Protonterapia nel trattamento del tumore prostatico

Obiettivo: Il nostro obiettivo è stato quello di confrontare la tomoterapia (HT) e la protonterapia ad intensità modulata (IMPT) nel trattamento del tumore prostatico, seguendo un protocollo di boost simultaneo (SIB) e moderatamente ipofrazionato. Materiali e metodi: Abbiamo selezionato 8 pazienti, trattati con HT e abbiamo rielaborato i piani con 2 campi IMPT. La dose prescritta è stata di 74 Gy sul PTV1 (prostata e vescicole seminali prossimali), 65.8 Gy sul PTV2 (vescicole seminali distali) e 54 Gy sul PTV3 (linfonodi pelvici). Risultati: Sia con IMPT che con HT abbiamo ottenuto una copertura e una omogeneità di dose del target sovrapponibile. Oltre i 65 Gy, HT e IMPT erano equivalenti per il retto, mentre con l’IMPT c’era maggior risparmio della vescica e del bulbo penieno da 0 a 70 Gy. Da 0 fino a 60 Gy, i valori dosimetrici dell’IMPT erano molto più bassi per tutti gli organi a rischio (OARs), eccetto che per le teste femorali, dove la HT aveva un vantaggio dosimetrico rispetto all’IMPT nel range di dose 25-35 Gy. La dose media agli OARs era ridotta del 30-50% con l’IMPT. Conclusioni: Con le due tecniche di trattamento (HT e IMPT) si ottiene una simile distribuzione di dose nel target. Un chiaro vantaggio dosimetrico dell’IMPT sul HT è ottenuto dalle medie e basse dosi. Le attuali conoscenze sulle relazioni dose-effetto e sul risparmio delle madie e basse dosi con l’IMPT non sono ancora state quantificate dal punto di vista clinico.

Ecografia bidimensionale e con mezzo di contrasto nello studio delle patologie gastro-intestinali del gatto

L’ecografia del tratto gastroenterico è una delle metodiche d’elezione nella valutazione diagnostica delle patologie gastrointestinali nel gatto. In questa tesi dottorale sono presentati i risultati di tre studi in cui l’ecografia convenzionale e con mezzo di contrasto è stata impiegata in gatti sani o con patologie gastroenteriche. Lo scopo del primo studio, prospettico, è stato quello di determinare lo spessore ecografico dei singoli strati di parete nell’intestino tenue in una popolazione di gatti sani. Lo strato mucoso è risultato significativamente più spesso nel duodeno e nel digiuno, per la maggiore grandezza dei villi in queste porzioni dell’intestino tenue. A livello dell’ileo, gli strati di maggior spessore sono risultati quello sottomucoso, per l’abbondante presenza di aggregati linfoidi, e quello muscolare, a causa delle caratteristiche anatomo-funzionali di sfintere che questo tratto intestinale svolge. Il secondo progetto, retrospettivo, nasce dalla collaborazione tra due centri universitari, uno italiano e uno americano, con l’obiettivo di confrontare lo spessore della tonaca muscolare intestinale in gatti affetti da Inflammatory Bowel disease (IBD) o da neoplasie intestinali. In questo studio, l’ipertrofia della tonaca muscolare (ITM) è stato maggiormente osservato in gatti con IBD rispetto a gatti con neoplasie intestinali, ma non sono state evidenziate differenze di spessore della tonaca muscolare tali da poter differenziare le due patologie. Lo scopo del terzo progetto, prospettico, è stato quello di descrivere il pattern di perfusione parietale del piccolo intestino, valutato mediante uso di mezzo di contrasto ecografico, in gatti con ITM associata a IBD. In tutti gli animali studiati, l’ITM si è associato a una modesta assunzione del mezzo di contrasto rispetto agli altri strati della parete intestinale. Questi risultati confermano che l’ITM che si osserva in gatti con IBD non è associato a significativi aumenti della vascolarizzazione di tale strato parietale.

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.

Metodi di misurazione e implicazioni dell'albuminuria e della proteinuria nel cane

La proteinuria è un marker di danno renale nel cane. L’obiettivo dello studio è di valutare la capacità del dipstick urinario e dell’UPC di diagnosticare precocemente l’albuminuria nel cane. Sono stati raccolti 868 campioni di urina, con sedimento spento e assenza di ematuria, nell’Ospedale Didattico Veterinario della Facoltà di Medicina Veterinaria di Bologna. Per 550 campioni è stata effettuata l’analisi delle urine, la misurazione dell’UPC e dell’UAC, mentre UPC e UAC sono stati misurati in tutti gli 868 campioni. I campioni di urina sono stati analizzati con il metodo dipstick mediante lettura automatizzata. Utilizzando come valore di riferimento l’UAC è stata valutata l’accuratezza diagnostica del dipstick urinario e dell’UPC. L’intervallo di riferimento dell’UAC (0-0,024) è stato determinato utilizzando 60 cani sani. I dati raccolti sono stati classificati utilizzando differenti cut-off per il peso specifico urinario (1012 o 1030), per la proteinuria al dipstick (30 o 100 mg/dl), per l’UPC (0,2) e per l’UAC (0,024). Sono stati valutati l’agreement diagnostico e la correlazione di Spearman tra dipstick, UPC e UAC. E’ stata stimata l’accuratezza diagnostica misurando l’area al di sotto della curva di ROC nell’analisi dell’UAC. Il livello di significatività è stato definito per p < 0,05. Indipendentemente dal peso specifico urinario, l’agreement diagnostico tra dipstick, UPC e UAC è risultato forte (k=0,62 e k=0,61, rispettivamente; p<0,001) con valori di dipstick ≥30 mg/dl, debole (k=0,27 e k=0,26, rispettivamente; p<0,001) con valori di dipstick ≥100 mg/dl. L’accuratezza diagnostica del dipstick messa a confronto con UPC e con UAC è molto buona (AUC 0,84 e 0,84, rispettivamente; p<0,001) e i risultati negativi al dipstick presentano il 100% di sensitività. UPC e UAC sono fortemente correlate (r=0,90; p<0,001). Mettendo a confronto UPC e UAC, l’accuratezza diagnostica è risultata eccellente (AUC 0,94; p<0,001), con massima sensitività e specificità per UPC≥0.3.

Caratterizzazione biomolecolare delle neoplasie lipomatose

Tra i liposarcomi, il tumore lipomatoso atipico/liposarcoma ben differenziato e il liposarcoma dedifferenziato rappresentano i sottotipi più frequenti. Spesso è difficile distinguere questi tumori da altri con caratteristiche morfologiche simili. Da un punto di vista citogenetico sono caratterizzati dalla presenza di cromosomi soprannumerari giganti e cromosomi ad anello costituiti principalmente da sequenze amplificate della regione 12q13-15. In questa regione mappano numerosi geni tra cui il gene MDM2 (murine double minute-2). La caratterizzazione molecolare di tali sottotipi diventa estremamente importante sia a fini diagnostici sia per un corretto indirizzo terapeutico, soprattutto oggi, dopo l’introduzione nella pratica clinica di terapie biologiche mirate (targeted therapies). Nel presente studio viene analizzato il ruolo dell’analisi FISH per la valutazione dello status di MDM2 nelle neoplasie lipomatose e per stabilire se questo marcatore possa essere utilizzato nella diagnosi differenziale di questi tumori. Sebbene questo studio confermi l’utilità diagnostica dell’amplificazione di MDM2 nella diagnosi del tumore lipomatoso atipico/liposarcoma ben differenziato ed il liposarcoma dedifferenziato, questo marcatore potrebbe avere in futuro anche una più ampia applicazione. Data la recente introduzione degli inibitori selettivi di MDM2 tale ricerca risulta importante non solo a fini diagnostici ma anche per la selezione dei pazienti che potranno in futuro beneficiare del trattamento con tali inibitori. Questo studio è stato effettuato anche per analizzare la rilevanza biologica del percorso che vede coinvolto il gene AKT nel liposarcoma ben differenziato e dedifferenziato e per stabilire se questo percorso possa rappresentare un utile bersaglio terapeutico in questi tumori. I dati ottenuti dimostrano che AKT è espresso ed attivato in tutti i casi di tumore lipomatoso atipico/liposarcoma ben differenziato e liposarcoma dedifferenziato.

Trattamento radioterapico ipofrazionato ad alte dosi del carcinoma prostatico con tecnica ad intensità modulata (IMRT) guidata dalle immagini (IGRT)

Obiettivo: valutare la tossicità ed il controllo di malattia di un trattamento radioterapico ipofrazionato ad alte dosi con tecnica ad intensità modulata (IMRT) guidata dalle immagini (IGRT) in pazienti affetti da carcinoma prostatico a rischio intermedio, alto ed altissimo di recidiva. Materiali e metodi: tutti i pazienti candidati al trattamento sono stati stadiati e sottoposti al posizionamento di tre “markers” fiduciali intraprostatici necessari per l’IGRT. Mediante tecnica SIB – IMRT sono stati erogati alla prostata 67,50 Gy in 25 frazioni (EQD2 = 81 Gy), alle vescichette 56,25 Gy in 25 frazioni (EQD2 = 60,35 Gy) e ai linfonodi pelvici, qualora irradiati, 50 Gy in 25 frazioni. La tossicità gastrointestinale (GI) e genitourinaria (GU) è stata valutata mediante i CTCAE v. 4.03. Per individuare una possibile correlazione tra i potenziali fattori di rischio e la tossicità registrata è stato utilizzato il test esatto di Fisher e la sopravvivenza libera da malattia è stata calcolata mediante il metodo di Kaplan-Meier. Risultati: sono stati arruolati 71 pazienti. Il follow up medio è di 19 mesi (3-35 mesi). Nessun paziente ha dovuto interrompere il trattamento per la tossicità acuta. Il 14% dei pazienti (10 casi) ha presentato una tossicità acuta GI G ≥ 2 e il 15% (11 pazienti) ha riportato una tossicità acuta GU G2. Per quanto riguarda la tossicità tardiva GI e GU G ≥ 2, essa è stata documentata, rispettivamente, nel 14% dei casi (9 pazienti) e nell’11% (7 pazienti). Non è stata riscontrata nessuna tossicità, acuta o cronica, G4. Nessun fattore di rischio correlava con la tossicità. La sopravvivenza libera da malattia a 2 anni è del 94%. Conclusioni: il trattamento radioterapico ipofrazionato ad alte dosi con IMRT-IGRT appare essere sicuro ed efficace. Sono comunque necessari ulteriori studi per confermare questi dati ed i presupposti radiobiologici dell’ipofrazionamento del carcinoma prostatico.

Sindrome di cushing nel cane: Nuove prospettive diagnostiche e terapeutiche

La sindrome di Cushing (SC) è una delle endocrinopatie più comuni nel cane. La diagnosi richiede l'integrazione di anamnesi, segnalamento, segni clinici, esami ematobiochimici, test endocrini specifici e diagnostica per immagini . Nel corso degli anni diversi sono i principi attivi testati per la terapia della SC del cane. In passato, il mitotane è stato il farmaco più utilizzato, sebbene il suo uso risulti complicato e non privo di potenziali effetti collaterali. Recentemente, il trilostano ha dimostrato di essere un trattamento efficace per il controllo dei sintomi ed è stato approvato per tale uso nel cane. Al fine di testare metodiche non invasive per la diagnosi di SC nel cane abbiamo valutato le concentrazioni di cortisolo nel pelo (HCC) .Queste risultavano significativamente più elevate nei cani con SC rispetto ai cani sani e malati. Questo test può essere quindi considerato una procedura diagnostica non invasiva in cani con un elevato sospetto di SC. Inoltre, a causa della difficile reperibilità dell’ACTH esogeno sono state valutate le concentrazioni di cortisolo basale come strumento di monitoraggio in cani con SC trattati con trilostano. Tuttavia la singola valutazione del cortisolo basale non rappresenta un parametro efficace ed accurato per il monitoraggio della terapia con trilostano. Sono stati inoltre valutati i fattori prognostici in cani con SC alla diagnosi. L' iperfosfatemia è risultata un riscontro comune nei cani SC, rappresentando un fattore prognostico negativo. La terapia chirurgica non è una procedura di routine nella SC del cane, tuttavia abbiamo descritto l'approccio di ipofisectomia transsfenoidale in un Galgo spagnolo di 8 anni con SC . Il cane è stato sottoposto per due volte ad ipofisectomia transsfenoidale che ha permesso di rimuovere completamente il macroadenoma ipofisario. In conclusione, questi studi ci hanno permesso di indagare alcuni aspetti patogenetici, clinici e diagnostici della SC del cane.

Symbolic Dynamics Analysis: a new methodology for foetal heart rate variability analysis

Cardiotocography (CTG) is a widespread foetal diagnostic methods. However, it lacks of objectivity and reproducibility since its dependence on observer's expertise. To overcome these limitations, more objective methods for CTG interpretation have been proposed. In particular, many developed techniques aim to assess the foetal heart rate variability (FHRV). Among them, some methodologies from nonlinear systems theory have been applied to the study of FHRV. All the techniques have proved to be helpful in specific cases. Nevertheless, none of them is more reliable than the others. Therefore, an in-depth study is necessary. The aim of this work is to deepen the FHRV analysis through the Symbolic Dynamics Analysis (SDA), a nonlinear technique already successfully employed for HRV analysis. Thanks to its simplicity of interpretation, it could be a useful tool for clinicians. We performed a literature study involving about 200 references on HRV and FHRV analysis; approximately 100 works were focused on non-linear techniques. Then, in order to compare linear and non-linear methods, we carried out a multiparametric study. 580 antepartum recordings of healthy fetuses were examined. Signals were processed using an updated software for CTG analysis and a new developed software for generating simulated CTG traces. Finally, statistical tests and regression analyses were carried out for estimating relationships among extracted indexes and other clinical information. Results confirm that none of the employed techniques is more reliable than the others. Moreover, in agreement with the literature, each analysis should take into account two relevant parameters, the foetal status and the week of gestation. Regarding the SDA, results show its promising capabilities in FHRV analysis. It allows recognizing foetal status, gestation week and global variability of FHR signals, even better than other methods. Nevertheless, further studies, which should involve even pathological cases, are necessary to establish its reliability.

Fattori prognostici in corso di malattia renale cronica (ckd) nel cane

Negli ultimi anni si è assistito ad un miglioramento della qualità di vita dei piccoli animali che, oltre ad aumentarne l'aspettativa di vita, ha determinato un aumento della frequenza di patologie associate all'età medio-avanzata, quali le patologie renali croniche. Il presente studio si fonda sulla necessità, sempre più sentita nella pratica clinica veterinaria, di poter fornire al proprietario del paziente affetto da CKD, una serie di parametri che, oltre a fungere da target terapeutico, possano aiutare a comprenderne la prognosi. Lo studio ha valutato una popolazione di cani affetti da CKD e ne ha seguito o ricostruito il follow-up, per tutto il periodo di sopravvivenza fino al momento dell’exitus. Di tali soggetti sono stati raccolti dati relativi ad anamnesi, esame clinico, misurazione della pressione arteriosa, diagnostica per immagini, esami ematochimici, analisi delle urine ed eventuale esame istologico renale. È stato possibile individuare alcuni importanti fattori prognostici per la sopravvivenza in pazienti con CKD. Oltre a fattori ben noti in letteratura, come ad esempio elevati valori di creatinina e fosforo, o la presenza di proteinuria, è stato possibile anche evidenziare il ruolo prognostico negativo di alcuni parametri meno noti, ed in particolare delle proteine di fase acuta positive e negative, e del rapporto albumina/globuline. Una possibile spiegazione del valore prognostico di tali parametri risiede nel ruolo prognostico negativo dell’infiammazione nel paziente con CKD: tale ruolo è stato suggerito e dimostrato nell’uomo e avrebbe alla base numerosi possibili meccanismi (sviluppo di anemia, complicazioni gastroenteriche, neoplasie, etc.), ma dati analoghi sono mancanti in medicina veterinaria. Una seconda possibile spiegazione risiede nel fatto che potenzialmente i livelli delle proteine di fase acuta possono essere influenzati dalla presenza di proteinuria nel paziente con CKD e di conseguenza potrebbero essere una conferma di come la proteinuria influenzi negativamente l'outcome.

Real-Time Engine Diagnostic and Control Based on Acoustic Emissions Analysis

Engine developers are putting more and more emphasis on the research of maximum thermal and mechanical efficiency in the recent years. Research advances have proven the effectiveness of downsized, turbocharged and direct injection concepts, applied to gasoline combustion systems, to reduce the overall fuel consumption while respecting exhaust emissions limits. These new technologies require more complex engine control units. The sound emitted from a mechanical system encloses many information related to its operating condition and it can be used for control and diagnostic purposes. The thesis shows how the functions carried out from different and specific sensors usually present on-board, can be executed, at the same time, using only one multifunction sensor based on low-cost microphone technology. A theoretical background about sound and signal processing is provided in chapter 1. In modern turbocharged downsized GDI engines, the achievement of maximum thermal efficiency is precluded by the occurrence of knock. Knock emits an unmistakable sound perceived by the human ear like a clink. In chapter 2, the possibility of using this characteristic sound for knock control propose, starting from first experimental assessment tests, to the implementation in a real, production-type engine control unit will be shown. Chapter 3 focus is on misfire detection. Putting emphasis on the low frequency domain of the engine sound spectrum, features related to each combustion cycle of each cylinder can be identified and isolated. An innovative approach to misfire detection, which presents the advantage of not being affected by the road and driveline conditions is introduced. A preliminary study of air path leak detection techniques based on acoustic emissions analysis has been developed, and the first experimental results are shown in chapter 4. Finally, in chapter 5, an innovative detection methodology, based on engine vibration analysis, that can provide useful information about combustion phase is reported.

Prediction Nomogram for 68Ga-PSMA-11 PET/CT in different clinical settings of PSA failure after radical treatment for Prostate Cancer

Objective The objective of this study was to develop a clinical nomogram to predict gallium-68 prostate-specific membrane antigen positron emission tomography/computed tomography (68Ga-PSMA-11-PET/CT) positivity in different clinical settings of PSA failure. Materials and methods Seven hundred three (n = 703) prostate cancer (PCa) patients with confirmed PSA failure after radical therapy were enrolled. Patients were stratified according to different clinical settings (first-time biochemical recurrence [BCR]: group 1; BCR after salvage therapy: group 2; biochemical persistence after radical prostatectomy [BCP]: group 3; advanced stage PCa before second-line systemic therapies: group 4). First, we assessed 68Ga-PSMA-11-PET/CT positivity rate. Second, multivariable logistic regression analyses were used to determine predictors of positive scan. Third, regression-based coefficients were used to develop a nomogram predicting positive 68Ga-PSMA-11-PET/CT result and 200 bootstrap resamples were used for internal validation. Fourth, receiver operating characteristic (ROC) analysis was used to identify the most informative nomogram’s derived cut-off. Decision curve analysis (DCA) was implemented to quantify nomogram’s clinical benefit. Results 68Ga-PSMA-11-PET/CT overall positivity rate was 51.2%, while it was 40.3% in group 1, 54% in group 2, 60.5% in group 3, and 86.9% in group 4 (p < 0.001). At multivariable analyses, ISUP grade, PSA, PSA doubling time, and clinical setting were independent predictors of a positive scan (all p ≤ 0.04). A nomogram based on covariates included in the multivariate model demonstrated a bootstrap-corrected accuracy of 82%. The nomogram-derived best cut-off value was 40%. In DCA, the nomogram revealed clinical net benefit of > 10%. Conclusions This novel nomogram proved its good accuracy in predicting a positive scan, with values ≥ 40% providing the most informative cut-off in counselling patients to 68Ga-PSMA-11-PET/CT. This tool might be important as a guide to clinicians in the best use of PSMA-based PET imaging.

Patologie tiroidee e surrenaliche del cane e del gatto: aspetti epidemiologici, clinici e clinico-patologici

L’ipertiroidismo felino rappresenta oggi la più comune endocrinopatia della specie. I capitoli 2 e 3 costituiscono una revisione della letteratura in merito agli aspetti clinici, diagnostici e terapeutici della patologia. Il capitolo 4 indaga il ruolo della dimetilarginina simmetrica (SDMA) come marker di funzionalità renale nei gatti ipertiroidei prima e dopo terapia medica. La patologia tiroidea più comune nel cane è l’ipotiroidismo. Nello studio riportato al capitolo 5 sono state indagate le performance diagnostiche di freeT3, freeT4, rT3, 3,3-T2 e 3,5-T2, misurati tramite LC-MS/MS, nel differenziare tra cani ipotiroidei, cani con patologie non-tiroidee e cani sani. La presenza di una possibile correlazione tra la gravità della condizione clinica dei pazienti ipotiroidei, le variabili emato-chimiche e le concentrazioni sieriche di cTSH è stata valutata nel capitolo 6. Il capitolo 7 valuta l’andamento dell’SDMA in cani ipotiroidei prima e dopo supplementazione ormonale. A differenza della Sindrome di Cushing dell’uomo, che è considerata una malattia rara, nel cane l’ipercortisolismo spontaneo (HC) è una delle endocrinopatie più comuni. Gli aspetti epidemiologici dell’HC e la ricerca di un metodo di monitoraggio alternativo al test di stimolazione con ACTH nei cani trattati con Trilostano sono stati approfonditi rispettivamente nei capitoli 8 e 9. A differenza dell'HC, l'ipoadrenocorticismo primario (PH) è una patologia rara nel cane. Lo scopo dello studio riportato nel capitolo 10 consiste nel descrivere le frazioni escretorie degli elettroliti urinari nei cani con PH e di indagare se esse possano rappresentare un utile supporto alla diagnosi e al trattamento del PH canino. Il riscontro accidentale di masse surrenaliche rappresenta una criticità diagnostica. Infatti, può essere difficile distinguere morfologicamente tra lesioni corticali e midollari e tra lesioni maligne e benigne. Nel capitolo 11 vengono descritti i rilievi immunoistochimici dell'incidentaloma surrenalico nel cane e viene valutato il ruolo del Ki-67 PI come indicatore di malignità.

Outcome analysis of predictors in locally advanced pancreatic cancer

Guidelines report a wide range of options in locally advanced pancreatic cancer (LAPC): definitive chemotherapy or chemoradiotherapy or the emerging stereotactic body radiotherapy (SBRT) (+/- chemotherapy). On behalf of the AIRO (Italian Association of Radiation Oncology and Clinical Oncology) Gastrointestinal Study Group, we collected retrospective clinical data on 419 LAPC from 15 Italian centers. The study protocol (PAULA-1: Pooled Analysis in Unresectable Locally Advanced pancreatic cancer) was approved by institutional review board of S. Orsola-Malpighi Hospital (201/2015/O/OssN). From this large database we performed tree different studies. The first was a retrospective study about 56 LAPC treated with SBRT at a median biologically equivalent dose of 48 Gy +/- chemotherapy. We demonstrated a statistically significant impact of biologically equivalent dose based on an α/β ratio of 10Gy ≥ 48Gy for local control (LC) (p: 0.045) and overall survival (p: 0.042) in LAPC. The second was a retrospective matched-cohort case-control study comparing SBRT (40 patients) and chemoradiation (40 patients) in LAPC in terms of different endpoints. Our findings suggested an equivalence in terms of most outcomes among the two treatments and an advantage of SBRT in terms of LC (p: 0.017). The third study was a retrospective comparison of definitive chemotherapy, chemoradiotherapy and SBRT (+/- chemotherapy) in terms of different outcomes in LAPC. A predictive model for LC in LAPC was also developed reaching an AUC of 68% (CI 58,7%-77,4%). SBRT treatment emerged as a positive predictive factor for improved LC. Findings deriving from our three studies suggest that SBRT is comparable to standard of care (definitive chemotherapy and chemoradiotherapy) in terms of outcomes. SBRT seems to be an emerging therapeutic option in LAPC significantly improving local control. Furthermore, we have shown the potential of a predictive model for LC. Randomized trials are needed to compare these different therapeutic options in LAPC.

Proton radiotherapy: a therapeutic opportunity for pediatric brain tumor patients

Proton radiation therapy is a form of external radiation that uses charged particles which have distinct physical advantages to deliver the majority of its dose in the target while minimizing the dose of radiation to normal tissues. In children who are particularly susceptible even at low and medium doses of radiation, the significant reduction of integral dose can potentially mitigate the incidence of side effects and improve quality of life. The aim of the first part of the thesis is to describe the physical and radiobiological properties of protons, the Proton Therapy Center of Trento (TCPT) active for clinical purpose since 2014, which use the most recent technique called active pencil beam scanning. The second part of the thesis describes the preliminary clinical results of 23 pediatric patients with central nervous system tumors as well as of two aggressive pediatric meningiomas treated with pencil beam scanning. All the patients were particularly well-suited candidates for proton therapy (PT) for possible benefits in terms of survival and incidence of acute and late side effects. We reported also a multicentric experience of 27 medulloblastoma patients (median age 6 years, M/F ratio 13/14) treated between 2015 and 2020 at TPTC coming from three Pediatric oncology centers: Bologna, Florence, and Ljubljana, with a focus on clinical results and toxicities related to radiotherapy (RT). Proton therapy was associated with mostly mild acute and late adverse effects and no cases of CNS necrosis or high grade of neuroradiological abnormailities. Comparable rates of survival and local control were obtained to those achievable with conventional RT. Finally, we performed a systematic review to specifically address the safety of PT for pediatric CNS patients, late side effects and clinical effectiveness after PT in this patient group.

Big data analytics for proactive and predictive maintenance in electric car battery packs

The idea behind the project is to develop a methodology for analyzing and developing techniques for the diagnosis and the prediction of the state of charge and health of lithium-ion batteries for automotive applications. For lithium-ion batteries, residual functionality is measured in terms of state of health; however, this value cannot be directly associated with a measurable value, so it must be estimated. The development of the algorithms is based on the identification of the causes of battery degradation, in order to model and predict the trend. Therefore, models have been developed that are able to predict the electrical, thermal and aging behavior. In addition to the model, it was necessary to develop algorithms capable of monitoring the state of the battery, online and offline. This was possible with the use of algorithms based on Kalman filters, which allow the estimation of the system status in real time. Through machine learning algorithms, which allow offline analysis of battery deterioration using a statistical approach, it is possible to analyze information from the entire fleet of vehicles. Both systems work in synergy in order to achieve the best performance. Validation was performed with laboratory tests on different batteries and under different conditions. The development of the model allowed to reduce the time of the experimental tests. Some specific phenomena were tested in the laboratory, and the other cases were artificially generated.