|
|
MODELLING OF THE HUMAN RESPIRATORY SYSTEM FOR CLINICALLY RELEVANT APPLICATIONS
Paštěka, Richard ; Zezulka, František (oponent) ; Rožánek, Martin (oponent) ; Kolář, Radim (vedoucí práce)
The increasing incidence of respiratory diseases burdens the world’s population and drives major scientific advances in the area of respiratory research. Various models of the human respiratory system are being developed to increase the knowledge and to allow for studies of specific research questions. This thesis aims to establish a physical model of the human respiratory system (xPULM™) that represents an innovative approach to respiratory system behaviour modelling. To reach this aim, three clinically relevant applications were researched, namely (i) breathing simulation, (ii) patient-ventilator interaction testing and (iii) aerosolised drug delivery. Measurement setups were developed allowing for each application to be tested and evaluated. This process, among other developments, included manufacturing of a physical model of the human upper respiratory tract and the integration of an optical aerosol spectrometer. The main finding per application is as follows. First, the breathing simulation has been shown to reliably capture flow and pressure changes for a range of tidal volumes and frequencies and to be representative of human breathing. The possibility of using polymer or organic-based lung equivalents is unique and allows for the representation of processes naturally occurring during the human respiration cycle. Second, a new approach to testing patient-ventilator interactions has been introduced. The results show that different asynchronies can be triggered when the simulator is used to represent a patient undergoing assisted mechanical ventilation. Third, the number concentration and size distribution of aerosol particles generated by commonly used dry powder inhalers can be experimentally evaluated during simulations of inhalation and exhalation. This approach proposes an alternative to animal experimentation suitable for applications in aerosol research. The thesis contains original research that has been presented at international conferences and published in three impact factor journals. The results of this thesis enable further teaching and research activities in respiratory research.
|
|
|
Ventilačně-respirační změny a difuze plynů v simulované sněhové lavině
Sýkora, Karel ; Bartůňková, Staša (vedoucí práce) ; Hampl, Václav (oponent) ; Rožánek, Martin (oponent)
Název: Ventilačně-respirační změny a difuze plynů v simulované sněhové lavině. Cíle práce: Cílem této práce bylo sledování různých ventilačně-respiračních parametrů při dýchání v simulované sněhové lavině se vzduchovou kapsou a bez ní. Metoda: Intervenční, dvojitě zaslepená randomizovaná studie se zkříženým designem byla provedena u 12 mužů, studentů Vojenského oboru při Fakultě tělesné výchovy a sportu University Karlovy. Měření probíhala v Krkonoších od 14. do 18. 1. 2013, v nadmořské výšce 762 m.n.m. Každý z dobrovolníků, který se zúčastnil studie, byl v náhodném pořadí podroben dvěma fázím experimentu: 1. fáze "AP" - dýchání do vzduchové kapsy s objemem 1 L a 2. fáze "NP" - dýchání do sněhu bez vzduchové kapsy. V průběhu experimentu byly zaznamenávány různé fyziologické parametry, zejména frakce vdechovaného a vydechovaného O2 a CO2, periferní saturace krve kyslíkem a dechová práce (WoB), vyjádřená pomocí Pressure-Time Product (PTP). Výsledky: Přítomnost vzduchové kapsy a její velikost hrají v přežití obětí zasypaných sněhovou lavinou důležitou roli. Výsledky prokázaly možnost krátkodobého dýchání v lavinovém sněhu i bez vzduchové kapsy (0 L). Limitujícím faktorem byl nadměrný nárůst dechové práce, spojený se zvýšeným metabolismem, vyšší spotřebou kyslíku a vyšší produkcí oxidu uhličitého. Jak...
|
|
|
Počítačová analýza ultrazvukových obrazů uzlů ve štítné žláze se zaměřením na jejich sonografické vlastnosti a cytologické nálezy.
Procházka, Antonín ; Smutek, Daniel (vedoucí práce) ; Rožánek, Martin (oponent) ; Jiskra, Jan (oponent)
Ultrazvukové zobrazování patří mezi základní vyšetření uzlů ve štítné žláze, na jejichž základě se rozhoduje, zda pacient podstoupí cytologické vyšetření, které je hlavním podkladem pro rozhodování o případném chirurgickém odstranění štítné žlázy. Cytologické vyšetření má ale bohužel omezenou specificitu a případná operace s sebou nese rizika. Proto jsou hledány další metody, které by byly schopny vnést do diagnostiky více jistoty. Jednou z nových metod je počítačová podpora diagnostiky (CAD), která pomocí analýzy obrazu a strojového učení vykazuje poměrně slibné výsledky. V této práci představujeme dva do určité míry podobné, přesto však odlišné, CAD přístupy. První přístup spočívá v analýze celých uzlů pomocí Segmentation Based Fractal Texture Analysis (SFTA) algoritmu, který rozkládá obraz na jednotlivá šedotónová pásma pomocí metody binární stack-dekompozice. Pomocí tohoto přístupu bylo na datovém souboru 40 snímků hodnocených metodou křížové validace dosaženo přesnosti 92,5 % při použití náhodných lesů a 95 % při použití support vector machines (SVM). Druhý CAD přístup vychází také z metody vícenásobného prahování obrazu, ale s tím rozdílem, že z jednotlivých šedotónových pásem je extrahováno větší množství prediktorů popisujících binární texturu a dále pak, že analýza neprobíhá na uzlu jako celku, ale...
|
|
|
Ventilačně-respirační změny a difuze plynů v simulované sněhové lavině
Sýkora, Karel ; Bartůňková, Staša (vedoucí práce) ; Hampl, Václav (oponent) ; Rožánek, Martin (oponent)
Název: Ventilačně-respirační změny a difuze plynů v simulované sněhové lavině. Cíle práce: Cílem této práce bylo sledování různých ventilačně-respiračních parametrů při dýchání v simulované sněhové lavině se vzduchovou kapsou a bez ní. Metoda: Intervenční, dvojitě zaslepená randomizovaná studie se zkříženým designem byla provedena u 12 mužů, studentů Vojenského oboru při Fakultě tělesné výchovy a sportu University Karlovy. Měření probíhala v Krkonoších od 14. do 18. 1. 2013, v nadmořské výšce 762 m.n.m. Každý z dobrovolníků, který se zúčastnil studie, byl v náhodném pořadí podroben dvěma fázím experimentu: 1. fáze "AP" - dýchání do vzduchové kapsy s objemem 1 L a 2. fáze "NP" - dýchání do sněhu bez vzduchové kapsy. V průběhu experimentu byly zaznamenávány různé fyziologické parametry, zejména frakce vdechovaného a vydechovaného O2 a CO2, periferní saturace krve kyslíkem a dechová práce (WoB), vyjádřená pomocí Pressure-Time Product (PTP). Výsledky: Přítomnost vzduchové kapsy a její velikost hrají v přežití obětí zasypaných sněhovou lavinou důležitou roli. Výsledky prokázaly možnost krátkodobého dýchání v lavinovém sněhu i bez vzduchové kapsy (0 L). Limitujícím faktorem byl nadměrný nárůst dechové práce, spojený se zvýšeným metabolismem, vyšší spotřebou kyslíku a vyšší produkcí oxidu uhličitého. Jak...
|
host ::
RSS.