Biomedicínské inženýrství na ČVUT FEL

Prezentace na téma: "Biomedicínské inženýrství na ČVUT FEL"— Transkript prezentace:

1 Biomedicínské inženýrství na ČVUT FEL

2 Přehled pracovišť katedra fyziky elektrotechnologie
elektromagnetického pole teorie obvodů kybernetiky mikroelektroniky počítačů měření témata fyzikální metody v medicíně využití magn. pole v terapii využití mikrovlnného záření v diagnostice a terapii zpracování biologických signálů, kochleární neuroprotézy aplikace metod UI v medicíně (podpora rozhodování, dolování dat, vizualizace), počítačové vidění, testování SW senzory a mikrosystémy pro medicínu HW a SW pro zpracování velkých objemů dat rozpoznávání, lékařská technika magnetopneumografie, videometrie

3 Výzkum Výzkumný záměr „Transdisciplinární výzkum v oblasti biomedicínského inženýrství“ Předzpracování, vizualizace a vyhodnocování lékařských dat a informací – využití metod UI Zpracování EKG, EEG, očních pohybů Dvoustranné mezinárodní projekty TU Zittau – Univerzita Maribor – od r. 1999 Účast v síti excelence EUNITE Adaptivní a hybridní systémy EU koordinovaná akce NiSIS Nature inspired smart information systems

4 Příklady spolupráce Lékařská pracoviště 1. Lékařská fakulta UK + VFN
Fyziologický ústav Neurologická klinika Fakultní nemocnice Motol Neurologická klinika dospělých Dětská neurologická klinika Fakultní nemocnice Bulovka Neurologické oddělení 3. Lékařská fakulta UK + FNKV Akademie věd ČR Fyziologický ústav Ústav experimentální medicíny Firmy Cochlear AG Vitatron BV CertiCon a.s.

5

6

7 Aplikace metod umělé inteligence v medicíně

8 Modelování biosystémů a bioprocesů
V prostředí Matlab – Simulinku tvorba modelů a jejich identifikace z měření transformací: psychosomatické veličiny – zátěžové testy Systémy člověk – stroj Testovací, vyhodnocovací a řídicí systém pro odhadování stavů operátora z měření jeho psychosomatických veličin Modelování transformací: Kardiovaskulární odezvy na fyzickou a psychickou zátěž Respirační odezvy na fyzickou a psychickou zátěž Odezvy mozku na psychickou zátěž

9

10 Zpracování biologických signálů a dat
Měření EKG, EMG, kožní vodivost, krevní tlak, sluch Polygraf, Mediport, Polar, holter, audiometr Software pro zpracování fyziologických signálů Software pro zpracování kožní vodivosti Software pro výběr sluchadla Zpracování biologických dat a klasifikace: Strojové učení, expertní systém, neuronové sítě, statistické metody Klasifikace: Vliv psychické a fyzické zátěže na fyziologické veličiny

11

12 Software pro zpracování kožní vodivosti
Parametry: čas začátku vlny, hodnota na začátku vlny, čas začátku odezvy, hodnota začátku odezvy, latence, velikost amplitudy, čas amplitudy, velikost vzestupné hrany, délka trvání vzestupné hrany, velikost 50% doby zotavení, délka trvání 50% doby zotavení, velikost 63% doby zotavení, délka trvání 63% doby zotavení typ, počet nalezených vln, frekvence, suma amplitud

13 Projekt I4Control Ovládání PC pomocí očních pohybů Vytvořen prototyp zařízení Systém emuluje počítačovou myš Otestován na členech laboratoře Možnosti použití: Ovládání počítače motoricky handicapovanými jedinci Medicína pupilometrie paralytický strabismus dyslexie psychologie Marketing Ergonomie

14 Zpracování EKG, EEG, ICP a EOG
EKG (Valencia Technical University, Hospital Virgen de los Lirios) ICP (Portland State University) EOG (Neurologie Motol) Metody Vlnková transformace, Markovské modely, GMM, DTW

15 EEG (Pražské Psychiatrické Centrum, Nemocnice Bulovka, Fyziologický ústav, Group ESIEE, Hopital Raymond Poincaré) Spánkové EEG BCI (rozhraní člověk-počítač) Diagnostika apnoe Optimalizace grafických modelů EM algoritmus, MAP a varianční Bayesovské metody Simulované žíhání, genetické algoritmy, posilované učení

16 Analýza a klasifikace biomedicinských dat
Aplikace vlnkové transformace pro morfologickou analýzu signálu EKG Učení a klasifikace na signálu EKG Vlnková transformace + rozhodovací stromy Využití učení posilováním pro učení Markovského modelu generujícího signál EKG. Independent Component Analysis pro vícesvodové záznamy EKG - separace signálu EKG plodu a matky.

17 Biofeedback Účel systému ovlivňování autonomních nevědomých psychofyziologických procesů člověka sledování a měření vybraných fyziologických veličin vyhodnocení a zpracování naměřených dat signalizace psychofyziologického stavu vědomé zpětné ovlivňování fyziologických veličin Cíle ověřit stávající možnosti EEG biofeedbacku prozkoumat nové možnosti provést klinické testy vyvinout a uvést do výroby plnohodnotné levné zařízení rozšířit tuto metodu na co největší počet pracovišť rozšířit tuto metodu mezi samouživatele

18

19 Laboratoř mikrovlnných aplikací
Interakce elektromagnetického pole a živých organismů Využití mikrovlnné techniky pro diagnostické a terapeutické účely Mikrovlnná tomografie Mikrovlnná termometrie

20 Laboratoř biologických signálů
Modelování vazeb v těle člověka a estimace signálů studium mechanismu vzniku a šíření epileptických záchvatů mapování a lokalizace EEG aktivity v 3-D prostoru analýza a rozpoznávání změn senzomotorických EEG rytmů Metodika hodnocení poškození percepce a generování řeči (Landau- Klefnerův syndrom -LKS)

21 Laboratoř elektronických smyslových náhrad
Kochleární implantáty Kmenové implanáty Předzpracování a zvýrazňování řeči pro sluchově postižené

22 Centrum strojového vnímání
zpracování obrazů MRI, PET, CT zpracování sonografických snímků registrace obrazových dat fotogrammetrické metody pro bezkontaktní 3D měření biometrie

23 Centrum mikrosystémů speciální mikrosystémové a senzorové struktury pro měření dopadající energie mikrovlnného záření výzkum problematiky EMC při návrhu senzorů pro biomedicínské účely speciální senzorové systémy pro měření teploty v prostředí s mikrovlnným záření monitorování UV záření mikrosenzory pro monitorování škodlivin (polutantů) ohrožujících lidské zdraví

24 Laboratoř magnetických měření