Model výpočetní tomografie pomůže zlepšit výuku i výzkum

Cenu Wernera von Siemense za druhé místo v kategorii Nejlepší diplomová práce získal Ing. Michal Procházka z Fakulty elektrotechniky a informatiky Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava za práci s názvem Demonstrační model výpočetní tomografie.

Výpočetní tomografie je moderní lékařská vyšetřovací metoda, která umožňuje zobrazení orgánů a tkání pomocí rentgenového záření neinvazivním způsobem. V řadě medicínských oborů je dnes tato metoda neodmyslitelnou součástí diagnostiky. Výukový nástroj, který by umožňoval osvojit si tuto metodu v rámci studia, však u nás doposud chyběl. Tuto mezeru nyní zacelila diplomová práce Michala Procházky.

Michal Procházka v rámci své diplomové práce navrhl a zkonstruoval funkční, čtyřnásobně zmenšený model lékařského výpočetního tomografu. Tento model se nyní využívá jak pro edukační účely na Vysoké škole báňské v Ostravě, tak zejména pro testování nových paralelních algoritmů pracujících v reálném čase, implementovaných na technologii FPGA pro zpracování medicínských obrazů.

Kombinace technik jako výzva

Model vznikl kombinací několika teoretických i praktických technik – 3D tisku, optoelektroniky, mikroprocesorové techniky, programovatelné logiky a pokročilých matematických metod rekonstrukce obrazu v tomografii –, z nichž každá sama o sobě klade značné nároky na znalosti a dovednosti. Celá konstrukce se skládá z 259 dílů vyrobených na 3D tiskárně, které jsou zpevněny několika závitovými tyčemi. Tisk těchto dílů trval 45 dní čistého času a spotřebovalo se při něm 8 kg filamentu.

Právě propojení více technik bylo tím, co Michala Procházku na zvoleném tématu práce lákalo nejvíce. „Kombinuje se zde několik dílčích disciplín, které mě baví – 3D tisk, tvorba hardwaru a softwaru. Zároveň také vidím velký potenciál využití modelu při testování paralelních algoritmů ke zpracování obrazu,“ vysvětluje. Tato kombinace však byla zároveň i tím, co bylo na práci nejtěžší, zvláště pak návrh mechanických částí tak, aby byly zároveň funkční, pevné a stabilní.

Michalu Procházkovi se však díky mimořádnému zápalu podařilo všechny obtíže zvládnout, a to natolik úspěšně, že jím vytvořený model je nyní již chráněn jako užitný vzor a zaregistrován je i příslušný software. „Nezastavil se před žádným problémem a sám se vytrvale snažil hledat nová řešení,“ potvrzuje Procházkovo badatelské nadšení jeho školitel Ing. Vladimír Kašík, Ph.D. „Výsledkem jeho práce je tak působivý funkční model, který dokáže zaujmout nejen studenty biomedicíny, ale i širokou veřejnost,“ dodává.

Ostatně model už v současné době na Technické univerzitě Ostrava slouží jako výuková pomůcka. „Využíváme jej také při propagaci a popularizaci biomedicínského inženýrství (BME). Do budoucna se předpokládá zapojení modelu v oblasti vědy a výzkumu při vývoji nových metod rekonstrukce obrazu,“ říká Vladimír Kašík.

Vylepšit dílnu pro další výzkum

Má-li Michal Procházka uvést někoho, po kom zdědil technické nadání, jmenuje svého dědečka. „On je mým životním vzorem, i proto, že do mne od malička vkládal smysl pro kreativitu a detail,“ říká.

Cena Wernera von Siemense není prvním oceněním, které Michal Procházka obdržel. Jeho model výpočetního tomografu již byl například oceněn jako jeden z nejzajímavějších příspěvků na mezinárodní konferenci POSTER 2022.

Úspěch v Ceně Wernera von Siemense, do které se přihlásil na doporučení svých akademických kolegů, považuje za impuls a dávku energie do svého dalšího výzkumu. Finanční odměnu spojenou s tímto oceněním plánuje využít k vylepšení své osobní dílny, ve které tráví i velkou část svého volného času. „Tam se hojně věnuji 3D tisku, navrhování vlastních desek plošných spojů a vývoji softwaru,“ popisuje Michal Procházka. „To vše prokládám zdravým pohybem v posilovně,“ dodává.