Projektová činnosť

Medzinárodné

Európska sieť pre pokrok v elektromagnetických hypertermických medicínskych technológiách
European network for advancing Electromagnetic hyperthermic medical technologies.
Program: COST
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Teplan Michal PhD.
Anotácia: Tematika spadá pod širšiu oblasť výskumu pozitívnych účinkov neionizujúceho elektromagnetického (EM) žiarenia a jeho využitia v biomedicínskych aplikáciach. Pri vývoji fyzikálnych terapií onkologických ochorení, medzi ktoré EM hypertermia patrí, je potrebné dostatočne poznať dielektrické vlastnosti biologických vzoriek. Na našom pracovisku budujeme komplexnú experimentálnu platformu, ktorej jedna z meracích staníc sa zameriava na snímanie impedančnej spektroskopie. Impedančná spektroskopia umožňuje získavanie dielektrických vlastností vzoriek. Pri samotnej terapii sú tiež dôležité charakteristiky EM rádiofrekvenčného poľa, okrem iného jeho frekvencia. Pri modifikovanej hypertermii sa aplikuje signál, ktorý je nízkofrekvenčne modulovaný. V našich experimentoch sa zameriavame na skúmanie odozvy buniek kvasiniek práve na slabé nízkofrekvenčné EM polia.
Web stránka projektu: www.cost.eu/actions/CA17115
Doba trvania: 4.9.2018 – 3.9.2022
Nové integrované prístupy pre výskum biomedicínskych účinkov pulzných elektrických polí
Novel integrated approaches for research of biomedical effects of pulsed electric fields
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Teplan Michal PhD.
Anotácia: Intenzívne pulzné elektrické polia už majú využitie a veľký potenciál pre nové aplikácie v biomedicíne a potravinárskom priemysle. Avšak mechanické detaily pôsobenia impulzných elektrických polí na plazmatickú membránu a špeciálne na intracelulárnej úrovni nie sú stále jasné.Tento projekt sa zameriava na teoretickú a experimentálnu charakterizáciu účinkov impulzných elektrických polí od úrovne subcelulárnych biomolekulárnych štruktúr po bunkovú úroveň. Našim cieľom je vyvinúť a aplikovať prístupy založené na impedančnej spektroskopii a chemiluminiscenčnej detekcii, čo nám umožní preskúmať najvýznamnejšie biologické účinky pulzných elektrických polí v reálnom čase, neinvazívne a bezznačkovo. Hlavnou technologickou novinkou bude integrácia týchto monitorovacích nástrojov do automatickej programovateľnej experimentálnej platformy.Výsledky projektu poskytnú nové metódy výskumu účinkov elektromagnetických polí na živé bunky a priblížia lekárske aplikácie bližšie k realite.
Doba trvania: 1.1.2018 – 31.12.2020
EMF-MED – Európska sieť pre inovatívne využitie elektro-magnetických polí v biomedicínskych aplikáciach
European network for innovative uses of EMFs in biomedical applications
Program: COST
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Teplan Michal PhD.
Anotácia: Akcia poskytne rámec pre spoluprácu na podporu výskumu priaznivých biologických účinkov neionizujúcich elektromagnetických polí (EMF) a ich použitia v biomedicínskych aplikáciách. Výskum biologických účinkov EMP sa tradične zameriava na zdravotné riziká. Táto akcia, inšpirovaná sľubnými nedávnymi štúdiami o užitočných biomedicínskych interakciách a aplikáciách EMF, sa zameria na prospešné účinky s cieľom dosiahnuť prielomové výsledky, nové objavy a inovatívne biomedicínske technológie. Akcia zabezpečí lepšie pochopenie základných mechanizmov fyzickej a biologickej interakcie, ktoré súvisia s aplikáciami rakoviny aj bez použitia rakoviny, a vyplní medzery v súčasnom stave znalostí. Cieľom akcie bude nakoniec prispieť k vývoju a optimalizácii inovatívnych zdravotníckych pomôcok a postupov založených na EMF, ktoré budú bezpečnejšie, účinnejšie a menej invazívne. Interdisciplinarita navrhovanej témy a význam očakávaných výsledkov si vyžadujú koordinovanú výskumnú sieť na európskej úrovni.
Web stránka projektu: https://www.cost.eu/actions/BM1309
Doba trvania: 16.4.2014 – 15.10.2018
Skúmanie fyzikálnych základov interakcií elektromagnetických polí s biomolekulami, bunkami a tkanivom
Exploring physical basis of electromagnetic field interactions with biomolecules, cells and tissue
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Teplan Michal PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na teoretickú a experimentálnu charakterizáciu elektromagnetických vlastností od úrovne subbunkových biomolekulárnych štruktúr až po úroveň tkanív. Zámerom je získať viac informácií o biologickej odozve na elektromagnetické polia v širokom rozsahu frekvencií. Budú vyvinuté nové prístupy na získanie elektromagnetických charakteristík subbunkových/bunkových štruktúr a tkanív s priamym dosahom na diagnostické a terapeutické aplikácie. Preskúmajú sa metódy merania a modelovania biologickej odozvy rôznych biosystémov na aplikáciu externého elektromagnetického poľa. Zostavenie systému na elektromagnetickú stimuláciu spolu s monitoringom založeným na impedančnej spektroskopii poslúži na skúmanie elektrických a ďalších fyziologických vlastností biosystémov.
Doba trvania: 1.1.2015 – 31.12.2017
Moderné metódy spracovania elektrofyziologických signálov
Modern methods for evaluation of electrophysiological signals
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: Doc. RNDr. Witkovský Viktor CSc.
Anotácia: Ide o pokračovanie rovnomenného projektu v rámci Prioritnej témy spolupráce medzi AV ČR a SAV na obdobie 20012 – 2014. Cieľom projektu je interdisciplinárny výskum spájajúci nelineárnu dynamiku a matematickú štatistiku vo vývoji nových prístupov k analýze zložitých, najmä elektrofyziologických signálov typu EEG. Doterajšie výsledky detekcie neurálnych oscilácií a štúdie fázovej synchronizácia EEG signálov v rôznych spánkových stavoch a pri audiovizuálnej stimulácii boli prezentované na piatich medzinárodných konferenciách a boli alebo budú publikované v impaktovaných časopisoch.
Doba trvania: 1.1.2012 – 31.12.2014
Moderné metódy spracovania elektrofyziologických signálov
Modern methods for evaluation of electrophysiological signals
Program: Medziakademická dohoda (MAD)
Zodpovedný riešiteľ: Doc. RNDr. Witkovský Viktor CSc.
Anotácia: Nosnou tematikou projektu je pokračovanie začatej spolupráce medzi ÚM SAV a ÚI AV ČR vo výskume nových metód a algoritmov pre analýzu zložitých, predovšetkým elektrofyziologických signálov, ktoré môžu byť aplikované predovšetkým v neurofyziológii, resp. kardiovaskulárnej fyziológii.
Doba trvania: 1.1.2009 – 31.12.2011

Národné

Vývoj experimentálnej platformy a nástrojov analýzy na meranie účinkov nízkofrekvenčných elektromagnetických polí na biologické systémy
Development of experimental platform and analytical tools for measurement of low frequency electromagnetic field effects on biological systems
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Teplan Michal PhD.
Anotácia: Cieľom projektu je vyvinúť metódy merania a nástroje analýzy na identifikáciu účinkov slabých nízkofrekvenčných elektromagnetických (EM) polí na vybrané biologické systémy. Hlavným zámerom je vývoj automatizovanej experimentálnej platformy obsahujúcej viaceré meracie stanice umožňujúce monitorovanie a následnú charakterizáciu bunkových kultúr. Hlavné prístupy detekcie zahŕňajú metódy impedančnej spektroskopie, turbidimetrie a optickej mikroskopie. Komplexný hardvérovo-softvérový systém umožní efektívne prehľadávanie frekvencií a amplitúd EM polí za účelom identifikácie takých parametrov, ktoré vedú ku špecifickej odozve v skúmaných biosystémoch. Morfológia a kinetika buniek bude skúmaná pomocou počítačovej analýzy obrazov získavaných z video-mikroskopie. Dosiahnuté výsledky sa budú analyzovať z hľadiska ich možného uplatnenia v spoločenskej praxi.
Doba trvania: 1.1.2019 – 31.12.2021
Meranie biologickej odozvy slabých nízkofrekvenčných elektromagnetických polí
Measurement of biological response to weak low-frequency electromagnetic fields
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Teplan Michal PhD.
Anotácia: Riešená problematika vychádza z pohľadu zameraného na elektromagnetické (EM) princípy fungovania živých systémov. Celkovým cieľom výskumu je rozšíriť poznatky o vplyve vonkajších slabých nízkofrekvenčných EM polí na fungovanie vybraných biologických objektov. Hlavným zámerom výskumu je navrhnúť nový experimentálny prístup umožňujúci efektívnejšie prehľadávanie parametrov EM polí, pri ktorých by sa skúmaný biosystém mohol prejavovať určitou špecifickou rezonančnou odozvou. Na meranie odozvy budú rozvíjané metódy na báze impedančnej spektroskopie zamerané na stanovenie dynamiky rastu bunkových kultúr vo vodnom prostredí. Morfológia a kinetika buniek bude skúmaná pomocou počítačovej analýzy obrazov získavaných z video-mikroskopie. Dosiahnuté výsledky budú analyzované z hľadiska ich možného uplatnenia v spoločenskej praxi.
Doba trvania: 1.1.2016 – 31.12.2018
LoRyCard – Neinvazívna lokalizácia ektopických arytmií srdcových komôr pomocou EKG mapovania a jej využitie pre účely kauzálnej liečby
Noninvasive localization of ectopic arrhythmias of heart ventricles using ECG mapping and its use for causal therapy
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tyšler Milan CSc.
Anotácia: Komorové arytmie spôsobené poruchami vedenia vzruchu alebo štrukturálnymi zmenami myokardu sú jednou z príčin, ktoré môžu viesť k zníženiu pumpovacej funkcie a k symptómom zlyhávania srdca. Pokiaľ farmakologická liečba nevedie k želaným účinkom, je v súčasnosti ďalšou voľbou terapeutický zásah, ktorého podstatou môže byť zavedenie stimulačnej elektródy alebo katétrová ablácia arytmogénneho substrátu. V oboch prípadoch je potrebná presná lokalizácia miesta abnormálnej aktivácie. Pri klasických terapeutických postupoch sa toto miesto vyhľadáva počas zákroku pomocou intrakardiálneho katétra pod fluoroskopickou kontrolou alebo pomocou intrakardiálneho elektroanatomického mapovania.S rastúcou dostupnosťou tomografických vyšetrení sa v súčasnosti hľadajú aj postupy, ako stanoviť miesto zákroku neinvazívnym spôsobom, ešte pre začiatkom výkonu. Ako sľubné sa ukazujú metódy tzv. elektrokardiografického zobrazovania, ktoré kombinujú údaje z merania povrchového EKG s údajmi získanými z tomografu a pomocou matematického modelu rekonštruujú priebeh aktivácie myokardu. Obecné riešenie tohto problému doteraz neexistuje, boli však publikované úspešné lokalizácie v prípade špecifických patológií.Hlavným zámerom predkladaného projektu je návrh, optimalizácia a overenie meracej metódy na neinvazívnulokalizáciu jednej, prípadne dvoch malých oblastí s abnormálnou ventrikulárnou aktiváciou. Metóda je založenána mnohokanálovom meraní povrchového EKG a individuálnom 3D modeli hrudníka pacienta získanom z tomografického zobrazenia. Na rozdiel od iných publikovaných metód sa výpočet miesta patologického substrátu vykoná pomocou matematického modelu elektrického poľa, ktoré je generované jedným alebo dvoma lokálnymi zdrojmi v srdci. Navrhovaná metóda sa pre zadaný cieľ ukazuje ako dostatočne presná a pritom robustná.Neinvazívna lokalizácia cieľovej oblasti umožní lepšie plánovanie postupu terapie, skrátenie času zákroku a zníženie záťaže pacienta.
Doba trvania: 1.7.2015 – 30.6.2018
BCI-RAS – Rozhranie mozog- počítač s adaptívnym robotickým ramenom na rehabilitáciu
Brain- computer interface with robot- assisted training for rehabilitation
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Mgr. Rosipal Roman PhD.
Anotácia: Budeme aplikovať pokročilé nástroje a metódy aplikovanej informatiky na návrh a vývoj inteligentného systému, ktorý umožní užívateľom absolvovať proces samostatného trénovania poškodených motorických dráh. Skombinujeme technológiu rozhrania mozog–počítač (BCI) so systémom robotického ramena do kompaktného systému, ktorý sa bude dať použiť ako roboticky asistovaný neurorehabilitačný nástroj. BCI priamo využíva signál elektrickej aktivity mozgu na to, aby užívateľ mohol ovládať prostredie bez akejkoľvek svalovej aktivity. Aby sa však BCI dalo využiť na neurorehabilitáciu, je nutné sa najprv zaoberať niekoľkými kritickými aspektmi, od akvizície signálu a výberu vhodnej paradigmy BCI, až po vyhodnocovanie afektívneho stavu subjektov, kognitívnej záťaže a akceptovateľnosti systému subjektmi. V projekte budeme venovať pozornosť týmto aspektom prostredníctvom nových algoritmov spracovania signálu a strojového učenia, tréningových protokolov a inteligentných metód na detekciu a monitorovanie zmien fyziologického stavu subjektu, ktoré boli nedávno vyvinuté členmi výskumného tímu projektu. Budeme používať a testovať nové trénovacie protokoly BCI, vrátane tréningu neurálnej spätnej väzby založenej na viacsmernej analýze EEG dát. Napokon budeme testovať systém v klinickej praxi na vybraných pacientoch s poškodenými motorickými dráhami v dôsledku mozgovej porážky, ako aj na zdravých subjektoch.
Web stránka projektu: http://www.um.sav.sk/projects/BCI-RAS/
Doba trvania: 1.10.2013 – 30.9.2017
Výskum dynamických metód analýzy biosignálov a biologicky inšpirovaného rozpoznávania vzorov
Research into dynamical methods of biosignal analysis and bio-inspired pattern recognition
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Prof. RNDr. Ing. Bajla Ivan PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na analýzu zložitých experimentálnych časových radov metódami inšpirovanými teóriounelineárnych dynamických systémov a na výskum biologicky inšpirovaných hierarchických sieťových modelovrozpoznávania vzorov a iných komplexných sieťových modelov. Základnými cieľmi sú: -optimalizáciarekonštrukcie dynamiky generujúceho systému vo viacrozmernom stavovom priestore a následne návrhpôvodných algoritmov predikcie a filtrácie časových radov, -rozšírenie biologicky inšpirovaného sieťového HTM(„Hierarchical Temporal Memory“) modelu, -štúdium prepojenia procesov rozpoznávania a pozornosti, ktorézlepší polohovú a škálovú invariantnosť rozpoznávania vzorov. Aplikačnou oblasťou bude kvantitatívny opisjedno- a viacrozmerných biomedicínskych signálov a experimentálnych dát s detekovateľnými deterministickýmivlastnosťami, ako aj klasterizácia a rozpoznávanie viacrozmerných biomedicínskych časových radov aviacúrovňových vizuálnych scén s objektami na komplexnom pozadí.
Doba trvania: 1.1.2013 – 31.12.2015
CARDINFO – Meracie, komunikačné a informačné systémy na monitorovanie kardiovaskulárneho rizika u pacientov s hypertenziou
Measuring, communication and information systems for monitoring of the cardiovascular risk in hypertension patients
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tyšler Milan CSc.
Anotácia: Výskum a vývoj metód, meracích a informačných systémov na monitorovanie pacientov s hypertenziou a hodnotenie ich kardiovaskulárneho rizika. Modelovanie vzťahov medzi hypertenziou a elektrickým poľom srdca. Diagnostika myokardu pomocou EKG mapovania a MR zobrazovania. Vývoj telemedicínskych služieb na monitorovanie pacientov prostredníctvom „Wireless Bodey Sensor Networks“. Tvorba elektronických zdravotných záznamov pacientov a metód ich diagnostického hodnotenia pre klinické a domáce prostredie.
Doba trvania: 1.5.2011 – 30.6.2014
Metódy a systémy na mnohokanálové meranie a hodnotenie bioelektrických signálov srdca a mozgu
Methods and systems fot multichannel measurement and evaluation of bioelectric signals of heart and brain
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tyšler Milan CSc.
Anotácia: Mnohokanálové merania bioelektrických signálov v definovaných bodoch na povrchu vyšetrovaného objektu soznámou priestorovou štruktúrou umožňujú neinvazívnym spôsobom získať informácie o topológii patologickýchzdrojov, ktoré ich generujú a o ich vzájomnej časovej synchronizácii. V projekte budú navrhnuté metódy na bázeinverzných riešení, diskriminačnej analýzy a časovo-frekvenčnej analýzy s využitím vlnkovej transformácie, ktoréumožnia použitie mnohozvodových meraní EKG na včasnú neinvazívnu identifikáciu jedného alebo viacerýchischemických ložísk v srdci a meraní EEG na diagnostiku neuropsychiatrických ochorení. Použiteľnosť metódbude overená experimentálne. Budú navrhnuté biomedicínske meracie systémy, ktoré s využitím aktívnychsenzorov, nových technológií bezdrôtového prenosu a viacjadrových procesorov budú schopné spracovať dáta vreálnom čase a pomocou navrhnutých metód identifikovať a zobraziť diagnosticky významné informácie o funkciisrdca alebo mozgu.
Doba trvania: 1.1.2010 – 31.12.2012
Nové metódy klasifikácie a predikcie v analýze biosignálov a biologicky inšpirovanom počítačovom videní
Advanced classification and prediction methods in biosignal analysis and biologically inspired computer vision
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Prof. RNDr. Ing. Bajla Ivan PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na rozvoj a aplikácie nových metód nelineárnych dynamických systémov a biologicky inšpirovaných hierarchických sieťových modelov. Hlavným cieľom je navrhnúť pôvodné algoritmy predikcie zložitých časových radov s predpokladom aplikácie predovšetkým na signály fyziologického pôvodu a na časové rady reprezentujúce pozície pohyblivých objektov v obrazoch v čase. Ďalším cieľom je rozvoj metód počítačového videnia v komplexných vizuálnych scénach, ktoré využívajú nový pamäťovo-predikčný sieťový model HTM.
Doba trvania: 1.1.2010 – 31.12.2012
Riadenie pohybov očí: behaviorálne a elektrofyziologické markery normálnej a patologickej funkcie
Eye movement control: behavioral and electrophysiological markers of normal and pathological functioning
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Teplan Michal PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na výskum zrakovo-okohybných integrácií a ich zmien pri vybraných neuropsychiatrických ochoreniach pomocou nových metód analýzy očných pohybov a sprievodnej elektrickej aktivity mozgu. Zmeny v zrakovo-okohybných reguláciách sú vo špecifickom vzťahu setiopatogenézou viacerých porúch centrálneho nervového systému. Cieľom je prispieť k objasneniu neuronálnych mechanizmov zrakovo-okohybných regulácií v normálnych aj patologických podmienkach a smerovanie k novým diagnostickým metódam a spôsobom hodnotenia efektivity terapie viacerých neuropsychiatrických ochorení.
Doba trvania: 1.1.2008 – 31.12.2010
Moderné metódy klasifikácie a predikcie spánkových stavov a straty pozornosti na základe analýzy EEG signálov
Advanced methods of classification and prediction of attention decrease and sleep stages based on EEG analyses
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Krakovská Anna CSc.
Anotácia: Návrh projektu je smerovaný k využitiu a ďalšiemu rozvoju moderných metód nelineárnych dynamických systémov, umelých neurónových sieti a matematickej štatistiky na analýzu elektroencefalografických signálov (EEG). Jeho cieľom je skúmanie dynamiky stavov EEG a návrh pôvodných algoritmov, schopných spoľahlivo charakterizovať, prípadne predikovať špecifické stavy činnosti mozgu (fázy spánku, relaxácia, strata pozornosti). Výsledky môžu nájsť uplatnenie v neurodiagnostike, neuroterapii, ako aj pri návrhu efektívnych stratégii kontroly poklesu pozornosti. Jednotlivé metódy môžu prispieť aj k analýze a predikcii zložitých časových radov z iných experimentálnych oblastí.
Doba trvania: 1.1.2007 – 1.12.2009
SMEBA – Štatistické metódy a algoritmy pre analýzu vydychovaných plynov
Statistical methods and algorithms for exhaled breath analysis
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Doc. RNDr. Witkovský Viktor CSc.
Anotácia: nalýza dychu je neinvazívna technika s veľkým potenciálom pre klinickú diagnostiku a monitorovanie liečby pacientov. Analýza dychu ako nástroj na monitorovanie rakoviny pľúc je predmetom výskumu medzinárodného projektu 6RP EÚ BAMOD (registračné číslo 019031). Analytické metódy používané na analýzu dychu sú charakterizované rôznymi operačnými parametrami, ktoré vplývajú na kvalitu meraní. Príkladom je limit detekcie (LOD) a limit kvantifikácie (LOQ). Variabilitu výsledkov merania zapríčinenú procesom merania možno popísať vhodným pravdepodobnostným modelom, ktorý rešpektuje funkčný princíp meracieho prístroja a celý proces merania. Riešitelia projektu dosiahli predbežné výsledky pre jednoduchý ale dôležitý prípad merania koncentrácie izoprénu v dychu pomocou analytickej metódy PTR-MS (Protón Transfer Reaction Mass Spectrometry, Ionimed Analytik Ges.m.b.H., Innsbruck Austria). Na základe metódy pre výpočet koncentrácie, ktorá reflektuje princípy meracieho prístroja, bol navrhnutý teoretický model pre distribúciu meranej koncentrácie, ktorý predpokladá, že distribúcia koncentrácie určená prístrojom je proporcionálna podielu dvoch nezávislých náhodných premenných s Poissonovým rozdelením. Tento model bol overený rozsiahlym experimentom, pričom bola potvrdená dobrá zhoda teoretického modelu s empirickými údajmi. Cieľom navrhovaného projektuje ďalší rozvoj štatistických modelov, metód a algoritmov na analýzu koncentrácie vybraných organických zložiek vo vydychovanom plyne, vrátane modelov vhodných pre určenie limitu detekcie (LOD) a limitu kvantifikácie (LOQ) pre rôzne typy používaných analytických techník (GC-MS, PTR-MS, SIFT-MS a IMS).
Web stránka projektu: http://www.um.sav.sk/sk/oddelenie-03/statisticke-algoritmy-na-analyzu-dat-z-exhalovaneho-dychu-2.html
Doba trvania: 1.2.2007 – 30.6.2009