Projects

Biomedicínské inženýrské systémy XVIII

SP2022/98

Penhaker Marek prof. Ing., Ph.D.

prof. Ing. Martin Černý, Ph.D.

01. 01. 2022 - 31. 12. 2022

The project builds on the research activities carried out in previous years under the internal grants Biomedical Engineering Systems. The research group therefore has sufficient experience with the implementation and quality outputs of projects of this type. The researchers of the project were always doctoral students and promising master's students, who realized their dissertation and diploma theses within these projects. Within the project guaranteed by the supervisor of doctoral students, prof. Ing. Marek Penhaker, Ph.D. working groups solving partial tasks of the project are created, which are always composed of one doctoral student or employee in the position of group leader, or employee in the position of responsible group leader, younger doctoral students in the position of researcher and last but not least students in the position of project solvers. The project clearly leads to the education of promising R&D workers from the analysis of specific problems, through proposals for solutions and implementation to the presentation of outputs according to the current issued R&D methodology of the Ministry of Education. The evidence of the quality of the submitted project is that in previous years, current research problems based primarily on practice have always been solved. Evidence of this is the solution of the project, where in the last year 2021 over 6 publications were published in impact journals. In summary, the project met the expected results of the project according to the records of science and research methodology of the Ministry of Education. Only workers with non-zero output in RIV 2020 participate in the project 100%. During the solution of the project, the following partial tasks will be solved: Project goals: 1. Intelligent drug dosing - Intelligent modular drug dosing. The subject of the research is research and development of an intelligent drug dispenser, thanks to which it will be possible to monitor the SW when the user has withdrawn drugs from the dispenser and other advanced functions for monitoring the dosage and effectiveness of drugs. It is a device that can be adapted for different user groups, seniors, people with disabilities, psychiatric patients. The device can be adapted for all these groups, which have different needs and requirements for dosing. 2.Methods of cardiovascular system diagnostics - The subject of the research will be the optimization of a new electrode for measuring cardiac output based on the dilution principle with regard to the existing model of the vascular system and at the same time the optimization of the electrode for continuous measurement. Development activities will also take place on the vascular bed model itself in order to refine the simulation. 3.Development of methods for retinal diagnostics of ROP patients - the subject of research is development, implementation and testing of methods for automated classification and detection of retinal lesions and vascular system with the aim of objectified analysis of these retinal structures including extraction of retinal lesion parameters and vascular system for quantification. 4. Recognition of emotions from biological signals - the activity deals with the measurement of biological signals: HRV and skin impedance with the aim of extracting significant symptoms that quantify partial biological signals. These symptoms are thought to have the potential to estimate selected human emotions. 5. Development of telemedicine and assistive technologies and application of fuzzy expert systems Research and development activities in the field of modern methods for fall detection, and measurement of biological signals by contactless methods. Design and implementation of new fuzzy models for the diagnosis of selected diseases, such as the diagnosis of stabilization system disorders. 6. Reconstruction of the computed tomography image using the FPGA technique - Within this activity, the use of the FPGA technique and high-level design methods for the implementation of the Radon logéynik program into strukn is assumed. The goal is to significantly speed up computational operations for real-time image reconstruction. The project continues with the successful implementation of a demonstration model of a computed tomograph, on which the verification method will take place.

Ing. Vladimír Kašík, Ph.D.
prof. Ing. Martin Augustynek, Ph.D.
MUDr. František Jurek
Ing. Jan Kubíček, Ph.D.
Ing. David Oczka, Ph.D.
prof. Ing. Marek Penhaker, Ph.D.
Ing. Daniel Barvík, Ph.D.
Ing. Michal Procházka
Ing. Martin Schmidt
Ing. Jaroslav Vondrák, Ph.D.
Ing. Alice Varyšová, Ph.D.
Ing. Michal Strýček
Ing. Vendula Mahrová
Ing. Ondřej Sojka
Ing. Dominik Vilímek
Bc. Miroslava Nováková
Bc. Eliška Szalbotová
Bc. Daniel Giera
Bc. Jan Larisch
Ing. Jan Hečko
Ing. Terezie Kubošková
Ing. Tomáš Mimra
Ing. Dan Hrubý
Bc. Vojtěch Benda
Bc. Martin Hudský
Bc. Karolína Kašná
Bc. Aleš Koštoval
Bc. Tereza Martiníková
Bc. Michal Matoška
Bc. David Přibyla
Bc. Marie Skočková
Bc. Eva Štěpánková
Bc. Filip Šrubař
Bc. Kateřina Szturcová
Bc. Andrea Vinklerová
Bc. Marek Zapletal
Bc. Milan Závada
Bc. Filip Židlík
Bc. Jan Burda
Bc. Aneta Dúbravová
Bc. Wilibald Antonín Freml
Bc. Žaneta Chlubnová
Bc. Jan Novák
Bc. Jan Pelíšek
Ing. Simona Školníková
Ing. Matouš Vondál
Ing. Adam Zemánek
Ing. Nikola Slaninová
Ing. Nela Skulová
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.
Výstupy projektu:
1.Inteligentní dávkování léků - Bude realizován prototyp dávkovače léků se senzorickým řešením a s potřebnou elektronikou. Bude realizována SW aplikace pro správu a vzdálený přístup pro řízení a monitorování dávkování. Budou realizované prototypové zkoušky. Výstupem bude 1x prototyp dávkovače, 1x FV, 1x UV, 1x SW, 1x publikace
2.Metody diagnostiky kardiovaskulárního systému - Bude realizován návrh nového elektrochemického snímače pro kontinuální měření obsahu rozpuštěné glukózy v tekutině. Bude realizovaný prototypové zkoušky a měření na kalibrovaných systémech. Bude realizováno ověření srovnáním s jinými dilučními metodami. Výstupem bude 1x prototyp elektrody, 1x prototyp elektrochemického snímače, 1x publikace
3.Vývoj metod pro retinální diagnostiku pacientů ROP - aktivita navazuje na již existující modely, které byly v rámci skupiny realizovány. V současné době probíhá vývoj nové metody pro extrakci a detekci cévního systému, která má všeobecný potenciál využít jak u dospělých, tak dětských retin. Druhým výstupem bude optimalizovaný model na bázi umělé inteligence pro automatizované rozpoznání retinálních lézí u pacientů s ROP. U obou aktivit se předpokládá žurnálová publikace, která se bude zaměřovat na prezentaci daného modelu a analýzu dat.
4.Rozpoznání emocí z biologických signálů - v rámci této aktivity se předpokládá, že vznikne extraktor příznaků, které korespondují s vybranými emocemi člověka. V rámci výstupů se předpokládá, že vznikne statistická analýza signifikantnosti těchto příznaků a klasifikační procedura, která má potenciál tyto příznaky diferencovat. Výstupem této aktivity se předpokládá žurnálová publikace na vybrané příznaky biologických signálů pro predikci vybraných emocí.
5.Rozvoj telemedicínských a asistivních technologií a aplikace fuzzy expertních systémů
Výstupem budou 2 publikace zaměřené na metodiku detekce pádů a na využití UWB technologií. Dále vznikne dva fuzzy model zaměřující se na diagnostiku poruch stability s následnou publikací.
6.Rekonstrukce obrazu výpočetní tomografie technikou FPGA - Očekává se však využití výsledků i pro techniku reálných CT přístrojů. Výstupem bude 1x publikace.