BAČOVSKÝ, J. Zvýraznění kontrastu pro rozlišení tkání a detekci kontrastních nanočástic metodami magnetickorezonančního zobrazování [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2013.

Posudek vedoucího

Starčuk, Zenon

Obecným cílem práce Bc. Jaromíra Bačovského bylo přispět k využití magnetickorezonančního zobrazování (MRI) k vývoji v oblasti nanomedicíny. Zadání zahrnovalo (a) rešerši mechanismů regulace kontrastu v MRI s důrazem na užití exogenních molekulárních nebo nanočásticových modifikátorů, (b) vytvoření počítačového programu pro volbu optimálních parametrů MR excitace, (c) jeho experimentální ověření, a (d) celkové zhodnocení analyzovaných metod a materiálů. Práce byla směrována k využití na novém preklinickém 9.4T MR systému, který byl do standardního provozu uveden s 3měsíčním zpožděním oproti plánu, v polovině prosince 2012. Experimentální část práce se proto omezila na in vitro testování s jednou standardní modelovou kontrastní látkou. Ad 1. V zadání formulované úkoly považuji za splněné, avšak s chybami, nepřesnostmi a opomenutími ve všech částech práce. Ad 2. Úkoly (a) a (b) jsou zpracovány v kap. 2-7 způsobem, který ukazuje, že se student vypořádal s nelehkým úkolem z rozsáhlého souboru publikací dostat do kompaktního vyjádření základní údaje o typech kontrastu v nejužívanějších metodách MRI a základní údaje o modifikaci relaxace kontrastními látkami. Rešerše jazyka Python v kap. 9 je nad rámec zadání. Vlastní vývojovou práci, tj. úkoly (c) a (d) popisují kap. 8 a 10-12 (18 z 58 stran odborného textu). Soustředění finálních prací do posledních týdnů se nepříznivě projevilo na kvalitě práce. V rešeršní části jsou bohužel příliš často užity formulace neúplné či matoucí , mnohé jsou i fakticky chybné . Vyskytuje se i nesoulad názvu kapitoly (3.1.1, str. 19) a obsahu . V praktické části (c) Bc. Bačovský použil jazyk Python v souladu s pokynem školitele . V této oblasti student postupoval zcela samostatně a úkolu se zhostil uspokojivě, i když funkce programu není z praktického hlediska ideální . Vedle dopracování funkcí by si větší péči zasloužil popis algoritmu . Vytvořenou aplikaci lze považovat za “proof-of-concept”, poměrně dobře dopracovatelný do opravdu užitečného nástroje. Ad 3. Vlastní přínos je ocenitelný v kompaktním zpracování rozsáhlého tématu, nalezení vhodných nástrojů pro implementaci vědeckých aplikací v Pythonu a vytvoření prototypu pomocníka pro MRI. Ad 4. Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry by se nejvíce projevily v řešení nesouladu mezi předpovědí a experimentální realitou (obr. 28 versus 30). Student sice formuloval několik vysvětlujících hypotéz, ale žádná z nich není podložena experimentem ani simulací. Vzhledem k tomu, že graf 28 vychází z experimentálně stanovených hodnot T1 a T2 vzorků, měly by být detailně popsány a zhodnoceny i metody jejich stanovení. Ad 5. V rámci práce vytvořený text i program mohou být (po důkladné revizi) docela dobře využity jako vodítko pro následníky a jako stručná příručka pro experimentátory. Ad 6. Uspořádání textů v kapitolách je logické, nelogické je ale umístění kap. 5 a 6 a druhé z kapitol číslovaných 3.1.1 . Nečíslování rovnic a tabulek a chaotické označení obrázků (viz Ilustrace 1 na str. 34, nečíslované grafy na str. 62-63) brání přehlednému odkazování v textu. Chybí objasnění některých základních termínů (TR, TE, FA). Ad 7. Po pravopisné stránce je práce uspokojivá, izolované chyby doplňují četnější chyby interpunkce. Stylistika je místy problematická , četné formulace se vyjadřují k nevysloveným předpokladům nebo nepřímo navozují falešnou interpretaci , což místy spojitě přechází v obsahové chyby . Celkový grafický dojem je vcelku dobrý, ale některé přejaté obrázky budí dojem, že byly zařazeny jen jako oživení bez reálného významu . Ad 8. Student se správně zorientoval v rozsáhlé nabídnuté literatuře a vybral si vhodný soubor pro vlastní práci. Zřejmě však podcenil náročnost korektního začlenění zdrojů do vlastního textu, neboť práce obsahuje nejméně 10 chybných citací – jednak v bibliografii , jednak v přiřazení v textu . Ad 9. Vzhledem k tomu, že tématicky šlo v ÚPT o svým způsobem pionýrský čin, mohl pro některé části práce Bc. Bačovský v ÚPT najít jen dílčí oporu, nicméně velmi samostatně si počínal i tam, kde podporu dostat mohl, při konzultacích nesignalizoval problémy. Experimentální práci provedl s mírnou asistencí. I přes shledané nedostatky v práci spatřuji dostatek pozitivních prvků, proto práci doporučuji k obhajobě. Závažnější než zde popsané nedostatky odhaduji u cca 20% prací, čemuž odpovídá hodnocení D dle ECTS . Detailní komentáře uvádím v přiložených poznámkách.

Posudek oponenta

Macíček, Ondřej

Pan Jaromír Bačovský měl za úkol zabývat se multi-parametrickým primárním polem v MR zobrazovaní se zaměřením na optimalizaci parametrů akvizičních sekvencí pro dosažení maximálního kontrastu a to i v případě použití specifických kontrastních látek. Protože student nespecifikuje, jestli hledá maximum T1 nebo T2/T2* kontrastu, předpokládám hledání globálního maxima. Teoretický rozbor práce měl pojednat o základní myšlence MR zobrazení a o vzniku kontrastu v obrazech tj. o rozdílných časech T1/T2 atd. Zde se neblaze projevuje nešťastné členění textu a čtenář se o T1 a T2 relaxačních časech dozvídá až v polovině textu. Student uvádí rovnice výsledného signálu v závislosti na parametrech akvizice, které využívá pro výpočet absolutní hodnoty rozdílu jasů dvou rozdílných tkání. Autor zakládá korektní funkci programu na databázi relaxačních časů T1 a T2 pro různé tkáně a různé B0=1,5 a 3T, což jsou dnes typické hodnoty pole B0 pro přístroje v klinické praxi. U této tabulky však nejsou uvedeny zdroje, ze kterých čerpal a úplně chybí časy T2* pro sekvenci FLASH. Je škoda, že nejsou uvedeny relaxační časy biologických vzorků pro pole B0=9,4T a 4,7T, které jsou dohledatelné ve vědeckých článcích a uváděny i pro B0 14T. Student definuje kritérium pro kontrast v obraze a uvádí jako nevhodnější prostý rozdíl jasových hodnot. Z praktického hlediska by však bylo dle mého názoru vhodnější volit měřítko od 0 do 1, tj. provést normalizaci alespoň v rámci prezentované tabulky, nebo za maximum zvolit hodnotu, danou horním rozsahem AD převodníku. Vytvořený program v rámci praktické čísti využívá grafického rozhraní a jazyka Python s nástavbami pro vědecké výpočty. Maximum kontrastní funkce je hledáno na základě prvních parciálních derivací a následným dosazením nalezeného stacionárního bodu do původní rovnice s vyšetřením funkční hodnoty v okolí stacionárního bodu. Z matematického hlediska není tento postup korektní, je potřeba vyšetřit druhé derivace, ze kterých je možné určit typ extrému. Zvolený postup by byl korektní v případě, že by účelová funkce byla v celém omezeném (tj. C=f(TE, TR, FA)) prostoru konkávní. Z hlediska nastavení programu postrádám možnost volit při optimalizaci velikost B0, volit omezení výsledných parametrů a vkládat interaktivně nové vzorky. Pro sekvence GRE je potřeba uvádět časy T2* a ne T2. Rovnice pro Spin echo je v kódu uvedena chybně. Program celkově působí jako neodladěný a navozuje dojem, že byl vytvořen v časové tísni. Výsledky optimalizace se liší v závislosti na výběru pořadí dvou vzorků, ale tato operace by měla být dle mého názoru komutativní. Zobrazení grafů je neintuitivní, zobrazení časové osy v grafu má špatné měřítko. Volba parametru pro krokování by měla být určena tzv. radiobuttonem a ne zatrhávacím políčkem (takto je možno, alespoň z hlediska GUI krokování více parametrů, ale 3D graf se nezobrazí). Pro ověření funkčnosti byl použit jeden fantom s různými koncentracemi CuSO4. Pomocí měření multi-IR a multi-TE byly zjištěny hodnoty T1/T2/T2* časy vzorku. Na základě těchto časů jsem provedl ověření a vynesl jsem kontrastní funkci, která je totožná s programem studenta, ale graf na obrázku č. 28 jsem nebyl schopen i s popsaným postupem reprodukovat. Moje simulace určila, že max. kontrast nastává pro TE=37ms a min. TE=21ms, autor uvádí max. TE=30ms a min. 5ms. Dále student srovnává výsledek s pokusným měřením, kde vyšel maximální kontrast pro TE=15, tj. odhad algoritmem byl od maxima vzdálen o 100%. Po formální stránce práce působí nekompaktně, číslování kapitol v obsahu nesouhlasí s očíslováním v textu a rovněž číslování stran je posunuté. Členění působí zmatečně a autor někdy zbytečně zachází až do páté úrovně obsahu. Seznam použitých zkratek téměř nekoresponduje s množstvím použitých symbolů v textu a v tomto rozsahu téměř ztrácí svůj smysl. Obrázky jsou místy méně kvalitní. Tabulky a rovnice postrádají číslování, což považuji za vážný nedostatek. Seznam literatury je adekvátní DP, ale číslování by mělo být uvedeno v hranatých závorkách. Celkově shrnuto: tato práce je přínosná vzhledem k někdy obtížnému optimálnímu nastavení parametrů sekvencí a vážím si řešení této důležité a nesnadné problematiky, předložená práce ale v současném stavu vykazuje mnoho nedostatků. Splněn je 1. bod zadání, body 2-4. jsou splněny jen z části. Vzhledem k tomuto faktu a závažným nedostatkům, které jsou uvedeny výše, se domnívám, že práce je na hranici obhajitelnosti a navrhuji známku E/50 bodů.

eVSKP id 64932