Diplomová práce se zabývá vývojem zařízení pro snímání bioluminiscenčního optického signálu v trojrozměrném prostoru. Dále je v ní popsáno testování vytypovaných kamer a konstrukce pro snímání pod různými úhly ve více variantách s modely vytvořenými v programu Autodesk Inventor. V programovacím jazyku Matlab byl vyvinut rekonstrukční algoritmus, který z naměřených dat vytváří tomografické řezy zobrazující pozici signálu v prostoru.
Anotace v angličtině
Master thesis deals with development of scanner for bioluminiscence optical signal in three dimensional space. In this thesis is described testing particular selected cameras and construction for scanning at different angles in multiple variants with models made in program Autodesk Inventor. In Matlab programming language was developed reconstruction algorithm, which creates tomographic slices showing position of signal in space.
three dimensional, imaging device, bioluminiscence, construction, Radon transform
Rozsah průvodní práce
114
Jazyk
CZ
Anotace
Diplomová práce se zabývá vývojem zařízení pro snímání bioluminiscenčního optického signálu v trojrozměrném prostoru. Dále je v ní popsáno testování vytypovaných kamer a konstrukce pro snímání pod různými úhly ve více variantách s modely vytvořenými v programu Autodesk Inventor. V programovacím jazyku Matlab byl vyvinut rekonstrukční algoritmus, který z naměřených dat vytváří tomografické řezy zobrazující pozici signálu v prostoru.
Anotace v angličtině
Master thesis deals with development of scanner for bioluminiscence optical signal in three dimensional space. In this thesis is described testing particular selected cameras and construction for scanning at different angles in multiple variants with models made in program Autodesk Inventor. In Matlab programming language was developed reconstruction algorithm, which creates tomographic slices showing position of signal in space.
three dimensional, imaging device, bioluminiscence, construction, Radon transform
Zásady pro vypracování
Cíle práce:
1. Analýza dostupných hardwarových a softwarových možností a technologických podmínek pro konstrukci optického zobrazovače
2. Vývoj variant v 3D modelovacím prostředí Autodesk Inventor
3. Aplikace vybraného software pro rekonstrukci 3D obrazu
4. Porovnání variant navrhovaných modelů optického zobrazovače
5. Konstrukce optimální varianty optického zobrazovače
Teoretická východiska:
V odborné literatuře jsou popisovány optické zobrazovací metody ve viditelném spektru a v blízkém infračerveném světle pro zobrazovaní zvířecích modelů in vitro/in-vivo. Jedná se laboratorní potkany a myši, užívané na oddělení experimentální medicíny v Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM). Práce bude realizována využitím CCD kamer, dostupného softwaru pro tomografické zobrazování, modelováním v Autodesk Inventoru a následným kompletováním. Výrobek bude otestován v IKEM v rámci probíhajícího výzkumu. Výstupem diplomové práce bude funkční přístroj určený pro optické zobrazovaní.
Výzkumné otázky:
1. Jaké konstrukční prvky jsou potřeba ke stavbě přístroje pro optické zobrazování?
2. Jsou všechny součásti komerčně dostupné nebo něco bude muset být vyrobeno na míru?
3. Jaký software je potřeba ke zpracování získaných obrazových dat?
4. Jaké parametry jsou potřeba pro konstrukci přístroje pro optické zobrazování?
Metoda:
Analýza, syntéza, stavba experimentálního stroje
Použitý software:
Autodesk Inventor, Matlab
Technika práce, vyhodnocení dat:
Analýza dostupných hardwarových možností a následné modelování v 3D vývojovém prostředí Autodesk Inventor. Aplikace vybraného software zpracování signálu pro rekonstrukci 3D obrazu v závislosti na použitém hardware. Nejvhodnější varianta se použije pro konstrukci optického zobrazovače. Tento přístroj se použije pro testování v IKEM v rámci probíhajícího výzkumu.
Místo a čas realizace výzkumu:
Technická univerzita v Liberci, říjen - listopad 2015
Institut klinické a experimentální medicíny, dle potřeby.
Zásady pro vypracování
Cíle práce:
1. Analýza dostupných hardwarových a softwarových možností a technologických podmínek pro konstrukci optického zobrazovače
2. Vývoj variant v 3D modelovacím prostředí Autodesk Inventor
3. Aplikace vybraného software pro rekonstrukci 3D obrazu
4. Porovnání variant navrhovaných modelů optického zobrazovače
5. Konstrukce optimální varianty optického zobrazovače
Teoretická východiska:
V odborné literatuře jsou popisovány optické zobrazovací metody ve viditelném spektru a v blízkém infračerveném světle pro zobrazovaní zvířecích modelů in vitro/in-vivo. Jedná se laboratorní potkany a myši, užívané na oddělení experimentální medicíny v Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM). Práce bude realizována využitím CCD kamer, dostupného softwaru pro tomografické zobrazování, modelováním v Autodesk Inventoru a následným kompletováním. Výrobek bude otestován v IKEM v rámci probíhajícího výzkumu. Výstupem diplomové práce bude funkční přístroj určený pro optické zobrazovaní.
Výzkumné otázky:
1. Jaké konstrukční prvky jsou potřeba ke stavbě přístroje pro optické zobrazování?
2. Jsou všechny součásti komerčně dostupné nebo něco bude muset být vyrobeno na míru?
3. Jaký software je potřeba ke zpracování získaných obrazových dat?
4. Jaké parametry jsou potřeba pro konstrukci přístroje pro optické zobrazování?
Metoda:
Analýza, syntéza, stavba experimentálního stroje
Použitý software:
Autodesk Inventor, Matlab
Technika práce, vyhodnocení dat:
Analýza dostupných hardwarových možností a následné modelování v 3D vývojovém prostředí Autodesk Inventor. Aplikace vybraného software zpracování signálu pro rekonstrukci 3D obrazu v závislosti na použitém hardware. Nejvhodnější varianta se použije pro konstrukci optického zobrazovače. Tento přístroj se použije pro testování v IKEM v rámci probíhajícího výzkumu.
Místo a čas realizace výzkumu:
Technická univerzita v Liberci, říjen - listopad 2015
Institut klinické a experimentální medicíny, dle potřeby.
Seznam doporučené literatury
KAČENKA M. et al. Fluorescent magnetic nanoparticles for cell labeling: Flux synthesis of manganite particles and novel functionalization of silica shell. Journal Colloid Interface Sci. 2015, Jun 1;447:97-106. [vid. 2015-05-06]. DOI: 10.1016/j.jcis.2015.01.071. Epub 2015 Feb 4. PubMed PMID: 25702866.
ŠMEJKALOVÁ, Daniela, et al. Selective in vitro anticancer effect of superparamagnetic iron oxide nanoparticles loaded in hyaluronan polymeric micelles. Biomacromolecules. 2014 Nov 10;15(11):4012-20. [vid. 2015-05-06]. DOI: 10.1021/bm501065q. Epub 2014 Oct 13. PubMed PMID: 25268047.
BERKOVA Z. et al. Gadolinium- and manganite-based contrast agents with fluorescent probes for both magnetic resonance and fluorescence imaging of pancreatic islets: a comparative study. ChemMedChem. 2013 Apr;8(4):614-21. [vid. 2015-05-06]. DOI: 10.1002/cmdc.201200439. Epub 2013 Jan 11. PubMed PMID: 23316021.
FILIPPOV S. K. et al. Glycogen as a biodegradable construction nanomaterial for in vivo use. Macromol Biosci. 2012 Dec;12(12):1731-8. [vid. 2015-05-06]. DOI: 10.1002/mabi.201200294. Epub 2012 Nov 21. PubMed PMID: 23169686.
HOTAŘ, Vlastimil. Úvod do problematiky strojového vidění. Vyd. 1. Liberec: Technická univerzita, 2015, 132 s. ISBN 978-80-7494-156-6.
NTZIACHRISTOS, Vasilis, Christoph BREMER a Ralph WEISSLEDER. Fluorescence imaging with near-infrared light: new technological advances that enable in vivo molecular imaging. European Radiology. 2002, roč. 2003, č. 13, s. 195-208. [vid. 2015-04-01]. ISSN 0938-7994. DOI: 10.1007/s00330-002-1524-x.
SHCHERBAKOVA D. M. a V. V. VERKHUSHA. Near-infrared fluorescent proteins for multicolor in vivo imaging. Nature Methods. 2013-6-16, č. 10, 8 vydání, s. 751-754. [vid. 2015-04-01]. ISSN 1548-7091. DOI: 10.1038/nmeth.2521. Dostupné z: http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nmeth.2521
PATTERSON, Aileen P., Stephanie A. BOOTH a Reuben SABA. The Emerging Use of In Vivo Optical Imaging in the Study of Neurodegenerative Diseases. BioMed Research International. 2014, č. 2014, s. 1-14. [vid. 2015-04-01].
ISSN 2314-6133. DOI: 10.1155/2014/401306. Dostupné z: http://www.hindawi.com/journals/bmri/2014/401306/
KOLITZ-DOMB, Michal, et al. Engineering of near infrared fluorescent proteinoid-poly(L-lactic acid) particles for in vivo colon cancer detection. Journal of Nanobiotechnology. 2014, č. 12, vydání 1, s. 1-14. [vid. 2015-04-01].
ISSN 1477-3155. DOI: 10.1186/s12951-014-0030-z. Dostupné z: http://www.jnanobiotechnology.com/content/12/1/30
COHEN, Sarit a Shlomo MARGEL. Engineering of near IR fluorescent albumin nanoparticles for in vivo detection of colon cancer. Journal of Nanobiotechnology. 2012, č. 10, vydání 1, s. 1-14. [vid. 2015-04-01].
ISSN 1477-3155. DOI: 10.1186/1477-3155-10-36. Dostupné z: http://www.jnanobiotechnology.com/content/10/1/36
ŠMEJKALOVÁ, Daniela, et al. Selective In Vitro Anticancer Effect of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles Loaded in Hyaluronan Polymeric Micelles. Biomacromolecules. 2014-11-10, č. 15, vydání 11, s. 4012-4020. [vid. 2015-04-08].
ISSN 2014-11-10. DOI: 10.1021/bm501065q. Dostupné z: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/bm501065q
Seznam doporučené literatury
KAČENKA M. et al. Fluorescent magnetic nanoparticles for cell labeling: Flux synthesis of manganite particles and novel functionalization of silica shell. Journal Colloid Interface Sci. 2015, Jun 1;447:97-106. [vid. 2015-05-06]. DOI: 10.1016/j.jcis.2015.01.071. Epub 2015 Feb 4. PubMed PMID: 25702866.
ŠMEJKALOVÁ, Daniela, et al. Selective in vitro anticancer effect of superparamagnetic iron oxide nanoparticles loaded in hyaluronan polymeric micelles. Biomacromolecules. 2014 Nov 10;15(11):4012-20. [vid. 2015-05-06]. DOI: 10.1021/bm501065q. Epub 2014 Oct 13. PubMed PMID: 25268047.
BERKOVA Z. et al. Gadolinium- and manganite-based contrast agents with fluorescent probes for both magnetic resonance and fluorescence imaging of pancreatic islets: a comparative study. ChemMedChem. 2013 Apr;8(4):614-21. [vid. 2015-05-06]. DOI: 10.1002/cmdc.201200439. Epub 2013 Jan 11. PubMed PMID: 23316021.
FILIPPOV S. K. et al. Glycogen as a biodegradable construction nanomaterial for in vivo use. Macromol Biosci. 2012 Dec;12(12):1731-8. [vid. 2015-05-06]. DOI: 10.1002/mabi.201200294. Epub 2012 Nov 21. PubMed PMID: 23169686.
HOTAŘ, Vlastimil. Úvod do problematiky strojového vidění. Vyd. 1. Liberec: Technická univerzita, 2015, 132 s. ISBN 978-80-7494-156-6.
NTZIACHRISTOS, Vasilis, Christoph BREMER a Ralph WEISSLEDER. Fluorescence imaging with near-infrared light: new technological advances that enable in vivo molecular imaging. European Radiology. 2002, roč. 2003, č. 13, s. 195-208. [vid. 2015-04-01]. ISSN 0938-7994. DOI: 10.1007/s00330-002-1524-x.
SHCHERBAKOVA D. M. a V. V. VERKHUSHA. Near-infrared fluorescent proteins for multicolor in vivo imaging. Nature Methods. 2013-6-16, č. 10, 8 vydání, s. 751-754. [vid. 2015-04-01]. ISSN 1548-7091. DOI: 10.1038/nmeth.2521. Dostupné z: http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nmeth.2521
PATTERSON, Aileen P., Stephanie A. BOOTH a Reuben SABA. The Emerging Use of In Vivo Optical Imaging in the Study of Neurodegenerative Diseases. BioMed Research International. 2014, č. 2014, s. 1-14. [vid. 2015-04-01].
ISSN 2314-6133. DOI: 10.1155/2014/401306. Dostupné z: http://www.hindawi.com/journals/bmri/2014/401306/
KOLITZ-DOMB, Michal, et al. Engineering of near infrared fluorescent proteinoid-poly(L-lactic acid) particles for in vivo colon cancer detection. Journal of Nanobiotechnology. 2014, č. 12, vydání 1, s. 1-14. [vid. 2015-04-01].
ISSN 1477-3155. DOI: 10.1186/s12951-014-0030-z. Dostupné z: http://www.jnanobiotechnology.com/content/12/1/30
COHEN, Sarit a Shlomo MARGEL. Engineering of near IR fluorescent albumin nanoparticles for in vivo detection of colon cancer. Journal of Nanobiotechnology. 2012, č. 10, vydání 1, s. 1-14. [vid. 2015-04-01].
ISSN 1477-3155. DOI: 10.1186/1477-3155-10-36. Dostupné z: http://www.jnanobiotechnology.com/content/10/1/36
ŠMEJKALOVÁ, Daniela, et al. Selective In Vitro Anticancer Effect of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles Loaded in Hyaluronan Polymeric Micelles. Biomacromolecules. 2014-11-10, č. 15, vydání 11, s. 4012-4020. [vid. 2015-04-08].
ISSN 2014-11-10. DOI: 10.1021/bm501065q. Dostupné z: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/bm501065q
Přílohy volně vložené
1 DVD
Přílohy vázané v práci
ilustrace, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.