Browse
Recent Submissions
Now showing 1 - 5 of 16
- ItemBayesovský odhad pohybu v arteriálních a srdečních ultrazvukových sekvencích(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Dorazil, Jan; Říha, Kamil; Róka, Rastislav; Fleury, Bernard H.Ultrazvukové vyšetření je běžně používaná neinvazivní technika pro hodnocení zdraví kardiovaskulárního systému. Analýza pohybu kardiovaskulárních struktur může poskytnout cenné informace pro diagnostiku kardiovaskulárních onemocnění. V této práci se zaměřujeme na vývoj nových bayesovských metod pro odhad pohybu v ultrazvukových sekvencích krkavice a srdce. V první části práce se zaměřujeme na ultrazvukové sekvence zobrazující příčný řez krkavicí. Zde navrhujeme novou metodu pro lokalizaci tepenné stěny krkavice a dvě nové metody pro odhad jejího pohybu. Tyto dvě metody jsou inicializovány právě výsledkem lokalizace. Navrhovaná metoda lokalizace, na rozdíl od těch stávajících, nespoléhá na výpočet gradientu v obraze, který je v ultrazvukových snímcích kontaminovaných šumem a ultrazvukovými artefakty nepřesný. Experiment provedený na 145 reálných ultrazvukových snímcích s ručně vymezenou stěnou krkavice ukazuje, že navrhovaná metoda překonává nejlepší stávající metodu v přesnosti lokalizace. První metoda pro odhad pohybu je založena na sledování sady referenčních bodů (RB), které jsou ve snímku umístěny v blízkosti tepenné stěny. Pro tento účel používáme upravenou verzi známého algoritmu pro sledování více objektů, tzv. joint integrated probabilistic data association algorithm. Ačkoli tato metoda překonává nejlepší stávající metodu na syntetických ultrazvukových sekvencích, má určitá omezení. Metoda nemusí vždy uspět při identifikaci dostatečného počtu RB v blízkosti tepenné stěny, a navíc předpokládá konstantní srdeční frekvenci. Tato omezení jsou řešena ve druhé navrhované metodě. Zde mohou být RB umístěny kdekoli podél tepenné stěny a srdeční frekvence může být časově proměnná. Polohy RB, parametry tepenné stěny a srdeční frekvence jsou zde trasovány pomocí varianty Kalmanova filtru, tzv. unscented Kalman filter. Rozsáhlé experimenty na několika syntetických ultrazvukových sekvencích ukazují, že tato metoda překonává nejlepší stávající i předchozí navrženou metodu v přesnosti odhadu. Experiment na skutečné ultrazvukové sekvenci navíc dokládá její praktickou použitelnost. Ve druhé části práce se zaměřujeme na ultrazvukové sekvence zachycující srdce. Zde navrhujeme nový bayesovský framework a metody pro odhad optického toku, které umožňují efektivní využití statistického modelu snímků v dané modalitě a vyčíslení nejistoty výsledného odhadu. Numerické experimenty na syntetických srdečních ultrazvukových sekvencích potvrzují, že využití znalosti o statistickém modelu ultrazvukových snímků má pozitivní vliv na přesnost odhadu. Zároveň pak ukazují, že navrhované metody překonávají nejlepší stávající metody v přesnosti odhadu.
- ItemPSEUDO-DIFERENČNÍ KMITOČTOVÉ FILTRY(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Sládok, Ondřej; Koton, Jaroslav; Petržela, Jiří; Freeborn, ToddDisertační práce se zabývá pseudo-diferenčními kmitočtovými filtry. Hlavní částí práce je návrh pseudo-diferenčních struktur. Práce popisuje zejména přínos pseudo-diferenčních obvodů v oblasti analogové techniky pomocí zkombinování nediferenčních a plně diferenčních kmitočtových filtrů. Zároveň popisuje vytváření takových to struktur pomocí transformací z nediferenčních obvodů v napěťovém i proudovém režimu. V hlavní části je prezentováno sedm nově navržených pseudo-diferenčních filtrů pomocí proudových konvejorů. Vybrané filtrační struktury jsou optimalizovány z hlediska neideálních vlastností aktivních prvků. Práce propojuje velmi diskutovaná témata, již zmíněné pseudo-diferenční filtry, filtry vyššího ale i fraktálního řádu. Funkčnost nových řešení je ve všech případech ověřena simulacemi a ve většině případů ověřena experimentálním měřením.
- ItemMĚŘENÍ, ANALÝZA A VÝZNAM EKG SIGNÁLU S VELKÝM DYNAMICKÝM A FREKVENČNÍM ROZSAHEM(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Leinveber, Pavel; Halámek, Josef; Švehlíková,, Jana; Penhaker, MarekElektrokardiografie je základní nástroj v kardiologii, standardně pracující v nízkofrekvenčním pásmu. Technický vývoj v poslední době umožnil akvizici amplitudových komponent až do 1 kHz, což vede k ultra-vysoko-frekvenčnímu EKG (UHF-ECG). UHF-ECG se zabývá amplitudovými parametry přes různé frekvence pro vylepšení diagnostického potenciálu standardního EKG. Zatímco analýza amplitudových parametrů odhaluje významné rozdíly mezi skupinou zdravých a jedinců s ischemickou chorobou srdeční, inter-individuální variabilita omezuje klinické využití. UHF-ECG amplitudové obálky v prekordiálních svodech nesou informaci o časové a prostorové elektrické aktivaci komorového myokardu pod elektrodami. Komorové depolarizační mapy poskytují snadnou grafickou interpretaci elektrických aktivačních schémat. Parametr dyssynchronie ukazuje vysokou prediktivní hodnotu pro výběr pacientů se srdečním selháním, kteří budou mít prospěch ze srdeční resynchronizační léčby. UHF-ECG depolarizační schéma koreluje s počátkem komorové mechanické kontrakce u pacientů s blokem levého raménka Tawarova. Pokud je UHF-ECG depolarizace s objemovým charakterem zkombinována s epikardiální aktivací získanou pomocí negativní derivace, je možné určit směr depolarizace propagační vlny v srdečních komorách za použití pouze 12 (14) svodového rozmístění EKG elektrod. UHF-ECG se ukazuje jak slibná, moderní metoda EKG analýzy s velkým klinickým potenciálem v jednoduché, ale přesné diagnostice srdečních poruch komorového vedení.
- ItemSamočinně se nastavující regulátory elektrických pohonů(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Bartík, Ondřej; Blaha, Petr; Schlegel, Miloš; Grepl, Robert
- ItemBezpečná komunikační infrastruktura pro nositelné medicínské aplikace(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Frolka, Jakub; Slavíček, Karel; Dostál, Otto; Baroňák, IvanDisertační práce se zabývá návrhem a optimalizací nového dedikovaného bezdrátového komunikačního protokolu pro nositelné externí kardiostimulátory s ohledem na energetickou úspornost a spolehlivost přenosu dat. V rámci práce byly analyzovány současné komunikační potřeby a technická omezení těchto zařízení, přičemž důraz byl kladen na minimalizaci energetické spotřeby. Pro optimalizaci komunikačního protokolu byl vytvořen simulační model, který umožnil testování různých konfigurací protokolu. Klíčovým přínosem tohoto modelu je jeho schopnost optimalizovat parametry přenosu, jako jsou délka datového rámce, použité BCH kódy a přenosové rychlosti. Navržený protokol je jednosměrný, což umožňuje kardiostimulátorům pouze vysílat data, čímž se minimalizuje spotřeba energie a zajišťuje ochrana proti kybernetickým hrozbám. Výsledky simulace ukázaly, že navržený komunikační protokol je schopný zajistit bezpečný přenos dat až pro 10 uživatelů současně v dosahu jedné přijímací stanice při přenosové rychlosti 100~kb/s a~vyšší. Pro zabezpečení přenosu byly využity BCH kódy, které zajišťují ochranu před chybami při přenosu. Tato práce představuje ucelený koncept dedikovaného komunikačního protokolu, který lze využít nejen pro externí kardiostimulátory, ale i pro další aplikace vyžadující nízkoenergetické bezdrátové přenosy. Simulační model může sloužit jako základ pro další vývoj a přizpůsobení protokolu konkrétním potřebám.