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TANGHERLONI, ANDREA. "High-Performance Computing to tackle complex problems in life sciences." Doctoral thesis, Università degli Studi di Milano-Bicocca, 2019. http://hdl.handle.net/10281/241217.
Texte intégralRésumé :
Nuovi ed efficienti metodi computazionali sono attualmente necessari per elaborare la ingente mole di dati generata dalle più recenti tecnologie sviluppate in svariati settori delle scienze della vita, tra cui la biologia computazionale e l’imaging medicale. In altre discipline, come la biologia dei sistemi in cui si modellano matematicamente le reti biochimiche, è necessario affrontare problemi relativi alla mancanza di dati quantitativi, e allo stesso tempo simulare efficacemente le dinamiche emergenti di queste reti.
In questi contesti applicativi, le infrastrutture di calcolo ad elevate prestazioni si stanno rivelando uno strumento fondamentale per affrontare e risolvere i problemi che insorgono, in quanto permettono sia di elaborare in tempo reale ingenti quantità di dati sia di eseguire simulazioni in modo efficace ed efficiente. Durante gli ultimi anni si sta sempre di più radicando l’uso di dispositivi general-purpose caratterizzati da decine, centinaia o migliaia di core di calcolo, come ad esempio i coprocessori Many Integrated Cores e le Graphics Processing Units (GPU). L’uso delle GPU è motivato sia dalla efficienza computazionale che possono raggiungere (nell’ordine dei teraflop) grazie alle migliaia di core a disposizione sia dall’efficienza energetica che le contraddistingue.
Oltre al calcolo ad elevate prestazioni, in questa tesi si sono sfruttate tecniche di intelligenza computazionale per affrontare problemi di ottimizzazione, come ad esempio la stima di parametri nella biologia dei sistemi, l’inferenza degli aplotipi nella bioinformatica, l’enhancement e la segmentazione di immagini medicali caratterizzate da istogrammi bimodali dei livelli di grigio che costituiscono le immagini stesse. La stima di parametri è stata affrontata sfruttando approcci di computazione evolutiva e di swarm intelligence insieme a nuovi simulatori accelerati su GPU - sviluppati appositamente per eseguire in parallelo sia molte simulazioni corrispondenti a diverse parametrizzazione dei modelli matematici che una singola simulazione di reti biochimiche a larga scala - permettendo di ridurre drasticamente il tempo di calcolo richiesto per calcolare le funzioni di fitness di questi approcci. Grazie alla loro efficacia nel risolvere i problemi combinatori, gli Algoritmi Genetici sono stati utilizzati per risolvere i problemi relativi alla ricostruzione degli aplotipi e l’enhancement delle immagini medicali. I due metodi proposti sono stati sviluppati sfruttando il paradigma Master-Slave che permette di distribuire il gravoso carico computazionale richiesto per risolvere questi problemi, riducendo notevolmente i tempi di calcolo.
I risultati ottenuti in questa tesi mostrano come l’utilizzo del calcolo ad elevate prestazioni, unito alle tecniche di intelligenza computazionale, rappresenti una strategia efficace per la risoluzione di questi problemi, permettendo di effettuare analisi computazionali complesse richieste nelle scienze della vita.<br>Recent advances in several research fields of Life Sciences, such as Bioinformatics, Computational Biology and Medical Imaging, are generating huge amounts of data that require effective computational tools to be analyzed, while other disciplines, like Systems Biology, typically deal with mathematical models of biochemical networks, where issues related to the lack of quantitative parameters and the efficient description of the emergent dynamics must be faced.
In these contexts, High-Performance Computing (HPC) infrastructures represent a fundamental means to tackle these problems, allowing for both real-time processing of data and fast simulations. In the latest years, the use of general-purpose many-core devices, such as Many Integrated Core coprocessors and Graphics Processing Units (GPUs), gained ground.
The second ones, which are pervasive, relatively cheap and extremely efficient parallel many-core coprocessors capable of achieving tera-scale performance on common workstations, have been extensively exploited in the work presented in this thesis.
Moreover, some of the problems described here require the application of Computational Intelligence (CI) methods.
As a matter fact, the Parameter Estimation problem in Systems Biology, the Haplotype Assembly problem in Genome Analysis as well as the enhancement and segmentation of medical images characterized by a bimodal gray level intensity histogram can be viewed as optimization problems, which can be effectively addressed by relying on CI approaches.
In the case of the Parameter Estimation problem, Evolutionary and Swarm Intelligence techniques were exploited and coupled with novel GPU-powered simulators-designed and developed in this thesis to execute both coarse-grained and fine-grained simulations-which were used to perform in a parallel fashion the biochemical simulations underlying the fitness functions required by these population-based approaches.
The Haplotype Assembly and the enhancement of medical images problems were both addressed by means of Genetic Algorithms (GAs), which were shown to be very effective in solving combinatorial problems.
Since the proposed approaches based on GAs are computationally demanding, a Master-Slave paradigm was exploited to distribute the workload, reducing the required running time.
The overall results show that coupling HPC and CI techniques is advantageous to address these problems and speed up the computational analyses in these research fields.
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Marchetti, Marco. "Segmentazione automatica di regioni in immagini istologiche." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amslaurea.unibo.it/3502/.
Texte intégralRésumé :
L’analisi istologica riveste un ruolo fondamentale per la pianificazione di eventuali terapie mediche o chirurgiche, fornendo diagnosi sulla base dell’analisi di tessuti, o cellule, prelevati con biopsie o durante operazioni. Se fino ad alcuni anni fa l’analisi veniva fatta direttamente al microscopio, la sempre maggiore diffusione di fotocamere digitali accoppiate consente di operare anche su immagini digitali.
Il presente lavoro di tesi ha riguardato lo studio e l’implementazione di un opportuno metodo di segmentazione automatica di immagini istopatologiche, avendo come riferimento esclusivamente ciò che viene visivamente percepito dall’operatore. L’obiettivo è stato quello di costituire uno strumento software semplice da utilizzare ed in grado di assistere l’istopatologo nell’identificazione di regioni percettivamente simili, presenti all’interno dell’immagine istologica, al fine di considerarle per una successiva analisi, oppure di escluderle.
Il metodo sviluppato permette di analizzare una ampia varietà di immagini istologiche e di classificarne le regioni esclusivamente in base alla percezione visiva e senza sfruttare alcuna conoscenza a priori riguardante il tessuto biologico analizzato. Nella Tesi viene spiegato il procedimento logico seguito per la progettazione e la realizzazione dell’algoritmo, che ha portato all’adozione dello spazio colore Lab come dominio su cu cui calcolare gli istogrammi. Inoltre, si descrive come un metodo di classificazione non supervisionata utilizzi questi istogrammi per pervenire alla segmentazione delle immagini in classi corrispondenti alla percezione visiva dell’utente. Al fine di valutare l’efficacia dell’algoritmo è stato messo a punto un protocollo ed un sistema di validazione, che ha coinvolto 7 utenti, basato su un data set di 39 immagini, che comprendono una ampia varietà di tessuti biologici acquisiti da diversi dispositivi e a diversi ingrandimenti. Gli esperimenti confermano l’efficacia dell’algoritmo nella maggior parte dei casi, mettendo altresì in evidenza quelle tipologie di immagini in cui le prestazioni risultano non pienamente soddisfacenti.
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Guglielmo, Michele. "Progettazione e implementazione di filtri digitali per immagini teleradiografiche dentali." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amslaurea.unibo.it/4084/.
Texte intégral
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Corazza, Martina. "Innovazione nella Diagnostica per Immagini: l’integrazione PET/RMN." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/11618/.
Texte intégralRésumé :
Nell'ambito della Diagnostica per Immagini, l'imaging ibrido sta assumendo un ruolo fondamentale in molte applicazioni cliniche, tra cui oncologia, neurologia e cardiologia. La possibilità di integrare informazioni complementari, funzionali e morfologiche, in un'unica immagine, permette di valutare con estrema accuratezza varie tipologie di malattie, diminuendo i tempi di acquisizione e i disagi per i pazienti. La risonanza magnetica, in sostituzione alla TAC nel sistema integrato PET/TC, introduce notevoli vantaggi quali l'acquisizione simultanea dei dati, l'ottimo contrasto dei tessuti molli, l'assenza di radiazioni ionizzanti e la correzione degli artefatti da movimento; ciò migliora l'accuratezza delle immagini e, di conseguenza, il processo diagnostico. Nonostante sia un interessante strumento di diagnostica e l'apice dello sviluppo tecnologico in imaging nucleare, vi sono alcune problematiche che ne impediscono la diffusa adozione, tra cui le interferenze reciproche tra le due modalità, i costi elevati e ancora una ridotta pubblicazione di articoli al riguardo.
5
Franceschetti, Sara. "Analisi di immagini fluoroscopiche: compensazione dell'artefatto da movimento." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amslaurea.unibo.it/4690/.
Texte intégral
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Di, Giuseppe Sara. "Nuove tecniche di diagnostica per immagini: La pet/ct." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2015. http://amslaurea.unibo.it/8996/.
Texte intégralRésumé :
L'obiettivo di questo studio è quello di mettere in luce i diversi fattori che, negli ultimi anni, hanno portato ad un impiego sempre più diffuso della PET in ambito clinico, in Italia e all'estero.
La recente integrazione delle informazioni funzionali della PET con le informazioni morfologiche di una TC, mediante tomografi ibridi PET/CT, ha radicalmente cambiato l’approccio alla stadiazione e al follow-up dei pazienti, rendendo questa tecnica una delle massime espressioni della moderna diagnostica per immagini, al giorno d'oggi utilizzata principalmente in campo oncologico.
Nei primi capitoli, dopo un breve richiamo alla struttura della materia, ai concetti di radiazione e decadimento radioattivo, si analizzano le apparecchiature e i principi di funzionamento della tecnica PET/TC.
Successivamente, nel capitolo 4 sono illustrati i diversi tipi di radiofarmaci e le loro applicazioni, con un’attenzione particolare al PSMA, impiegato principalmente nei tumori alla prostata, reni, tiroide e mammella.
Proprio alla cura e alla diagnosi del tumore alla prostata è dedicato il capitolo 5, con un breve confronto tra l’ormai accreditata PET/CT con 18F-Colina e l’innovativa Ga-PSMA PET/CT.
Nel capitolo 6 si prendono in considerazione le procedure e i protocolli da seguire durante un esame PET/TC, le misure di preparazione, prevenzione e le precauzioni che pazienti e personale sanitario devono osservare.
Nel capitolo 7, infine, un breve cenno alle ultime innovazioni tecnologiche: imaging ibrido PET/MRI e fotomoltiplicatori SiPM.
Le fonti bibliografiche citate constano principalmente di articoli in lingua inglese pubblicati sul portale PubMed. Parte della documentazione relativa alla progettazione dell'apparecchiatura PET/CT e al suo utilizzo è, invece, stata fornita da personale dell'arcispedale Santa Maria Nuova di Reggio Emilia.
7
Casadio, Lorenzo. "Analisi della tessitura cerebrale con tecnica voxelwise di immagini MR." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.
Trouver le texte intégralRésumé :
I metodi di texture analysis al giorno d'oggi si basano prevalentemente su ROIs (regions of interest), il che può essere limitativo nel caso di malattie neurodegenerative come la malattia di Alzheimer. A tale proposito, in questa tesi si descrive un approccio voxelwise recentemente proposto in letteratura basato sulla tecnica chiamata VGLCM-TOP-3D, la quale mostra una migliore sensibilità ai cambiamenti tenui a livello di tessitura. Tramite uno studio multicenter è stata attuata una comparazione di affidabilità, confrontando tecnica ROI based con quella voxelwise. Infine, si è sfruttata la tecnica sulla malattia di Alzheimer, osservando soprattutto i cambiamenti di tessitura nel passaggio da mild cognitive impairmente a malattia di Alzheimer.
8
Crociani, Paolo. "Ricostruzione tridimensionale dell'anatomia dell'atrio sinistro da immagini di risonanza magnetica." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/7354/.
Texte intégralRésumé :
Il lavoro fornisce una ricostruzione anatomica tridimensionale dell'atrio sinistro in pazienti affetti da fibrillazione atriale. Le immagini utilizzate sono state acquisite in risonanza magnetica e, precisamente sono dati coronali di angio RM. L'elaborazione prevede una segmentazione dei dati e un'individuazione del contorno dell'area anatomica di interesse. Il risultato finale è l'interpolazione lungo l'asse z di acquisizione e una visualizzazione in tre dimensioni.
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RUNDO, LEONARDO. "Computer-Assisted Analysis of Biomedical Images." Doctoral thesis, Università degli Studi di Milano-Bicocca, 2019. http://hdl.handle.net/10281/241343.
Texte intégralRésumé :
Oggigiorno, la mole di dati biomedicali eterogenei è in continua crescita grazie alle nuove tecniche di sensing e alle tecnologie ad high-throughput. Relativamente all'analisi di immagini biomedicali, i progressi relativi alle modalità di acquisizione di immagini agli esperimenti di imaging ad high-throughput stanno creando nuove sfide. Questo ingente complesso di informazioni può spesso sopraffare le capacità analitiche sia dei medici nei loro processi decisionali sia dei biologi nell'investigazione di sistemi biochimici complessi. In particolare, i metodi di imaging quantitativo forniscono informazioni scientificamente rilevanti per la predizione, la prognosi o la valutazione della risposta al trattamento, prendendo in considerazione anche approcci di radiomica. Pertanto, l'analisi computazionale di immagini medicali e biologiche svolge un ruolo chiave in applicazioni di radiologia e di laboratorio. A tal proposito, framework basati su tecniche avanzate di Machine Learning e Computational Intelligence permettono di migliorare significativamente i tradizionali approcci tradizionali di Image Processing e Pattern Recognition. Tuttavia, le tecniche convenzionali di Intelligenza Artificiale devono essere propriamente adattate alle sfide uniche imposte dai dati di imaging biomedicale.
La presente tesi mira a proporre innovativi metodi assistiti da calcolatore per l'analisi di immagini biomedicali, da utilizzare anche come strumento per lo sviluppo di Sistemi di Supporto alle Decisioni Cliniche, tenendo sempre in considerazione la fattibilità delle soluzioni sviluppate. In primo luogo, sono descritti gli algoritmi classici di Image Processing realizzati, focalizzandosi sugli approcci basati su regioni e sulla morfologia matematica. Dopodiché, si introducono le tecniche di Pattern Recognition, applicando il clustering fuzzy non supervisionato e i modelli basati su grafi (i.e., Random Walker e Automi Cellulari) per l'elaborazione di dati multispettrali e multimodali di imaging medicale. In riferimento ai metodi di Computational Intelligence, viene presentato un innovativo framework evolutivo basato sugli Algoritmi Genetici per il miglioramento e la segmentazione di immagini medicali. Inoltre, è discussa la co-registrazione di immagini multimodali utilizzando Particle Swarm Optimization. Infine, si investigano le Deep Neural Network: (i) le capacità di generalizzazione delle Convolutional Neural Network nell'ambito della segmentazione di immagini medicali provenienti da studi multi-istituzionali vengono affrontate mediante la progettazione di un'architettura che integra blocchi di ricalibrazione delle feature, e (ii) la generazione di immagini medicali realistiche basata sulle Generative Adversarial Network è applicata per scopi di data augmentation.
In conclusione, il fine ultimo di tali studi è quello di ottenere conoscenza clinicamente e biologicamente utile che possa guidare le diagnosi e le terapie differenziali, conducendo verso l'integrazione di dati biomedicali per la medicina personalizzata. Difatti, i metodi assistiti da calcolatore per l'analisi delle immagini biomedicali sono vantaggiosi sia per la definizione di biomarcatori basati sull'imaging sia per la medicina e biologia quantitativa.<br>Nowadays, the amount of heterogeneous biomedical data is increasing more and more thanks to novel sensing techniques and high-throughput technologies. In reference to biomedical image analysis, the advances in image acquisition modalities and high-throughput imaging experiments are creating new challenges. This huge information ensemble could overwhelm the analytic capabilities needed by physicians in their daily decision-making tasks as well as by biologists investigating complex biochemical systems. In particular, quantitative imaging methods convey scientifically and clinically relevant information in prediction, prognosis or treatment response assessment, by also considering radiomics approaches. Therefore, the computational analysis of medical and biological images plays a key role in radiology and laboratory applications. In this regard, frameworks based on advanced Machine Learning and Computational Intelligence can significantly improve traditional Image Processing and Pattern Recognition approaches. However, conventional Artificial Intelligence techniques must be tailored to address the unique challenges concerning biomedical imaging data.
This thesis aims at proposing novel and advanced computer-assisted methods for biomedical image analysis, also as an instrument in the development of Clinical Decision Support Systems, by always keeping in mind the clinical feasibility of the developed solutions. The devised classical Image Processing algorithms, with particular interest to region-based and morphological approaches in biomedical image segmentation, are first described. Afterwards, Pattern Recognition techniques are introduced, applying unsupervised fuzzy clustering and graph-based models (i.e., Random Walker and Cellular Automata) to multispectral and multimodal medical imaging data processing. Taking into account Computational Intelligence, an evolutionary framework based on Genetic Algorithms for medical image enhancement and segmentation is presented. Moreover, multimodal image co-registration using Particle Swarm Optimization is discussed. Finally, Deep Neural Networks are investigated: (i) the generalization abilities of Convolutional Neural Networks in medical image segmentation for multi-institutional datasets are addressed by conceiving an architecture that integrates adaptive feature recalibration blocks, and (ii) the generation of realistic medical images based on Generative Adversarial Networks is applied to data augmentation purposes.
In conclusion, the ultimate goal of these research studies is to gain clinically and biologically useful insights that can guide differential diagnosis and therapies, leading towards biomedical data integration for personalized medicine. As a matter of fact, the proposed computer-assisted bioimage analysis methods can be beneficial for the definition of imaging biomarkers, as well as for quantitative medicine and biology.
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Bucci, Gabriele. "Rassegna, implementazione e confronto di diversi metodi di filtraggio per le bio-immagini." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/6513/.
Texte intégral
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Dalla, Casa Lucia Ginevra. "Diagnostica per immagini in ambito veterinario: le tecniche utilizzate nei piccoli animali." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
Trouver le texte intégralRésumé :
L'imaging diagnostico è una parte fondamentale nella valutazione del paziente, anche per un soggetto animale questa tecnica è di usuale utilizzo. Non sostituisce però un esame fisico approfondito: da solo fornisce raramente un’indicazione specifica della causa di una particolare malattia tuttavia può dare un’accurata base di partenza per arrivare alle sue cause finali. L’imaging diagnostico è utilizzato per confermare o confutare una lesione clinicamente sospetta, per suggerire o documentare il sito di una presunta lesione, caratterizzare la natura e l'estensione di una lesione nota, per seguire la progressione della malattia o la guarigione, stabilire la prognosi, pianificare o valutare terapie chirurgiche, suggerire o guidare procedure diagnostiche aggiuntive e controllare le malattie con segni clinici oscuri. La selezione dello studio di imaging diagnostico appropriato è determinata dalla struttura anatomica da valutare e dal tipo di informazioni richieste. Con l'avvento di nuove modalità di imaging, le informazioni anatomiche e funzionali sul sistema muscolo-scheletrico possono essere meglio determinate con l'aumentare della precisione diagnostica e della risoluzione anatomica.
L’imaging diagnostico, termine moderno per indicare tutte le modalità di formazione dell’immagine biomediche utilizzate a scopo diagnostico e terapeutico, comprende radiologia, tomografia, ecografia e risonanza magnetica, ed è parte fondamentale nella valutazione del paziente sia umano che animale.
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Anzivino, Simona. "Studio di un modulo software per l'acquisizione simultanea di segnali e immagini in ambito neurofisiologico." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amslaurea.unibo.it/4684/.
Texte intégral
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Fantigrossi, Ilaria. "Analisi temporale di caratteristiche morfometriche estratte da immagini di broncosfere sottoposte a differenti trattamenti radiobiologici." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amslaurea.unibo.it/4334/.
Texte intégral
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Turci, Alice. "Analisi di immagini del tessuto prostatico in Risonanza Magnetica multiparametrica." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019.
Trouver le texte intégralRésumé :
INTRODUZIONE. In campo oncologico la Risonanza Magnetica multiparametrica (RMmp) sta diventando sempre più importante in quanto sequenze multiple, quali T2 e DWI, permettono di rilevare la presenza di tumore, ovvero di zone ipo-iper-intense rispetto al tessuto circostante. L’analisi delle immagini mediante tecniche di texture analysis può essere utilizzata per cercare dei potenziali biomarker che aiutino il radiologo nella diagnosi svolgendo un ruolo di second opinion per detection e diagnosis di una lesione ancor prima di aver eseguito la biopsia. MATERIALI E METODI. In questa Tesi sono state analizzate le sequenze T2 e DWI di RMmp-3T per identificare le neoplasie prostatiche mediante tecniche di texture analysis con estrazione di feature su patch locali centrate sui pixel d’interesse, la cui distribuzione spaziale è stata visualizzata ed analizzata mediante colormap su cui è stato applicato un algoritmo di segmentazione automatica. Sono state calcolate sette feature e per ciascuna nove descrittori statistici. RISULTATI. Dalla feature più significativa (entropia) nel caratterizzare l’eterogeneità del tessuto, sono state rilevate automaticamente le lesioni e confrontate con quelle segmentate manualmente dal medico, valutando mutualmente le performance ottenute (lesioni rilevate nel 96.55% dei casi con una media del 72.42% di lesioni con il radiologo come ground-truth e con una media del 53.33% di lesioni viceversa). Le feature locali risultano inoltre ben correlate con i biomarker clinici per la stratificazione delle lesioni (ρ=0.695 tra Skewness della Media e PSALT e ρ=0.790 tra la Kurtosi della Mediana e PSALT). CONCLUSIONI. I risultati ottenuti incoraggiano futuri approfondimenti nello studio della texture analysis che deve comprendere un’analisi multiparametrica di tutte le feature ed essere estesa a tutte le sequenze disponibili dalla RMmp. La metodologia sviluppata ha le caratteristiche per embrionali di un sistema di Computer Aided Detection/Diagnosis (CAD).
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Di, Martino Chiara. "Ricostruzione di immagini RM a partire da acquisizioni sottocampionate nel dominio K-space." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019. http://amslaurea.unibo.it/17486/.
Texte intégralRésumé :
La risonanza magnetica (RM) è una modalità di imaging biomedico che fornisce immagini con eccellente contrasto dei tessuti molli ed è frequentemente utilizzata nella pratica clinica per la sua capacità di rilevare e quantificare le caratteristiche metaboliche e fisiologiche dei tessuti non esponendo i pazienti a radiazioni ionizzanti. Tuttavia un limite importante per la RM è rappresentato dai suoi lunghi tempi di acquisizione.Per poter superare tale limite si è ricorso alla teoria matematica del Compressed Sensing (CS) che ha lo scopo di ricostruire segnali e immagini, sparsi o comprimibili in un appropriato dominio di trasformazione, a partire da un numero significativamente inferiore di misurazioni lineari.La RM obbedisce a due requisiti chiave per l'applicazione con successo del CS:l'immagine medica è comprimibile in un appropriato dominio di trasformazione e gli scanner RM acquisiscono campioni codificati, piuttosto che campioni di pixel diretti (l’acquisizione avviene nel dominio k-space).Nella RM, le acquisizioni lineari campionate sono semplicemente i coefficienti di Fourier (campioni del k-space). Il CS è in grado di effettuare ricostruzioni accurate a partire da un k-space sottocampionato, mediante un processo di ottimizzazione, che impone sia la sparsità della rappresentazione dell'immagine in un appropriato dominio sia la fedeltà della ricostruzione ai campioni acquisiti.In questa tesi, per accelerare il più possibile i tempi di acquisizione della risonanza magnetica, pur mantenendo una buona qualità di ricostruzione dell’immagine RM a partire da acquisizioni sottocampionate, si è considerata la formulazione del compressed sensing in termini di ottimizzazione di una funzione obiettivo che richiede che la soluzione sia fedele ai campioni acquisiti ed impone la sparsità della soluzione nel dominio del gradiente mediante una sparsity inducing function nonconvessa.Per la sua soluzione numerica è stato utilizzato uno schema Iterative Reweighting L1.
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Pesaresi, Simone. "Analisi e controllo di qualità di immagini da OCRA TableTop MRI." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.
Trouver le texte intégralRésumé :
OCRA Tabletop MRI è un setup di risonanza magnetica da tavolo usato a scopo didattico e di ricerca. Il sistema è composto da un magnete permanente da 0.28 T, 4 bobine di gradiente e una bobina a RF usata sia per trasmettere che per ricevere i segnali.
I segnali sono elaborati da una scheda di acquisizione che comunica in rete i risultati delle scansioni. Il setup è abbastanza economico e versatile in quanto permette di personalizzare le sequenze di acquisizione e di modificarle in tempo reale.
In questo contesto si è inserito il lavoro descritto in questo elaborato: una interfaccia grafica (GUI) che permettesse di visualizzare il volume acquisito nelle tre viste sagittale, coronale e assiale e di valutarne la qualità. Dalla vista assiale la GUI consente quindi di selezionare delle ROIs (Regions of Interest), regioni di un determinato tipo, forma e dimensione, importanti per valutare la qualità dell’immagine tramite la stima del rapporto segnale rumore (SNR).
Gli elementi acquisiti sono phantom alti 30mm con un foro a forma di stella.
Da 3 volumi scansionati con una sequenza "spin echo" sono stati eseguiti 2 protocolli di acquisizione per individuare gruppi di ROIs su 2 slice differenti.
Queste slice sono state scelte per delle caratteristiche differenti: una rappresenta la zona del volume con maggior segnale, l'altra invece individua una zona con maggiore omogeneità nelle aree che rappresenta.
Dai dati risulta che il protocollo non standard è troppo volume-dipendente, quindi poco affidabile per misure su differenti volumi. E' stato fatto anche un breve studio sulla omogeneità delle regioni.
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Tardini, Gianmarco. "Studio dell'osteoclastogenesi tramite analisi di immagini di microscopia confocale in fluorescenza." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/24032/.
Texte intégralRésumé :
Ogni anno in Italia si registrano trentacinquemila nuovi casi di metastasi ossee e l’osso è il terzo sito di metastatizzazione più frequente al mondo. Non avendo a disposizione cure efficaci contro la malattia, il progetto “Dinamica” si impegna a sviluppare dei materiali biomimetici medicati che svolgono la duplice azione antitumorale e inibente il riassorbimento osseo. Obiettivo principale del progetto è la validazione in vitro ed ex vivo dei dispositivi, con l’intento di poterli utilizzare come cura per i pazienti colpiti da metastasi ossee.
Per ricreare l’ambiente metastatico in laboratorio, utile per la validazione in vitro dei device, gli studiosi sono partiti ottenendo e analizzando le varie cellule costituenti il microambiente metastatico, tra cui gli osteoclasti. Da prelievi sanguigni di pazienti, sono stati estratti dei monociti e attraverso un trattamento chimico sono stati fatti differenziare in osteoclasti. Dopo quindici giorni, sono state ricavate delle immagini attraverso microscopia confocale in fluorescenza sia delle colture cellulari sottoposte al trattamento che no. Per valutare l’efficienza del processo di differenziazione e il comportamento cellulare in modo automatico e ripetibile, è stato creato un codice in Matlab che analizza i vari campioni di pre-osteoclasti. Lo sviluppo di un codice in ambiente Matlab permette di esaminare le immagini in maniera più accurata e consistente rispetto ad una mera analisi visiva dell’operatore, a cui verrà mostrato il risultato finale dopo che le immagini sono state processate.
I risultati ottenuti sono di notevole supporto all’operatore sotto molteplici aspetti. L’affaticamento visivo dell’operatore è notevolmente ridotto, infatti l’elaborazione svolta mette in luce le cellule cercate, focalizzando l’attenzione dell’esperto sulle suddette cellule e non sull’intero campione. Chiaramente è sempre necessario un controllo finale che possa valutare l’apprezzabilità del risultato.
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Amicone, Alessio. "Analisi biomeccanica in vitro di segmenti di rachide tramite correlazione digitale di immagini." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/13060/.
Texte intégralRésumé :
In questi ultimi anni, diversi studi si sono posti come obiettivo quello di analizzare la biomeccanica del rachide, focalizzandosi sulla valutazione del range of motion e della rigidezza dei singoli componenti, quali dischi e vertebre, tralasciando l’aspetto relativo alle deformazioni. Il mio lavoro di tesi si propone di verificare l’applicabilità di un metodo innovativo per la caratterizzazione meccanica, in termini di deformazione, di segmenti di rachide multi-vertebre, oggetto di studio presso il laboratorio dove ho svolto la tesi. Tramite l’utilizzo della Correlazione Digitale di Immagini (DIC), attraverso misure a tutto campo e non invasive, si è riusciti a discriminare gli spostamenti e le deformazioni sull’intera superficie del rachide preso in analisi, affiancando come supporto algoritmi che permettessero un controllo preliminare.
Partendo da un rachide di maiale, applicandogli un pattern bianco su sfondo blu e diverse configurazioni di carico, sono giunto all’implementazione di un metodo di analisi in grado di valutare quantitativamente e qualitativamente lo stato delle deformazioni, per poi applicarlo a segmenti di rachide umano.
In ultima analisi si è arrivati a riconoscere l’importanza di uno studio a tutto campo dei segmenti di rachide, date le diverse distribuzioni di deformazione tra i suoi componenti (vertebre e dischi).
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Pitocchi, Jonathan. "Integrazione delle immagini ecotomografiche nei sistemi per chirurgia robotica: Stato dell'arte e sviluppi futuri." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/7206/.
Texte intégralRésumé :
L'elaborato si propone di analizzare la fusione di due tecnologie diverse, ma allo stesso modo rivoluzionarie.
Da un lato abbiamo la chirurgia robotica (Robotic Assisted Surgery), reputata ormai la nuova frontiera della chirurgia mini-invasiva, dall'altro invece l'eco-tomografia, che in molti ipotizzano poter divenire lo 'stetoscopio' del futuro.
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Gardella, Gaia. "Progetto e realizzazione di un sistema di catalogazione dell'eterogeneita di lesioni neoplastiche polmonari in immagini di tc perfusionali." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/7084/.
Texte intégralRésumé :
Progettare e realizzare un sistema di catalogazione delle varie tipologie di eterogeneità tissutale di lesioni neoplastiche polmonari, a partire dall’analisi di immagini TCp, in quanto non risulta presente in letteratura una classificazione dell’eterogeneità basata sull’analisi visuale del radiologo.
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Malavasi, Silvia. "Studio e sviluppo di algoritmi di elaborazione di immagini da TC per analisi perfusionali." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amslaurea.unibo.it/3787/.
Texte intégralRésumé :
La Tomografia Computerizzata (TC) perfusionale rappresenta attualmente una importante tecnica di imaging radiologico in grado di fornire indicatori funzionali di natura emodinamica relativi alla vascolarizzazione dei tessuti investigati. Le moderne macchine TC consentono di effettuare analisi funzionali ad una elevata risoluzione spaziale e temporale, provvedendo ad una caratterizzazione più accurata di zone di interesse clinico attraverso l’analisi dinamica della concentrazione di un mezzo di contrasto, con dosi contenute per il paziente. Tale tecnica permette potenzialmente di effettuare una valutazione precoce dell’efficacia di trattamenti antitumorali, prima ancora che vengano osservate variazioni morfologiche delle masse tumorali, con evidenti benefici prognostici.
I principali problemi aperti in questo campo riguardano la standardizzazione dei protocolli di acquisizione e di elaborazione delle sequenze perfusionali, al fine di una validazione accurata e consistente degli indicatori funzionali nella pratica clinica. Differenti modelli matematici sono proposti in letteratura al fine di determinare parametri di interesse funzionale a partire dall’analisi del profilo dinamico del mezzo di contrasto in differenti tessuti.
Questa tesi si propone di studiare, attraverso l’analisi e l’elaborazione di sequenze di immagini derivanti da TC assiale perfusionale, due importanti modelli matematici di stima della perfusione. In particolare, vengono presentati ed analizzati il modello del massimo gradiente ed il modello deconvoluzionale, evidenziandone tramite opportune simulazioni le particolarità e le criticità con riferimento agli artefatti più importanti che influenzano il protocollo perfusionale. Inoltre, i risultati ottenuti dall’analisi di casi reali riguardanti esami perfusionali epatici e polmonari sono discussi al fine di valutare la consistenza delle misure quantitative ottenute tramite i due metodi con le considerazioni di natura clinica proposte dal radiologo.
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Nicolini, Ester. "Valutazione della cardiotossicità in pazienti oncologici mediante tecniche di diagnostica per immagine." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2013. http://amslaurea.unibo.it/5104/.
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Scopo della tesi è delineare un possibile approccio alla valutazione della cardiotossicità nei pazienti sottoposti a cure chemioterapiche a base di Antracicline, Taxani e Trastuzumab. Si valuta l'importanza e idoneità dell'ecografia volumetrica nella determinazione della funzionalità cardiaca in ambito oncologico e la fragilità della frazione di eiezione nel diagnosticare efficacemente la cardiotossicità indotta dai farmaci anti-tumorali, fornendo, come alternativa, il monitoraggio di strain longitudinale e biomarcatori come la Troponina I.
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Amidei, Matteo. "Studio e messa a punto del modello maximum-slope per l'analisi dei parametri perfusionali da sequenza di immagini tomografiche." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amslaurea.unibo.it/4806/.
Texte intégral
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Cedioli, Alessandro. "Acquisizioni e archiviazioni d'immagini microscopiche di broncosfere in radiobiologia." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amslaurea.unibo.it/3562/.
Texte intégralRésumé :
Nonostante l’oggettiva constatazione dei risultati positivi riscontrati a seguito dei trattamenti radioterapici a cui sono sottoposti i pazienti a cui è stato diagnosticato un tumore, al giorno d’oggi i processi biologici responsabili di tali effetti non sono ancora perfettamente compresi. Inseguendo l’obbiettivo di riuscire a definire tali processi è nata la branca delle scienze biomediche denominata radiobiologia, la quale appunto ha lo scopo di studiare gli effetti provocati dalle radiazioni quando esse interagiscono con un sistema biologico. Di particolare interesse risulta essere lo studio degli effetti dei trattamenti radioterapici nei pazienti con tumore del polmone che rappresentano la principale causa di morte dei paesi industrializzati. Purtroppo per via della scarsa reperibilità di materiale, non è stato finora possibile studiare nel dettaglio gli effetti delle cure radioterapiche nel caso di questo specifico tumore. Grazie alle ricerche di alcuni biologi dell’IRST sono stati creati in-vitro sferoidi composti da cellule staminali e tumorali di polmone, chiamate broncosfere, permettendo così di avere ottimi modelli tridimensionali di tessuto umano allo stato solido su cui eseguire esperimenti al fine di regolare i parametri dei trattamenti radioterapici, al fine di massimizzarne l’effetto di cura. In questo lavoro di Tesi sono state acquisite sequenze di immagini relative a broncosfere sottoposte a differenti tipologie di trattamenti radioterapici. Le immagini acquisite forniscono importanti indicazioni densitomorfometriche che correlate a dati clinoco-biologico potrebbero fornire importanti indicazioni per regolare parametri fondamentali dei trattamenti di cura. Risulta però difficile riuscire a confrontare immagini cellulari di pre e post-trattamento, e poter quindi effettuare delle correlazioni fra modalità di irraggiamento delle cellule e relative caratteristiche morfometriche, in particolare se le immagini non vengono acquisite con medesimi parametri e condizioni di cattura. Inoltre, le dimensioni degli sferoidi cellulari da acquisire risultano essere tipicamente maggiori del parametro depth of focus del sistema e questo implica che non è possibile acquisire una singola immagine completamente a fuoco di essi. Per ovviare a queste problematiche sono state acquisite sequenze di immagini relative allo stesso oggetto ma a diversi piani focali e sono state ricostruite le immagini completamente a fuoco utilizzando algoritmi per l’estensione della profondità di campo. Sono stati quindi formulati due protocolli operativi per fissare i procedimenti legati all’acquisizione di immagini di sferoidi cellulari e renderli ripetibili da più operatori. Il primo prende in esame le metodiche seguite per l’acquisizione di immagini microscopiche di broncosfere per permettere di comparare le immagini ottenute in diverse acquisizioni, con particolare attenzione agli aspetti critici di tale operazione. Il secondo è relativo alla metodica seguita nella archiviazione di tali immagini, seguendo una logica di classificazione basata sul numero di trattamenti subiti dal singolo sferoide. In questo lavoro di Tesi sono stati acquisiti e opportunamente archiviati complessivamente circa 6500 immagini di broncosfere riguardanti un totale di 85 sferoidi. I protocolli elaborati permetteranno di espandere il database contenente le immagini di broncosfere con futuri esperimenti, in modo da disporre di informazioni relative anche ai cambiamenti morfologici subiti dagli sferoidi in seguito a varie tipologie di radiotrattamenti e poter quindi studiare come parametri di frazionamento di dose influenzano la cura. Infine, grazie alle tecniche di elaborazioni delle immagini che stiamo sviluppando sarà inoltre possibile disporre di una ricostruzione della superficie degli sferoidi in tempo reale durante l’acquisizione.
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Andalò, Alice. "Quantificazione della fibrosi in atrio sinistro da immagini di risonanza magnetica con contrasto in pazienti affetti da fibrillazione atriale." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018. http://amslaurea.unibo.it/15570/.
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La scelta del trattamento migliore per un soggetto affetto da fibrillazione atriale, risulta dipendere da un gran numero di variabili legate al quadro clinico del paziente.
L’ablazione transcatetere delle vene polmonari è, ad oggi, una delle strategie di maggior successo per il ripristino e il mantenimento del ritmo sinusale. Tuttavia, l’esito della procedura è difficile da prevedere sul singolo paziente e in molti casi per ottenere il ripristino del ritmo sinusale e il controllo dei sintomi risultano necessarie ulteriori ablazioni.
Recenti studi hanno correlato l’informazione sull’estensione della fibrosi atriale con l’outcome della procedura di ablazione. L’integrazione di questa nozione nel quadro clinico del paziente, permette di pianificare al meglio la procedura di ablazione o, se ritenuto necessario, di optare per strategie differenti che prospettano risultati migliori.
La quantificazione della fibrosi avviene a partire da immagini lge-mri del cuore del paziente. Ad oggi non esiste un gold standard per effettuare questa valutazione, e diversi gruppi di ricerca hanno sviluppato metodi differenti per quantificare la fibrosi in atrio sinistro.
In questo lavoro di tesi si è valutato come l’applicazione di diversi metodi di segmentazione possa influenzare il risultato di quantificazione. Si sono implementati cinque algoritmi di segmentazione differenti per la quantificazione della fibrosi atriale:metodo basato sull’istogramma, metodo Malcolme-Lawes, metodo Image Intensity Ratio, metodo Chan-Vese e Graph-Cut. Ognuno di questi algoritmi è stato applicato su immagini lge-mri acquisite prima della procedura di ablazione per identificare le regioni di fibrosi. I risultati dimostrano come la scelta di un particolare algoritmo possa influire sulla classificazione del paziente, e, di conseguenza, sulle opzioni terapeutiche consigliate. In generale, sembrerebbe che il metodo basato sull’istogramma, il Chan-Vese e il Graph-Cut forniscano i risultati più attendibili.
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Betti, Martina. "Studio e sviluppo di un tool per la valutazione dell'efficacia di terapie riabilitative per lesioni muscolari e tendinee da immagini ecografiche." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/9751/.
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Il seguente lavoro è uno studio preliminare motivato dalla possibilità di integrazione di un sistema ecografico portatile in un'apparecchiatura per Tecarterapia. Lo scopo è permettere al fisioterapista di dare una valutazione oggettiva dell'efficacia dei trattamenti erogati, mediante il calcolo di parametri oggettivi: il confronto tra questi consentirà il monitoraggio e la valutazione del follow-up.
La Tecarterapia è particolarmente efficace nel trattamento precoce non chirurgico di tendinopatie e lesioni muscolari e per dimostrarlo sono stati sviluppati due algoritmi per il calcolo automatico di parametri caratterizzanti il tendine e il muscolo. Questi sono stati testatati su pazienti affetti da tendinopatia al tendine d'Achille e lesione ai muscoli flessori della coscia prima e dopo un ciclo di Tecar e i risultati ottenuti hanno rispecchiato le aspettative, permettendo di stabilire oggettivamente l'efficacia della terapia.
Per permettere anche ad utenti non esperti in programmazione di utilizzare questi strumenti di calcolo, è stata elaborata, separatamente per le lesioni e le tendinopatie, un’ interfaccia grafica in Matlab.
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Bene, Alessia. "Progetto e realizzazione di un sistema di catalogazione di lesioni neoplastiche polmonari per la validazione visuale di mappe perfusionali da tomografia computerizzata." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2015. http://amslaurea.unibo.it/9271/.
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La TC perfusionale (TCp) è un valido strumento per l'imaging funzionale dei tumori. Tale tecnica consente di misurare in modo oggettivo la perfusione tissutale, attraverso l'analisi matematica dei dati ottenuti effettuando scansioni TC ripetute nel tempo, dopo la somministrazione di un mezzo di contrasto iodato. Il principale obiettivo degli studi perfusionali in oncologia è la valutazione precoce dell’efficacia delle terapie anti-angiogenetiche utilizzate per bloccare la vascolarizzazione che alimenta le lesioni tumorali. Infatti, sin dal primo ciclo di terapie, è possibile rilevare se la vascolarizzazione tumorale si riduce, senza dover attendere i cambiamenti dimensionali che, in genere, avvengono tardivamente.
Questa Tesi si focalizza sullo studio del carcinoma polmonare e perviene alla costruzione di un catalogo, completo di mappe colorimetriche, che sintetizza i casi analizzati, i dati relativi al paziente e alle lesioni.
L'obiettivo è quindi quello di fornire uno strumento di facile consultazione che consenta di valutare vari aspetti relativi alla malattia, tra cui il tasso di accrescimento, il grado di malignità, presenza di invasione vascolare, al fine di andare sempre più verso una cura personalizzata e più efficace per i pazienti che, attualmente, sono sottoposti a soluzione terapeutica standard. Questa è, senza dubbio, la nuova frontiera della ricerca per tutte i tipi di neoplasie negli anni futuri.
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Baietta, Alessia. "Preparazione dei dati e generazione delle mappe di TC perfusionale nel cancro al polmone." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2015. http://amslaurea.unibo.it/9279/.
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L’introduzione della tomografia computerizzata nelle applicazioni oncologiche è stata rivoluzionaria per la diagnostica delle immagini di molti organi e apparati, superando i limiti della radiologia convenzionale. Questa tecnica rappresenta, infatti, un efficace strumento nella diagnosi e caratterizzazione di numerosi tumori, in quanto questo tipo di applicazione perfusionale amalgama informazioni di natura morfologica, tipiche della TC tradizionale, con studi funzionali sui tessuti in esame. Tuttavia, diversi problemi, tra cui la mancanza di un protocollo standard sia durante la fase di acquisizione dei dati, sia durante la fase di elaborazione dei dati, costituiscono un ostacolo per la trasposizione in clinica della TCp. In questo lavoro di Tesi si è trattato principalmente della modalità di analisi dei dati: ad oggi, infatti, non è ancora stato formulato un protocollo che stabilisca in modo univoco una tecnica di analisi delle mappe perfusionali risultanti dall’elaborazione delle immagini TCp. In particolare, si è tentato di affiancare ai classici metodi di analisi di immagini noti in letteratura un ulteriore tecnica che si basa sull’analisi voxel-by-voxel della regione d’interesse su più slice e non solo su quella di riferimento. Questo studio è stato fortemente motivato dall’elevato grado di eterogeneità che caratterizza molti tessuti neoplastici. A tal proposito, l’elaborato mira ad analizzare in modo qualitativo le mappe perfusionali di slice adiacenti a quella di riferimento e a verificare se queste possano restituire informazioni aggiuntive che risultino indispensabili ai fini della formulazione di una corretta diagnosi e scelta del piano terapeutico da applicare al paziente.
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Bottura, Paola. "L'imaging fotoacustico: tecnologia e impatto clinico." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021.
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L'imaging fotoacustico rappresenta una tecnologia emergente che permette di effettuare diagnosi non invasive, non ionizzanti e in real-time di differenti patologie. Questa tecnica deriva il contrasto dal coefficiente di assorbimento ottico dei tessuti e, in questo modo, rende possibile la distinzione tra tessuti sani e lesionati. In questo elaborato sono state esposte le proprietà, i componenti e i principali sistemi che caratterizzano l'imaging fotoacustico, per verificare gli effettivi vantaggi di questa modalità di acquisizione di immagini mediche. Inoltre, sono stati presi in esami due studi clinici per valutare l'impatto della tecnologia nella diagnosi di carcinoma mammario.
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Trezza, Maicol. "Imaging medico-nucleare: Principi di funzionamento e campi applicativi." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2014. http://amslaurea.unibo.it/6989/.
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Pollini, Davide. "Ricostruzione di immagini di broncosfere in microscopia ottica con tecniche di estensione della profondità di fuoco." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2012. http://amslaurea.unibo.it/3538/.
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A causa della limitata estensione del campo di vista del sistema, con un microscopio ottico tradizionale non è possibile acquisire una singola immagine completamente a fuoco se l’oggetto è caratterizzato da una profondità non trascurabile. Fin dagli anni ’70, il problema dell’estensione della profondità di fuoco è stato ampiamente trattato in letteratura e molti metodi sono stati proposti per superare questo limite. Tuttavia, è molto difficile riuscire a decretare quale metodo risulti essere il migliore in una specifica applicazione, a causa della mancanza di una metrica validata e adatta ad essere utilizzata anche in casi reali, dove generalmente non si ha a disposizione un’immagine di riferimento da considerare come “la verità” (ground truth). L’Universal Quality Index (UQI) è ampiamente utilizzato in letteratura per valutare la qualità dei risultati in processi di elaborazione di immagini. Tuttavia, per poter calcolare questo indice è necessaria una ground truth. In effetti, sono state proposte in letteratura alcune estensioni dell’UQI per valutare il risultato dei metodi di fusione anche senza immagine di riferimento, ma nessuna analisi esaustiva è stata proposta per dimostrare la loro equivalenza con l’UQI standard nel valutare la qualità di un’immagine.
In questo lavoro di Tesi, partendo dai limiti dei metodi attualmente utilizzati per l'estensione della profondità di campo di un microscopio, ed esposti in letteratura, per prima cosa è stato proposto un nuovo metodo, basato su approccio spaziale e fondato su analisi locale del segnale appositamente filtrato. Attraverso l’uso di sequenze di immagini sintetiche, delle quali si conosce la ground truth, è stato dimostrato, utilizzando metriche comuni in image processing, che il metodo proposto è in grado di superare le performance dei metodi allo stato dell'arte. In seguito, attraverso una serie di esperimenti dedicati, è stato provato che metriche proposte e ampiamente utilizzate in letteratura come estensione dell'UQI per valutare la qualità delle immagini prodotte da processi di fusione, sebbene dichiarate essere sue estensioni, non sono in grado di effettuare una valutazione quale quella che farebbe l'UQI standard. E’ quindi stato proposto e validato un nuovo approccio di valutazione che si è dimostrato in grado di classificare i metodi di fusione testati così come farebbe l’UQI standard, ma senza richiedere un’immagine di riferimento. Infine, utilizzando sequenze di immagini reali acquisite a differenti profondità di fuoco e l’approccio di valutazione validato, è stato dimostrato che il metodo proposto per l’estensione della profondità di campo risulta sempre migliore, o almeno equivalente, ai metodi allo stato dell’arte.
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Durastanti, Gilda. "Generazione personalizzata di superfici articolari di caviglia in ortopedia: confronti tra modelli geometrici ottenuti da diverse tecnologie di immagini diagnostiche." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017.
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Ad oggi i fallimenti di protesi di caviglia sono dovuti alle geometrie poco rispettose delle strutture anatomiche; una personalizzazione del disegno protesico può aiutare a superare tale problema. L’obiettivo di questo studio è di trovare una procedura che consente di definire un modello morfologico accurato e personalizzato della caviglia, eventualmente da utilizzare in futuro nella relativa progettazione protesica. Tale attività, svolta in parte all’Estero, rientra nel progetto interdisciplinare POR-FESR 2014-2020 “CUSTOM IMPLANTS” relativo alla progettazione/realizzazione di endoprotesi su misura con tecnologie sottrattive/additive. In dettaglio, sono state eseguite e valutate cinque ricostruzioni morfologiche di una gamba da cadavere derivate da altrettanti dispositivi di imaging, ossia CT (Computed Tomography) standard e Dual Energy, MRI (Magnetic Resonance Imaging) ad 1.5 e 3.0 T e una innovativa CT basata sulla tecnologia Cone-Beam (CBCT). Le relative scansioni sono state segmentate per creare vari modelli CAD per osso e cartilagine, anche tra loro combinati tramite registrazione. Le procedure di ricostruzione morfologica sono state valutate tramite l’analisi di mappe di distanza. Il modello dato dall'accoppiamento di CAD da CBCT con MRI 3.0 T ha prodotto mappe più omogenee e con minor dispersione nella registrazione; inoltre, tale modello ha confermato recenti osservazioni che vedono il talo meglio modellato come tronco di cono asimmetrico con apice laterale, vista la grande differenza tra i raggi di curvatura mediale e laterale. Quanto trovato risulta utile nella realizzazione di un modello morfologico maggiormente rappresentativo della caviglia in esame, aiutando a definire al meglio i parametri patient-specific per la realizzazione di una protesi custom di caviglia.
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Di, Gemma Giuseppe. "Sviluppo ed analisi agli elementi finiti di un modello numerico 3D per la simulazione dell'enfisema polmonare in immagini di tomografia computerizzata a raggi X." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017.
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Ad oggi, l’esame del torace con tomografia computerizzata (TC) è considerato lo strumento diagnostico migliore per estrarre, in vivo, indicatori dell’estensione e della distribuzione dell’enfisema, che appare come aree polmonari a bassa attenuazione. L’enfisema è definito come un allargamento degli spazi aerei distali al bronchiolo terminale conseguente alla distruzione dei setti alveolari dovuto all'esposizione a sostanze irritanti per le vie aeree come, ad esempio, il fumo di sigaretta.
In questo lavoro di tesi si propone un modello 3D agli elementi finiti del parenchima polmonare al fine di simulare l’origine e la progressione dell’enfisema con diversi gradi di gravità e di simulare immagini di cluster a bassa attenuazione ottenibili da imaging TC. Al fine di raggiungere tali scopi sono stati utilizzati due parametri, N e Smax, utili a descrivere rispettivamente il numero e la dimensione dei siti di infiammazione iniziale, in diverse combinazioni. La simulazione agli elementi finiti è stato iterata con lo scopo di esaminare il processo di fusione delle aree di distruzione parenchimale in funzione degli stress presenti sui setti di separazione.
Lo sviluppo futuro di tale modello richiederà un adeguamento della geometria per una miglior rappresentazione del polmone ed una ottimizzazione della gestione della complessità computazionale.
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Siliquini, Vanessa. "La radioterapia e le tecniche I.G.R.T. applicate." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2015. http://amslaurea.unibo.it/9610/.
Texte intégralRésumé :
L'elaborato espone l'iter di un paziente nel reparto di radioterapia e descrive l'evoluzione delle immagini radioterapiche dai portal film alle Cone Beam Computer Tomography. Inoltre espone i vari standard e protocolli usati per archiviare e trasmettere le immagini digitali precedentemente descritte.
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Cacciari, Davide. "Confronto delle caratteristiche di simulatori software di scanner di risonanza magnetica." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
Trouver le texte intégralRésumé :
Le apparecchiature di risonanza magnetica negli anni si sono evolute permettendo di creare immagini sempre di miglior qualità. Poiché realizzare questi macchinari non è semplice, né poco costoso, è nata la necessità di avere a disposizione software di simulazione che diano la possibilità di studiare la miglior configurazione del macchinario, per permettere di ottenere la massima qualità possibile. Questa tesi si pone l’obiettivo di analizzare come questi simulatori si siano evoluti nel tempo, grazie anche all’avanzamento tecnologico, per riuscire a simulare sempre più fedelmente il processo di formazione delle immagini di risonanza magnetica. In particolare, studieremo il funzionamento di due simulatori, confrontandone le caratteristiche. Per comprendere il funzionamento di questi simulatori si ritiene opportuno introdurre preliminarmente una panoramica sul principio fisico e sul funzionamento della risonanza magnetica.
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Scotti, Alessandro. "Sviluppo e validazione di un nuovo approccio basato su reti neurali convoluzionali 3D per la valutazione della progressione della malattia policistica renale autosomica dominante." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.
Trouver le texte intégralRésumé :
La Malattia Policistica Renale Autosomica Dominante (ADPKD) è una malattia ereditaria caratterizzata dal progressivo sviluppo, all'interno di entrambi i reni, di numerose cisti che, sostituendosi al tessuto funzionante, determinano nel giro di alcuni anni, una insufficienza renale. Una precisa valutazione della progressione della malattia è necessaria per stabilire prontamente quale sia la terapia più appropriata e la sua efficacia. Tale valutazione si basa principalmente su tecniche di imaging, che permettono di ispezionare visivamente le crescite renali anomale e di quantificarle attraverso misurazioni. Ad oggi il volume totale del rene (TKV) è considerato il miglior biomarcatore per la valutazione della progressione della malattia in quanto lo sviluppo delle cisti causa a sua volta una espansione del rene stesso. Il calcolo del TKV è strettamente correlato ad una corretta segmentazione del rene malato. L'obiettivo principale del lavoro di tesi è la progettazione e la validazione sperimentale di tecniche in grado di eseguire la segmentazione completamente automatica di reni, al fine di valutare correttamente la progressione dell'ADPKD. In particolare, è stata progettata una soluzione basata su una rete convoluzionale tridimensionale con lo scopo di eseguire in maniera del tutto automatica la segmentazione renale per il calcolo del TKV. La rete realizzata è stata testata su 5 fold calcolando per ciascuno i valori medi del coefficiente di Dice, sensibilità e specificità ottenuti confrontando le maschere generate dalla rete e le maschere realizzate manualmente e considerate come ground truth. I risultati ottenuti sono stati soddisfacenti e paragonabili ad altre tecniche gia in precedenza validate.
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Gardini, Mattia. "Studio delle applicazioni metodologiche di analisi d'immagini in tc perfusionali." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2013. http://amslaurea.unibo.it/6437/.
Texte intégralRésumé :
La Tomografia Computerizzata perfusionale (TCp) è una tecnica che permette di effettuare studi funzionali di natura emodinamica dei tessuti ispezionati, misurandone la perfusione attraverso l’analisi temporale della diffusione del mezzo di contrasto. Ricerche recenti indicano come alcuni parametri (ad esempio, il blood flow) della perfusione ematica dell’organo interessato rappresentino un valido strumento per la valutazione dell’efficacia delle terapie anti-angiogenetiche. Valutazione che, potendo avvenire già in fase precoce, senza attendere i più tardivi cambiamenti dimensionali, consente un eventuale adeguamento, altrettanto precoce, della terapia in caso di risultati parziali o di insuccesso. Tuttavia diversi problemi, tra cui la difficoltà ad ottenere misure riproducibili, dovuta alla estrema variabilità delle cause di errore, costituiscono un ostacolo alla standardizzazione e, conseguentemente, alla trasposizione in clinica della TCp.
Il lavoro di tesi ha avuto come obiettivo quello di identificare le principali sorgenti di errore in tutto il processo di preparazione dell’esame, generazione e archiviazione dei dati TCp al fine di fornire a IRST-IRCCS un protocollo perfusionale che consente di tenere sotto controllo, innanzitutto, tutti i parametri relativi alla somministrazione del mezzo di contrasto e alla fase di acquisizione delle immagini. Successivamente, è stato creato un catalogo di esami perfusionali, facilmente consultabile sia dal personale medico sia da quello ingegneristico. Infine, è stato fornito il supporto, sia ai medici sia agli ingegneri, per la messa a punto di un metodo di validazione visiva dei risultati ottenuti. Contestualmente, uno dei principali risultati del lavoro di Tesi è stato quello di creare, all’interno di IRST-IRCCS, una figura che funga da “collettore” fra i radiologi e gli ingegneri dell’Università di Bologna. Proprio in questo modo è stato possibile standardizzare le procedure di esecuzione degli esami perfusionali e implementare, attraverso l’interfacciamento tra il personale medico ed i ricercatori dell’Università, i protocolli per la gestione ed il trattamento dei dati acquisiti.
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Saliola, Alessia. "Deep Learning applicato ai segnali elettroencefalografici per la decodifica di movimenti di arto superiore eseguiti e immaginati." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2021. http://amslaurea.unibo.it/22872/.
Texte intégralRésumé :
Gli sviluppi recenti nel campo dell’intelligenza artificiale hanno permesso la decodifica del movimento a partire da segnale EEG; ciò può contribuire, non solo alla realizzazione di Brain-Computer Interface, ma anche allo sviluppo di nuove metodiche per indagare i correlati neurali del movimento. È possibile ottenere elevate performance di classificazione di task motori impiegando tecniche di Deep Learning, facendo uso di reti neurali convoluzionali (Convolutional Neural Network, CNN). In questo elaborato di tesi si è impiegata una CNN (già proposta in letteratura ma utilizzata in un contesto differente) per la decodifica di segnali EEG a 61 canali, acquisiti su 15 soggetti ai quali era stato chiesto di eseguire o immaginare movimenti con l’arto superiore destro. I sei movimenti eseguiti o immaginati comprendevano: flessione-estensione del gomito, supinazione-pronazione dell’avambraccio, apertura-chiusura della mano. Tale dataset è stato precedentemente acquisito dal gruppo di ricerca dell’Institute of Neural Engineering (University of Graz) e reso disponibile online. I segnali EEG sono stati elaborati per indagare la presenza di Movement Related Cortical Potential (MRCP), una deflessione negativa del potenziale EEG, associato alle classi di movimento. Degli MRCP è stato presentato sia il loro andamento nel tempo sia una rappresentazione spaziale tramite mappe topologiche. Successivamente la rete è stata addestrata a riconoscere le classi di movimento, separatamente per movimenti eseguiti e immaginati, e le performance sono state valutate tramite matrici di confusione dalle quali sono state estratte opportune metriche (sensibilità, precisione e F1 score). Inoltre, per individuare i pattern appresi dalla rete per la decodifica, si sono visualizzati i filtri convoluzionali. Infine, si sono applicati due metodi (occlusione dei canali e saliency maps) per la quantificazione dell’importanza degli istanti temporali e spaziali per la classificazione dei task motori.
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Veratti, Andrea. "Sviluppo di nuove tecniche per la diagnosi e il monitoraggio di malattie dell'orecchio interno." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2013. http://amslaurea.unibo.it/5018/.
Texte intégralRésumé :
Questa tesi nasce dall’idea di sfruttare i recenti sviluppi della tecnica nell’ambito delle elaborazioni tridimensionali su immagini interne al corpo umano per creare nuovi strumenti di diagnosi e controllo utili ai fini medici.
In particolare, si cercherà un nuovo strumento di diagnosi per una malattia, ampiamente diffusa tra la popolazione, che colpisce l’orecchio interno: la cupololitiasi, anche nota come vertigine parossistica posizionale benigna.
Il presente studio, che fa parte di un più ampio progetto di ricerca, è volto a definire un protocollo sia di misure antropometriche che di densità di tessuti e alla verifica di parametri, su un numero limitato di campioni, la cui presenza consente di rilevare la malattia. Si cercano misure che diano valori differenti tra orecchi interni sani e malati, cioè segnali inequivocabili della presenza della cupololitiasi. Si utilizzano immagini provenienti da TAC effettuate a pazienti sofferenti di cupololitiasi per scopi diagnostici; si elaborano in 3D e si misurano con il programma di Materializze: MIMICS.
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Fontanili, Luca. "Studio dell'interazione tra un plasma jet nanopulsato con substrati metallici, dielettrici e liquidi." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2015. http://amslaurea.unibo.it/9311/.
Texte intégralRésumé :
Il plasma è denominato quarto stato della materia ed è generalmente definito come un gas ionizzato costituito da elettroni e ioni. In ambito industriale i plasmi hanno trovato impiego per diversi tipi di applicazione quali il trattamento di superfici, la degradazione e lo smaltimento di rifiuti, il taglio di materiali, primi fra tutti i metalli.
In particolare i plasmi atmosferici di non equilibrio, che possiedono la caratteristica di mantenere una temperatura macroscopica paragonabile a quella ambiente, sono studiati anche per applicazioni in campo biomedicale, oltre che in quello industriale. Da alcuni anni sono quindi oggetto di indagine per le caratteristiche di sterilizzazione di fluidi o solidi, per la coagulazione e il trattamento di lesioni e lacerazioni, per trattamenti su superfici quali la pelle, per il trattamento di cellule tumorali e staminali o per interfacce dispositivi biomedicali – corpo umano. Questo nuovo settore di ricerca, in grande sviluppo, viene comunemente definito Plasma & Medicine.
Poiché in ambito biomedicale, un trattamento plasma può interessare diverse tipologie di substrati biologici e materiali, è stato scelto come obiettivo della tesi la caratterizzazione di una sorgente di plasma di non equilibrio a pressione atmosferica, denominata Plasma Jet, posta ad interagire con substrati di diversa natura (metallico, dielettrico, liquido).
La sorgente utilizzata è in grado di produrre un plasma freddo e biocompatibile, generando diverse specie chimiche che garantiscono effetti molto interessanti (sterilizzazione, accelerazione della coagulazione sanguigna, cura di infezioni) per un utilizzo a contatto con il corpo umano o con componenti ingegneristiche che devono venire ad interagire con esso, quali stent, cateteri, bisturi.
La caratterizzazione è stata effettuata mediante l’ausilio di due tecniche diagnostiche: la Schlieren Imaging, che permette di studiare la fluidodinamica del gas, OES (Optical Emission Spettroscopy), che permette di analizzare la composizione chimica della piuma di plasma e di determinare le specie chimiche che si producono.
Questo elaborato si propone quindi di fornire una breve introduzione sul mondo dei plasmi e sulle loro caratteristiche, citando alcuni dei settori in cui viene utilizzato, industriali e biomedicali, con particolare attenzione per questi ultimi. Successivamente saranno riportati i setup utilizzati per le acquisizioni e una discussione sui risultati ottenuti dalle diverse tecniche diagnostiche utilizzate sul Jet durante i trattamenti. In ultimo sono poi riportate le conclusioni in modo da presentare le caratteristiche più importanti del comportamento della sorgente.
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Calamia, Giuseppe. "Analisi preliminare dei risultati di TC perfusionale effettuata su tessuto polmonare sano." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/11188/.
Texte intégralRésumé :
Le ultime ricerche in campo oncologico sulle cure antitumorali sono indirizzate verso una categoria definita target therapy. In particolare tra le più promettenti, le terapie antiangiogenetiche, il cui scopo primario è quello di limitare l’apporto di sangue al tumore. In questo contesto la Tomografia Computerizzata (TC) perfusionale rappresenta un’importante tecnica di imaging radiologico in grado, teoricamente, di fornire misure quantitative, che permettano una valutazione, anche precoce, della risposta alle terapie antiangiogenetiche.
I principali problemi aperti in questo campo riguardano la standardizzazione dei protocolli di acquisizione e di elaborazione delle sequenze perfusionali, che determinano la scarsa riproducibilità dei risultati intra- ed inter-paziente, non consentendone l’uso nella pratica clinica. In letteratura sono presenti diversi studi riguardanti la perfusione dei tumori polmonari, ma vi sono pochi studi sull’affidabilità dei parametri perfusionali calcolati.
Questa Tesi si propone di analizzare, quantificare e confrontare gli errori e l’affidabilità dei parametri perfusionali calcolati attraverso la TC perfusionale. In particolare, vengono generate delle mappe di errore ed effettuati dei confronti di diverse regioni del polmone sano.
I risultati ottenuti dall’analisi dei casi reali sono discussi al fine di poter definire dei livelli di affidabilità dei parametri perfusionali e di quantificare gli errori che si commettono nella valutazione dei parametri stessi. Questo studio preliminare consentirà, quindi, un’analisi di riproducibilità, permettendo, inoltre, una normalizzazione dei valori perfusionali calcolati nella lesione, al fine di effettuare analisi intra- ed inter-paziente.