Téma 1

Riešenie mnohokanálových elektrokardiografických meracích metód s využitím počítačového modelovania elektrického poľa srdca na neinvazívne určenie a zobrazovanie funkčného stavu srdca pri vybraných patológiách.

U uchádzača sa predpokladajú znalosti z teórie elektromagnetických polí a numerických matematických metód a schopnosť programovania v jazyku Matlab, prípadne v ďalšom programovacom jazyku. Nutná je dobrá znalosť odbornej angličtiny a schopnosť práce s elektronickými informačnými zdrojmi.

V rámci doktorandského štúdia si doktorand rozšíri svoje znalosti z riešenia elektromagnetických polí pomocou numerických metód, oboznámi sa s elektrofyziológoiu kardiovaskulárneho systému, bioelektrickými meraniami a medicínskymi zobrazovacími metódami.

Development of multichannel electrocardiographic measuring methods using computer modeling of the cardiac electrical field for noninvasive assessment and imaging of the functional state of the heart at selected pathologies.

The PhD student is expected to have knowledge of electromagnetic fields theory and numerical mathematical methods, ability to program in Matlab and possibly in another programming language. Knowledge of professional English and working with electronic information resources is required.

During the study the PhD student will extend his knowledge of solving electromagnetic fields using numerical methods and will acquaint with knowledge of cardiac electrophysiology, bioelectric measurements and medical imaging methods.

Téma 2

Výskum a vývoj nových metód a prostriedkov na snímanie, prenos, spracovanie a diagnostické alebo terapeutické využitie biosignálov so zameraním na signály kardiovaskulárneho systému.

U doktoranda sa očakávajú teoretické vedomosti z oblasti elektriny a magnetizmu, schopnosť návrhu elektronických meracích systémov a zvládnutie číslicových metód spracovania signálov. Vyžaduje sa schopnosť práce so softvérom Matlab a prípadne Labview a znalosť odbornej angličtiny.

Cieľom práce bude teoretický návrh a experimentálne overenie meracích systémov pre medicínske alebo domáce aplikácie a doktorand získa aj ďalšie znalosti z biofyziky a elektrofyziológie potrebné pre ich návrh. Súčasťou riešenia bude analýza základných metrologických charakteristík navrhnutého meracieho reťazca.

Anotation:

Research and development of new methods and technologies for sensing, transmission, processing and diagnostic or therapeutic utilization of biosignals, oriented to signals of the cardiovascular system.

The PhD student is expected to have theoretical knowledge of electricity and magnetism, ability to develop electronic measuring systems and to use digital signal processing methods. Capability of programming in Matlab and possibly also in Labview and knowledge of professional English is required.

Aim of the thesis is teoretical design and experimental verification of measuring systems for medical or home applications and the PhD studend will acquire also additional knowledge of biophysics and electrophysiology necessary for the system development. Part of the solution will be annlysis of basic metrological characteristics of the developed measuring chain.

Téma 3

Témou dizertačnej práce je meranie rozmerov 3D objektov použitím  RTG mikrotomografie. Doktorand by sa mal venovať vyhodnoteniu a meraniu porozity konkrétnych materiálov, meraniu a rozmerovej analýze vnútornej štruktúry kompozitných materiálov. Cieľom zadania je rozvoj metód a etalónov kalibrácie meracieho systému a analýza neistôt výsledku merania.

The thesis will deal with measurement of 3D objects dimensions using X-ray microtomography. The student should devote to evaluation and measurement of porosity of concrete materials, measurement and dimensional analysis of internal structure of composite materials. The aim of the work is development of methods and calibration standards of the measuring system and analysis of  the uncertainties of measurement results.

Téma 4

Výskum kombinovaných modelov vizuálnej pozornosti a rozpoznávania objektov v počítačovom videní nebol donedávna priamo spojený s úvahami o neurologických korelátoch pozornosti a rozpoznávania. Možnosti integrácie biologicky hodnoverných modelov ventrálnej informačnej vetvy vizuálneho rozpoznávania s modelmi riadenia vizuálnej pozornosti v dorzálnej informačnej vetve predstavujú teda stále otvorené otázky. Výsledky nášho výskumu škálovo a pozične invariantného rozpoznávania vizuálnych objektov pomocou biologicky inšpirovaného modelu HTM („Hierarchical Temporal Memory“), ktorý sa týkal práve ventrálnej vetvy a bol ohraničený jednoduchšími typmi scén, tiež poukazujú na potrebnosť spájania oboch typov modelov. Našou snahou je nájsť také vnorenie HTM modelu do „bottom-up“ modelov pozornosti, ktoré by rezultovalo v efektívnejšie škálovo, pozične a transformačne invariantné rozpoznávanie objektov v reálnych vizuálnych scénach.

Until recently, the research into combined models of visual attention and object recognition has not been associated directly with considerations about neurological corelatives of attention and recognition. Possibilities of integration of biologically plausible models of the ventral information stream of visual recognition with the models of visual attention control in the dorsal information stream still represent open issues. The results of our research into scale and position invariant recognition of visual objects using a biologically inspired model HTM („Hierarchical Temporal Memory“) that has been related exactly to the ventral stream and that was limited to simpler scene types, also point to the need of integration of above mentioned models. We have an aspiration to find such an embedding of the HTM model into „bottom up“ attention models, that would result in more efficient scale, position and transform invariant object recognition in real visual scenes.

Téma 5

Podstatou štúdia je základný výskum špecifických zobrazovacích metód na báze NMR - merania a zobrazovania rôznych fyzikálnych veličín v oblasti mikro- a nanoštruktúr pre biomedicínsky a materiálový výskum. Zameranie: 1. Výskum vlastností feromagnetických nanočastíc v tvare disperzie v kvapalinách a plynoch pri ich využití ako kontrastného média pri NMR zobrazovaní. 2. Výskum efektov magnetickej susceptibility pri mikrozobrazovaní na báze magnetickej rezonancie, lokalizácia a stanovenie množstva oxidov železa v nebiologických materiáloch a biologických tkanivách. Dôraz je kladený na nízke a stredné stacionárne magnetické polia, max.~0.2 Tesla, tvarové snímače s distribuovanými parametrami pre biologické a nebiologické objekty zobrazovania, povrchové snímače pre biologické objekty.

The goal of the study is the basic research of selected imaging methods based on NMR - measurements and imaging of various physical quantities of micro- and nanostructures for biomedical and material research. Orientation: 1. Research of ferromagnetic nanoparticles properties in a shape of dispersion in liquids and gases used as a contrast medium at NMR imaging. 2. Research of magnetic susceptibility effects by micro imaging based on magnetic resonance, localization and estimating of quantity oxide of iron in non-biological materials and in biological tissues. The accent is laid on low and medium stationary magnetic fields, max.~0.2 Tesla, shaped sensors with distributed parameters for biological and non-biological objects of imaging and surface sensors for biological objects.

Téma 6

Témou dizertačnej práce je zobrazovanie feritínu metódami magnetickej rezonancie (MRI) s využitím jeho magnetických vlastností na neinvazívnu diagnostiku patologických procesov v ľudskom tele, ktoré sú spojené s akumuláciou železa v tkanive. Ide najmä o neurodegeneratívne a zápalové ochorenia, cirhózu pečene a ochorenia srdca. Podľa súčasných poznatkov je feritín primárnym fyziologickým zdrojom železa, ktorý ovplyvňuje MRI signál. Aby sa však mohol stať biomarkerom týchto ochorení, je nutné navrhnúť MRI metodiku pre kvantifikáciu biologického železa s porovnateľnými výsledkami ako majú klasické invazívne metódy. Cieľom výskumu bude hľadanie najvhodnejších zobrazovacích parametrov pre rôzne typy tomografov a stanovenie citlivosti zobrazovania pre rôzne úrovne magnetického poľa.

The topic of the PhD thesis is the ferritin imaging with the magnetic resonance techniques, using such ferritin’s magnetic properties for noninvasive diagnosis of pathological processes in the human body, which are associated with the iron accumulation in tissue. These include neurodegenerative and inflammatory disorders, liver cirrhosis and heart disease. Currently, it is believed that ferritin is the primary physiological source of iron, which affects the MRI signal. However, to become a biomarker, it is necessary to propose the MRI methodology for biological iron quantification with comparable results as we have with standard invasive methods. The objectives of the thesis are to find out the most appropriate imaging parameters for different types of MRI tomographs as well as to determine the sensitivity of imaging for different levels of magnetic field strength.