|
|
Optimizing Image Reconstruction in Electrical Impedance Tomography
Dušek, Jan ; Brančík, Lubomír (oponent) ; Sikora, inž Jan (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
The thesis presents, analyzes, and discusses the optimization of algorithms that reconstruct images of unknown specific conductivity from data acquired via electrical impedance tomography. In this context, the author provides a brief mathematical description of the forward and inverse tasks solved by using diverse approaches, characterizes relevant measurement techniques and data acquisition procedures, and discusses available numerical tools. Procedurally, the initial working stages involved analyzing the methods for optimizing those parameters of the model that influence the reconstruction accuracy; demonstrating approaches to the parallel processing of the algorithms; and outlining a survey of available instruments to acquire the tomographic data. The obtained knowledge then yielded a process for optimizing the parameters of the mathematical model, thus allowing the model to be designed precisely, based on the measured data; such a precondition eventually reduced the uncertainty in reconstructing the specific conductivity distribution. When forming the numerical model, the author investigated the possibilities and overall impact of combining the open and closed domains with various regularization methods and mesh element scales, considering both the character of the conductivity reconstruction error and the computational intensity. A complementary task resolved within the broader scheme outlined above lay in parallelizing the reconstruction subalgorithms by using a multi-core graphics card. The results of the thesis are directly reflected in a reduced reconstruction uncertainty (through an optimization of the initial conductivity value, placement of the electrodes, and shape deformation of the domains) and accelerated computation via parallelized algorithms. The actual research benefited from an in-house designed automated tomography unit.
|
|
|
Improvement of the Biomedical Image Reconstruction Methodology Based on Impedance Tomography
Kořínková, Ksenia ; Bartušek, Karel (oponent) ; Bachorec, Tibor (oponent) ; Dědková, Jarmila (vedoucí práce)
The present theoretical thesis discusses the improvement and related research of algorithms for the imaging of the internal structure of conductive objects, biological tissues and organs in particular, via electrical impedance tomography (EIT). Within the thesis, the theoretical framework of EIT is formulated, together with a survey of approaches towards implementing the given technique. More concretely, in this context, algorithms for the solution of the inverse problem are proposed and researched; these algorithms ensure effective reconstruction of the spatial distribution of the electrical properties of the examined object and facilitate the imaging of such properties. The main idea of the algorithm improvement based on the deterministic approach lies in introducing additional techniques, namely, the level set or the fuzzy filter methods. Furthermore, a procedure for the 2-D reconstruction of conductivity distribution utilizing one component of the measured magnetic field, or the z-component of magnetic flux density, is presented. Numerical models for imaging the admittivity (or conductivity) distribution of a biological tissue were created to facilitate the implementation and testing of the algorithms. The results obtained via the basic application of the improved image reconstruction algorithms are discussed and compared.
|
|
|
Přenosný číslicově řízený stabilizovaný zdroj symetrického napětí
Hynek, David ; Drexler, Petr (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
Práce pojednává o návrhu napájecího zdroje pro měřicí zařízení určené ke geofyzikálnímu mapování s cílem rekonstrukce elektrické impedance zemního prostředí vodních nádrží. Zdroj bude využíván při laboratorním měření, ale i při experimentech ve venkovním prostředí. Diplomová práce je zaměřena na výběr vhodných komponent, návrh zařízení a jeho testování. V teoretické části je vysvětlena funkce použitých součástek a princip elektrické impedanční tomografie. Závěr shrnuje vlastnosti navrhovaného řešení a zhodnocuje výsledný výrobek.
|
|
|
Nové typy a principy optimalizace digitálního zpracování obrazů v EIT
Kříž, Tomáš ; Koňas, Petr (oponent) ; Král, Bohumil (oponent) ; Dědková, Jarmila (vedoucí práce)
Tato dizertační práce se zabývá vytvořením nového algoritmu pro rekonstrukci impedančních obrazů v pozorovaných objektech. Nový algoritmus odstraňuje nedostatky s prostorovým rozlišením u předchozích metod rekonstrukce. Algoritmus využívá částečnou znalost uspořádání v pozorovaných objektech a jejich materiálové složení. Je konstruován pro rozpoznávání určitých důležitých oblastí zájmu, jako jsou defekty v materiálech nebo přítomnost krevních sraženin nebo nádorů v biologických obrazech. Proces rekonstrukce je rozdělen do dvou částí. V první části je zaměřen na průmyslové obrazy, kde jsou detekovány defekty ve vodivých materiálech. Druhá část je zaměřena na využití v biomedicíně. Je zde popsán numerický model, na kterém byl algoritmus testován. Testování bylo zaměřeno na hodnotu výsledné impedivity, vlivu regularizačního parametru, počáteční hodnotě impedivity numerického modelu a vlivu šumu na napěťových elektrodách na výsledky rekonstrukce. Dále je v dizertační práci diskutována možnost rekonstrukce impedančních obrazů z hodnot složek indukce magnetického pole měřené vně zkoumaného objektu. Toto magnetické pole je vytvořeno průchodem proudu pozorovaným objektem. Vytvořený algoritmus rekonstrukce impedančních obrazů vychází z navrženého algoritmu pro rekonstrukci EIT impedančních obrazů z napětí. Byly provedeny testy algoritmu na jeho stabilitu, vliv regularizačního parametru a počáteční konduktivitu. V práci je popsána metodika měření magnetického pole nukleární magnetickou rezonancí a zpracování změřených dat.
|
|
|
Analog-digital module for electrical impedance tomography
Zimniok, David ; Hejtmánek, Tomáš (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
The presented bachelor thesis examines electrical impedance tomography and related issues. The primary challenge is measuring voltage over a wide range from millivolts to tens of volts. The second problem is measuring the imaginary part of impedance with a microprocessor without human help. Furthermore, the difficulty with circuit design of electrodes and transmitting such a small voltage over long distances between the measurement phantom and the microprocessor. For this purpose, it was necessary to choose an ARM microprocessor in combination with an programmable gain amplifier and a linear optocoupler for protecting the microprocessor. An active probe has been designed to ensure the measured voltage transition over long distances without data loss; the data is transmitted via a current loop.
|
|
|
Laboratorní proudový zdroj s přímou digitální syntézou
Pěčonka, David ; Hejtmánek, Tomáš (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
Práce se zabývá návrhem laboratorního zdroje s proudovým výstupem pro napájení prvků s maximální impedancí v jednotkách k. Samotný text pojednává o návrzích jednotlivých částí zdroje a volbě vhodných součástek pro jejich realizaci. Na podkapitoly, které se zabývají postupem návrhu napájecí a digitální částí, navazuje samotná mechanická konstrukce zakončená ověřením předpokládaných vlastností navrženého a zkonstruovaného zdroje. Výsledkem práce je zdroj s proudovým výstupem do ±10 mA s možností parametrizace podle frekvence, amplitudy a tvaru signálu pomocí ovládacích prvků a také číslicově pomocí univerzální sériové sběrnice. Signál je generován pomocí systému přímé digitální syntézy (DDS). Samotný generátor je napájen pomocí nabíjecího akumulátoru.
|
|
|
Design of the system for the carbon composite conductive layers of the L-39NG aircraft testing and the optimization of the conductive material
Pham, Ngoc Nam ; Hönig,, Martin (oponent) ; Háze, Jiří (vedoucí práce)
In recent decades, the use of composites has been dramatically preferred in the aerospace industry. The latest projects of the Czech aviation industry also focus on increasing the use of composites in new aircraft. This thesis focusses on the research of the electrical properties of the composite in order to optimize the choice of material. The thesis presents the design of an automatic measuring station used for measuring and testing the electrical properties of composite specimens produced by the company AERO Vodochody AEROSPACE a.s. For this purpose, the device LCR bridge R&S HM8118 is used, and the control program is designed in the MATLAB environment by using the SCPI language. The proposed system is then used for experimental verification of the electrical conductivity of composite samples. The measurement results will be the basis for the development of aviation conductivity composites in new aircraft. This thesis also presents the results of the lightning strike test on the selected composite specimens. Results of the lightning strike test provide deeper knowledge about the lightning strike protection ability of specimens. The development of a Non-destructive testing system based on the method of Electrical Impedance/Resistance Tomography is also presented in this thesis. The development is in the first stages, but the system is expected to be used as a structural health monitoring system.
|
|
|
Optimizing Image Reconstruction in Electrical Impedance Tomography
Dušek, Jan ; Brančík, Lubomír (oponent) ; Sikora, inž Jan (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
The thesis presents, analyzes, and discusses the optimization of algorithms that reconstruct images of unknown specific conductivity from data acquired via electrical impedance tomography. In this context, the author provides a brief mathematical description of the forward and inverse tasks solved by using diverse approaches, characterizes relevant measurement techniques and data acquisition procedures, and discusses available numerical tools. Procedurally, the initial working stages involved analyzing the methods for optimizing those parameters of the model that influence the reconstruction accuracy; demonstrating approaches to the parallel processing of the algorithms; and outlining a survey of available instruments to acquire the tomographic data. The obtained knowledge then yielded a process for optimizing the parameters of the mathematical model, thus allowing the model to be designed precisely, based on the measured data; such a precondition eventually reduced the uncertainty in reconstructing the specific conductivity distribution. When forming the numerical model, the author investigated the possibilities and overall impact of combining the open and closed domains with various regularization methods and mesh element scales, considering both the character of the conductivity reconstruction error and the computational intensity. A complementary task resolved within the broader scheme outlined above lay in parallelizing the reconstruction subalgorithms by using a multi-core graphics card. The results of the thesis are directly reflected in a reduced reconstruction uncertainty (through an optimization of the initial conductivity value, placement of the electrodes, and shape deformation of the domains) and accelerated computation via parallelized algorithms. The actual research benefited from an in-house designed automated tomography unit.
|
|
|
Patofyziologie plicního poškození v podmínkách hemodynamických podpor.
Popková, Michaela ; Mlček, Mikuláš (vedoucí práce) ; Rohn, Vilém (oponent) ; Otáhal, Michal (oponent)
Úvod: Distenze levé komory srdeční a následně až vznik plicního edému jsou často diskutované komplikace veno-arteriální membránové oxygenace (VA ECMO) u pacientů s těžkým srdečním selháním. Cílem studie bylo na experimentálním modelu srdečního selhání sledovat vliv VA ECMO na distenzi levé komory, plicní hemodynamiku a akumulaci tekutin v plicích a navrhnout postup, jímž by bylo možné vzniku plicního edému předejít. Metodika: Experimenty probíhaly na prasečích modelech v celkové anestézii. Na modelu chronického srdečního selhání byly sledovány vlivy zvyšujícího se "afterloadu" na práci levé komory. Vliv zvyšujícího se "afterloadu" na objem tekutin v plicích byl pak sledován na modelu akutního ischemického srdečního selhání. K detekci změn objemu tekutin byla využita elektrická impedanční tomografie (EIT). EIT data byla analyzována fázovou a frekvenční filtrací tak, aby byl zahrnut pouze funkční region plic. V rámci studie byly porovnány i různé metody dekomprese levé komory při současném užití s VA ECMO. Výsledky: Postupné zvyšování průtoku mimotělní podporou VA ECMO vedlo u akutně i chronicky selhávající cirkulace ke zlepšení hemodynamických a oxygenačních parametrů. Vyšší průtoky VA ECMO však způsobily také významnou distenzi levé komory srdeční a zvýšení nároků na její práci. Navyšování...
|
|
|
Přenosný číslicově řízený stabilizovaný zdroj symetrického napětí
Hynek, David ; Drexler, Petr (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
Práce pojednává o návrhu napájecího zdroje pro měřicí zařízení určené ke geofyzikálnímu mapování s cílem rekonstrukce elektrické impedance zemního prostředí vodních nádrží. Zdroj bude využíván při laboratorním měření, ale i při experimentech ve venkovním prostředí. Diplomová práce je zaměřena na výběr vhodných komponent, návrh zařízení a jeho testování. V teoretické části je vysvětlena funkce použitých součástek a princip elektrické impedanční tomografie. Závěr shrnuje vlastnosti navrhovaného řešení a zhodnocuje výsledný výrobek.
|
host ::
RSS.