Literatura académica sobre el tema "Strumento di progettazione"

L’obiettivo di questa tesi è approfondire le competenze sulle funzionalità sviluppate nei sistemi SCADA/EMS presenti sul mercato, così da conoscerne le potenzialità offerte: tutte le conoscenze acquisite servono a progettare uno strumento di analisi dati flessibile e interattivo, con il quale è possibile svolgere analisi non proponibili con le altre soluzioni analizzate. La progettazione dello strumento di analisi dei dati è orientata a definire un modello multidimensionale per la rappresentazione delle informazioni: il percorso di progettazione richiede di individuare le informazioni d’interesse per l’utente, così da poterle reintrodurre in fase di progettazione della nuova base dati. L’infrastruttura finale di questa nuova funzionalità si concretizza in un data warehouse: tutte le informazioni di analisi sono memorizzare su una base dati diversa da quella di On.Energy, evitando di correlare le prestazione dei due diversi sottosistemi. L’utilizzo di un data warehouse pone le basi per realizzare analisi su lunghi periodi temporali: tutte le tipologie di interrogazione dati comprendono un enorme quantità d’informazioni, esattamente in linea con le caratteristiche delle interrogazioni OLAP

L’accessibilità è un tema importante che fa parte anche di Internet e delle pagine web e consente a tutte le persone, indipendente dalle capacità fisiche e mentali, di accedere ai medesimi contenuti e servizi. Il problema sta nelle difficoltà che incontrano gli sviluppatori di siti web durante la scrittura degli stessi, spesso con risultati non sufficienti e che non soddisfano l’utenza con disabilità, nonostante le diverse linee guida rilasciate nel corso degli anni e il progresso tecnologico nella creazione di strumenti sempre più sofisticati, fatti per agevolare lo sviluppo degli sviluppatori. In questa tesi viene proposto uno strumento che opera in maniera diversa da quelli attuali, con lo scopo di dare un contributo ed un miglioramento a questo settore.

Questo elaborato di tesi è nato con l'esigenza di sviluppare un nuovo modulo per la stima di variabili energetiche da inserire nel software On.Energy, per dare la possibilità a tutti gli utilizzatori di capire quanto i valori osservati nella realtà si discostino da un modello teorico appositamente creato, e fornire quindi un ulteriore strumento di analisi per mantenere sotto controllo il sistema nell'ottica del miglioramento continuo. Il risultato sarà uno strumento che verrà provato in via sperimentale sugli stabilimenti di due aziende leader in Italia in settori produttivi largamente differenti (Amadori - alimentare, Pfizer - farmaceutico), ma accomunati dalle esigenze di monitorare, analizzare e efficientare i consumi energetici.

L’elaborato propone soluzioni progettuali originali per realizzare una serie di meccanismi presenti all’interno di uno strumento chirurgico per laparoscopia. Prendendo in disamina un prototipo realizzato precedentemente, vengono proposte alcune migliorie e soluzioni alternative dei sistemi di attuazione che lo compongono. L’obiettivo è progettare e realizzare un nuovo prototipo di strumento laparoscopico altamente performante contenendo i costi di fabbricazione. Seguendo una logica di progettazione il lavoro parte dal confronto di diverse soluzioni raccolte in una matrice morfologica, quindi analizza ogni movimentazione valutando quella già esistente e possibili alternative. Procede quindi con la progettazione della soluzione scelta e la verifica della sua funzionalità. Infine, ogni componente viene realizzato con le tecnologie a disposizione e montato seguendo un manuale di montaggio riportato nell’elaborato.

Lo studio presentato in questa tesi vuole riportare la ricerca e l’analisi di una nuova esperienza di utilizzo di una stampella, spinto dalla richiesta di migliorare la performance e l’interfaccia dello strumento con un paziente con rilevanti difficoltà motorie. Analizzando lo stato dell’arte e la ricerca in ambito ortopedico, la stampella risulta essere lo strumento più comunemente utilizzato in caso di riabilitazione o difficoltà motorie, ma, allo stesso tempo, comporta rischi e ulteriori danni al paziente, nel caso vi sia un uso scorretto dello strumento. Lo scopo principale del progetto è fornire un supporto, sia al paziente, sia alla terapia, tramite l’ottimizzazione e il miglioramento di alcuni elementi costituenti di una stampella e l’implementazione di un nuovo servizio. Durante lo studio sono stati sfruttati i metodi dell’ingegneria industriale, utili per le fasi di sviluppo del progetto, ma si è cercato anche di dare importanza alla user experience, riportando considerazioni e opinioni di diversi utilizzatori della stampella. Si spera che il risultato sia uno strumento funzionale, utile e soprattutto che vada incontro alle esigenze non solo dell’utente, ma anche delle figure che lo assistono, come il medico ortopedico o il fisioterapista.

L’ambito indagato nella tesi è quello della comunicazione visiva. Nello specifico si intende il particolare settore relativo alle scuole di design1 che nel corso del tempo sono state capaci di attuare particolari politiche didattiche e di comunicazione costruendo una determinata corrente di pensiero e influenzando la cultura progettuale, giocando un ruolo attivo nella formazione della società contemporanea e costruendo le basi da cui si sono poi sviluppate teorie e correnti ideologiche o artistiche che hanno in qualche modo anticipato e influenzato il mondo del design. L’indagine è condotta attraverso l’analisi di alcuni casi studio ritenuti di particolare interesse perché riconosciuti oggi come punto di riferimento nel panorama della formazione del progettista, dalla quale si deduce il ruolo chiave che la progettazione grafica ha avuto nel processo di consacrazione, talvolta mitizzazione, di tali episodi. Infine si propongono alcuni spunti di riflessione sull’utilizzo degli strumenti comunicativi all’interno dell’ambito odierno.

BACKGROUND: lo stroke rappresenta a livello mondiale la terza causa di morte e di invalidità dopo le malattie cardiovascolari e i tumori. Negli USA ogni 40 secondi qualcuno è colpito da stroke e in media ogni quattro minuti qualcuno muore di ictus cerebri. In Italia si verificano circa 200.000 nuovi ictus ogni anno. Lo stroke in Italia è la causa del 10-12% di tutti i decessi per anno e rappresenta la prima causa di invalidità nella popolazione adulta e la seconda causa di demenza con perdita dell’autosufficienza. Per la sua elevata incidenza lo stroke cosituisce un problema assistenziale, riabilitativo e sociale di grandi dimensioni. La disabilità causata dallo stroke influenza negativamente la Qualità di Vita (QDV) dei pazienti e dei loro caregiver. Per la complessità assistenziale determinata dalle disabilità ictali, è necessario possedere strumenti specifici per considerare in modo globale l’impatto dello stroke sulla vita della persona sopravvissuta, per valutare i cambiamenti anche a breve termine nei pazienti colpiti da stroke e per considerare aspetti prettamente connessi alla QDV. In letteratura la Stroke Impact Scale 3.0 (SIS 3.0) risponde a tali requisiti. Formata da n° 59 items suddivisi in 8 dimensioni analizza la Forza, la Funzione della mano, le ADL/IADL, la Mobilità, la Memoria, la Comunicazione, l’Emozione e la Partecipazione sociale. Lo scopo di questa linea dottorale è stato quello di testare le proprietà psicometriche della SIS 3.0, conoscere l’affidabilità del caregiver nel valutare la QDV della persona affetta da stroke attraverso la SIS 3.0 versione proxy e indagare in che modo la QDV dei pazienti e dei caregiver (diade) cambia nel tempo lungo la traiettoria dell’evento stroke attraverso l’utilizzo di un modello concettuale che descrive il percorso dalla situazione pre-stroke sino all’otucome, ovvero la QDV della diade. METODO: il programma di ricerca della linea dottorale si è svolto in tre Fasi. Fase 1: analisi della letteratura internazionale per indagare quali strumenti sono specifici per valutare la QDV nei pazienti e caregiver affetti da stroke. Quindi, dapprima attraverso uno studio preliminare descrittivo correlazionale su 45 pazienti sono stati riportati i primi risultati 4 sull’affidabilità e la validità della versione italiana della SIS 3.0. In seguito, in un secondo studio cross-sectional, è stata testata su un campione di 392 pazienti, la struttura fattoriale della SIS 3.0 attraverso l’analisi fattoriale confermativa (CFA). Fase 2: con uno studio descrittivo correlazionale su 50 coppie paziente-caregiver è stata analizzata l’affidabilità del caregiver informale nel valutare la QDV del paziente affetto da stroke. Fase 3: supportato dalla letteratura, è stato creato un modello concettuale che guiderà una ricerca longitudinale che vuole studiare la QDV nei pazienti e nei caregiver durante il primo anno dalla dimissione dalla riabilitazione. RISULTATI: Fase 1: l’analisi psicometrica della SIS 3.0 ha evidenziato una nuova struttura fattoriale a quattro fattori con indici di fit migliori rispetto alla struttura ad otto fattori. Questa nuova versione della SIS 3.0 ha evidenziato una migliore affidabilità ed un effetto floor e ceiling limitato. Fase 2: lo studio sui caregiver ha evidenziato che sono affidabili nel valutare la QDV dei pazienti. In particolare i caregiver si sono dimostrati più affidabili nella valutazione delle dimensioni oggettive della SIS 3.0 (Forza, Coefficiente di Correlazione Intraclasse (CCI) = 0.85; Mobilità, CCI = 0.92) ma meno affidabili nel valutare le dimensioni soggettive (Emozioni, CCI 0 0.64; Partecipazione Sociale, CCI = 0.58). Fase 3: il modello concettuale sviluppato suggerisce che la situazione pre-esistente allo stroke ha una direta influenza sulla nuova situazione post-stroke e un’influenza indiretta sulla QDV della diade. I risultati sulla QDV (outcome) sono concepiti come risultati diadici, quindi si ipotizza che la QDV della diade sia interdipendente. Questo studio è nella fase di raccolta dati. CONCLUSIONI: lo stroke è una condizione cronica, disabilitante che affligge milioni di persone a livello mondiale. La QDV dei pazienti colpiti da stroke e dei loro caregivers cambia nel tempo in relazione alla risposta assistenziale, al supporto ricevuto e ai predittori, ai mediatori e moderatori che si inseriscono lungo tutto il percorso della patologia. Questa è la ragione per cui la QDV deve essere misurata attraverso uno strumento valido e affidabile quale è la SIS 3.0. Il focus ultimo sarà quello di rendere autonomi pazienti e caregiver nella 5 gestione quotidiana dello stroke, affinchè siano in grado di prevenire le complicanze e gestire le variabili ad esso correlate.

This thesis deals with the automatic analysis of colour fundus images and with the applications of such analysis in the evaluation of hypertensive and diabetic retinopathy. In particular, it aims at developing the project of an adaptive optics fundus camera for retinal fundus acquisition and focuses on the software implementation for the analysis and the quantitative evaluation of retinopathies. Microcirculation is affected, although with different time courses, by both hypertension and diabetes, and retinopathy is one of the consequences of such circulation damage. The retina and the retinal vessels are very sensitive to changes in microvascular circulation, and it has been demonstrated that single features of hypertensive retinopathy have a strong prognostic value for stroke, carotid stiffness, and coronary disease. Moreover, it must be considered that retinopathy is a social burden, with heavy direct and indirect costs: visual loss in fact reduces the capacity of working and carrying on with an independent life. Although the retina is not the only organ affected by microcirculation dam-age, its clinical examination has the undoubted advantage of being non invasive, therefore enabling a cost-effective monitoring of the progression of the systemic diseases associated with retinopathy. The early detection of retinopathy at its onset is central in order to avoid blindness. This is particularly true in the case of diabetic retinopathy, which at the present state of pharmacology does not recede with treatment. Unfortunately, the first stages of retinopathy are almost asymptomatic. It has been demonstrated that a screening program could save most of the population at risk from developing sight-threatening retinopathy. In the Western world, there are not enough resources, in terms of time and available expert ophthalmologists, for carrying out an extensive screening program. Thus, a reliable automatic tool for evaluating retinopathies is strongly needed. Current fundus cameras are able to compensate the defocus aberration in-troduced by the eye by means of a mobile system of internal optics, but they cannot correct for astigmatism or higher order aberrations. The first chapters of this thesis will describe the attempted realization of an acquisition system prototype able to compensate for the second category of aberrations, thus allowing the obtainment of high-quality retinal fundus images, even for patients with high aberration. The second part of this work will propose a software for the automatic processing of retinal fundus images. The algorithms composing this software are designed for geometrically characterizing the vessel structures of the retina, aiming at an automatic diagnosis of the pathologies. The concept at the basis of the acquisition instrument developed in our la-boratories consists in introducing, along the optical path of a fundus camera, a Deformable Mirror (DM) adaptive optics. The main problem of the conventional fundus camera is that the information through which the DM shape is adapted is provided by a complex and expensive wave-front analyzer. The proposed solution consists in projecting a known pattern on the retinal fundus, acquiring the resulting image with a dedicated sensor. Through a real-time analysis of the obtained image with custom algorithms, it will be possible to obtain information about how the DM has to be appropriately deformed in order to reduce the aberration introduced by the eye. This method will allow the acquisition of high-resolution images without distortions even in the case of patients affected by aberrations that are not compensable by the currently available fundus cameras. Although the simulation tests on the optic bench have provided encouraging preliminary results, the development of a fundus camera suitable for a clinic/diagnostic employment has encountered technical limitations, mostly regarding the prototyping of the instrument in an unproofed environment. Indeed, the spurious reflexes introduced in the optical system by the environment excessively reduce the signal-to-noise ratio – a problem which will have to be further investigated in the future. A number of retinal fundus images, collected by gathering datasets built by us and datasets already used by other teams for research purposes, will be analyzed with custom algorithms able to extract important clinical parameters for the diagnosis of retinopathies. In this context, particular attention will be devoted to the hypertensive and the diabetic pathologies. This thesis concentrates on the extraction and the analysis of the features of the vascular apparatus: the vessel network identification (veins and arteries) will allow the assessment of its main geometrical characteristics (length, direction, caliber, bifurcation, etc.). From these findings, specific indexes of diagnostic relevance will be computed, providing the clinicians with information regarding the patient’s retinopathy degree, whose significance is crucial for the diagnosis of retinal pathologies. The algorithms presented in this thesis allow conceiving a tool employable for the mass-screening of both hypertensive and diabetic retinopathies, and also for the monitoring of the progression of the diseases. Its usefulness will be threefold: first of all, it shall provide a diagnostic tool to aid clinical practice; secondly, it will provide quantitative details of the retinal vessel network, thus constituting a useful tool for clinical research; finally, it will enhance pharmaceutical research, providing a quantitative and reproducible assessment of the disease evolution during pharmacological treatment. The proposed software for the identification of retinal vascular structures is currently the object of clinical evaluation at the Department of Ophthalmology and Visual Sciences, University of Wisconsin, USA, whose Fundus Photograph Reading Center has expressly declared its will to adopt the proposed system as the standard for the determination of diagnostic features. The recent collaboration with the Department of Twin Research & Genetic Epidemiology, of the King’s College London Division of Genetics and Molecular Medicine, St Thomas' Hospital, UK, has brought to the agreement that more than 3,500 retinal fundus images (plus 10 new images per week) will be provided by the Department, being consequently processed and analyzed with our software for the estimation of the clinical indexes. The results achieved both in the experimentations and thanks to the fruitful international collaboration established with relevant clinical and research groups make us quite confident as regards the quality of the developed methodologies and the potential success of their employment, with the auspice that future improvements can broaden their usability.<br>Questa tesi tratta l'analisi automatica di immagini a colori del fondo dell'occhio. In particolare, essa si focalizza sul progetto di una fundus camera ad ottica adattiva per l’aquisizione di fundus retinici e sull’implementazione di software per l’analisi e la valutazione quantitativa delle retinopatie, prevalentemente ipertensiva e diabetica come naturale ricaduta dei metodi sviluppati. Sia l'ipertensione che il diabete colpiscono, anche se con modalità e decorso temporale differente, il microcircolo sanguigno. La retinopatia è una delle conseguenze di tale danno circolatorio. La retina ed i vasi retinici sono assai sensibili a cambiamenti nella microcircolazione: è stato dimostrato che i singoli segni della retinopatia hanno un alto valore prognostico per infarto, sclerosi carotidea e danno coronarico. Inoltre, la retinopatia è una malattia sociale, con una ricaduta economica (diretta ed indiretta) elevata: la perdita o la diminuzione della capacità visiva porta infatti ad una ridotta capacità lavorativa e all’impossibilità di condurre una vita indipendente. Nonostante anche altri organi siano sensibili ad alterazioni del microcircolo sanguigno, la retina ha il grande vantaggio di essere facilmente disponibile ad un controllo non invasivo. Tale caratteristica suggerisce un modo efficiente ed efficace per seguire il decorso di malattie sistemiche associate alla retinopatia. Inoltre, con riguardo alla prevenzione della perdita della vista, il riconoscimento della retinopatia al suo insorgere è il punto più critico per evitare che degeneri in cecità. Ciò è particolarmente importante nella retinopatia diabetica in cui, allo stato attuale della farmacologia, i danni alla retina non recedono con il trattamento farmacologico o col controllo del diabete. Sfortunatamente, le fasi iniziali della retinopatia sono quasi asintomatiche. Un programma di screening potrebbe evitare alla maggior parte della popolazione a rischio lo sviluppo di retinopatie che minaccino la vista. Allo stesso tempo, nel mondo occidentale non ci sono abbastanza risorse, sia in termine di tempo che soprattutto in termine di disponibiltà di oftalmologi esperti, per organizzare uno screening di tal genere. E’ dunque forte il bisogno di uno strumento che valuti automaticamente la retina, per diagnosticare la presenza e la severità dell'eventuale retinopatia. Le attuali fundus camera sono in grado di compensare l'aberrazione di fuori fuoco introdotta dall'occhio tramite sistemi mobili di ottiche interne, ma non possono correggere l'astigmatismo oppure le aberrazioni di ordine superiore. Nei primi capitoli della presente tesi si descriverà la realizzazione del prototipo di un sistema di acquisizione che consenta di compensare anche quel tipo di aberrazioni, permettendo così in linea teorica di ottenere immagini di elevata qualità del fondo retinico, anche in pazienti soggetti ad aberrazioni elevate. Le immagini digitalizzate ad alta risoluzione del fondo retinico saranno poi elaborate da algoritmi d’analisi, descritti nella seconda parte della tesi, dedicati alla diagnosi automatica di alcune patologie dell'occhio. Il concetto di base dello strumento d’acquisizione sviluppato nei nostri laboratori è quello di inserire lungo il cammino ottico di una fundus camera un'ottica adattiva DM (Deformable Mirror). Il principale problema delle fundus camera convenzionali è che l'informazione per adattare la forma del DM per compensare le aberrazioni presenti è fornita da un complesso e costoso analizzatore di fronte d’onda. La soluzione proposta consiste nel proiettare un pattern noto sul fondo della retina e di acquisirne l’immagine con un sensore dedicato. Analizzando in tempo reale quest’immagine con opportuni algoritmi, sarà possibile ottenere le indicazioni su come l'ottica adattiva debba essere opportunamente deformata per ridurre l'aberrazione introdotta dall’occhio e permettere di acquisire immagini ad alta definizione e senza distorsioni anche in pazienti affetti da aberrazioni non compensabili con le fundus camera ora disponibili. Nonostante test di simulazione su banco ottico abbiano fornito risultati preliminari incoraggianti, la realizzazione di una fundus camera adatta all’utilizzo clinico/diagnostico ha incontrato limitazioni di carattere tecnico relative alla prototipazione dello strumento in ambienti non controllati. L’incidenza dei riflessi spuri, introdotti nel sistema ottico dall’ambiente circostante, sul rapporto segnale-rumore del segnale acquisito sarà materia di ricerca del prossimo futuro. Le immagini del fondo oculare, ricavate da dataset da noi collezionati e da altri già utilizzati per indagini scientifiche da altri gruppi di ricerca, saranno analizzate con algoritmi sviluppati ad-hoc, in grado di ricavare importanti parametri clinici per la diagnosi delle retinopatie, con particolare attenzione a quelle ipertensiva e diabetica. Nell’ambito di questa tesi saranno prese in esame le features dell’apparato vascolare: l’identificazione del reticolo dei vasi (arterie e vene), consentirà la misurazione i suoi principali descrittori geometrici (lunghezza, direzione, calibro, presenza di biforcazioni, etc.); da questi saranno calcolati specifici indici di rilievo diagnostico, che forniranno ai clinici informazioni sul grado complessivo di retinopatia del paziente, la cui significatività è molto importante per la diagnosi delle patologie retiniche. Gli algoritmi presentati in questa tesi rendono possibile pensare ad uno strumento utilizzato sia in ampi programmi di screening delle retinopatia ipertensiva e diabetica, sia per il controllo nel tempo del progredire della malattia. La loro utilià è triplice. In primo luogo, potrebbero essere uno strumento diagnostico di aiuto alla pratica clinica. In secondo luogo, i dettagli quantitativi sulle struttura vascolare della retina potrebbero essere utili nella ricerca medica e per meglio caratterizzare gli sviluppi della retinopatia. Infine, nell’ambito della ricerca farmaceutica, si renderebbe disponibile l'utilizzo di una misura quantitativa e riproducibile dell'evoluzione della retinopatia durante un trattamento farmacologico. Il software riguardante l’identificazione delle strutture vascolari retiniche è al momento oggetto di valutazione clinica presso il Department of Ophthalmology and Visual Sciences, University of Wisconsin, USA, il cui Fundus Photograph Reading Center ha espressamente dichiarato la sua volontà nell’acquisire il programma come standard per la determinazione di features diagnostiche, quali gli indici CRAE, CRAE e AVR, come indicatiori del “generalized arteriolar narrowing”. Sempre per quanto riguarda i metodi di identificazione della struttura vascolare della retina, la corrente collaborazione con il Department of Twin Research & Genetic Epidemiology, del King’s College London Division of Genetics and Molecular Medicine, St Thomas' Hospital, UK, si è recentemente concretizzata nell’accordo che prevede che un numero superiore a 3500 immagini di fundus retinico (più 10 nuove immagini a settimana) vengano analizzate per scopi clinici con il software da noi sviluppato. I risultati conseguiti nelle sperimentazioni effettuate e le collaborazioni internazionali in atto con gruppi clinici e di ricerca di rilievo ci rendono abbastanza confidenti riguardo la qualità delle metodologie sviluppate e i potenziali successi del suo impiego, con l’auspicio che futuri miglioramenti possano ampliarne l’utilizzabilità.