace rozložení elektrod pro dlouhodobé měření vektokardiografie. 4.Analýzy a modelování RTG záření – předpokládá se řešení problému analýzy a modelování efektu rozptýleného RTG záření na kvalitu skiagrafických záznamů v klinických podmínkách. Cílem je určit životnost a vliv počtu ozáření kazety na kvalitu snímků. 5.BioSensation V – Předmětem výzkumu budou nové možnosti elektrochemických materiálů využitelných pro měření a stimulaci biologických objektů a objektivizace vlivů měření. Výzkum bude směřován do možnosti diagnostiky a terapie s využitím ionizujícího záření a eliminace artefaktů při použití zobrazovací techniky. 6.Metody diagnostiky kardiovaskulárního systému – Předmětem výzkumu bude návrh nové elektrody pro měření srdečního výdeje založený na dilučním principu s ohledem na existující model cévního řečiště. Vývoj senzorických řešení pro model kardiovaskulárního systému za účelem zvýšení přesnosti realizovaného modelu. Optimalizace algoritmů pro určení hodnot krevního tlaku ze zpoždění pulsní vlny a její další závislosti na variabilitě tepové frekvence.

doc. RNDr. Jindřich Černohorský, CSc.
Ing. Vladimír Kašík, Ph.D.
prof. Ing. Martin Augustynek, Ph.D.
Ing. Lukáš Peter, Ph.D.
MUDr. František Jurek
Ing. Jan Kubíček, Ph.D.
Ing. Iveta Bryjová
prof. Ing. Marek Penhaker, Ph.D.
Bc. Jaroslav Adzima
Ing. Radek Halfar, Ph.D.
Ing. Jan Foltyn
Ing. Daniel Barvík, Ph.D.
Ing. Karel Fojtík
Ing. David Oczka, Ph.D.
Ing. Lenka Plačková
Ing. Klára Bajgarová
Ing. Daniel Bielčik
Ing. Iveta Fajtová
Bc. Jan Polomík
Bc. Matouš Procházka
Bc. Jan Suchánek
Ing. Jaroslav Vondrák, Ph.D.
Bc. Pavel Stolbenko
Bc. Tereza Kunová
Bc. Lucie Slaninová
Bc.Ing. Karolína Danišová
Bc. Miriam Zwierzyna
Bc. Barbora Šulyová
Antonino Proto
prof. Ing. Martin Černý, Ph.D.

Příprava a návrh řešení dílčích úkolů se opírá o dlouhodobou dílčí spolupráci založenou jak na osobních kontaktech tak institucionální spolupráci subjektů VŠB – TUO, FN Ostrava a Městské Nemocnice Ostrava v minulosti. Tato spolupráce je nyní zastřešena nejen formálně. Globálním cílem je úspěšně aplikovat znalosti a dovednosti řešitelů v oblasti Biomedicínského inženýrství do řešení reálných praktických problémů z klinické praxe a zvýšit a podpořit vědecko-výzkumné aktivity studentů doktorských a magisterských studijních programů ve spolupráci s akademickými pracovníky. Harmonogram řešení je následující: Analytická fáze proběhla v rámci přípravy žádosti projektu a všichni řešitelé mají jasnou představu, jaké problémy a s jakými kroky bude potřeba řešit. Fáze přípravy řešení zahrnuje období leden až březen – kdy bude zprovozněno měření v dílčích částech projektu a dokoupeny senzory a prostředky pro měření tak, aby byl připraven HW k měření a zprovozněny snímače pro snímání dat. Ve druhé fázi duben – srpen proběhnou testy a první měření na realizovaném HW. Data budou otestována na správnost a započne fáze předzpracování dat a odladění problémů v měřicích řetězcích a případně nespolehlivosti měření. Ve třetí fázi červenec až září, budou publikovány první dílčí výsledky měření a zpracování dat a současně budou řešeny problémy analýzy a vyhodnocení biosignálů a měřených dat. Současně budou magisterští studenti finalizovat realizační části diplomových prací. Ve čtvrté fázi září – prosinec budou k dispozici finální výsledky a hotové algoritmy a metodiky zpracování, optimalizace dat tak, aby byly podány patenty, užitné vzory, funkční vzorky, presentovány finální výsledky řešení a zpracovávaná závěrečná zpráva projektu.
Dílčí cíle projektu vyplývají z jeho částí a to:
1.Diagnostika extrapyramidových poruch hybnosti s využitím inerciálních senzorů - výsledkem výzkumného záměru je využití inerciálních senzorů a pokročilých metod zpracování signálů za účelem diagnostiky vývoje neurodegenerativních onemocnění, které se projevují poruchami hybnosti.
2.Digitalizace oftalmologických cvičení III- V rámci projektu budou navrženy SW algoritmy pro digitalizaci jednotlivých cvičení (Lancasterovo plátno, nácvik a prohlubování stereopse, aj..), které budou nasazeny k testování na oční klinice. Dílčí částí projektu je zpracování obrazu očního pozadí předčasně narozených dětí, které trpí retinopatií. Návrh algoritmu pro vyhodnocení obrazů a následné zpracování a vyhodnocení pokroku léčby.
3.VectoCariography V – Výstupem výzkumu v této oblasti by mělo být definování algoritmy a modely podpory diagnostiky na základě klasifikace prostorového pohybu vektoru u dílčích signálů. Současně bude výstupem optimalizace rozložení elektrod pro dlouhodobý monitoring vektokardiografických záznamů.
4.Analýzy a modelování RTG zářen – výsledkem výzkumu bude návrh a realizace měření a ověřovacích postupů pro zjištění stálosti kvalitativních záznamů ze skiagrafie v klinických podmínkách. Zjištění povede k definování objektivní použitelnosti ozařovací kazety v provozu.
5.BioSensation V - Výstupem bude výzkumu možnosti elektrochemických materiálů pro měření a přenos bioelektrických signálů. Budou realizovány klinické zkoušky a validační experimenty s cílem ověřit možnost použití nekovových materiálů pro stimulaci a měření biologických objektů s využitím zobrazovacích technik.
6.Metody diagnostiky kardiovaskulárního systému – Výsledkem bude návrh a realizace nového elektrochemického snímače pro kontinuální měření obsahu rozpuštěné glukózy v tekutině. Bude realizovaný prototypové zkoušky a měření na kalibrovaných systémech spektrofotometrie. Výstupem bude přihláška patentu a publikace objevů. Výstupem budou nové senzory pro měření průtoku v modelu kardiovaskulárního systému, s tím souvisejícím vývojem inovovaných diagnostických přístupů k odhadu kontinuální měření krevního tlaku a žurnálové publikace.