Projects

Biomedicínské inženýrské systémy XX

SP2024/071

Penhaker Marek prof. Ing., Ph.D.

01. 01. 2024 - 31. 12. 2024

The project builds on the scientific research activities carried out in previous years within the framework of internal grants Biomedical Engineering Systems. The research group has sufficient experience in conducting research and producing high quality outputs of projects of this type. The project leaders have always been PhD students and promising Master's students who have carried out their dissertation, thesis projects within these projects. Within the project guaranteed by the supervisor of doctoral students is prof. Ing. Marek Penhaker, Ph.D. There are working groups solving partial tasks of the project, which are always composed of one doctoral student or employee in the function of group leader, or employee in the function of responsible group leader, younger doctoral students in the function of researcher and, last but not least, students in the function of solvers of partial problems of the project. The project clearly leads to the education of promising R&D workers from the analysis of specific problems, through the design of solutions and implementation to the presentation of outputs according to the current published R&D methodology of the Ministry of Education and Science. The evidence of the quality of the submitted project is that actual scientific research problems based mainly on practice have always been solved in previous years. This is evidenced by the project's solution, where over 5 publications in impacted journals were published in the last year 2023. In summary, the project has met the expected project outcomes according to the science and research evidence methodology of the Ministry of Education and Science. Only staff with non-zero performance in RIV 2022 are 100% involved in the project. The following sub-tasks will be addressed during the project: Project objectives: 1. development of a pressure sensor with determination of the magnitude and direction of the applied force - the realized sensor will be based on the use of additive hybrid material technologies with the possibility of implementing the sensor in biomedical applications. 2. Design of new algorithms for processing biological signals and images based on artificial intelligence - the algorithms will be used for automatic evaluation of biological signals of a large data set in order to support the diagnosis of the patient's condition. 3. Design and implementation of a measurement system for recording bioelectrical signals - it will enable measurement of bio signals in a multi-channel manner in clinical practice with high fidelity. 4. Research and development of quasirealistic model of cardiac activity visualization - electromechanical model of cardiac activity control by multichannel control with possibility of connection to pacemaker control.

prof. Ing. Marek Penhaker, Ph.D.
prof. Ing. Martin Augustynek, Ph.D.
prof. Ing. Martin Černý, Ph.D.
Ing. Vladimír Kašík, Ph.D.
Ing. Kamil Slaný
Ing. Tomáš Klinkovský
MUDr. František Jurek
Ing. Jan Kubíček, Ph.D.
Ing. Daniel Barvík, Ph.D.
Ing. Vít Bumba
Ing. Michal Procházka
Ing. Terezie Kubošková
Ing. Dan Hrubý
Ing. Eva Tomicová
Bc. Pavla Nikelová
Bc. Tereza Hrnčířová
Ing. Michal Strýček
Ing. Tomáš Mimra
Bc. Tadeáš Bartošek
Bc. Michal Baron
Bc. Kryštof Capek
Bc. Pavla Drtilová
Bc. Dominik Gorný
Bc. Petra Hofferová
Bc. Tomáš Rýpar
Bc. Jakub Tůma
Bc. Petr Vláčil

Příprava a návrh řešení dílčích úkolů se opírá o dlouhodobou s praxí. 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.

1. Vývoj tlakového sensoru s určením velikosti a směru působící síly - Bude realizován prototyp sensoru s potřebnou elektronikou. Budou realizované prototypové zkoušky. Výstupem bude 1x patent, 1x UZV, 1x FV, 2x publikace.
2. Návrhy nových algoritmů zpracování biologických signálů a obrazů založených na umělé inteligenci – výstupem budeou 2x registrvaný SW a 3x IF publikace
3. Návrh a realizace měřicího systému pro záznam bioelektrických signálů – výstupem bude 3x IF publikovaný na principy měření a popisná získaná data.
4. Výzkum a vývoj quazirealistického modelu vizualizace srdeční činnosti – Výstupem bude model srdce s možností nastavení vybraných parametrů pro měření. Výstupy planovéné jsou: 1x UZV, 1x FV, 1x SW, 1x IF publikace.