Efficient ultrasonic signal processing techniques for aided medical diagnostics

Ultrasound imaging is widely used in medical diagnostics as it is the fastest, least invasive, and least expensive imaging modality. However, ultrasound images are intrinsically difficult to be interpreted. In this scenario, Computer Aided Detection (CAD) systems can be used to support physicians during diagnosis providing them a second opinion. This thesis discusses efficient ultrasound processing techniques for computer aided medical diagnostics, focusing on two major topics: (i) Ultrasound Tissue Characterization (UTC), aimed at characterizing and differentiating between healthy and diseased tissue; (ii) Ultrasound Image Segmentation (UIS), aimed at detecting the boundaries of anatomical structures to automatically measure organ dimensions and compute clinically relevant functional indices. Research on UTC produced a CAD tool for Prostate Cancer detection to improve the biopsy protocol. In particular, this thesis contributes with: (i) the development of a robust classification system; (ii) the exploitation of parallel computing on GPU for real-time performance; (iii) the introduction of both an innovative Semi-Supervised Learning algorithm and a novel supervised/semi-supervised learning scheme for CAD system training that improve system performance reducing data collection effort and avoiding collected data wasting. The tool provides physicians a risk map highlighting suspect tissue areas, allowing them to perform a lesion-directed biopsy. Clinical validation demonstrated the system validity as a diagnostic support tool and its effectiveness at reducing the number of biopsy cores requested for an accurate diagnosis. For UIS the research developed a heart disease diagnostic tool based on Real-Time 3D Echocardiography. Thesis contributions to this application are: (i) the development of an automated GPU based level-set segmentation framework for 3D images; (ii) the application of this framework to the myocardium segmentation. Experimental results showed the high efficiency and flexibility of the proposed framework. Its effectiveness as a tool for quantitative analysis of 3D cardiac morphology and function was demonstrated through clinical validation.

La drammaturgia sperimentale di Gio. Battista Andreini, fra Commedia dell’Arte, poesia e teatri per musica

Il presente progetto di ricerca, nato inizialmente con l’obbiettivo d’individuare in che modo e in che misura, i testi teatrali del drammaturgo e comico dell’Arte Giovan Battista Andreini, detto Lelio, figlio d’Isabella e Francesco, anche loro attori e letterati d’alto livello, risentirono dell’influenza del mondo dei coevi teatri in musica, dall’intermedio al balletto, si è progressivamente evoluto, divenendo, ben presto, uno studio sulle modalità compositive sperimentali dell’Andreini, dove, in verità, la dimensione del sonoro e la manipolazione dell’elemento musicale, non furono altro che uno dei vari aspetti di suddetta poetica dell’innovazione. Analizzando dunque, minuziosamente, tutte le pièce andreiniane e contestualizzandole, di volta in volta, nel composito panorama sociale, politico e culturale, della prima metà del XVII secolo, in Italia come in Francia, giacché egli lavorò in entrambi gli stati con una certa regolarità - per questo motivo le ricerche sul campo si sono equamente ripartite tra i due paesi - si è giunti a ricostruire, nel dettaglio, quel tessuto, variegato e multiforme, di legami ed influenze, caratterizzato dalla perpetua pulsione alla sperimentazione, esistente tra l’universo performativo barocco e quello che può considerarsi uno dei più alti esponenti della commedia dell’Arte italiana dell’epoca, ridisegnando così i confini di una carriera interamente votata al Teatro e durata più di mezzo secolo.

Il monitoraggio della qualità di vita e dei bisogni di pazienti oncologici e caregiver: il caso ANT

La Fondazione ANT rappresenta una delle più ampie esperienze al mondo di assistenza socio-sanitaria gratuita a domicilio ai malati di tumore, tramite équipe di specialisti costituite da medici, psicologi e infermieri. La patologia oncologica ha un enorme impatto sul benessere dei pazienti. Un modo per raggruppare i diversi sintomi di disagio psicologico è utilizzare il concetto di distress, che sarebbe importante monitorare in modo semplice e veloce. Primo studio: 66 pazienti oncologici (40% uomini; età media 54 anni) in cure palliative domiciliari. Il 79% dei pazienti ha mostrato livelli clinicamente significativi di distress. Il 55% dei partecipanti allo studio ha riportato alti livelli di ansia, e l'81% dei pazienti ha riportato alti livelli di depressione. Dall'analisi delle curve ROC il singolo item del Distress Thermometer, con un cut-off maggiore o uguale a 4, è stato in grado di rilevare il 97% dei soggetti con punteggi clinici di ansia e depressione, quindi può essere utilizzato anche come uno strumento di screening precoce rapido ed affidabile per i disturbi dell'umore. I familiari sono la prima risorsa dei malati di tumore, e l'identificazione dei loro bisogni è utile per individuare chi ha maggiore necessità di aiuto ed in quali aree. Secondo studio: 115 caregiver di pazienti oncologici (37% uomini; età media 52 anni). Di seguito i bisogni più frequenti. Salute psicofisica: “preoccupazioni circa il/la paziente” (72%), ansia (53%) e rabbia (52%). Informazioni: “come prendersi cura del paziente” (64%), “terapie alternative e/o complementari” (64%) e “come gestire lo stress” (57%). Servizi e strutture sanitarie: “un operatore di riferimento”, (65%), “cure infermieristiche a domicilio” (62%), “indicazioni su servizi ospedalieri” (57%), ed “assistenza per caregiver, ad esempio consulenza psicologica” (55%). Il monitoraggio dei bisogni consentirebbe un'ottimizzazione dell'assistenza, prevenendo situazioni che potrebbero compromettere il benessere della famiglia e la qualità dell'assistenza fornita al paziente.

Valutazione preoperatoria del rischio chirurgico in pazienti onco-geriatrici (studio PREOP)

La maggior parte dei pazienti che vengono sottoposti a interventi chirurgici per tumori solidi hanno un’età superiore a 70 anni1. Circa il 30% di questi pazienti vengono considerati “fragili”. Questi infatti presentano numerose comorbidità ed hanno un più elevato rischio di sviluppare complicanze postoperatorie con perdita della riserva funzionale residua. Per questo non esistono sistemi semplici di screening che permettano ai medici responsabili del trattamento di identificare questi pazienti con aumentato rischio postoperatorio. Identificare i pazienti a rischio è infatti il primo passo nel processo attraverso il quale è possibile prevenire in necessarie complicanze postoperatorie come delirio, eventi cardiovascolari e perdita della funzionalità complessiva con conseguente perdita di autonomia. Scopo di questo studio è quello di confrontare l’accuratezza nella previsione di mortalità e morbidità a 30 giorni dei tre test preditivi “Groningen Frailty Index” (GFI); “Vulnerable Elders Survey” (VES-13); “timed up and go test” con alcune componenti del Preoperative Assessment of Cancer in the Elderly (PACE). Lo studio verrà effettuato sui pazienti con età maggiore di 70 anni che dovranno essere sottoposti a intervento chirurgico in anestesia generale per la presenza di una neoplasia solida.

L'utilizzo dei casi di studio per favorire l'apprendimento di metodologie e strumenti per lo sviluppo organizzativo o di percorsi di cura nelle aziende sanitarie

La formazione, in ambito sanitario, è considerata una grande leva di orientamento dei comportamenti, ma la metodologia tradizionale di formazione frontale non è la più efficace, in particolare nella formazione continua o “long-life education”. L’obiettivo primario della tesi è verificare se l’utilizzo della metodologia dello “studio di caso”, di norma utilizzata nella ricerca empirica, può favorire, nel personale sanitario, l’apprendimento di metodi e strumenti di tipo organizzativo-gestionale, partendo dalla descrizione di processi, decisioni, risultati conseguiti in contesti reali. Sono stati progettati e realizzati 4 studi di caso con metodologia descrittiva, tre nell’Azienda USL di Piacenza e uno nell’Azienda USL di Bologna, con oggetti di studio differenti: la continuità di cura in una coorte di pazienti con stroke e l’utilizzo di strumenti di monitoraggio delle condizioni di autonomia; l’adozione di un approccio “patient-centred” nella presa in carico domiciliare di una persona con BPCO e il suo caregiver; la percezione che caregiver e Medici di Medicina Generale o altri professionisti hanno della rete aziendale Demenze e Alzheimer; la ricaduta della formazione di Pediatri di Libera Scelta sull’attività clinica. I casi di studio sono stati corredati da note di indirizzo per i docenti e sono stati sottoposti a quattro referee per la valutazione dei contenuti e della metodologia. Il secondo caso è stato somministrato a 130 professionisti sanitari all’interno di percorso di valutazione delle competenze e dei potenziali realizzato nell’AUSL di Bologna. I referee hanno commentato i casi e gli strumenti di lettura organizzativa, sottolineando la fruibilità, approvando la metodologia utilizzata, la coniugazione tra ambiti clinico-assistenziali e organizzativi, e le teaching note. Alla fine di ogni caso è presente la valutazione di ogni referee.

L'uso dei farmaci antibatterici negli ospedali dell'Emilia-Romagna

Obiettivo Analisi di consumi e costi degli antibiotici sistemici negli ospedali dell’Emilia-Romagna dal 2004 al 2011, con attenzione alla variabilità interaziendale e al significato, in termini di resistenza batterica, dell’aumento di alcuni gruppi terapeutici; Sottoanalisi nei reparti pediatrici, individuando i gruppi terapeutici critici, e valutazione delle reazioni avverse pediatriche da antibiotici segnalate, per il periodo in esame. Metodi I dati di consumo e spesa degli antibiotici sistemici per il periodo 2004-2011 sono stati ottenuti dal database regionale AFO e le giornate di degenza per ogni reparto dal database regionale di dimissione ospedaliera SDO. Le segnalazioni di sospette reazioni avverse da antibiotici tra gennaio 2004 e dicembre 2011 sono state estratte dal database nazionale VigiSegn. Risultati Negli otto anni, il consumo di antibiotici negli ospedali dell’Emilia-Romagna è aumentato del 27% e la spesa del 3%. Il consumo è apparso nettamente superiore nei reparti chirurgici che medici. La prima classe per consumo e spesa sono le penicilline/inibitori delle beta lattamasi. Nei reparti pediatrici, sono stati utilizzati 65 principi attivi diversi e amoxicillina/acido clavulanico è stato il più usato (26% del totale del 2011). Tra gli antibiotici critici, le cefalosporine di terza generazione sono state le più consumate in tutti i reparti pediatrici nel 2011. Tra le molecole il cui uso ospedaliero è vincolato, spiccano il linezolid e la teicoplanina che, comunque, hanno inciso più di tutte nella spesa del 2011 (18% e 15%, rispettivamente). Per la farmacovigilanza, i bambini (3-13 anni) sono stati coinvolti in 23 casi, mentre gli infanti (≤2 anni) solo in 4. L’associazione amoxicillina/acido clavulanico è stata più frequentemente segnalata (n=7), e soltanto 2 casi erano gravi. Conclusioni I risultati mostrano un quadro critico sul massiccio uso delle cefalosporine di terza generazione e sull’incremento del linezolid, da approfondire se per inappropriatezza d’uso oppure per aumento delle resistenze batteriche.

Normare la vita. Biocontrollo e nuove tecnologie

Questa ricerca, suddivisa in due parti, si concentra sulle problematiche connesse alla normazione della vita e dei corpi delle donne al tempo delle biotecnologie. La Parte I è una genealogia filosofico-politica che ripercorre le tappe analitico-concettuali del dibattito intorno a biopolitica e tecnoscienza, a partire dai contributi teorici di poststrutturalismo e femminismo neomaterialista, e risponde alle domande: Cosa sono diventati i corpi nell’attuale società bio-info-modificata? Qual'è il ruolo delle scienze nelle metamorfosi che interessano soggettività e rapporti di potere? La Parte II è una cartografia dei modi in cui le biotecnologie, riguardanti i corpi delle donne, si sono sviluppate e diffuse. Essa indaga in modo transdisciplinare come in Italia, e più in generale in Europa, sono state normate le tecniche di interruzione volontaria di gravidanza e fecondazione in vitro. Ampio spazio è dedicato ai modi in cui gli attori della bioetica, istituzionale e non, i medici, laici e cattolici, e le case farmaceutiche hanno affrontato questi temi e quello della contraccezione ormonale maschile. Medicina riproduttiva e rigenerativa sono tematizzate sempre in relazione al quadro normativo, per mostrare in che modo esso influenzi l’accesso ai diritti alla salute e all’autodeterminazione delle donne. Il quadro normativo è analizzato, a sua volta, alla luce dei fatti storici più rilevanti e delle culture più diffuse. L’obiettivo della ricerca è duplice: da un lato essa ha il fine di mostrare il modo in cui i corpi delle donne, e la relativa potenza generatrice, siano diventati uno snodo fondamentale nell’articolazione del biocontrollo e nell'apertura dei nuovi mercati legati a medicina riproduttiva e rigenerativa; dall’altro si propone di argomentare come un biodiritto flessibile, a contenuto storico variabile, condiviso e partecipato, sia un’ipotesi praticabile e virtuosa, utile all'eliminazione del gender gap ancora esistente in materia di diritti riproduttivi e sessuali.

Modelli e strumenti di supporto alla scelta informata del paziente: un argine alla medicina difensiva

L’aumento esponenziale del contenzioso medico-legale – originatosi negli USA negli anni Sessanta in proporzioni tali da far parlare di medical liability crisis, e sviluppatosi in Italia a partire dalla metà degli anni Ottanta – ha comportato e continua a comportare, unitamente ad altre conseguenze negative, il ricorso sempre più frequente dei sanitari alle pratiche di medicina difensiva, con elevatissimi costi a carico del Servizio Sanitario Nazionale dovuti alla sovrabbondanza di trattamenti e ricoveri inutili e di procedure diagnostiche invasive non necessarie, peraltro produttive di stress emotivo nei pazienti. La causa dell’aumento della litigiosità deve essere ricercata in buona parte nella relazione medico-paziente, in particolar modo con riferimento al momento informativo che precede l’acquisizione del consenso informato al trattamento clinico. In Italia, i limiti che per lo più caratterizzano gli studi riguardanti il consenso informato derivano principalmente dal fatto che essi tendono a focalizzarsi unicamente sulla componente scritta del medesimo. Il fulcro del consenso informato, invece, deve ritenersi rappresentato da una comunicazione tra sanitario e paziente relativa ad un trattamento proposto ed alle possibili alternative, alla non sottoposizione ad alcun trattamento e ai rischi e benefici di ciascuna di queste opzioni. In un tale contesto il tema della comunicazione tra il professionista e la persona assistita sta suscitando interesse poiché ci si aspetta che esso conduca a miglioramenti degli outcome dei pazienti e alla diminuzione delle denunce da parte di questi ultimi per casi di responsabilità sanitaria. La maggiore attenzione al rapporto medico - paziente ha fatto emergere il bisogno di migliorare e potenziare le abilità comunicative dei medici, in un’ottica in cui il momento comunicativo possa essere percepito dal professionista come fulcro del rapporto medico-paziente, nella prospettiva di una elaborazione di strategie di prevenzione e contrasto ai fenomeni di medicina difensiva.

La sanità mediata: il rapporto medico-paziente dentro e fuori lo schermo televisivo

L’obiettivo di questa tesi è rilevare se e quanto i medical dramas abbiano contribuito a ridefinire conoscenze, aspettative e pratiche dei telespettatori/pazienti rispetto a questioni concernenti la salute e il loro ruolo all’interno della relazione medico-paziente. Grazie ad un lavoro di campo, fatto di questionari e interviste con utenti, operatori della sanità di Centro e Nord Italia e studenti di Medicina, sono state poi registrate le modalità di interazione che i protagonisti della scena della cura dichiarano di sperimentare quotidianamente. Ciò ha permesso di rendere conto delle trasformazioni più recenti della professione medica e di come viene elaborato oggi il sapere sulla malattia da parte dei soggetti implicati, fra tecnicismi, atteggiamenti difensivi, sfiducia e affidamento. La tesi restituisce anche alcune modalità sperimentali di interazione fra pazienti e medici, messe in atto in contesti locali, che testimoniano l’esigenza di approdare a un sapere partecipato delle relazioni di cura. Infine, raccogliendo la sfida posta dalle medical humanities, immagina un utilizzo del medical drama nella formazione degli studenti di medicina per l’apprendimento di competenze narrative necessarie ad una pratica medica più umana e efficace.

The psychoactive effects of “Light Cannabis”. From Italian law to psychopharmacology

In 2019, the Italian Supreme Court established that hemp, for non-medical use, cannot be commercialized for human use, when the “psychotropic effect” of the product or its “offensiveness” can be demonstrated. The first chapter of this work reports a review of the European and Italian legislation on hemp cultivation, as well as the hemp production chain and commercial activities. The second chapter reports the pharmacological aspects and the psychoactive effects of light cannabis, along with pharmacokinetics of the main Cannabis compounds: Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC), Cannabidiol (CBD) and Cannabinol (CBN). The aim of the experimental study, reported in the third chapter, is to assess Δ9-THC and CBD blood concentrations after smoking “light cannabis”, and its effects on vigilance, cognitive and motor skills. Eighteen young adults consumed three light cannabis cigarettes with a percentage of 0.41% of Δ9-THC and of 12.41% of CBD. Blood samples were collected before the experiment (t0) and after pre-defined time-lapses. Five performance tasks and a subjective scale were employed for measuring cognitive and psychomotor performances the day before the experiment (TT0) and after the third cigarette (TT1). Mean (SD) concentrations (ng/ml) were between 1.0(0.8) in t1 and 0.3(0.3) in t5 for Δ9-THC; and 10.5(10.3) in t1 and 5.7(5.7) in t5 for CBD. No significant differences were observed between TT0 and TT1 for all performed psychomotor performance task. Δ9-THC and CBD concentrations showed a high inter-subject variability, and the average concentrations were lower than those previously reported. Toxicological results showed a decrease of Δ9-THC and CBD after the third light cannabis cigarette, and a Δ9-THC /CBD ratio always < 1 was observed. This value might be useful in discriminating light cannabis versus illegal/medical cannabis consumption. The lack of impairment observed in our participants can be interpreted as a consequence of the very low concentrations in the blood.

L'Oratorio e la cura. Assistenza e medicina nella Roma dei papi (secc. XVI-XVII)

La tesi è incentrata sul rapporto tra una comunità religiosa maschile, la Congregazione dell'Oratorio di Roma dei secoli XVI e XVII, e il concetto di cura, mettendo in dialogo storia sociale, storia religiosa e storia della medicina. La prima parte indaga il coinvolgimento degli Oratoriani nella rete caritativa urbana, sottolineando il loro contributo nello sviluppo e nell'amministrazione di una serie di ospedali, ma anche il loro impegno pratico nella cura spirituale e corporale dei malati. La seconda parte prende in esame i professionisti sanitari che frequentavano l'Oratorio, inquadrando il loro rapporto con i padri nel quadro di una più ampia rete di connessioni sociali e politiche nella Roma pontificia. Inoltre, mettendo in rilievo le specificità di speziali, barbieri-chirurghi e medici, l'indagine considera il loro coinvolgimento nella vita religiosa della comunità e la messa a frutto del loro sapere, in ambito umanistico e anatomico. La terza parte studia il complesso rapporto dei sacerdoti con il proprio corpo e con la salute. Viene rilevato il peso delle condizioni sanitarie nell’accettazione di nuovi membri, i legami tra estetica, identità sociale e medicina, ma si prendono in considerazione anche l’ambigua funzione del cibo – inteso come strumento di ascesi che di cura – e il funzionamento concreto dell'organizzazione medica della comunità. Inoltre, un capitolo analizza la circolazione del sapere medico, evidenziando il ruolo della biblioteca, la raccolta e lo scambio di ricette mediche e l'importanza della spezieria comunitaria, mentre un altro capitolo si focalizza sui viaggi terapeutici e sulla pratica del termalismo. L'ultima parte è incentrata sulla peste romana del 1656-57, analizzando il modo in cui la Congregazione affrontò lo scoppio e lo sviluppo dell'epidemia, sia in casa che in città, per sottolineare il fragile e ambiguo equilibrio che definirono tra carità e tutela della salute.

Nicolò dell'Abate in Francia: disegni e progetti decorativi. Proposta per un catalogo

La tesi prende in esame l’attività artistica di Nicolò dell’Abate (Modena, 1509 – Parigi, 1571), con particolare riferimento alla sua grafica. L’artista lavorò circa sessanta anni suddivisi fra l’Emilia, in alcune delle sue piccole entità politiche autonome come Modena, Scandiano, Soragna, Busseto, Bologna, e la Francia, potente stato nazionale che, all’epoca qui presa in considerazione, era guidato dalla casata dei Valois: la carriera italiana di Nicolò dell’Abate si sviluppa in un arco temporale che si estende dal 1529 alla primavera del 1552, quando si trasferisce definitivamente oltralpe, morendo a Parigi alla fine di marzo del 1571. L’elaborato è diviso in quattro capitoli, dei quali il primo, introduttivo, ripercorre per sommi capi le principali tappe della sfaccettata attività italiana; il secondo e il terzo sono invece incentrati sull’esame dell’attività artistica francese del maestro, con particolare riferimento alla grafica, indagata sulla base della ricostruzione del contesto storico, culturale e artistico della Francia dell’epoca, con specifico riguardo alla corte reale della famiglia Valois nei periodi compresi fra l’arrivo di Nicolò, nel 1552, e la morte prematura del re Enrico II, nel 1559, e fra il 1560 e il 1571, durante il quale deteneva il potere de facto la regina madre Caterina de’ Medici, moglie di Enrico. Il quarto e ultimo capitolo costituisce il catalogo dei disegni italiani e francesi: è preceduto da un saggio introduttivo che esamina lo stile disegnativo di Nicolò dell’Abate in Italia e in Francia, le sue caratteristiche fondamentali e il suo mutamento, oltre alle tecniche grafiche impiegate dall’artista, la loro evoluzione e variazione e il loro ruolo nella sua poetica. Infine, in appendice, è presente il regesto delle fonti francesi sull’attività dell’artista e di alcuni dei maggiori esponenti della cosiddetta scuola di Fontainebleau.