Projekty

Biomedicínské inženýrské systémy XII

SP2016/81

Penhaker Marek prof. Ing., Ph.D.

doc. RNDr. Jindřich Černohorský, CSc.

01. 01. 2016 - 31. 12. 2016

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 2015 bylo publikováno přes 30 publikací, z toho devatenáct v impaktovaných žurnálech, 11 na konferencích uvedených v ISI WOK a SCOPUS. Výsledky řešení byly následně transformovány do Ochrany duševního vlastnictví v roce 2015, kde jsou dva podané patenty v ČR, jeden patent podaný v USA, 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 2015 vytvořil tým 364 RIV bodů. V průběhu řešení projektu budou řešeny tyto dílčí úkoly: 1.Inerciální senzory pro biomechanické aplikace - V rámci projektu bude realizováno řešení pro monitorovanou domácí rehabilitaci s využitím standardních rehabilitačních pomůcek osazených inerciálními senzory. Systém bude obsahovat jak nová hardwarová řešení pro přesná měření pohybů nových rehabilitačních pomůcek, tak softwarové aplikace ve formě rehabilitačních her implementovaných do vestavěných systémů nebo miniaturních PC. Další součástí projektu je analýza chůze s využitím pouze jednoho inerciální senzoru a analýzy dat s využitím kvaternionů. 2.Living laboratory - Úkolem projektu je analýza pohybové aktivity člověka v bytě a analýza pohybových cirkadiálních rytmů. K tomuto účelu bude realizován softwarový nástroj pro sběr dat z různých měřicích systém a bude implementován fuzzy model pro analýzu dat. Proběhnou testy v living laboratoři a to jak simulované testy tak dlouhodobé testy s reálnými obyvateli living laboratoře. 3.Digitalizace oftalmologických cvičení - Projekt se zabývá digitalizací diagnostických metod v oftalmologii a také digitalizaci HW trenažerů pro rehabilitaci očních poruch u dětí a dospělých. V rámci projektu budou navrženy SW algoritmy pro digitalizaci jednotlivých cvičení (Lancasterovo plátno, nácvik a prohlubování stereopse, hodnocení zrakové ostrosti, nácvik centrální rozlišovací schopnosti aj..), které budou nasazeny k testování na oční klinice. V dalším kroku pak bude realizována webová aplikace, která umožní na základě výše uvedených algoritmů rehabilitaci pacientů v domácím prostředí. Dále bude realizována EDC aplikace pro klinický záznam dat, který umožní jednoduchou správu uživatelů, pacientů a použité techniky a zároveň následné efektivní zpracování zaznamenaných dat. 4.VectoCariography III - Moderní metody zpracování, sdílení a vyhodnocení elektrofyziologických dat si kladou za cíl konstrukci vektorkardiografu s Frankovými svody a softwaru pro záznam dat. 5.BioSensation III – předmětem výzkumu budou nové možnosti elektrochemických materiálů využitelných pro měření a stimulaci biologických objektů a objektivizace vlivů měření. 6.BioBra III – skupina se bude zabývat návrhem a realizací systému ambulantního objektivního vyšetření měkkých tkání s cílem lokalizovat novotvary a určovat elasticitu tkání. Bude navržebn model a srovnán s měřením na prototypu. 7.BiBi III – skupina se bude zabývat návrhem a realizací nástroje pro ambulantní odběr vorků z jater s elektrokoagulací po odběru. 8.Thorr III – předmětem bude návrh zařízení pro měření a zpracován průběhu dýchání při radioterapii za účelem správné lokalizace a zaměření tumorózního ložiska.

prof. Ing. Martin Černý, 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. Jan Grepl, PhD.
Ing. Lukáš Peter, Ph.D.
Ing. Michal Vožda
Ing. Jan Kubíček, Ph.D.
Bc. Jaroslav Adzima
Ing. Lukáš Knybel, Ph.D.
Ing. Radek Halfar, Ph.D.
Ing. Jan Foltyn
Ing. Radek Hrabuška
Ing. Barbora Svobodová
Ing. Tomáš Urbanczyk
Ing. Michal Ruttkay
Bc. Petr Fajkus
Bc. Václav Bajgar
Ing. Michal Dembowski, DiS.
Ing. Vojtěch Oczka
Bc. Jiří Šáňa
Bc. Michal Herout
Bc. Taťána Richterová
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.Inerciální senzory pro biomechanické aplikace: Budou realizovány nové rehabilitační pomůcky s měření procesu rehabilitace. Budou sestaveny nové rehabilitační programy, které budou pacienta při rehabilitaci řídit. Bude vypracován systém konstrukce rehabilitačních her a následného vyhodnocení úspěšnosti řešení. Proběhnou testy realizovaných schémat a zařízení ve spolupráci s UP Olomouc a klinická studie v rámci spolupráce s FNO. Bude realizován nový low power senzor pro analýzu chůze a pohybů člověka s vyhodnocením dat na čipu.
2.Living laboratory – Bude realizován software pro sběr dat z více senzorických systémů, ověřen fuzzy model pro analýzu cirkadiálních rytmů, proběhnou testy s reálnými uživateli.
3.Digitalizace oftalmologických cvičení - Bude provedeno měření a testování algoritmů na pacientech během procesu diagnostiky a následné rehabilitace. Bude realizován vývoj algoritmů pro diagnostiku a rehabilitaci ve formě SW aplikací.
4.VectoCariography III - Výstupem výzkumu v této oblasti by mělo být definování podpory diagnostiky na základě klasifikace prostorového pohybu vektoru u dílčích signálů.
5.BioSensation III – Výstupem bude výzkumu možnosti elektrochemických materiálů pro měření a přenos bioelektrických signálů.
6.BioBra III – výstupem a cílem řešení bude testování a ověřování funkčnosti a diagnostiky zařízení a metodika diagnostiky a prevence karcinomu prsu u žen a porovnání na modelu a reálných měření na prototypu.
7.BiBi III – výstupem bude návrh a realizace bioptické jehly s možností koagulace rány po odběru vzorků.
8.Thorr III – výstupem bude návrh a realizace zařízení pro měření a zpracován dýchání v průběhu CT a následné terapeutické dávky. Výsledkem bude patent a články s realizace a měření.

Výstupem v roce 2016 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.