- Modelovanie možných faktorov ovplyvňujúcich zmeny QRS komplexu v EKG signáloch pri hypertrofii ľavej komory srdca
- Testovanie kauzality v rekonštruovaných stavových priestoroch metódou optimalizovaných zmiešaných predikcií
- Nové metodiky stanovenia oxidatívneho metabolizmu kostrového svalstva použitím fosforového MR saturačného transferu v pokoji a počas cvičenia
- Biologicky rozložiteľný magnetický polymérny nanokompozit na základe prírodných nanotrubíc
Výsledok 1: Modelovanie možných faktorov ovplyvňujúcich zmeny QRS komplexu v EKG signáloch pri hypertrofii ľavej komory srdca
Projekty: VEGA 2/0071/16, APVV-14-0875
Riešitelia: J. Švehlíková, J. Zelinka, L. Bachárová, M. Tyšler
Pomocou počítačového modelu srdcových komôr sme simulovali a vizualizovali šírenie aktivačného frontu v srdcových komorách pri normálnej rýchlosti šírenia, v prípadoch lokálneho spomalenia postupu aktivačného frontu, pri zhrubnutí steny ľavej komory a pri kombinácii oboch týchto faktorov prítomných pri hypertrofii. Zväčšené EKG signály komorového komplexu QRS pri hypertrofii sa vo všeobecnosti pripisujú zväčšeniu ľavej komory. Ukázali sme, že na zväčšenie signálov väčší vplyv ako zhrubnutie steny ľavej komory má spomalenie šírenia aktivačného frontu, ktoré spôsobí jeho dlhšiu prítomnosť vo veľkej oblasti myokardu, čo vedie k zväčšeniu potenciálov nameraných na povrchu hrudníka. Spomalenie vedenia vzruchu ani zhrubnutie steny komory o 50% nespôsobovali výrazné predĺženie trvania QRS komplexu. To nastalo len pri spomalení šírenia aktivačného frontu o 75% vo veľkej časti myokardu, resp. pri kombinácii spomalenia šírenia aktivácie so zhrubnutím steny ľavej komory. Takáto situácia môže nastať pri kombinácii fibrózy a zhrubnutia srdcovej steny hypertrofovaného srdca. Získané výsledky poukazujú na potrebu zmeny paradigmy diagnostiky hypertrofie ľavej komory.
Obr. 1. Vizualizácia aktivačného frontu v rôznych časových okamihoch QRS komplexu pri normálnom šírení (hore) a pri spomalení šírenia o 50% v anteroseptálnej oblasti ľavej komory (dole).
Publikácie:
- ŠVEHLÍKOVÁ, Jana - ZELINKA, Ján - BACHAROVA, L. - TYŠLER, Milan. Modeling and visualization of the activation wavefront propagation to improve understanding the QRS complex changes indicating left ventricular hypertrophy. In Journal of Electrocardiology, 2016, vol. 49, no. 5, p. 755-762. ISSN 0022-0736. (1.290-IF2015).
- BACHAROVA, L. - SZATHMARY, V. - ŠVEHLÍKOVÁ, Jana - MATEASIK, A. - GYHAGEN, J. - TYŠLER, Milan. The effect of conduction velocity slowing in left ventricular midwall on the QRS complex morphology: A simulation study. In Journal of Electrocardiology, 2016, vol. 49, no. 2, p. 164-170. ISSN 0022-0736. (1.290-IF2015).
- BACHAROVA, L. - SZATHMARY, V. - ŠVEHLÍKOVÁ, Jana - MATEASIK, A. - TYŠLER, Milan. QRS complex waveform indicators of ventricular activation slowing: Simulation studies. In Journal of Electrocardiology, 2016, vol. 49, no. 6, p. 790-793. ISSN 0022-0736. (1.290-IF2015).
Výsledok 2: Testovanie kauzality v rekonštruovaných stavových priestoroch metódou optimalizovaných zmiešaných predikcií
Projekty: VEGA 2/0011/16, APVV-15-0295, MAD - Bilaterálny mobilitný projekt, SAV-AV ČR 15-18
Riešitelia: A. Krakovská, F. Hanzely
Údaje, ktoré sú predmetom kauzálnej analýzy, sú často vo forme časových radov. V takých prípadoch obvykle siahame po štandardnom teste Grangerovej kauzality. Ten je ale založený na autoregresných modeloch a úspešne použiteľný iba pri stochastických, lineárne vzájomne prepojených systémov. Aj metóda optimalizovaných zmiešaných predikcií (OMP), ktorá bola vyvinutá v rámci tejto štúdie, vyhodnocuje predpovedateľnosť. V tom je podobná pôvodnému Grangerovmu prístupu. OMP ale pracuje v rekonštruovaných stavových priestoroch. Aby sme zistili, či X kauzálne vplýva na Y, stavový priestor systému Y je rekonštruovaný dvomi spôsobmi: s pridaním a bez pridania informácie o X. Následne je porovnaná predpovedateľnosť systému Y v daných dvoch priestoroch (obrázok 1). Navyše, variancie chýb predikcií sú podrobené štatistickému testovaniu, čím odhadneme aj hladinu významnosti ohľadom záveru o prítomnosti kauzálnej väzby. Výsledky ukazujú, že navrhnutá metóda umožňuje odhaliť prítomnosť a smer väzby a dokáže tiež odlíšiť kauzalitu od obyčajnej korelácie. OMP prináša správne závery ohľadne kauzality aj v takých komplikovaných prípadoch, ako je prepojenie medzi zložitými nelineárnymi systémami, alebo zdanlivá kauzalita v dôsledku externých vplyvov.
Obr. 1. Test OMP metódou, či X (chaotický Rösslerov system) kauzálne vplýva na Y (chaotický Lorenzov systém). Znázornené sú variancie chýb predikcií premennej z Y bez použitia a s použitím informácie o X. Pridanie informácie o X zlepšilo predikciu, čo ukazuje, že X kauzálne vplýva na Y.
Publikácia:
- KRAKOVSKÁ, Anna - HANZELY, Filip. Testing for causality in reconstructed state spaces by an optimized mixed prediction method. In Physical Review E, 2016, vol. 94, no. 5, p. 052203. ISSN 2470-0045. (2.252-IF2015).
Výsledok 3: Nové metodiky stanovenia oxidatívneho metabolizmu kostrového svalstva použitím fosforového MR saturačného transferu v pokoji a počas cvičenia
Projekty: VEGA 2/0013/14, APVV-0513-10, (Ústav merania SAV).
Riešitelia: L. Valkovič, I. Frollo
Srdcovocievne ochorenia, obezita, či diabetes, sú veľmi často sprevádzané zmenami v energetickom metabolizme kostrového svalstva. Preto moderná medicína kladie čoraz väčší dôraz na výskum nových neinvazívnych metód na meranie energetického metabolizmu. V súlade s týmto trendom boli navrhnuté a overené nové metodiky na určenie oxidatívneho metabolizmu použitím statickej a dynamickej 31P-MR. Využiteľnosť pokojových dát nameraných na MR systéme s intenzitou magnetického poľa 7 Tesla bola demonštrovaná porovnaním metabolizmu obéznych sedavých dobrovoľníkov s trénovanými jedincami. Metóda je mimoriadne aktuálna pre vyšetrenia pacientov neschopných dynamického merania (napríklad po zranení svalu). Navrhnutá originálna metodika merania saturačného transferu počas krátkeho (6 min.) cvičenia prináša unikátnu možnosť stanoviť oxidatívnu syntézu ATP vo svale neinvazívne. Takéto meranie má veľký potenciál vo výskume metabolizmu svalov človeka a môže viesť k výraznému zýšeniu kvality života čoraz väčšieho množstva pacientov.
Obr. 1. Stanovenie inovatívnych parameterov energetického metabolizmu svalu. (a) obrázok svalu stehna s vyznačením polohy cievky; (b) vysoko-rozlíšené 31P-MR spektrá namerané v pokoji u obézneho sedavého (Ob/Sed) a trénovaného (L/Ac) dobrovoľníka. Spektrá sú škálované na intenzitu PCr signálu a oblasť rezonancie Pi a PDE signálov je priblížená. Všimnite si vyššiu intenzitu Pi2 a nižšiu intenzitu PDE signálov u trénovaného dobrovoľníka.
Publikácie:
- VALKOVIČ, Ladislav - CHMELÍK, M. - UKROPCOVÁ, B. - HECKMANN, T. - BOGNER, W. - FROLLO, Ivan - TSCHAN, H. - KREBS, M. - BACHL, N. - UKROPEC, J. - TRATTNIG S. - KRŠŠÁK, M. Skeletal muscle alkaline Pi pool is decreased in overweight-to-obese sedentary subjects and relates to mitochondrial capacity and phosphodiester content. In Scientific Reports, 2016, vol. 6, p. 20087. ISSN 2045-2322. (5.228-IF2015).
- VALKOVIČ, Ladislav - CHMELÍK, M. - MEYERSPEER, M. - GAGOSKI, B. - RODGERS, C.T. - KRŠŠÁK, M. - ANDRONESI, O.C. - TRATTNIG, S. - BOGNER, W. Dynamic 31P -MRSI using spiral spectroscopic imaging can map mitochondrial capacity in muscles of the human calf during plantar flexion exercise at 7 T. In NMR in Biomedicine, 2016, vol. 29, no. 12, p. 1825-1834. ISSN 0952-3480. (2.983 -IF2015).
- SCHMID, A.I. - MEYERSPEER, M. - ROBINSON, S.D. - GOLUCH, S. - WOLZT, M. - FIEDLER, G.B. - BOGNER, W. - LAISTLER, E. - KRŠŠÁK, M. - MOSER, E. - TRATTNIG, S. - VALKOVIČ, Ladislav. Dynamic PCr and pH imaging of human calf muscles during exercise and recovery using 31P gradient-Echo MRI at 7 Tesla. In Magnetic Resonance in Medicine, 2016, vol. 75, no. 6, p. 2324-2331. ISSN 0740-3194. (3.782-IF2015).
Výsledok 4: Biologicky rozložiteľný magnetický polymérny nanokompozit na základe prírodných nanotrubíc
Projekty: VEGA 2/0152/13
Riešitelia: M. Škrátek
Biodegradovateľné polymérne nanokompozity predstavujú perspektívnu skupinu plastov použiteľných na rôzne bio- a enviro-friendly aplikácie ako napríklad nosiče liečiv, či biologické plasty s tvarovou pamäťou. Polyméry vo všeobecnosti sú elektricky nevodivé a nemagnetické materiály. Na zlepšenie mechanických vlastností polymérneho materiálu boli použité prírodné Halloyzitové nanotrubice (HNT) modifikované nanočasticami oxidov železa. Pri výskume takýchto nanokompozitov je dôležité poznať koncentráciu magnetických nanočastíc a ich magnetické vlastnosti. Bolo zistené, že modifikovaním HNT nanočasticami železa vznikne superparamagnetická látka so škálovateľnou saturačnou magnetizáciou. Výsledný kompozitný materiál polymér/modifikované HTN sa dá zaradiť medzi magneticky mäkké látky a prítomnosť zmagnetizovaných HNT má jednoznačne pozitívny vplyv aj na jeho mechanické vlastnosti.
Výsledky boli dosiahnuté v spolupráci s týmito pracoviskami:
• Oddelenie plastov, kaučuku a vlákien (ÚPSP FCHPT) v Bratislave
• Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů, České Budějovice, Česká republika
• Ústav makromolekulární chemie Akademie věd České republiky, Praha, Česká republika
Publikácia:
- KHUNOVÁ, V. - ŠAFAŘÍK, I. - ŠKRÁTEK, Martin - KELNAR, I. - TOMANOVÁ, K. Biodegradable polymer nanocomposites based on natural nanotubes: Effect of magnetically modified halloysite on the behaviour of polycaprolactone. In Clay Minerals, 2016, vol. 51, no. 3, p. 435-444. ISSN 0009-8558. (0.874-IF2015).
|
Vybrané výsledky