2013
Browse
Recent Submissions
- ItemPokročilé algoritmy fúze 3D medicínských dat pro specifické lékařské problémy(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Malínský, Miloš; Jan, Jiří; Flusser,, Jan; Kozubek,, MichalFúze obrazu je dnes jednou z nejběžnějších avšak stále velmi diskutovanou oblastí v lékařském zobrazování a hraje důležitou roli ve všech oblastech lékařské péče jako je diagnóza, léčba a chirurgie. V této dizertační práci jsou představeny tři projekty, které jsou velmi úzce spojeny s oblastí fúze medicínských dat. První projekt pojednává o 3D CT subtrakční angiografii dolních končetin. V práci je využito kombinace kontrastních a nekontrastních dat pro získání kompletního cévního stromu. Druhý projekt se zabývá fúzí DTI a T1 váhovaných MRI dat mozku. Cílem tohoto projektu je zkombinovat stukturální a funkční informace, které umožňují zlepšit znalosti konektivity v mozkové tkáni. Třetí projekt se zabývá metastázemi v CT časových datech páteře. Tento projekt je zaměřen na studium vývoje metastáz uvnitř obratlů ve fúzované časové řadě snímků. Tato dizertační práce představuje novou metodologii pro klasifikaci těchto metastáz. Všechny projekty zmíněné v této dizertační práci byly řešeny v rámci pracovní skupiny zabývající se analýzou lékařských dat, kterou vedl pan Prof. Jiří Jan. Tato dizertační práce obsahuje registrační část prvního a klasifikační část třetího projektu. Druhý projekt je představen kompletně. Další část prvního a třetího projektu, obsahující specifické předzpracování dat, jsou obsaženy v disertační práci mého kolegy Ing. Romana Petera.
- ItemFúze a analýza multidimenzionálních medicínských obrazových dat(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Peter, Roman; Jan, Jiří; Flusser,, Jan; Kozubek,, MichalAnalýza medicínských obrazů je předmětem základního výzkumu již řadu let. Za tu dobu bylo v této oblasti publikováno mnoho výzkumných prací zabývajících se dílčími částmi jako je rekonstrukce obrazů, restaurace, segmentace, klasifikace, registrace (lícování) a fúze. Kromě obecného úvodu, pojednává tato disertační práce o dvou medicínsky orientovaných tématech, jež byla formulována ve spolupráci s Philips Netherland BV, divizí Philips Healthcare. První téma je zaměřeno na oblast zpracování obrazů subtrakční angiografie dolních končetin člověka získaných pomocí výpočetní X-Ray tomografie (CT). Subtrakční angiografie je obvykle využívaná při podezření na periferní cévní onemocnění (PAOD) nebo při akutním poškození dolních končetin jako jsou fraktury apod. Současné komerční metody nejsou dostatečně spolehlivé už v předzpracování, jako je například odstranění pacientského stolu, pokrývky, dlahy, apod. Spolehlivost a přesnost identifikace cév v subtrahovaných datech vedoucích v blízkosti kostí je v důsledku Partial Volume artefaktu rovněž nízká. Automatické odstranění kalcifikací nebo detekce malých cév doplňujících nezbytnou informaci o náhradním zásobení dolních končetin krví v případě přerušení hlavních zásobujících cév v současné době rovněž nesplňují kritéria pro plně automatické zpracování. Proto hlavním cílem týkající se tohoto tématu bylo vyvinout automatický systém, který by mohl současné nedostatky v CTSA vyšetření odstranit. Druhé téma je orientováno na identifikaci patologických změn na páteři člověka v CT obrazech se zaměřením na osteolytické a osteoblastické léze u jednotlivých obratlů. Tyto změny obvykle nastávají v důsledků postižení metastazujícím procesem rakovinového onemocnění. Pro detekci patologických změn je pak potřeba identifikace a segmentace jednotlivých obratlů. Přesnost analýzy jednotlivých lézí však závisí rovněž na správné identifikaci těla a zadních segmentů u jednotlivých obratlů a na segmentaci trabekulárního centra obratlů, tj. odstranění kortikální kosti. Během léčby mohou být pacienti skenováni vícekrát, obvykle s několika-mesíčním odstupem. Hodnocení případného vývoje již detekovaných patologických změn pak logicky vychází ze správné detekce patologií v jednotlivých obratlech korespondujících si v jednotlivých akvizicích. Jelikož jsou příslušné obratle v jednotlivých akvizicích obvykle na různé pozici, jejich fúze, vedoucí k analýze časového vývoje detekovaných patologií, je komplikovaná. Požadovaným výsledkem v tomto tématu je vytvoření komplexního systému pro detekci patologických změn v páteři, především osteoblastických a osteolytických lézí. Takový systém tedy musí umožnovat jak segmentaci jednotlivých obratlů, jejich automatické rozdělení na hlavní části a odstranění kortikální kosti, tak také detekci patologických změn a jejich hodnocení. Ačkoliv je tato disertační práce v obou výše zmíněných tématech primárně zaměřena na experimentální část zpracování medicínských obrazů, zabývá se všemi nezbytnými kroky, jako je předzpracování, registrace, dodatečné zpracování a hodnocení výsledků, vedoucími k možné aplikovatelnosti obou systému v klinické praxi. Jelikož oba systémy byly řešeny v rámci týmové spolupráce jako celek, u obou témat jsou pro některé konkrétní kroky uvedeny odkazy na doktorskou práci Miloše Malínského.
- ItemKryptoanalýza postranními kanály(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Martinásek, Zdeněk; Zeman, Václav; Vaněk, Tomáš; Dočkal,, JaromírPostranní kanály v oblasti kryptografie zásadním způsobem mění pohled na bezpečnost celého kryptografického systému. Již nestačí analyzovat bezpečnost algoritmu pouze z~matematického hlediska pomocí abstraktních modelů, ale stejný důraz musí být kladen na implementaci algoritmů. Disertační práce v úvodu vysvětluje základní pojmy, princip útoku postranními kanály a jejich základní dělení. V následující části jsou určeny cíle dizertační práce. Hlavním cílem disertační práce je navrhnout a experimentálně ověřit novou metodu analýzy proudovým postranním kanálem, která bude využívat neuronové sítě. Tento hlavní cíl vznikl z rozboru používaných analýz proudovým postranním kanálem uvedených v následujících kapitolách. Tyto kapitoly obsahují podrobný rozbor současně používaných analýz proudovým postranním kanálem a rozbor šifrovacího algoritmu AES. Algoritmus AES byl vybrán, z důvodu odolnosti proti konvenčnímu způsobu analýz. Následující kapitola popisuje získané dílčí experimentální výsledky optimalizace stávajících metod, vliv parametrů ovlivňující proudovou spotřebu a výsledky navržené analýzy pomocí neuronových sítí včetně diskuze získaných výsledků. Tento typ útoku proudovým postranním kanálem nebyl dosud publikován, jedná se tedy o zcela novou myšlenku. Posledním cílem práce bylo shrnutí možných ochran proti analýze a útoku postranním kanálem.
- ItemTechniky přípravy elektrod s nanostrukturovaným povrchem a jejich charakterizace(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Hrdý, Radim; Hubálek, Jaromír; Trnková, Libuše; Janderka,, PavelNanostruktury fixované na pevném povrchu či koloidní nanočástice dnes pronikají do všech oblastí lidského života, oblast senzoriky a detekce nevyjímaje. Tato disertační práce pojednává o výrobě nanostruktur na povrchu planárních elektrod s využitím uspořádané šablony z oxidu hlinitého jako jedné z mnoha možných technik pro zvětšení aktivního povrchu elektrody, vytvoření unikátních typů povrchů se specifickými vlastnostmi a možnostmi jejich aplikace v oblasti elektrochemické a biochemické detekce. Jako hlavní technika je zde využita metoda anodické oxidace hliníkové vrstvy a využití její schopnosti transformace do nevodivé nanoporézní membrány. Výroba kvalitní membrány s úzkou distribucí velikostí pórů na různých typech metalických multivrstev je jednou z klíčových experimentálních částí této práce. Je zde řešeno několik problémů spojených s její výrobou v tenkovrstvých systémech především odstranění oxidové bariéry mezi nanoporézní maskou a vodivým substrátem. Další částí práce je použití této masky pro výrobu metalických nanostruktur formou elektrolytického vylučování do nanopórů. Vyrobené nanostruktury v podobě nanodrátů, nanotyčinek nebo nanoteček byly charakterizovány pomocí elektronové rastrovací mikroskopie a energiově disperzní nebo vlnově disperzní rentgenovou spektroskopií. Pro výrobu nanostrukturovaných elektrod využitelných v detekci biomolekul byl zvolen povrch tvořený zlatými nanostrukturami z důvodu biokompatibility zlata. Tyto elektrody byly dále charakterizovány pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie a cyklické voltametrie. Výsledky těchto charakterizací ukázaly významný vliv geometrických parametrů nanostruktur a jejich rozdílné chování vzhledem k holým planárním elektrodám (bez nanostruktur) včetně změn velikosti elektrochemické aktivní plochy. Jako modelové biomolekuly pro studium potencionálního využití vyrobených zlatých nanostruktur v biosenzorice byly zvoleny guanin a glutation.
- ItemPřesná měření střídavých proudů(Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, ) Nováková Zachovalová, Věra; Beneš, Petr; Vrabček,, Peter; Draxler,, KarelOblast přesného měření střídavých proudů je v posledních letech silně se rozvíjející problematikou zejména z důvodu velkého rozvoje metrologie elektrického výkonu, který souvisí s prosazováním většího šetření elektrické energie. Z toho důvodu jsou kladeny požadavky na přesnější měření elektrické energie a výkonu a také kvality elektrické energie. Dochází ke zvětšování měřeného rozsahu a k rozšiřování požadovaných frekvenčních bodů i nad tzv. výkonové frekvence (50 Hz až 400 Hz) až do 100 kHz. Je snaha vyvíjet měřicí převodníky proud – napětí s normalizovaným napěťovým výstupem (0,5 V až 1 V) pro jejich univerzální začleňování do měřicích systémů. Z poměrně široké problematiky tohoto aktuálního tématu se disertační práce zabývá vývojem vylepšených precizních klecových bočníků pro měření střídavých proudů v rozsahu 10 mA až 100 A, 10 Hz až 100 kHz. Hlavním cílem disertace je vytvoření teoretického modelu existujících klecových bočníků, s jehož využitím bude možné navrhnout novou, vylepšenou konstrukci klecových bočníků. V disertační práci byl vytvořen analytický model klecových bočníků ČMI založený na výpočtu přenosové impedance bočníků z kaskádní matice pasivního dvojbranu reprezentujícího bočník. Z přenosové impedance pak byla spočítána AC-DC diference a fázová chyba, co jsou u bočníků dva základní kalibrované parametry. Pro výpočet nejistot modelu byla použita metoda Monte Carlo. Z nutnosti ověřit platnost modelu se disertační práce také zabývá vhodnými měřicími metodami fázové chyby, AC-DC diference, a také výkonového a teplotního koeficientu. Tyto měřící metody byly poté použity pro kalibrace existujících bočníků, čímž byla zajištěna verifikace modelu. Práce je zakončena teoretickou optimalizací konstrukce existující sady bočníků ČMI a teoretickým návrhem konstrukce 20A, 50A a 100A bočníku, které vycházejí z výsledků citlivostní analýzy.