bakalářská práce

Matematické modelování srdeční energetiky při aortální stenóze

Text práce 29.11 MB Příloha 1.94 MB

Autor práce: Bc. Martin Dvouletý

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: MUDr. Michal Šitina, Ph.D., MSc.

Oponent: MUDr.Ing. Richard Ředina

Abstrakt:

Těžká aortální stenóza způsobuje závažné tlakové přetížení levé komory, což vede ke kompenzační hypertrofii a zvyšuje energetickou spotřebu srdečního svalu. Tato práce představuje matematický model kardiovaskulárního systému, který integruje time-varying elastance model, 3 a 2 prvkový Windkessel model pro systémovou a plicní arteriální a venózní cirkulaci a „lumped-parameter“ model koronární cirkulace  za účelem analýzy celkové energetické bilance srdce při závažné aortální stenóze. „One-Factor-At-A-Time“ a globální analýzy citlivosti identifikovaly srdeční frekvenci, systémovou arteriální rezistenci, koronární mikrovaskulární rezistenci a celkový objem krve jako primární determinanty energetické stability. Simulace synkopální epizody odhalily významně vyšší prevalenci energetické nerovnováhy u těžké aortální stenózy.

Klíčová slova:

matematické modelování, kardiovaskulární systém, srdeční energetika, aortální stenóza, náhlá srdeční smrt

Termín obhajoby

17.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Doc. Gumulec položil otázku: Na základě čeho jste model vytvářel? Jsou tam nějaké limity v chybovosti? Model funguje lineárně? Je to omezení? Student obhájil bakalářskou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.

Jazyk práce

angličtina

Fakulta

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Ústav

Ústav biomedicínského inženýrství

Studijní program

Biomedicínská technika a bioinformatika (BPC-BTB)

Složení komise

Doc. MUDr. Jaromír Gumulec, Ph.D. (předseda)
doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jan Odstrčilík, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Sekora, MBA (člen)
Ing. Andrea Němcová, Ph.D. (člen)
Ing. Roman Jakubíček, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
MUDr. Michal Šitina, Ph.D., MSc.

--- viz příloha v PDF --- Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 100

Známka navržená vedoucím: A

Soubor vložený vedoucím Velikost
Posudek vedoucího práce [.pdf] 370,43 kB

Posudek oponenta
MUDr.Ing. Richard Ředina

Předložená práce na téma modelování srdeční energetiky se věnuje vysoce aktuálnímu a interdisciplinárnímu tématu. Její rozsah (109 stran včetně příloh) je nadstandardní a autor v ní čerpá z bohatého fondu 88 většinově relevantních zdrojů. Text je logicky členěný, srozumitelný a psaný v angličtině na vysoké úrovni. Tuto skutečnost lze hodnotit obzvlášť kladně s ohledem na to, že student nedeklaruje využití LLMs pro textové úpravy.
Použité metody jsou jasně popsány a podloženy odpovídajícími schématy a rovnicemi. Výsledky jsou prezentovány převážně graficky a v textu řádně diskutovány. Velmi oceňuji zařazení samostatné sekce „Limitace“, kde student kriticky hodnotí omezení svého přístupu a jasně definuje možnosti budoucího rozšíření práce.
Práci doprovází minimum formálních nedostatků. Některé snímky v teoretické části mají nižší kvalitu rozlišení (1.4, 1.6). Schéma 2.1 není v textu ideálně provázáno a jeho popisek je příliš strohý pro hlubší pochopení funkce jednotlivých prvků. Grafy ve výsledkové části jsou rozměrově malé, informačně přehuštěné a legendy se místy překrývají s křivkami. Pasáže zdrojového kódu v kapitole Metody by bylo vhodnější přesunout do příloh nebo nahradit obecnými rovnicemi.
I přes uvedené vizuální a formální výhrady se jedná o jednoznačně nadstandardní počin, který svou hloubkou splňuje všechny nároky kladené na bakalářskou práci. Navrhuji hodnocení A, 95 bodů. Otázky k obhajobě:
  1. Schéma 2.1 přebíráte z literatury – můžete přiblížit význam jednotlivých prvků (případně jejich skupin) a objasnit, čemu fyziologicky odpovídají? Jak souvisí s tříprvkovým modelem ze snímku 1.7?
  2. Bylo by možné model aplikovat i na jiné formy tlakového přetížení levé komory, například koarktaci aorty? Které části modelu by bylo nutné upravit a které by zůstaly beze změny?
  3. Degenerativní forma aortální stenózy může být doprovázena kolaterálním poškozením srdce. Jak by se Váš model změnil pro pacienty po prodělaném infarktu myokardu? Jak by rozsah infarktu změnil nastavení modelu?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 95

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová