Projekty

ITAGES – Identifikácia stresom vyvolaných zmien v expresii cieľových génov NRF2 v potkaních modeloch prehypertenzie: vplyv komorbidnej hypertriglyceridémie a liečby dimetylfumarátom
Identification of stress-induced alterations in expression of NRF2 target genes in rat models of prehypertension: the effect of comorbid hypertriglyceridemia and dimethyl fumarate treatment
Program:	APVV
Číslo projektu:	APVV-22-0296
Doba trvania:	1.7.2023 – 30.6.2027
Zodpov. riešiteľ:	Ing. Maňka Ján, CSc.
Anotácia:	Jadrový transkripčný faktor NRF2 (z anglického nuclear factor erythroid 2-related factor 2) je kľúčovýmmolekulárnym prepojením rôznych chronických neprenosných ochorení, ktorý reguluje expresiu približne 250cieľových génov vrátane tých, ktoré sú zapojené do udržiavania redoxnej rovnováhy, vzniku metabolických porúch,kardiovaskulárnych a pečeňových ochorení, ako aj odpovedí imunitného systému. Hranične zvýšený krvný tlak(prehypertenzia) sa u ľudí vyskytuje veľmi často, pričom bolo zistené, že zvýšený krvný tlak pozitívne koreluje shladinami triglyceridov. Chronický stres je etiologickým faktorom vo vývoji viacerých chronických neprenosnýchochorení, vrátane zvýšeného krvného tlaku a hypertriglyceridémie (HTG). V experimentálnych štúdiách sú hraničnéhypertenzné potkany (BHR) a hypertriglyceridemické potkany (HTGR) vhodnými modelmi prehypertenzie bez a skomorbidnou hypertriglyceridémiou. Tieto modely sú relevantné pre skúmanie účinkov chronického stresu, ako ajpre skúmanie úlohy zmien v expresii cieľových génov NRF2 pri rozvoji hypertenzie spojenej s metabolickýmiochoreniami. Pre lepšie pochopenie úlohy NFR2, ako aj vplyvu chronického sociálneho s tresu na uvedenéchorobné stavy, ciele tohto projektu sú: 1) identifikovať rozdiely v expresii cieľových génoch NRF2 v dvochexperimentálnych modeloch prehypertenzie – bez (BHR) a s (HTGR) komorbidnou HTG v kontrolnýchpodmienkach a počas chronického sociálneho stresu, 2) zistiť, či aktivátor NRF2, dimetylfumarát, môžemodifikovať stresom vyvolané patológie v podmienkach prehypertenzie, najmä v prítomnosti HTG, a 3) špecifikovaťsúbor vhodných biomarkerov RNA z krvi na vyhodnotenie dráh regulovaných NRF2 počas prehypertenzie a HTG,ako aj tých, ktoré sú zmenené počas pôsobenia chronického sociálneho stresu.

METIM – Návrh metodiky a jej overenie pre meranie vybraných parametrov Ti implantátov vo výrobnom procese
Design of a Methodology and its Verification for the Measurement of Selected Parameters of Ti Implants in the Manufacturing Process
Program:	APVV
Číslo projektu:	APVV-22-0328
Doba trvania:	1.7.2023 – 30.6.2027
Zodpov. riešiteľ:	RNDr. Hain Miroslav, PhD.
Anotácia:	Navrhovaný projekt je zameraný na problematiku rozvoja a aplikácie meracích a nedeštruktívnych testovacíchmetód vo fáze vývoja a výroby titánových dentálnych implantátov. Dentálne implantáty sú zdravotnícke pomôcky,ktoré musia spĺňať technické požiadavky dané Nariadením Európskeho parlamentu a Rady (EÚ) 2017/745 z5.apríla 2017. V zmysle tohto nariadenia výrobca okrem iných povinností musí zabezpečiť, aby tieto pomôcky bolibezpečné a účinné a neohrozovali klinický stav alebo bezpečnosť pacientov a zodpovedajú vysokej úrovni ochranyzdravia a bezpečnosti s prihliadnutím na všeobecne uznávané najnovšie poznatky vedy a techniky. V tomtoprojekte sa budeme zaoberať na splnenie požiadaviek týkajúcich sa konštrukčného návrhu a výroby (kapitola II) ato najmä na: – vzájomnej zlučiteľnosti jednotlivých častí pomôcky, vplyvu procesov na vlastnosti materiálov,mechanickými vlastnosťami použitých materiálov ako pevnosť, ťažnosť, odolnosťou voči opotrebovaniu a únave,vlastnosťami povrchov a potvrdeniu, že pomôcka spĺňa všetky vymedzené fyzikálne špecifikácie ako i identifikácieznečisťujúcich látok vo výrobe. Pre zabezpečenie týchto požiadaviek chceme aplikovať meracie procedúry avyužitím najmodernejších meracích metód v oblasti 3D merania ako je röntgenová mikrotomografia (mikroCT),elektrónová skenovacia mikroskopia (SEM), optické meranie drsnosti povrchových vrstiev. Keďže uvedenémeracie metódy sú finančne a časovo náročné a neumožňujú ich úplnú aplikáciu vo výrobnom procese, súčasťouriešenia bude aj návrh efektívnych metód štatistickej kontroly kvality výroby, ktorú budeme aplikovať u slovenskéhovýrobcu dentálnych titánových implantátov Martikan, s.r.o.Ciele navrhovaného projektu korelujú so Stratégiou výskumu a inovácií pre inteligentnú špecializáciu Slovenskejrepubliky 2021 až 2027 (SK RIS3 2021+), pričom zasahujú do dvoc h zadefinovaných domén a to: Inovatívnypriemysel pre 21 storočie a Zdravá spoločnosť.

FERINO – Pokročilá diagnostika neurodegenerat ívnych ochorení pomocou techník magnetickej rezonancie a umelej inteligencie
Advanced diagnostics of neurodegenerative disorders using magnetic resonance techniques and artificial intelligence
Program:	APVV
Číslo projektu:	APVV-22-0122
Doba trvania:	1.7.2023 – 30.6.2027
Zodpov. riešiteľ:	Ing. Gogola Daniel, PhD.
Anotácia:	Neurodegeneratívne ochorenia (NO) sa stávajú vážnym problémom vo vyspelých krajinách. Keďže v súčasnostinemáme k dispozícii žiadne účinné terapie, včasná diagnostika je rozhodujúca pre zabezpečenie dobrej kvalityživota pacientov s NO. NO sú charakterizované akumuláciou železa a mineralizáci ou magnetitu v mozgovomtkanive, s feritínom ako prekurzorom. Fyziologický feritín je vďaka svojej nízkej relaxivite na hranici viditeľnostipomocou techník zobrazovania magnetickou rezonanciou (MRI). Naopak, „patologický“ feritín spôsobuje výraznéskrátenie relaxačných časov MRI. Vznikajú tak hypointenzívne artefakty, ktoré teoreticky umožňujú rozlíšiteľnosťoboch proteínov. Keďže akumulácia železa predchádza klinickým symptómom ochorenia, MRI má potenciál stať saneinvazívnou diagnostickou metódou pre skoré štádiá NO. V súčasnosti je to však limitované nedostatočnoucharakteristikou relaxačných vlastností biogénneho železa a neistotou pri interpretácii klinických údajov. Našímzákladným cieľom (aplikačným výstupom) je preto vypracovanie komplexnej metodiky (softvérový nástroj FERINO)pre jednoznačnú diagnostiku včasných štádií NO. Na dosiahnutie nášho cieľa použijeme kombináciu niekoľkýchdiagnostických techník a nástroje umelej inteligencie. Diagnostické techniky zahŕňajú in-vitro, in-silico a in-vivocharakteristiky relaxácie feritínu, štrukturálnu MRI, magnetickú rezonančnú spektroskopiu (MRS), neurologickétesty a biomarkery klinickej biochémie. Základným kameňom metodiky bude softvérový nástroj FerroQuant, ktorýnavrhol hlavný riešiteľ v rámci APVV 2012. Umožňuje analýzu a kvantifikáciu klinických MRI dát súvisiacich soželezom, ale chýbajú mu nové poznatky v MRI železa (falošne pozitívne artefakty, minerálne fázy feritínu).FerroQuant taktiež nevyužíva umelú inteligenciu a nekombinuje rôzne diagnostické dáta, ktoré však budúneoddeliteľnou súčasťou nástroja FERINO.

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.