Sam Van der Jeught tenure track docent

Onderzoek Sam Van der Jeught

Onderzoeksgroep

Expertise

- Biomedische en niet-destructieve optische beeldvormingstechnieken - Kunstmatige neurale netwerken - GPU/parallel programmeren - Optische coherentietomografie - Het menselijk trommelvlies

Naar klinische toepassing: verbeteren en valideren van 3D-otoscoop. 01/05/2024 - 30/04/2025

Abstract

Dit project bouwt voort op het eerdere POC project (38820) en heeft tot doel om het nieuwe 3D-otoscopische apparaat, ontwikkeld voor real-time, in vivo beeldvorming van het menselijk trommelvlies te verbeteren en klinisch te valideren. In deze aanvraag richten we ons op verbeteringen voorgesteld door NKO-artsen tijdens preklinische onderzoeken. Dit omvat o.a. het toevoegen van kleurenbeeldvorming om het navigeren in de gehoorgang makkelijker te maken, en het trainen van ons neurale netwerk met een dataset die de reflectiviteitseigenschappen van het trommelvlies beter vertegenwoordigt. Het doel van dit project is om het apparaat van TRL 4-5 naar TRL 6 te brengen en het voor te bereiden op klinische validatie en commercialisering. Het toestel wordt reeds beschermd door intellectueel eigendom, wat ons toelaat om onze bevindingen te publiceren en de effectiviteit van het apparaat in de klinische NKO-setting te demonstreren aan de eindgebruikers. Deze fase is een cruciale stap in het demonstreren van onze technologie als een essentieel hulpmiddel voor de diagnose van middenoorpathologie en maakt de weg vrij voor toekomstige licentiemogelijkheden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Instabiliteit van het onderste ledemaat: de missende link tussen knie en enkel. 01/01/2024 - 31/12/2027

Abstract

Sportblessures tellen voor 10-20% van alle acute verwondingen op spoed. De meest voorkomende zijn knie- en enkelblessures. Blessurepreventietechnieken steunen op inzicht in letselmechanismen. De focus in dit project ligt op ruptuur van de voorste kruisband (VKB) en hoge enkelverstuikingen (syndesmoseletsel), aangezien deze moeilijk te diagnosticeren zijn en vaak verkeerd worden gediagnosticeerd, wat kan leiden tot chronische instabiliteit. Om de diagnose te verbeteren, wordt een nieuwe beeldvormende techniek, staande CT, gebruikt, aangezien knie- en enkelgewrichten in staande omstandigheden in plaats van in ruglig onderzocht worden. Een nieuw medisch hulpmiddel wordt ontwikkeld om de staande CT uit te breiden van statische naar dynamische testen. Het prototype maakt rotatie in het enkelgewricht mogelijk om verschillende posities van de voet te simuleren. Kinematische metingen maken het mogelijk de gewrichtslaxiteit in de knie en enkel te meten, wat de focus was van eerder onderzoek van de promotor. ACL-deficiënte knieën zullen in-vitro worden getest om te bepalen wanneer ACL-ruptuur optreedt. Enkelsyndesmose-omstandigheden zullen worden gesimuleerd in een in-vitrotest die het nieuwe prototype valideert. De laatste stap in dit onderzoek is een first-in-human test in de staande CT om te evalueren of de positie van de voet ACLruptuur of hoge enkelverstuikingen veroorzaakt. Na dit project zal in een IOF-project het apparaat op de markt gebracht worden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

3DEEP: ultrasnelle, deep learning-gebaseerde 3D profilometrie. 01/07/2023 - 30/06/2027

Abstract

Gestructureerde franjeprofilometrie is een gevestigde optische techniek waarin de 3D-vorm van een object gemeten wordt door franjepatronen (meestal lijntjes) op het objectoppervlak te projecteren en door de vervormde franjes onder een hoek te observeren. Standaard franjeprofilometrie vereist drie of meer verschillende patronen om een analytische volveldsmeting van een object te doen. Dit beperkt de 3D-acquisitiesnelheid, bemoeilijkt de optische opstelling van het meetsysteem en veroorzaakt bewegingsartefacten in de 3D-scans wanneer het object beweegt tussen opeenvolgende opnames. In dit project zullen we een neuraal netwerk trainen om één ​​enkel vervormd franjepatroon rechtstreeks om te zetten in het overeenkomstige 3D-oppervlakteprofiel. Hierdoor zullen we het correspondentieprobleem tussen vervormd franjepatroon en 3D-oppervlak kunnen determineren met behulp van slechts één invoerbeeld. Dit zal de 3D-meetsnelheid enorm verhogen, met nu de ververssnelheid van de camera als enige beperkende factor. Bovendien zal de optische complexiteit van de huidige optische 3D-scansystemen aanzienlijk worden vereenvoudigd, wat nieuwe mogelijkheden zal creëren op het gebied van medische beeldvorming, industriële inspectie, machinevisie, entertainment en biometrische toegangsbeveiligingstoepassingen. Verder zullen we voortbouwen op deze nieuwe strategie om de vraag te beantwoorden of neurale netwerken kunnen leren om hoge resolutie en kwantitatieve 3D-informatie te extraheren uit een enkel 2D-camerabeeld van een object zonder gebruik te maken van geprojecteerde lijnen, stippen of andere franjepatronen - net zoals mensen met monoculair zicht dat doen. Hierdoor wordt de projectie-eenheid in de 3D-scanner overbodig en wordt elke smartphonecamera, endoscoop of smart-bril effectief omgezet in een kwantitatief 3D-scansysteem. Dit zal resulteren in een geheel nieuwe single-shot, ultrasnelle en volledig schaalbare 3D-meettechniek.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Otoscopische profilometrie: een nieuwe optische techniek om op kwantitatieve wijze vervorming van het menselijk trommelvlies te meten in-vivo, in 3D en in real-time. 01/01/2019 - 31/12/2020

Abstract

De 3D-vorm van het menselijk trommelvlies speelt een cruciale rol in het proces van geluidsoverdracht en structurele oppervlakteverandering is een belangrijke indicator voor een aantal middenoorpathologieën en bijhorend gehoorverlies. Dit POC-project omvat de prototyping van een nieuw niet-invasief medisch toestel dat in staat is om hoge-resolutie trommelvliesvervorming te meten, in 3D en in real-time.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Otoscopische profilometrie: een nieuwe optische techniek om op kwantitatieve wijze vervorming van het menselijk trommelvlies te meten in-vivo, in 3D en in real-time. 01/10/2018 - 30/09/2021

Abstract

In dit project wordt een nieuwe optische meettechniek ontwikkeld die zal toelaten de vorm en vervorming van het trommelvlies te meten in rea-time. De methode zal mogelijkheden openen als nieuwe diagnostische techniek om pathologie in the trommelvlies op te sporen en om trommelvliesbeweging te gebruiken al proxy voor functie van de Eustachiusbuis.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Ontwikkeling en validatie van een draagbare 3D-otoscoop. 01/04/2018 - 31/03/2019

Abstract

Het menselijk trommelvlies is een kegelvormig, dun membraan dat het middenoor van het buitenoor scheidt. Het zet geluidstrillingen over op de gehoorsbeentjes en beschermt het middenoor tegen infecties van buitenaf. De 3D vorm van het trommelvlies speelt een cruciale rol in dit proces en eventuele structurele afwijkingen in de trommelvlies-topografie vormen een belangrijke indicator voor aankomende of reeds bestaande pathologie of slechthorendheid. Een nauwkeurige, kwantitatieve techniek om structurele 3D vervormingen te meten in-vivo ontbreekt echter nog steeds. Gebaseerd op het onderzoekswerk dat ik tijdens mijn doctoraat en tijdens de eerste 2 jaren van mijn postdoctoraat heb uitgevoerd, zal ik in dit project een nieuwe optische meettechniek ontwikkelen om trommelvliesvervormingen in 3D, in real-time en met hoge resolutie te meten bij levende patiënten. Op basis van eerder gepubliceerde resultaten (zie bibliografie uit 2017), kunnen we aantonen dat de praktische implementatie van 'gestructureerde lijntjes-profilometrie' in een geminiaturiseerde optische setup enkel mogelijk is wanneer we in plaats van 3 of 4 lijntjespatronen slechts één patroon per 3D-meting nodig hebben. Om dit mogelijk te maken, wordt een nieuwe techniek ontwikkeld die op basis van deep learning patroonherkenning vervormde patronen als input rechtstreeks zal koppelen aan een 3D oppervlaktevorm als output. Door gebruik te maken van een hoge-snelheidscamera en parallelle programmeertechnieken zal de digitale verwerkingssnelheid voldoende hoog zijn om vervormingen van het trommelvlies-oppervlak in real-time op te meten. Deze vervormingen worden veroorzaakt door de druk in de middenoor-caviteit stapsgewijs en gecontroleerd aan te passen. Op deze manier kunnen zowel fundamentele eigenschappen van trommelvliesmechanica als praktische toepasbaarheid in de klinische setup worden onderzocht. Het nieuwe otologische apparaat zal worden gevalideerd in de NKO-praktijk als een diagnostisch hulpmiddel bij de detectie van middenoor-ontsteking in een vroeg stadium, verzakkingen van het trommelvlies, cholesteatoom en het (dis)functioneren van de buis van Eustachius.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Otoscopische profilometrie: een nieuwe optische techniek om op kwantitatieve wijze vervorming van het menselijk trommelvlies te meten, in 3D en in real-time. 01/01/2018 - 31/12/2020

Abstract

Het menselijk trommelvlies is een tentvormig dun membraan dat het buitenoor van het middenoor scheidt. Het geleidt geluidstrillingen van de uitwendige gehoorgang naar de gehoorbeentjes en beschermt het middenoor tegen infecties. De 3D-vorm van het trommelvlies speelt een cruciale rol in dit proces en elke structurele verandering in de topografie is een belangrijke indicator voor bestaande of dreigende pathologie of gehoorstoornissen. In het voorgestelde onderzoeksproject zal ik een nieuwe techniek ontwikkelen voor het meten van 3D trommelvliesvervormingen bij levende patiënten. Met behulp van een gemodificeerde klinische otoscoop zullen gestructureerde lichtpatronen op het trommelvlies worden geprojecteerd, waarna de patronen worden vervormd door de oppervlaktevorm van het trommelvlies. Deze worden waargenomen door een digitale camera, geplaatst onder een relatieve hoek ten opzichte van de projectie-as. Uit deze vervormde lijntjespatronen wordt de diepte-informatie geëxtraheerd. Door een hogesnelheidscamera te gebruiken en geavanceerde parallelle programmeertechnieken toe te passen, zal de digitale verwerkingspijplijn voldoende snel zijn om real-time meting van de vormveranderingen van het trommelvliesoppervlak mogelijk te maken die worden veroorzaakt door (gecontroleerde) drukveranderingen in de middenoor-caviteit. Fundamentele eigenschappen van trommelvliesmechanica en praktische toepasbaarheid in de klinische setup zullen worden onderzocht. Het nieuwe otologische apparaat zal worden gevalideerd in het NKO-kantoor als een diagnostisch hulpmiddel voor de detectie van ontstekingen in het vroege stadium van het middenoor, retraction pockets, cholesteatoom en de werking van de Eustachiusbuis.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Optische methoden voor kwantitatieve meting van trommelvliesvervorming als nieuw instrument voor de evaluatie van de buis van Eustachius-functie en trommelvlies-elasticiteit 01/04/2016 - 31/03/2017

Abstract

Het trommelvlies is een kegelvormig, dun membraan dat het middenoor van het buitenoor scheidt. Het zet geluidstrillingen over op de gehoorbeentjes en beschermt het middenoor tegen infecties van buitenaf. De 3D vorm van het trommelvlies speelt een cruciale rol in dit proces en eventuele structurele afwijkingen in de trommelvlies-topografie vormen een belangrijke indicator voor aankomende of reeds bestaande pathologie of slechthorendheid. In dit project zal ik een nieuwe techniek ontwikkelen om trommelvliesvervormingen in levende patiënten te meten. Met behulp van een gemodificeerde klinische otoscoop worden gestructureerde lichtpatronen geprojecteerd op het trommelvlies, waarna de patronen worden vervormd door de oppervlaktevorm van het membraan. Via waarneming met een digitale camera, geplaatst onder een relatieve hoek met de projectie-as, kunnen diepte-gegevens uit deze vervormde patronen gewonnen worden. Door gebruik te maken van een hoge-snelheidscamera en parallelle programmeertechnieken zal de digitale verwerkingssnelheid voldoende hoog zijn om vervormingen van het trommelvlies-oppervlak in real-time op te meten. Deze vervormingen worden veroorzaakt door de druk in de middenoor-caviteit stapsgewijs en gecontroleerd aan te passen. Op deze manier kunnen zowel fundamentele eigenschappen van trommelvliesmechanica als praktische toepasbaarheid in de klinische setup worden onderzocht. Het nieuwe otologische apparaat zal worden gevalideerd in de NKO-praktijk als een diagnostisch hulpmiddel bij de detectie van middenoor-ontsteking in een vroeg stadium, verzakkingen van het trommelvlies, cholesteatoom en het (dis)functioneren van de buis van Eustachius.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Optische methoden voor kwantitatieve meting van trommelvliesvervorming als nieuw instrument voor de evaluatie van de buis van Eustachius-functie en trommelvlies-elasticiteit. 01/10/2015 - 30/09/2018

Abstract

In dit project wordt een systeem ontwikkeld om op een niet-invasieve manier de vorm en vervorming van het trommelvlies te meten. Dit gebeurt via een real-time optische meetmethode gebaseerd op projectie van gestructureerd licht en gebruik makend van parallelle beeldverwerkingstechnieken. In het project worden de mogelijkheden onderzocht om de techniek in te zetten als nieuwe diagnostische methode in de NKO praktijk.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Nieuwe diagnostische techniek voor trommelvliesvervorming op basis van endoscopische profilometrie met real-time distortiecorrectie op graphics processing units. 01/10/2013 - 30/09/2015

Abstract

In dit project zal een nieuwe procedure om distortievrije endoscoopbeelden te genereren ontwikkeld worden en zal deze gecombineerd worden met een programmeertechniek op de grafische kaart om zo tot een nieuwe medisch-diagnostische techniek te komen die vervormingen van het trommelvlies in real-time en in vivo kan detecteren. Aangezien deze endoscopische profilometrie-techniek volledig non-invasief is, zal het eenvoudig geïmplementeerd kunnen worden in een klinische setting eens zijn mogelijkheden en toepassingen aangetoond zijn.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Nieuwe diagnostische techniek voor trommelvliesvervorming op basis van endoscopische profilometrie met real-time distortiecorrectie op graphics processing units. 01/10/2011 - 30/09/2013

Abstract

In dit project zal een nieuwe procedure om distortievrije endoscoopbeelden te genereren ontwikkeld worden en zal deze gecombineerd worden met een programmeertechniek op de grafische kaart om zo tot een nieuwe medisch-diagnostische techniek te komen die vervormingen van het trommelvlies in real-time en in vivo kan detecteren. Aangezien deze endoscopische profilometrie-techniek volledig non-invasief is, zal het eenvoudig geïmplementeerd kunnen worden in een klinische setting eens zijn mogelijkheden en toepassingen aangetoond zijn.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject