Bachelor's Thesis

Use of thermal imaging camera for monitoring patients with Raynaud's syndrome

Final Thesis 37.85 MB Appendix 35.88 MB

Author of thesis: Michaela Roušová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Martin Mézl, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vratislav Čmiel, Ph.D., MBA

Abstract:

This bachelor’s thesis examines the use of infrared thermography for the objective assessment and monitoring of Raynaud’s phenomenon. The theoretical section summarizes current knowledge regarding the etiology of this condition, describes the physical principles and technical aspects of thermography, and provides an overview of its applications in medicine. In the practical section, a standardized examination protocol utilizing a cold stress test was designed and implemented. Measurements were performed on healthy control subjects, individuals diagnosed with Raynaud’s syndrome, and individuals with a subjective sensation of cold extremities. For automated data evaluation, a software tool analyzing temperature profiles and diagnostic parameters was implemented in Python. As part of image processing, two methods for detecting regions of interest were developed and compared: thermal segmentation and multimodal image fusion. The thesis also includes a case study demonstrating the effect of acute psychological stress on microcirculation.

Keywords:

Raynaud's phenomenon, infrared thermography, cold stress test, image analysis, thermal segmentation, multimodal image fusion

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka prezentovala výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Doc. Rožánek položil otázku na celkový počet pacientů. Jaké byly využity kontrolní mechanismy při měření. Ing. Harabiš položil otázku na využití MicroScan funkce. Ing. Smíšek položil otázku na rozšíření práce s využitím běžné kamery. Studentka obhájila bakalářskou práci a odpověděla na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Biomedical Technology and Bioinformatics (BPC-BTB)

Composition of Committee

doc. Ing. Martin Rožánek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jana Kolářová, Ph.D. (místopředseda)
MUDr. Zuzana Nováková, Ph.D. (člen)
Ing. Kateřina Šabatová (člen)
Ing. Radovan Smíšek, Ph.D. (člen)
Ing. Vratislav Harabiš, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Martin Mézl, Ph.D.

Studentka Michaela Roušová vypracovala bakalářskou práci na téma monitoringu pacientů s Raynaudovým syndromem. V rámci teoretické části práce jsou popsány patofyziologické základy tohoto syndromu a dále je proveden popis termokamer s ohledem na využití v lékařství.  Tento popis je pro potřeby bakalářské práce plně dostačující jak rozsahem, tak i odborným záběrem.
V rámci praktické části práce byl na základě rešerše obdborné literatury postup tzv. chladového testu, díky kterému je možné měřit reakic periferního cévního řečiště na změnu teploty.  V rámci semestrálního projektu byl tento test otestován studentkou a provedeny drobné úpravy v metodice a nastavení podmínek okolního prostředí. V rámci bakalářské práce bylo provedeno schválení Etické komise pro biomedicínský výzkum FEKT a proběhlo měření s cca 20 subjekty. Z pohledu zpracování dat byl kladen důraz na automatickou segmentaci oblasti ruky (dlaně) a jednotlivých prstů. Během řešení softwarového zpracování se ukázalo, že využití pouze termální snímků je u některých subjektů problematické a nelze použít. Studentka navrhla a implementovala dvě řešení - 1) manuální korekci automaticky určených bodů, 2) multimodální registraci obrazu s využitím snímání v IR a VIS oblasti. Tímto může práce v oblasti prezentace výsledků působit necelistvě, ale zvolené řešení je správné a ukazuje dobrou schopnost řešení problémů studentkou. Výsledné hodnocení je v rámic práce provedeno rozdělením subjektů do skupin a ověřením statistických hypotéz. Závěry stanovené studentkou jsou správné.
Studentka pracovala průběžně během celého roku - téma si aktivně vymyslela a přistupovala k řešení velice aktivně. Povedlo se ji zajistit dostatek testovacích subjektů nejen "zdravých kontrol", ale i subjektů suspektních nebo diagnostikovaných Raynaudovým syndromem.
Práci hodnotím kladně - jedná se o komplexní řešení monitoringu tohoto onemocnění od návrhu protokolu, přes vyhodnocení dat. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení výborně (A - 92 bodů). Points proposed by supervisor: 92

Grade proposed by supervisor: A

Rešeršní část práce je zpracována přehledně a logicky. Studentka postupuje od obecných základů infračervené termografie přes její využití v medicínských aplikacích až po metody zpracování a analýzy obrazu. Zvolený rozsah literárních zdrojů považuji pro bakalářskou práci za odpovídající a tematicky vhodný. Text poskytuje dostatečný teoretický základ pro navazující praktickou část a ukazuje, že se studentka v řešené problematice zorientovala.

Formální struktura práce je však místy zbytečně nadměrně členěná. Práce je rozdělena do třinácti kapitol, což v některých částech nepůsobí zcela účelně. Například kapitoly věnované návrhu měření, použitým přístrojům a softwaru by bylo možné vhodněji sloučit, případně propojit také s částí návrhu a realizace softwarového řešení pro analýzu termogramů metodou termální segmentace. Obdobně by bylo možné kompaktněji uspořádat také části věnované popisu výsledků a jejich diskusi.

Návrh řešení je nastaven vhodně a odpovídá cílům bakalářské práce. Zato realizační část práce působí místy méně přehledně. Obsahuje řadu dílčích pokusů a výstupů, které jsou sice dokumentovány, avšak ne vždy je u nich dostatečně zřejmý jejich přesný účel, návaznost na předchozí kroky nebo širší kontext v rámci celého řešení. Příkladem je kapitola 10.1, kde je popsán multimodální postup a jeho výhody, avšak ve výsledcích je tento přístup prezentován pouze jedním z dílčích obrázků, konkrétně jako segmentace ve viditelném spektru se správným umístěním ROI. V tomto případě by bylo vhodné doplnit také zdrojový obraz ve viditelné oblasti, případně lépe ukázat celý postup od vstupních dat po výsledné umístění ROI. Obdobně i v dalších částech by praktické části práce prospěla větší názornost, například pomocí blokových diagramů, schémat zpracování nebo přesnějšího technického popisu algoritmů. V textu se objevují také některé technické nedostatky, například chybějící informace o rozlišení použitých snímků.

Na druhou stranu je z práce patrné, že se studentka tématu aktivně věnovala a dosáhla funkčních výsledků odpovídajících úrovni bakalářské práce. Byly vytvořeny algoritmy umožňující poloautomatickou detekci prstů s možností manuálního doladění ROI, což představuje prakticky využitelný výstup. Pozitivně hodnotím statistické vyhodnocení a prezentaci výsledků. Přes uvedené výhrady práce splňuje základní cíle zadání a dokládá schopnost studentky řešit technický problém, proto uděluji hodnocení 72 b. Topics for thesis defence:
  1. Jaké mají snímky na straně 61 rozlišení a liší se rozlišení termografických snímků a snímků ve viditelné oblasti?
  2. Proč jsou na obrázku Obr. 8.2 b) v levém snímku přítomny čarové (podélné) úseky a z jakého důvodu vznikly?
  3. V kap. 10 popisujete přístup s využitím duálního snímání a multimodální fúze obrazu. Jakým způsobem a v jaké míře ve své práci uplatňujete tento postup?
Points proposed by reviewer: 72

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová