Projekty

MRCartilage – Automatický softvérový nástroj na výhodnocovanie kvantitatívnych MRI štúdií artikulárných chrupaviek v čase
Automatic data evaluation tool from the longitudinal quantitative MRI studies of articular cartilage
Program:	APVV
Číslo projektu:	APVV-21-0299
Doba trvania:	1.7.2022 – 30.6.2026
Zodpov. riešiteľ:	Ing. Dr. Szomolányi Pavol, (PhD.)
Anotácia:	Cieľom projektu je navrhnúť komplexný nástroj na automatické vyhodnocovanie dát ľudskej kĺbovej chrupavky z kvantitatívnej MRI. Dáta, ktoré budú získané z databázy „Osteoarthritis Initiative“ a namerané na Ústave Merania SAV a Lekárskej Univerzite vo Viedni, budú nasegmentované pomocou automatického segmentačného nástroja na báze konvolučných neurónových sietí. Anotované dáta budú následne registrované na kvantitatívne MRI dáta, ktoré budú dostupné z databázy (T2 a T1rho mapovanie, gagCEST, sodíková MR) pomocou automatických poprípade semi-automatických nástrojov vyvinutých v rámci tohoto projektu. Získané dáta budú vyhodnotené vo viacerých časových bodoch podľa MR meraní, ktoré budú dostupné. Okrem kvantitatívnych MR dát to budú volumetrické dáta, hrúbka chrupavky a textúrová analýza kvantatívnych máp. Vyhodnotenie pacientov sa bude robiť podľa skupín rizikových faktorov (rozrhnutie priečneho väzu, roztrhnutie menisku a menisektómia). Predpokladaný počet pacientov je cca 4000 rozdelených do jednotlivých skupín v pomere 40/30/30. Výstupom projektu bude kompilovaná verzia automatického nástroja na vyhodnocovanie chrupaviek, ktorá bude dostupná vo verejnom zdroji (napr. webovej stránke Ústavu merania).

TInVR – Dôveryhodná interakcia človek–robot a terapeut–pacient vo virtuálnej realite
Trustworthy human–robot and therapist–patient interaction in virtual reality
Program:	APVV
Číslo projektu:	APVV-21-0105
Doba trvania:	1.7.2022 – 30.6.2026
Zodpov. riešiteľ:	Ing. Mgr. Rosipal Roman, DrSc.
Anotácia:	Cieľom projektu je študovať špecifické formy sociálnej interakcie s využitím modernej technológie – virtuálnej reality (VR), čo je motivované jej známymi benefitmi. Projekt má dve hlavné časti, interakcia človek–robot (HRI) a interakcia terapeut–pacient (TPI). Interakcie sú umožnené prostredníctvom displejov (VR) umiestnených na hlave a pomocou ovládačov v rukách umožňujúcich človeku konať vo VR. Navrhujeme dve výskumné cesty, ktoré majú v príslušných kontextoch ambíciu posunúť súčasný stav poznania. V HRI navrhneme scenáre, ktoré umožnia humanoidnému robotovi učiť sa, chápať a napodobňovať motorické pohyby človeka pomocou flexibilnej spätnej väzby. Ďalej vytvoríme scenáre na testovanie a overovanie ľudskej dôvery v správanie robotov na základe multimodálnych signálov. Budeme tiež skúmať fyzickú interakciu s humanoidným robotom NICO. V TPI s pacientmi po cievnej mozgovej príhode vyvinieme sériu pracovných terapeutických postupov založených na VR na neurorehabilitáciu s motorickým a kognitívnym poškodením pomocou aktívneho a pasívneho rozhrania mozog–počítač a tieto postupy overíme. Očakávame, že pozorovania z experimentov HRI sa využijú v TPI. Navrhovaný projekt je vysoko multidisciplinárny, kombinuje poznatky a výskumné metódy z psychológie, sociálnej kognície, robotiky, strojového učenia a neurovedy. Očakávame, že s človekom v slučke identifikujeme charakteristiky a mechanizmy vedúce k procesom dôveryhodnej interakcie, ako predpokladu úspešnosti, či pri riešení kolaboratívnej úlohy alebo pri terapii vo VR.

MATHMER – Pokročilé matematické a štatistické metódy pre meranie a metrológiu
Advanced mathematical and statistical methods for measurement and metrology
Program:	APVV
Číslo projektu:	APVV-21-0216
Doba trvania:	1.7.2022 – 31.12.2025
Zodpov. riešiteľ:	Doc. RNDr. Witkovský Viktor, CSc.
Anotácia:	Matematické modely a štatistické metódy na analýzu nameraných údajov, vrátane správneho určenia neistoty merania, sú kľúčové pre vyjadrenie spoľahlivosti meraní, ktorá je predpokladom pokroku vo vede, priemysle, zdravotníctve, životnom prostredí a spoločnosti všeobecne. Cieľom projektu je nadviazať na tradičné metrologické prístupy a vyvinúť nové alternatívne matematické a štatistické metódy na modelovanie a analýzu nameraných údajov pre technické a biomedicínske aplikácie. Originalita projektu spočíva v aplikácii moderných matematických metód na modelovanie a detekciu závislosti a kauzality a štatistických modelov, metód a algoritmov na určenie neistoty merania pomocou pokročilých pravdepodobnostných a výpočtových metód založených na využití charakteristických funkcií (Charakteristic Function Approach – CFA). Na rozdiel od tradičných približných a simulačných metód navrhované metódy umožňujú prácu so zložitými a zároveň exaktnými pravdepodobnostnými modelmi merania a analytickými metódami. Špecifický dôraz sa bude klásť na stochastické metódy kombinovania informácií z rôznych nezávislých zdrojov, modelovanie závislosti a kauzality v dynamických procesoch, exaktné metódy určovania pravdepodobnostného rozdelenia hodnôt, ktoré je možné na základe kombinácie výsledkov merania a expertnej znalosti rozumne priradiť k meranej veličine, a na rozvoj metód komparatívnej kalibrácie, vrátane pravdepodobnostného vyjadrenia výsledkov merania kalibrovaným prístrojom. Dôležitou súčasťou projektu je vývoj pokročilých numerických metód a efektívnych algoritmov zameraných na výpočet zložitých rozdelení pravdepodobnosti kombinovaním a invertovaním charakteristických funkcií. Tieto metódy sú široko použiteľné v rôznych oblastiach merania a metrológie. V tomto projekte budú aplikované na kalibráciu senzorov a meradiel teploty a tlaku.

ECMeNaM – Efektívne výpočtové metódy pre charakterizáciu materiálov v nano mierke
Efficient computation methods for nanoscale material characterization
Program:	APVV
Číslo projektu:	SK-CZ-RD-21-0109
Doba trvania:	1.7.2022 – 30.6.2025
Zodpov. riešiteľ:	Doc. RNDr. Witkovský Viktor, CSc.
Anotácia:	Cieľom projektu je navrhnúť a implementovať efektívne výpočtové metódy na vyhodnotenie výsledkov merania mechanických vlastností materiálov v nano mierke pomocou inštrumentovaných indentačných metód (IIT) a mikroskopie atomárnych síl (AFM). Obe tieto metódy sú schopné poskytnúť vysoko lokalizované informácie o mechanických vlastnostiach materiálu, ako je Youngov modul pružnosti (obe metódy), tvrdosť (IIT metóda) alebo adhézia medzi meraným hrotom a povrchom (AFM metóda). Princípom je analýza záznamu polohy meracieho hrotu a silovej interakcie medzi hrotom a povrchom vzorky. Stanovenie výsledných hodnôt na základe dát zaznamenaných prístrojom sa u oboch týchto metód opiera o netriviálne matematicko-štatistické metódy a výpočtové procedúry pracujúce s dátami zaťaženými relatívne veľkou neistotou či náhodným šumom, kde je navyše potrebné aj kvantifikovať neistotu dosiahnutého výsledku merania. Obe tieto metódy pracujú s dátami podobného charakteru, ale každá má určité špecifiká. Výsledky získané pre IIT tak môžu slúžiť ako referenčné pre AFM. Partnermi projektu sú Český metrologický inštitút (ČMI je národný metrologický ústav ČR so špičkovou infraštruktúrou v danej oblasti), Ústav merania SAV (ÚM SAV) a Matematický ústav SAV (MÚ SAV), čo sú akademické pracoviská s rozsiahlymi skúsenosťami v základnom výskume a aplikáciách matematickej štatistiky v odbore meraní a metrologie. Toto spojenie partnerov prináša prirodzenú synergiu a spojenie potrebných kompetencií pre túto oblasť výskumu.

ReSynCard – Personalizovaná optimalizácia resynchronizačnej liečby srdcového zlyhávania na základe mnohozvodového merania EKG
Personalized Optimisation of Cardiac Resynchronization Therapy in Heart Failure Based on Multiple Lead ECG Measurement
Program:	APVV
Číslo projektu:	APVV-19-0531
Doba trvania:	1.7.2020 – 30.6.2023
Zodpov. riešiteľ:	Doc. Ing. Tyšler Milan, CSc.
Anotácia:	Resynchronizačná liečba (Cardiac Resynchronization Therapy – CRT) je v súčasnosti najpokročilejšou terapeutickou metódou používanou na liečbu pacientov so srdcovým zlyhávaním. Základné kritériá na indikáciu pacientov k CRT sú založené na výsledkoch meraní štandardného 12-zvodového EKG a echokardiografie a zahŕňajú prítomnosť EKG obrazu blokády ľavého Tawarovho ramienka, predĺženie časového intervalu QRS a pokles ejekčnej frakcie ľavej komory pod 35%. Napriek tomu, že mnoho pacientov má z CRT veľký prínos, u 20 – 40% pacientov nemá liečba žiadaný účinok. Na druhej strane existuje značný počet pozitívnych responderov medzi pacientmi, ktorí nespĺňajú uvedené kritériá a preto je veľké úsilie zamerané na zvýšenie úspešnosti CRT a nájdenie lepších kritérií pre indikáciu liečby. Súčasný výskum ukazuje, že záznam povrchových EKG máp pomocou veľkého počtu elektród, riešenie inverznej úlohy elektrokardiografie a rekonštrukcia elektrickej aktivity srdca alebo kombinácia riešenia inverznej úlohy elektrokardiografie s počítačovou tomografiou na identifikáciu štrukturálneho poškodenia myokardu, majú potenciál spoľahlivejšie detegovať elektrickú dyssynchróniu a môžu pomôcť navrhnúť optimálne umiestnenie elektród a ich časovanie. Hlavným cieľom projektu je skúmanie metód personalizovanej optimalizácie CRT založenej na mnohozvodovom povrchovom meraní EKG a verifikácia týchto metód na simulovaných dátach a dátach z reálnych pacientov. Čiastkové ciele projektu zahŕňajú: • nájdenie takých parametrov z povrchových potenciálových máp, ktoré by boli vhodným indikátorom elektrickej dyssynchrónie komôr, • návrh inverznej metódy na neinvazívnu lokalizáciu miesta poslednej aktivácie v komorách a jej využitie na nájdenie vhodného umiestnenia elektródy v ľavej komore, • simulácia aktivácie zlyhávajúceho srdca smerujúca k pochopeniu prebiehajúcich procesov a ich obrazu v povrchových EKG signáloch, • vývoj špecializovaného mnohozvodového meracieho EKG systému na personalizovanú optimalizáciu CRT.

ETMP – Vývoj a realizácia etalónu statického magnetického poľa na báze magnetickej rezonancie
Development and realisation of the standard of the static magnetic field based on a magnetic resonance
Program:	APVV
Číslo projektu:	APVV-19-0032
Doba trvania:	1.7.2020 – 30.6.2023
Zodpov. riešiteľ:	Ing. Andris Peter, PhD.
Anotácia:	Hlavným zámerom predkladaného projektu je návrh progresívnych NMR meracích metód s využitímnajmodernejšej škály systémov (s nízkym magnetickým poľom 0.05, 0.2, Tesla) s cieľom vývoja a realizácieetalónu statického magnetického poľa na báze magnetickej rezonancie. Tento etalón by bol základnýmkalibračným zariadením na testovanie a kalibráciu zariadení, ktoré merajú, či generujú magnetické pole.Využitie by bolo v Slovenskej republike.Orientácia výskumu na:- teoretický a experimentálny výskum metód merania a mapovania statických magnetických polí,- štandardizovanie meracích protokolov pre účely metrológie,- mapovanie intenzity vibrácií generovaných meracím systémom a modelovanie ich rozloženia pre rôzne meracieNMR sekvencie,- spektrálna analýza rušivých signálov, identifikácia dominantných kmitočtov a ich vplyvu na presnosť a stabilitumagnetického etalónu.
Web projektu:	https://www.um.sav.sk/veda-a-vyskum/projekty/?project_type=national&age=live&program_name=9a6ff488&solver=all