Ing. Zdeněk Horčík

Motivovanost nastupujících studentů, jejich identifikace se studovaným oborem a jejich zapojení do dění na fakultě je významným faktorem, který rozhoduje o budoucí úspěšnosti jejich studia. Cílem příspěvku je představení motivačního workshopu, který je pro nastupující studenty magisterského programu Lékařské elektronika a bioinformatika na FEL ČVUT v Praze každoročně pořádán v posledním týdnu před začátkem prvního semestru. Tento workshop je organizován jako čtyřdenní výjezdní setkání studentů a učitelů a umožňuje tak vytvořit sociálně–pracovní vazby mezi vyučujícími a studenty, které na půdě fakulty vytvořit nelze. Náplní workshopu jsou přednášky vyučujících vybraných odborných předmětů z FEL ČVUT, v kterých jsou studenti seznámeni s aktuálními tématy oboru a se vstupními znalostmi, které jsou od nich očekávány, s organizací magisterského studia, s možnostmi zahraničních výjezdů a double–degree studia. V průběhu workshopu studenti taktéž prezentují svoje bakalářské práce, což jim umožňuje seznámit se navzájem se svými dosavadními projekty a zapojit se na fakultě do práce výzkumných skupin. Nedílnou součástí workshopu je i tvůrčí dílna, ve které studenti v malých skupinkách navrhují a realizují různá drobná biomedicínská zařízení, a jejímž cílem je motivovat studenty k tvůrčí týmové práci jak krátkodobě při workshopu, tak především dlouhodobě v průběhu jejich studia.

Úvod: Projektově orientovaná výuka se stále častěji stává nedílnou součástí studijních plánů na všech úrovních vzdělávání. Od jejího zavedení lze očekávat na jedné straně větší motivaci studentů k systematické práci a přínos k rozvoji jejich schopností a dovedností, na druhé straně ale i zvýšení náročnosti výuky jak pro studenty, tak i pro vyučující, přičemž přínosy by měly znatelně převyšovat nad obtížemi. Metody: Jako nástroj pro projektovou výuku v hardwarově orientovaných předmětech v oblasti biomedicínského inženýrství byla na FEL ČVUT v Praze zvolena platforma Arduino, a to především pro rychlost a jednoduchost vývoje aplikací bez nutnosti rozsáhlých znalostí z oblasti hardwaru, algoritmizace a programování, množství dostupných rozšiřujících modulů, technických informací a programových knihoven. Podpora výuky je realizována prostřednictvím projektové Wiki, kde jsou studentům k dispozici všechny potřebné údaje. Výsledky: Projektové výuce v dotčených předmětech jsou typicky věnována 4 cvičení, v nichž se studenti seznámí s vývojovými deskami, navrhnou vlastní zadání projektu, na kterém dále samostatně pracují, průběžně stav práce diskutují se cvičícími a realizované projekty pak na závěr semestru prezentují před ostatními studenty. Diskuse: Zavedení platformy Arduino jako nástroje projektové výuky lze považovat za přínosné především s ohledem na motivační faktor, který s projektovou výukou a jednoduchostí použití zvolených vývojových prostředků souvisí, je třeba ale vidět i určitá úskalí, která vyplývají ze základních vlastností zvolené platformy. Závěr: Zavedená projektová výuka působí jako účinný motivační faktor a je studenty vnímána jako logická a chtěná součást výuky na vysoké škole.

The paper deals with an initial study of monitoring and classification of a tremor. The different types of tremor are currently classified according to clinical scales, unfortunately, the objective approach is still missing. The principle design of a measuring device is presented in the paper together with the first examples of obtained and processed signals. The device is based on the 3-axis accellerometer and 3-axis gyroscope chip (MotionTracking sensor MPU-6050).

Remote patient monitoring is gradually attracting more attention as the population in developed countries ages, and as chronic diseases appear more frequently in the population. Miniaturization in electronics and mobile technologies has led to rapid development of various wearable systems for remote monitoring of vital signs, supervision systems in home care, assistive technologies and similar systems. There is a significant demand for developing the necessary devices very rapidly, especially for shortening the way from an idea to a first function sample. This paper presents a solution for rapidly developing devices for telemedical applications, remote monitoring and assistive technologies. The approach used here is to design and realize a modular system consisting of input modules for signal acquisition, a control unit for signal pre-processing, handshaking of data communication, controlling the system and providing the user interface and communication modules for data transmission to a superordinate system. A description of specific applications developed on the basis of the system is also presented in the paper.

Remote vital signs monitoring is attracting more and more attention as the population in developed countries is aging, and as the chronic diseases appear more frequently in the population. Smart mobile technologies and miniaturization in electronics have enabled fast development of systems for remote monitoring of vital signs. This paper presents a hardware solution of a mobile device for remote monitoring and shows that the mentioned issues can be addressed and efficiently solved. The project focused on long term measurement of heart rate and the Intelligent Primer Nurse project are introduced in the paper.

Model kardiovaskulárního systému je mechanický simulátor hemodynamických parametrů lidského krevního řečiště. Jedná se o soustavu trubic, ventilů, čerpadla a dalších pomocných prvků, které jsou uspořádány tak, aby věrohodně napodobily tok krve zdravého lidského jedince. Na modelu jsou sledovány základní hemodynamické parametry, mezi které patří krevní tlak, srdeční výdej, rychlost šíření pulsní vlny a další. Nepostradatelnou součástí celého systému je mechanické čerpadlo, které svou činností napodobuje pulzatilní tok krve vydávaného zdravým lidským srdcem. Tato publikace popisuje návrh a konstrukci modelu, způsob řízení mechanického čerpadla a metody měření hemodynamických parametrů. Cílem celého projektu je vytvoření věrného modelu kardiovaskulárního systému s možností měření hemodynamických parametrů za pomoci konvenčních monitorovacích zařízení.

This paper deals with a comparison of k-Means and Bayes classifiers designed for classification of the human body motions classification. The main task of this paper is to compare the performance and the reliability of classifiers. The presented work is a part of research of relations between brain and muscle activity. The sensing of body motions is based on standard DV camcorders system. The procedures have no negative impact to brain activity (the tracking does not affect the measured EEG signals). Presented paper includes the description of observing, discerning and parameterization procedures and the discussion of motion classification. The results of classification accuracy are the part of this paper.

This paper deals with video based parameterization and classification of human body motions. The main task of this work is to develop and verify the procedures for observing of muscle and brain activity. The developed procedures have no negative impact to brain activity (the tracking does not affect the measured EEG signals). The procedures required only standard hardware equipment accessible on neurological laboratories. The body motions are non-contact sensed using a pair of standard DV camcorders. This work includes the description of observing, discerning and parameterization procedures and the discussion of motion classification. The set of classifiers - hierarchical clustering algorithm, recursive clustering algorithm, k-means classifier, Bayes classifier and classifier based on discrimination functions - was developed and implemented. The analysis of the classifiers properties was accomplished in this work. The accuracy of classification was tested for selected

Příspěvek poskytuje informaci o novém studijním předmětu X31ZLE Základy lékařské elektroniky, který je vyučován na Fakultě elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze od zimního semestru akademického roku 2008/2009. Hlavním účelem předmětu je poskytnou studentům bakalářského studia elektrotechnického zaměření základní přehled fyzikálních principů, technických řešení a funkčních bloků (případně obvodových řešení) používaných z lékařských elektronických přístrojích. Součástí výuky prezentovaného předmětu jsou kromě běžných přednášek a seminárních cvičení i cvičení laboratorní, v nichž mají studenti možnost seznámit se s postupy práce s konkrétními přístroji a s jejich vlastnostmi.

This paper deals with a comparison of statistical and non-statistical classifiers for thumb motion classification. Presented work is a part of research of relation between brain and muscle activity. The thumb motion is represented by trajectory coordinates of special mark placed on the thumb. Motions are classified using k-Means classifier (non-statistical classification, no prior information is needed) and Bayes classifier (statistical models of classes are needed, classifier training is necessary). The efficiency of classifiers is evaluated using the standard HTK parameters. Real testing data includes more than 900 stationary states which are used for classifier testing. The classification results are compared for both methods.

Příspěvek se zabývá problematikou studia vztahu svalové a mozkové aktivity člověka, zvláště pak postupy klasifikace pohybů palce ruky z obrazového záznamu. V úvodní části článku je stručně popsán experiment, v jehož průběhu je synchronně zaznamenávána svalová (videosekvence pohybů) a mozková (EEG signály) aktivita pokusné osoby, a postup následné parametrizace obrazového zá-znamu. Stěžejní část příspěvku popisuje použité klasifikační algoritmy - hierarchické shlukování, rekursivní shlukovací algoritmus, k-means clustering, Bayesův klasifikátor a klasifikátor založený na diskriminačních funkcích. Navržené klasifikátory byly testovány na množině dat obsahující více než 180 tisíc příznakových vektorů, dosažené výsledky jsou součástí tohoto článku. Z navržených algo-ritmů se jako nejvhodnější ukázaly k-means klasifikátor a klasifikátor založený na diskriminačních funkcích.

Příspěvek se zabývá problematikou výuky Lékařské přístrojové techniky na FEL ČVUT v Praze. Je zde uveden obsah předmětu a očekávaný přínos pro studenty. Podrobně je rozebrána především náplň přednášek, seminárních a laboratorních cvičení a samostatných prací studentů.

This paper deals with the classification of three dimensional thumb motions. The thumb motion is parameterized tracing a special mark on the thumb, the coordinates of thumb trajectory are computed during the parameterization. The classification is based on the Bayes theorem. The normal distribution ofmotion parameters is assumed. The parameters of likelihood functions are estimated using the Maximum Likelihood Estimation. The presented classification is used in biomedical engineering for research on correlations between a human brain function and a muscle activity.

This paper deals with the classification of three dimensional thumb motions. The thumb motion is parameterized tracing a special mark on the thumb, the coordinates of thumb rajectory are computed during the parameterization. The discrimination functions used for the classification of thumb motion are derived in this paper. The discrimination functions are based on statistical data analysis. The functions are derived from the Bayes theorem. The normal distribution of motion parameters is assumed. The parameters of discrimination functions are estimated using the Maximum Likelihood Estimation. The presented lassification is used in biomedical engineering for research on correlations between a human brain function and a muscle activity.

This paper deals with three-dimensional thumb motion parameterization based on image processing. The finger motion is recorded using two camcorders shooting from two linear independent directions. This contribution describes the video records processing used for obtaining of thumb motion trajectory projection to the scan planes of camcorders. Subsequently there is explained the three-dimensional parameterization of thumb motion from the scan plane projections in this paper. The parameterized motions are used in biomedical engineering for research on correlations between a finger motions and a human brain activity.