Projects

Biomedicínské inženýrské systémy X

SP2014/194

Penhaker Marek prof. Ing., Ph.D.

doc. RNDr. Jindřich Černohorský, CSc.

01. 01. 2014 - 31. 12. 2014

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. Projekt využívá také spolupráce osob z jiných fakult VŠB-TUO, neboť řešené problémy přesahují svou problematikou i do jiných specializací při řešení této vědecko-výzkumné činnosti. V rámci projektu garantovaného školitelem doktorandů je Doc. RNDr. Jindřich Černohorský, 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 2013 bylo publikováno přes 22 publikací, z toho dvě v impaktovaných žurnálech, 20 na konferencích uvedených v ISI WOK a SCOPUS. Výsledky řešení byly následně transformovány do Ochrany duševního vlastnictví v roce 2013, kde jsou dva podané patenty v ČR, jeden patent podaný v USA, jeden registrovaný patent v ČR a několik funkčních vzorků, podaných užitných vzorů a softwarů. Souhrnně projekt překročil předpokládané výsledky projektu dle evidence vědy a výzkumu metodiky MŠMT. Na projektu se podílejí 100 % pouze pracovníci s nenulovým výkonem v RIV 2011. V roce 2013 vytvořil tým 260 RIV bodů, v roce 2012 předcházející projekt dosáhl na 1230 RIV bodů při dotaci 880 tis. Kč., tedy poměr cena/výkon projektu je vypočtena na 360 Kč/RIV bod. V roce 2011 byly na projektu Biomedicínské inženýrské systémy vytvořeny současným týmem řešitelů následující výsledky aktuálně uznané RIV body 1770. V průběhu řešení projektu budou řešeny tyto dílčí úkoly: 1. Bio-Telemedicine – Skupina věnující se jak hardwarovému tak softwarovému řešení měření a testů biotelemetrie na miniaturních mobilních zařízeních pro měření biologických signálů v testovacím bytě na Ostravské univerzitě. Data měřená z testovacího bytu systémem Telemedicína budou rovněž vstupem pro skupinu BioAnalysis. 2. Vectocariography - Moderní metody zpracování, sdílení a vyhodnocení elektrofyziologických dat si kladou za cíl konstrukci vektorkardiografu s Frankovými svody a softwaru pro záznam dat. Transformace 12svodového elektrokardiogramu do vektorkardiografických svodů. Vytvoření MySQL databáze EKG+VKG záznamů. Analýza jednotlivých typů arytmií ve vektorkardiografických svodech. Topografické mapování hrudníku pro pacienty s arytmiemi 3. Projekt Pulse Transmit Time measurement - Realizovat fyzikální model šíření pulsní vlny v řečišti a ověřit na něm závislost PTT a TK. Návrh algoritmu po výpočet TK na základě výsledků fyzikálního modelu. Ověření algoritmu na reálných datech naměřených v nemocnici Třinec. 4. RehSens - aplikace inerciálních senzorů v rehabilitaci. Bude řešena otázka možnosti detekce a klasifikace patologických stavů pohybového a stabilizačního systému pacienta. Dalším směrem je návrh a realizace podložky pro detekci polohy pacienta na kulové úseči během procesu rehabilitace. V neposlední řadě se bude pokračovat ve vývoji rehabilitačních programů a softwaru pro balanční cvičení. 5. BioSensation – předmětem výzkumu budou nové možnosti elektrochemických materiálů využitelných pro měření a stimulaci biologických objektů a objektivizace vlivů měření. Součástí bude možnost přípravy materiálů pro dávkování in vivo pro distribuci léčiv a jejich cílené směřování do specifických tkání. 6. Colorectum – kde v pracovní skupině bude navržen a vyvíjen elektro-chirurgický nástroj pro endoskopické chirurgické aplikace. Bude navržen a realizován operační nástroj pro odstranění nádorových oblastí z terminální části tlustého střeva. 7. BioBra – skupina se bude zabývat návrhem a realizací systému ambulantního objektivního vyšetření měkkých tkání s cílem lokalizovat a určit danou tkáň k dalšímu vyšetření ionizujícími metodami jako RTG CT aj. 8. BiBi – skupina se bude zabývat návrhem a realizací nástroje pro ambulantní odběr vorků z jater při zvýšené bezpečnosti odberu z phledu následné krvácivosti tkání. 9. Van der Thorr – předmětem bude návrh zařízení pro měření a zpracován průběhu dýchání při vyšetření CT a následné radioterapii za účelem správné lokalizace a zaměření tumorózního ložiska. 10. ElGreco – měření srdečního výdeje s novým návrhem a přesností, které dosud není v medicíně k dispozici.

prof. Ing. Martin Černý, Ph.D.
Ing. Milada Hlaváčková, Ph.D.
prof. Ing. Marek Penhaker, Ph.D.
Ing. Vladimír Kašík, Ph.D.
Ing. Tomáš Klinkovský
prof. Ing. Martin Augustynek, Ph.D.
MUDr. František Jurek
Ing. Iveta Bryjová
prof. Ing. Marek Penhaker, Ph.D.
Ing. Karel Vlach
Ing. Jakub Jirka
Ing. Lukáš Peter, Ph.D.
Ing. Mgr. Barbora Hrvolová
Ing. Maroš Šmondrk
Ing. Jana Krohová
Ing. Michal Vožda
Ing. Jan Kubíček, Ph.D.
Bc. Marek Vavrečka
Bc. Aleš Vybíral
Bc. Eva Gavronová
Ing. Jan Grepl
Ing. Radek Hrabuška
Ing. Tomáš Urbanczyk
Bc. Michal Heczko
Bc. Jakub Mertl
Ing. Bc. Jiří Borovička
doc. RNDr. Jindřich Černohorský, CSc.

Příprava a návrh řešení dílčích úkolů se opírá o dlouhodobou dílčí spolupráci založenou jak na osobních kontaktech tak institucionální spolupráci obou 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 užitné vzory, funkční vzorky, presentovány finální výsledky řešení a zpracovávaná závěrečná zpráva projektu. V této fázi se rovněž očekává odevzdání disertačních prací tří studentů PhD. studia a současně zahájení rigorózní zkoušky dalších jednoho doktoranda.
Dílčí cíle projektu vyplývají z jeho částí a to:
1. Bio-Telemedicine – Cílem je inovovat a rozvíjet realizaci funkčního prototypového bytu vzdálené domácí péče pro obyvatele, ve kterém budou zařízení pro monitorování životních funkcí. Veškeré systému budou přesunuty ze stávajícího testovacího bytu na OSU do nově získaného na VSB-TUO Poruba.
2. Vectocariography - Výstupem výzkumu v této oblasti by mělo být definování vzájemných korelací jednotlivých biologických signálů a definice vhodnosti použití těchto informací.
3. Projekt Pulse Transmit Time measurement - Ověření algoritmu na reálných datech naměřených v nemocnici Třinec Podlesí.Předpoklad kontrolovatelných výsledků : minimálně 2 články v časopisech s IF vyšším než 1,5 plus dvě publikace na konferenci.
4. RehSens - Bude provedena měření a detekce polohy pacienta na kulové úseči během procesu rehabilitace. bude realizován vývoji rehabilitačních programu a softwaru pro balanční cvičení.
5. BioSensation – Výstupem bude výzkumu možnosti elektrochemických materiálů využitelných pro pro přípravu materiálů s dávkování in vivo a distribuci léčiv.
6. Colorectum – Bude navržen a realizován operační nástroj pro odstranění nádorových oblastí z terminální části tlustého střeva.
7. BioBra – výstupem a cílem řešení bude zařízení a metodika diagnostiky a prevence karcinomu prsu u žen.
8. BiBi – výstupem bude návrha realizace systému ambulantního objektivního vyšetření měkkých tkání s cílem lokalizovat a určit danou tkáň k dalšímu vyšetření ionizujícími metodami jako RTG CT aj.
9. Van der Thorr – výstupem bude návrh a realizace zařízení pro měření a zpracován dýchání v průběhu CT a následné terapeutické dávky.Provedení testů a reálných měření.
10. ElGreco – Výstupem bude přesné měření srdečního výdeje s novým návrhem a přesností, které dosud není v medicíně k dispozici. Bude realizovaná metodika a patent v rámci tohoto výzkumu.
Výstupem v roce 2014 budou jednak dva podané patenty, a publikace v IF v cca. 5 ks. Samozřejmostí je podání návazných přihlášek do grantové agentury jako GAČR, FRVŠ, AV, MZ, 7RP, aj.