• Moderné vyšetrovanie poškodení chrupaviek pomocou kvantitatívnej magnetickej rezonancie
  
• Metóda na zrýchlenú simuláciu elektrickej aktivity anizotropického modelu srdca s použitím grafických procesorov
• Projekt COST TD1201 „Colour and Space in Cultural Heritage"

Výsledok 1: Moderné vyšetrovanie poškodení chrupaviek pomocou kvantitatívnej magnetickej rezonancie

Projekty:  APVV 0431-12. (Ústav merania SAV).

Riešitelia: V. Juráš, P. Szomolányi, I. Frollo

Hoci magnetická rezonancia je v súčasnosti považovaná za najpresnejšiu metódu pri vyšetrovaní poškodení chrupaviek, morfologické zobrazovanie často nestačí na určenie stupňa poškodenia, a nedeteguje ani skoré štádiá degenerácii, ktoré sa prejavujú výhradne zmenami vnútornej štruktúry chrupavky. Kvantitatívna MRI poskytuje metódy, pomocou ktorých je možné analyzovať stav kolagénu (T2 mapovanie) a proteoglykánov (sodíkové MRI). Výsledkom riešenia bola nová metóda na mapovanie relaxačnej konštanty T2 (na báze tzv. steady-state free precision), ktorá umožňuje zrýchlenie merania (skrátenie z približne 4 minút na 2 minúty v porovnaní s konvenčnou metódou), vyššie rozlíšenie (faktor 1,5) a zvýšenie počtu rezov (čo sa najviac prejavuje na ultra vysokých poliach, namiesto 4 rezov je možné zobraziť 32). Táto metóda bola použitá na detekciu rozdielov kolagénovej matrice v chrupavke kolena a členka, čo má široké uplatnenie v klinickej praxi pri vyšetrovaní chrupaviek (Obr. 1). Na určenie proteoglykánov bola použitá ďalšia moderná metóda - sodíková MR, ktorá namiesto protónov zobrazuje sodíkové ióny, ktoré sú priamo úmerné množstvu proteoglykánov. Keďže zníženie množstva proteoglykánov v chrupavke je prvý znak nastupujúcej degenerácie chrupavky, má táto metóda veľký potenciál stať sa súčasťou skríningových meraní v klinickej praxi.

Zahraničný partner:
• Univ.-Prof. Dr. Siegfried Trattnig, MR Center, Highfield MR, Department of Radiology, Medical University of Vienna, Austria.

Publikácie:

Výsledok 2: Metóda na zrýchlenú simuláciu elektrickej aktivity anizotropického modelu srdca s použitím grafických procesorov

Projekty: VEGA 2/0071/16, APVV-14-0875, CATION - Cardiac activation time imaging for noninvasive characterisation of ventricular conduction abnormalities, SCIEX-NMS project 14.158, Scientific Exchange Programme between the New Members States of the EU and Swtzerland.

Riešitelia: P. Kaľavský, M. Potse, S. Pezzuto, M. Tyšler

Bola navrhnutá metóda na výpočtovo rýchlu simuláciu elektrickej aktivácie anizotropického modelu srdca na báze eikonálnych rovníc. Metóda bola implementovaná v paralelnom programovacom jazyku CUDA a podporuje masívne paralelné výpočty na grafických procesoroch (GPU). Výpočtová rýchlosť navrhnutej metódy bola otestovaná na štyroch realistických modeloch srdca s rozlíšením 1 mm, kedy dokázala nasimulovať aktivačnú sekvenciu a štandardné 12-zvodové EKG v priebehu 3 sekúnd. Simulované aktivačné časy a EKG signály boli porovnané s hodnotami získanými z referenčného reakčno-difúzneho modelu. Absolútna chyba aktivačných časov v približne 270 000 porovnávaných bodoch kolísala od 0 do 30 ms, v 94% bodov však nepresiahla 10 ms. Pri porovnávaní simulovaných EKG signálov boli akceptovateľné rozdiely dosiahnuté u QRS komplexov, pre ktoré bol priemerný korelačný koeficient 85% a vizuálne sa veľká väčšina komplexov zhodovala tvarom, polaritou aj trvaním a vykazovala rozdiel približne 0.3 mV v amplitúde vrcholu R vlny. Porovnanie T-vĺn EKG kriviek ukázalo väčšie rozdiely. Navrhnutá metóda je aktívne využívaná v Institute of Computational Science, Universita della Svizzera Italiana v Lugane vo Švajčiarsku ako súčasť inverzných riešení na neinvazívnu charakterizáciu abnormalít komorovej aktivácie.

Publikácia:

Výsledok 3: Projekt COST TD1201 „Colour and Space in Cultural Heritage"

Projekty:  COST „Colour and Space in Cultural Heritage"

Riešitelia: M. Hain

V európskom projekte COST „Colour and Space in Cultural Heritage" (Farba a priestor v kultúrnom dedičstve) sa riešitelia z ÚM SAV v r. 2016 aktívne zapájali do práce pracovnej skupiny WG2 a riešenia štúdie „Roman silver coins". Na ÚM SAV boli rozvíjané a aplikované röntgenové mikrotomografické metódy na analýzu, testovanie a dokumentovanie historických artefaktov kultúrneho dedičstva. V projekte je zapojených okrem Ústavu merania aj mnoho významných vedeckých inštitúcií z 27 krajín Európy, pričom vedecký záber pokrýva oblasti multispektrálneho a hyperspektrálneho zobrazovania, rtg počítačovú tomografiu, skenovanie 3D objektov s využitím štruktúrovaného osvetlenia, laserové skenovanie, terahertzové zobrazovanie a ďalšie optické - fyzikálne metódy. Projekt bol ukončený na poslednom zasadnutí riadiaceho výboru v Mainzi, SRN v októbri 2016. Výsledky boli prezentované aj formou posteru na medzinárodnej konferencii Conference on Computer Applications and Quantitative Methods In Archaeology, Siena, Italy.