Výsledok 1: Skúmanie metabolizmu svalov pomocou fosforovej spektroskopie na vysokých poliach

Projekty: Projekt VEGA 2/0090/11 a  ŠPVV no. 2003SP200280203

Riešitelia: L. Valkovič, P. Szomolányi, V. Juráš, I. Frollo

Bola navrhnutá a overená metóda neinvazívneho sledovania kreatín-kinázovej reakcie v kostrovom svalstve pomocou fosforového magnetizačného transferu. Overili sme uskutočniteľnosť takéhoto experimentu na 7T MRI, pričom sme zistili, že tento môže byť prevedený 2.7 až 3.4 krát rýchlejšie ako na 3T.  Podrobný výskum bol vykonaný pri meraní svalového metabolizmu v pokoji i pri fyzickej záťaži. Táto metóda môže byť použitá ako alternatíva pri vyhodnocovaní svalového metabolizmu napríklad po porážke alebo pri nespolupracujúcich pacientoch.

Ďalej bola vyvinutá a overená nová dvojdimenzionálna MR metóda založená na spektroskopickej zobrazovacej metóde na báze chemického posuvu. Použitím novo vyvinutých excitačných pulzov došlo k redukcii artefaktov chemického posunu v MR obrazoch, v rozsahu 1.5 - 7.7. Táto redukcia bola experimentálne overená na fantómoch. Ďalej bola ukázané že novo vyvinutá  metóda umožňuje merania pečene na dobrovoľníkoch v klinicky akceptovateľnom meracom čase. Reprodukovateľnosť výsledkov bola overená na MR systéme s intenzitou magnetického poľa 7T.

Zahraničný partner: Univ.-Prof. Dr. Siegfried Trattnig, MR Center, Highfield MR, Department of Radiology, Medical University of Vienna, Austria. Zmluvy o vedeckej spolupráci zo dňa  24.8.2009 a 14.2.2013.

Obr. 1. Ukážka In-vivo merania ľudského lýtka na 7T MR systéme. Mriežka zobrazuje elementárne objemy, v ktorých bola analyzovaná spektroskopia.  Celkový čas merania bol 6 minút a 58 sekúnd. b: Časová závislosť 31P spektra počas kľudu, počas cvičenia a následne počas regenerácie.

Publikácie:

1.   VALKOVIČ, Ladislav - CHMELÍK, M. - KUKUROVÁ, I.J. - KRŠŠÁK, M. -  GRUBER, S. - FROLLO, Ivan - TRATTNIG, S. - BOGNER, W. Time-resolved phosphorous magnetization transfer of the human calf muscle at 3 T and 7 T: A feasibility study. In European Journal of Radiology, 2013, vol. 82, no. 5, p. 745-751. ISSN 0720-048X. (2.512-IF2012).

2.   VALKOVIČ, Ladislav - UKROPCOVÁ, B. - CHMELÍK, M. - BALÁŽ, M. - BOGNER, W. - SCHMID, A.I. - FROLLO, Ivan - ZEMKOVÁ, E. - KLIMEŠ, I. - UKROPEC, J. - TRATTNIG, S. - KRŠŠÁK, M. Interrelation of 31P-MRS metabolism measurements in resting and exercised quadriceps muscle of overweight-to-obese sedentary individuals. In NMR in Biomedicine, 2013, vol. 26, no. 12, p. 1714-1722. ISSN 0952-3480. (3.446-IF2012).

3.   CHMELÍK, M. - KUKUROVÁ, I.J. - GRUBER, S. - KRŠŠÁK, M. - VALKOVIČ, Ladislav - TRATTNIG, S. - BOGNER, W. Fully adiabatic 31P 2D-CSI with reduced chemical shift displacement error at 7 T - GOIA-1D-ISIS/2D-CSI. In Magnetic Resonance in Medicine, 2013,  vol. 69, no. 5, p. 1233-1244. ISSN 0740-3194. (3.267-IF2012)

4.   FRUEHWALD-PALLAMAR, J. - SZOMOLÁNYI, Pavol - FAKHRAI, N. - LUNZER, A. - WEBER, M. - THURNHER, M.M. - PALLAMAR, M. - TRATTNIG, S. - PRAYER, D. - NOEBAUER-HUHMANN, I.M. Parallel imaging of the cervical spine at 3T: Optimized trade-off between speed and image quality. In American Journal of Neuroradiology, 2012, vol. 33, no. 10, p. 1867-1874. ISSN 0195-6108. (3.167-IF2012).

Výsledok 2: Neinvazívna lokalizácia ektopickej aktivy v srdci

Projekty: VEGA 2/0131/13, APVV-0513-10

Riešitelia: M. Tyšler, J. Švehlíková, O. Punschykova, J. Lenková

Bola navrhnutá metóda na lokalizáciu ektopickej aktivity v srdci s použitím mnohozvodového merania EKG a celotelového zobrazenia hrudníka pomocou CT. Metóda predpokladá, že hľadanú lokálnu patológiu je možné reprezentovať pomocou dipólu. V simulačnej štúdii, kde bol sledovaný vplyv presnosti aproximácie hrudníka na výsledok lokalizácie, sa ukázalo, že pri použití obecného modelu hrudníka upraveného len podľa antropometrických rozmerov pacienta bola priemerná chyba lokalizácie 3,4 ± 1,1 cm. Pokiaľ boli k dispozícii aj údaje o polohe a tvare srdca táto chyba klesla na 1,00 ± 0,7 cm. S použitím realistického modelu torza a srdca získaného pomocou CT bola priemerná chyba lokalizácie patológie 0,7 ± 0,7 cm. Metóda bola použitá v experimentálnej štúdii na pacientovi s predčasnou ektopickou komorovou aktiváciou, ktorého modely hrudníka boli vytvorené na základe antropometrických meraní a CT vyšetrenia. Neinvazívne získaná poloha ektopickej aktivity bola v súlade s výsledkom invazívneho intrakardiálneho mapovania. Obe štúdie potvrdili, že pri použití modelu hrudníka s rozmermi adaptovanými na konkrétneho pacienta a s realistickým modelom srdca, metóda umožňuje lokalizáciu patologickej ektopickej aktivity s akceptovateľnou presnosťou.

Zahraničný partner: Fakulta biomedicínského inženýrství ČVUT v Praze, Kladno.

Obr. 1. Vľavo: CT snímok hrudníka pacienta a iniciálna ektopická aktivita pri báze ľavej komory zistená pomocou intrakardiálneho mapovania. Vpravo: neinvazívne určená poloha ektopickej aktivity s modelom hrudníka s aproximovaným tvarom a realistickým modelom srdca z CT (b), s tvarom hrudníka aj modelom srdca získanými pomocou CT (c) (pohľad od bázy srdca k apexu).

Publikácie:

1.   TYŠLER, Milan - ŠVEHLÍKOVÁ, Jana - PUNSCHYKOVA, O. -  LENKOVÁ, Jana. Influence of Torso Model Accuracy on the Noninvasive Localization of Heart Pathologies. Acta Mechanica Slovaca, 2013, vol. 17, no. 3, p. 18-25. ISSN 1335-2393.

2.   LENKOVA, Jana - SVEHLIKOVA, Jana - TYSLER, Milan. Individualized model of torso surface for the inverse problem of electrocardiology. J. of Electrocardiology, 2012, vol. 45, p. 231-236, ISSN (printed): 0022-0736. ISSN (electronic): 1532-8430. (1.109 IF2010).

3.   TYŠLER, Milan - LENKOVÁ, Jana - ŠVEHLÍKOVÁ, Jana. Impact of the Patient Torso Model on the Solution of the Inverse Problem of Electrocardiography. Advances in Electrical and Electronic Engineering, 2013. Prijaté do tlače.

4.   TYŠLER, Milan - LENKOVÁ, Jana - ŠVEHLÍKOVÁ, Jana. Vplyv modelu torza na inverznú lokalizáciu ischémie. In: Trendy v biomedicínskom inžinierstve. Zborník konferencie. Technická univerzita v Košiciach, 2013, 53-56. ISBN 978-80-8086-208-4, EAN 9788080862084.

5.   LENKOVA, Jana - SVEHLIKOVA, Jana - TYSLER, Milan. Impact of Torso Model Fidelity on the Inverse Localization of Ischemia. In: Proceedings of the 40th International Congress on Electrocardiology, 2013, VEDA, 2013, v tlači.

Výsledok 3: Pokročilé kvantitatívne zobrazovanie degeneratívnych zmien v menisku, Achilovej šľachy a chrupaviek pod záťažou na báze magnetickej rezonancie

Projekty: VEGA 2/0090/11 a  ŠPVV no. 2003SP200280203

Riešitelia: V. Juráš, L. Valkovič, P. Szomolányi, I. Frollo

V rámci výskumu bola navrhnutá a overená metóda merania meniskov a achilových šliach pomocou MRI s novou sekvenciu využívajúcou variabilné časy echa. Táto metóda umožňuje merať MR signál priamo z meniskov a šliach vo vysokom rozlíšení, čo je s využitím bežných MR sekvencií problematické. Táto metóda navyše umožňuje kvantitatívne meranie relaxačného času T2*, ktorý ako sa ukázalo, má schopnosť slúžiť ako spoľahlivý ukazovateľ  stavu degenerácie menisku alebo šľachy. Okrem vysokého rozlíšenia poskytuje táto nová sekvencia obrazy s minimom artefaktov. Merania umožňujú diagnostikovať degeneratívne poškodenia kolagénových vlákien v spojivových tkanivách už v počiatočných štádiách. Odpoveď poškodenej a transplantovanej chrupavky na záťaž bola skúmaná pomocou merania relaxačného času T2, pričom záťaž bola realizovaná priamo v magnete pomocou špeciálne navrhnutého MR kompatibilného zariadenia. Ukázalo sa, že pomocou tejto metódy je možné sledovať vývoj chrupavkového transplantátu v čase a že poskytuje omnoho širšiu informáciu v porovnaní s konvenčným morfologickým MR zobrazovaním.

Publikácie:

1.   JURÁŠ, Vladimír - APPRICH, S. - SZOMOLÁNYI, Pavol - BIERI, O. - DELIGIANNI, X. - TRATTNIG, S. Bi-exponential T2* analysis of healthy and diseased Achilles tendons: An in vivo preliminary magnetic resonance study and correlation with clinical score. In European Radiology, 2013, vol. 23, no. 10, p. 2814-2822. ISSN 0938-7994. (3.548-IF2012).

2.   JURÁŠ, Vladimír - APPRICH, S. - SZOMOLÁNYI, Pavol - DOMAYER, S. - FROLLO, Ivan - TRATTNIG, S. Bi-exponential T2* analysis of meniscus. In MEASUREMENT 2013 : 9th International Conference on Measurement. Editors J. Maňka, M. Tyšler, V. Witkovský, I. Frollo. - Bratislava : Institute of Measurement Science, SAS, 2013, p. 129-132. ISBN 978-80-969-672-5-4.

3.   SZOMOLÁNYI, Pavol - SCHÖNBAUER, E. - JURÁŠ, Vladimír - ZBÝŇ, Š. - FROLLO, Ivan - TRATTNIG, S. MR T2 study of human knee cartilage using in-vivo compression device. In MEASUREMENT 2013 : 9th International Conference on Measurement. Editors J. Maňka, M. Tyšler, V. Witkovský, I. Frollo. - Bratislava : Institute of Measurement Science, SAS, 2013, p. 133-136. ISBN 978-80-969-672-5-4.

Výsledok 4: Spolupráca na vývoji elektronických modulov určených pre počítačové riadenie cyklu magnetického poľa urýchľovača NUKLOTRON v Dubne

Projekty: -

Riešitelia: Ľ. Ondriš, D. Krušinský

Na základe kontraktu N 08626319 medzi Spojeným ústavom jadrových výskumov Dubna M.O. Ruská federácia a Ústavom merania SAV boli vyvinuté elektronické moduly určené pre počítačové riadenie cyklu magnetického poľa urýchľovača NUKLOTRON v Laboratóriu vysokých energií Vekslera a Baldina.

Zahraničný partner: Spojený ústav jadrových výskumov Dubna, Ruská federácia.