-
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.
Obr. 1. Rozloženie kolagénových vláken a distribúcia vody v chrupavke meraná pomocou T2 mapovania: A) femorálna a tibiálna chrupavka, B) chrupavka členkového kĺbu, C) patelárna chrupavka.
Zahraničný partner:
• Univ.-Prof. Dr. Siegfried Trattnig, MR Center, Highfield MR, Department of Radiology, Medical University of Vienna, Austria.
Publikácie:
- JURÁŠ, Vladimír - ZBÝŇ, Š. - MLYNÁRIK, V. - SZOMOLÁNYI, Pavol - HAGER, B. - BAER, P. - FROLLO, Ivan - TRATTNIG, S. The compositional difference between ankle and knee cartilage demonstrated by T2 mapping at 7 Tesla MR. In European Journal of Radiology, 2016, vol. 85, no. 4, p. 771-777. ISSN 0720-048X. (2.593-IF2015)
- JURÁŠ, Vladimír - BOHNDORF, K. - HEULE, R. - KRONNERWETTER, C. - SZOMOLÁNYI, Pavol - HAGER, B. - BIERI, O. - ZBÝŇ, Š. - TRATTNIG, S. A comparison of multi-echo spin-echo and triple-echo steady-state T2 mapping for in vivo evaluation of articular cartilage. In European Radiology, 2016, vol. 26, no. 6, p. 1905-1912. ISSN 0938-7994. (3.640-IF2015)
- ZBÝŇ, Š. - MLYNÁRIK, V. - JURÁŠ, Vladimír - SZOMOLÁNYI, Pavol - TRATTNIG, S. Evaluation of cartilage repair and osteoarthritis with sodium MRI. In NMR in Biomedicine, 2016, vol. 29, no. 2, p. 206-215. ISSN 0952-3480. (2.983-IF2015)
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.
Obr. 1. Porovnanie aktivačných časov v srdcových komorách získaných z referenčného modelu (horný rad) a pomocou navrhnutej zrýchlenej metódy na báze eikonálnych rovníc (dolný rad). Obrázky predstavujú pohľad na srdce spredu, zozadu (vľavo) a v reze spredu a zozadu (vpravo).
Publikácia:
- KAĽAVSKÝ Peter: GPU-accelerated model-based measuring methods for investigation of cardiac electrical activity. Dizertačná práca, Ústav merania SAV, 2016.
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.
Obr. 1. Posterová prezentácia výsledkov medzinárodného riešiteľského kolektívu projektu COSCH na konferencii v Siene.
|