Fluidodinamica biomedica computazionale del flusso sanguigno in presenza di affezioni strumentali e/o patologiche

La tesi di Dottorato studia il flusso sanguigno tramite un codice agli elementi finiti (COMSOL Multiphysics). Nell’arteria è presente un catetere Doppler (in posizione concentrica o decentrata rispetto all’asse di simmetria) o di stenosi di varia forma ed estensione. Le arterie sono solidi cilindrici rigidi, elastici o iperelastici. Le arterie hanno diametri di 6 mm, 5 mm, 4 mm e 2 mm. Il flusso ematico è in regime laminare stazionario e transitorio, ed il sangue è un fluido non-Newtoniano di Casson, modificato secondo la formulazione di Gonzales & Moraga. Le analisi numeriche sono realizzate in domini tridimensionali e bidimensionali, in quest’ultimo caso analizzando l’interazione fluido-strutturale. Nei casi tridimensionali, le arterie (simulazioni fluidodinamiche) sono infinitamente rigide: ricavato il campo di pressione si procede quindi all’analisi strutturale, per determinare le variazioni di sezione e la permanenza del disturbo sul flusso. La portata sanguigna è determinata nei casi tridimensionali con catetere individuando tre valori (massimo, minimo e medio); mentre per i casi 2D e tridimensionali con arterie stenotiche la legge di pressione riproduce l’impulso ematico. La mesh è triangolare (2D) o tetraedrica (3D), infittita alla parete ed a valle dell’ostacolo, per catturare le ricircolazioni. Alla tesi sono allegate due appendici, che studiano con codici CFD la trasmissione del calore in microcanali e l’ evaporazione di gocce d’acqua in sistemi non confinati. La fluidodinamica nei microcanali è analoga all’emodinamica nei capillari. Il metodo Euleriano-Lagrangiano (simulazioni dell’evaporazione) schematizza la natura mista del sangue. La parte inerente ai microcanali analizza il transitorio a seguito dell’applicazione di un flusso termico variabile nel tempo, variando velocità in ingresso e dimensioni del microcanale. L’indagine sull’evaporazione di gocce è un’analisi parametrica in 3D, che esamina il peso del singolo parametro (temperatura esterna, diametro iniziale, umidità relativa, velocità iniziale, coefficiente di diffusione) per individuare quello che influenza maggiormente il fenomeno.

Predictive Ability of NGAL as a Marker of Renal Damage: evaluation of Multiple Clinical Settings

Introduction. Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin (NGAL) belongs to the family of lipocalins and it is produced by several cell types, including renal tubular epithelium. In the kidney its production increases during acute damage and this is reflected by the increase in serum and urine levels. In animal studies and clinical trials, NGAL was found to be a sensitive and specific indicator of acute kidney injury (AKI). Purpose. The aim of this work was to investigate, in a prospective manner, whether urine NGAL can be used as a marker in preeclampsia, kidney transplantation, VLBI and diabetic nephropathy. Materials and methods. The study involved 44 consecutive patients who received renal transplantation; 18 women affected by preeclampsia (PE); a total of 55 infants weighing ≤1500 g and 80 patients with Type 1 diabetes. Results. A positive correlation was found between urinary NGAL and 24 hours proteinuria within the PE group. The detection of higher uNGAL values in case of severe PE, even in absence of statistical significance, confirms that these women suffer from an initial renal damage. In our population of VLBW infants, we found a positive correlation of uNGAL values at birth with differences in sCreat and eGFR values from birth to day 21, but no correlation was found between uNGAL values at birth and sCreat and eGFR at day 7. systolic an diastolic blood pressure decreased with increasing levels of uNGAL. The patients with uNGAL <25 ng/ml had significantly higher levels of systolic blood pressure compared with the patients with uNGAL >50 ng/ml ( p<0.005). Our results indicate the ability of NGAL to predict the delay in functional recovery of the graft. Conclusions. In acute renal pathology, urinary NGAL confirms to be a valuable predictive marker of the progress and status of acute injury.

Uremic Neuropathy: Epiemiological Study in Hemodialysis Patients

Background/Aims. Uremic Neuropathy (UN) highly limits the individual self-sufficiency causing near-continuous pain. An estimation of the actual UN prevalence among hemodialysis patients was the aim of the present work. Methods. We studied 225 prevalent dialysis patients from two Italian Centres. The Michigan Neuropathy Score Instrument (MNSI), already validated in diabetic neuropathy, was used for the diagnosis of UN. It consisted of a questionnaire (MNSI_Q) and a physical-clinical evaluation (MNSI_P). Patients without any disease possibly inducing secondary neuropathy and with MNSI score  3 have been diagnosed as affected by UN. Electroneurographic (ENG) lower limbs examination was performed in these patients to compare sensory conduction velocities (SCV) and sensory nerve action potentials (SNAP) with the MNSI results. Results. Thirtyseven patients (16.4%) were identified as being affected by UN, while 9 (4%) presented a score <3 in spite of neuropathic symptoms. In the 37 UN patients a significant correlation was found between MNSI_P and SCV (r2 = 0.1959; p<0.034) as well as SNAP (r2 = 0.3454; p=0.027) both measured by ENG. Conclusions. UN is an underestimated disease among the dialysis population even though it represents a huge problem in terms of pain and quality of life. MNSI could represent a valid and simple clinical-instrumental screening test for the early diagnosis of UN in view of an early therapeutic approach.

Farmacogenomica della Clofarabina nel trattamento delle Leucemie Acute pediatriche: identificazione di nuovi bersagli molecolari e del profilo genomico associato all’efficacia terapeutica del farmaco antitumorale

In quest’ultimi decenni si è assistito ad un notevole miglioramento nella terapia delle Leucemie Acute (LA) pediatriche, nonostante tutto si assiste oggi ad una fase di plateau della curva di sopravvivenza e le leucemie continuano a costituire la principale causa di morte pediatrica per malattia. Ulteriori progressi nel trattamento delle LA potrebbero essere ottenuti mediante studi di farmacogenomica che, identificando le componenti genetiche associate alla risposta individuale ai trattamenti farmacologici, consentono il disegno di terapie personalizzate e tumore-specifiche, ad alta efficacia e bassa tossicità per ciascun paziente. Il lavoro svolto è stato, dunque, finalizzato allo studio della farmacogenomica del farmaco antitumorale Clofarabina (CLO) nel trattamento delle LA pediatriche al fine di identificare marcatori genetici predittivi di risposta delle cellule leucemiche al farmaco, delucidare i meccanismi di resistenza cellulare ed individuare nuovi bersagli verso cui indirizzare terapie più mirate ed efficaci. L’analisi in vitro della sensibilità alla CLO di blasti provenienti da pazienti pediatrici affetti da Leucemia Acuta Linfoblastica (LAL) e Mieloide (LAM) ha consentito l’identificazione di due sottopopolazioni di cellule LAL ad immunofenotipo T a diversa sensibilità alla CLO. Mediante DNA-microarrays, si è identificata la “signature” genetica specificamente associata alla diversa risposta delle cellule LAL-T al farmaco. Successivamente, la caratterizzazione funzionale dei geni differenziali e l’analisi dei pathways hanno consentito l’identificazione specifica di potenziali biomarcatori di risposta terapeutica aprendo nuove prospettive per la comprensione dei meccanismi di resistenza cellulare alla CLO e suggerendo un nuovo bersaglio terapeutico per le forme LAL-T a bassa sensibilità al farmaco. In conclusione, nel lavoro svolto si sono identificati set di geni e pathways di rilievo biologico per la risposta delle cellule LAL-T alla CLO suggerendo marcatori genetici in grado di identificare i soggetti eleggibili per il trattamento o verso cui disegnare terapie innovative. Il lavoro è paradigma per l’applicazione della farmacogenomica in altre neoplasie.

La concezione del piano strutturale del verde: dalla teoria alla pratica. Ipotesi realizzativa nel Comune di Senigallia, integrando esperienze francesi

Il lavoro di ricerca descrive il percorso che ha portato alla redazione del Piano Strutturale del Verde del Comune di Senigallia (AN), quale strumento capace di migliorare la qualità di vita ed il benessere della città, intesa come ecosistema, e dei cittadini, quali parte integrante e, al tempo stesso, fruitori di suddetto ecosistema. Lo studio ha pertanto previsto dapprima un'analisi approfondita e dettagliata dell’intero territorio comunale e, successivamente, la stesura di linee guida e la definizione di soluzioni progettuali tipo indirizzate ad una pianificazione e gestione sostenibile del territorio. Il lavoro svolto non si limita alla descrizione del Piano Strutturale del Verde, ma illustra anche un caso studio francese, quale modello di analisi dell'iter successivo, che è consigliabile seguire dopo l'approvazione di questo tipo di Piani, al fine di renderli concreti ed operativi ed attuare, quindi, le linee guida da essi definite. L’obiettivo risulta dunque quello di evitare che questo importante strumento di pianificazione e gestione del territorio sia dimenticato in un cassetto degli Uffici Comunali.

Fistola Artero-venosa Radio-Cefalica Distale per Emodialisi nel paziente anziano: Valutazione dei risultati ottenuti con l'utilizzo della Tecnica Microchirurgica

PREMESSA: Le linee guida raccomandano la fistola AV radio-cefalica autogena (RCAVF)come prima scelta per l'emodialisi. Preoccupazione è stata sollevata che questo potrebbe non essere appropriato nei pazienti anziani. METODO: Noi abbiamo seguito in modo prospettico 126 pazienti per tre anni. Dopo sistematica valutazione clinica ed ecografica, la RCAVF è stata creata utilizzando un microscopio operatore. La pervietà è stata valutata subito, a 1 settimana, a 1 mese e a 1 anno. I risultati sono stati registrati e stratificati in 2 gruppi: <70a e > 70a. RISULTATI: La RCAVF è stata creata nel 75% dei <70a e nel 70% dei >70a. L'incidenza di insuccesso immediato è stata 11% (<70a) e 13% (>70a). La pervietà primaria e secondaria ad 1 anno è stata 67% e 84% (<70a), 63% e 80% (>70a). CONCLUSIONI: La microchirurgia ha permesso la creazione di RCVAF in >70a con un rischio accettabile di fallimento e lievi differenze rispetto a <70a. L'età non deve precludere una creazione di RCAVF.

Utilizzo del Rituximab nel trattamento della vasculiti ANCA associate.

Introduzione. Recenti studi hanno dimostrato che il Rituximab (RTX) è un’alternativa sicura ed efficace alla ciclofosfamide nell’indurre la remissione in pazienti con severa vasculite ANCA-associata (AAV) di nuova diagnosi o recidiva. Scopo dello studio era valutare l’efficacia e la sicurezza del RTX nei nostri pazienti con AAV. Metodi. Studio retrospettivo delle caratteristiche cliniche, dei risultati e della tolleranza al RTX dei pazienti con AAV trattati presso il nostro centro da Gennaio 2006 a Dicembre 2011. Inizialmente veniva utilizzato lo schema convenzionale delle 4 somministrazioni settimanali da 375 mg/m2. Dal 2011 sulla base dell’esperienza maturata e dei nuovi dati della letteratura si decideva di non adottare uno schema fisso per le recidive, ma di somministrare una o due dosi secondo la severità della recidiva ed il rischio infettivo. Risultati. Venivano trattati 51 pazienti con AAV, 15/51 (29%) di nuova diagnosi e 36/51 (71%) ad una recidiva. La maggior parte dei pazienti con nuova diagnosi presentavano una micropoliangioite con severo interessamento renale, 5/15 (33%) erano in dialisi dall’esordio. 32/36 (89%) pazienti trattati ad una recidiva presentavano una recidiva granulomatosa di Granulomatosi di Wegener (WG). Tutti ottenevano una remissione, più rapidamente per le manifestazioni vasculitiche. 2/5 pazienti in dialisi dall’esordio recuperavano la funzione renale. Si osservavano 11 recidive in 9 pazienti con GW mediamente dopo 23.1 mesi, tutti ottenevano nuovamente la remissione. Ad un follow-up medio di 20.1 mesi si registravano 4 decessi, 3 (3/15, 20%) nel gruppo di pazienti con nuova diagnosi, uno (1/36, 3%) nel gruppo trattato ad una recidiva. Quattro pazienti sospendevano il RTX per infezioni. Conclusioni. Nella nostra casistica il RTX si è dimostrato efficace e sicuro nell’indurre la remissione in pazienti con severa AAV, sia all’esordio che alla recidiva. I pazienti con WG presentano maggior rischio di recidiva e dovrebbero pertanto essere mantenuti in terapia immunosoppressiva dopo RTX.

Tecniche investigative ed aspetti criminologici nelle indagini giudiziarie relative ai suicidi ed alle morti equivoche. L'autopsia psicologica

La ricerca è strutturata in due sezioni: nella prima, dopo una premessa storica sul suicidio ed una lettura dei relativi dati statistici italiani integrata dall’analisi delle principali teorie sociologiche e dei principali aspetti psicopatologici e di psicologia clinica, vengono esaminati i risultati forniti da numerosi studi scientifici sul tema complementare delle morti equivoche, con particolare riferimento alle categorie a rischio rappresentate da anziani, carcerati, piloti di aerei, soggetti dediti a pratiche di asfissia autoerotica o roulette russa, istigatori delle forze di polizia e suicida stradali. Successivamente sono esaminati gli aspetti investigativi e medico-legali in tema di suicidi e morti equivoche con particolare riferimento alla tecnica dell’autopsia psicologica analizzandone le origini ed evoluzioni, il suo ambito di utilizzo ed i relativi aspetti metodologici. Nella seconda sezione del lavoro il tema dei suicidi e delle morti equivoche viene approfondito grazie all’apporto di professionisti di discipline diverse esperti in materia di autopsia psicologica ed indagini giudiziarie. A questi è stata presentata, con l’utilizzo della tecnica qualitativa “Dephi, una iniziale ipotesi di protocollo di autopsia psicologica, con le relative modalità applicative, al fine di procedere ad una sua revisione ed adattamento alle esigenze operative italiane grazie alle specifiche esperienze professionali e multidisciplinari maturate dagli esperti. I dati raccolti hanno permesso di giungere alla formulazione di un protocollo di autopsia psicologica, basato sulla elaborazione di domande generali, specifiche e conclusive, a risposta aperta, che possono esser formulate, secondo le modalità previste, alle persone affettivamente significative per la vittima nei confronti della quale si intende procedere con tale strumento investigativo.

L'interpretazione autentica nei suoi profili teorici ed applicativi

La trattazione cerca di delineare i confini teorici ed applicativi dell’istituto dell’interpretazione autentica, nella chiara consapevolezza che dietro tale tematica si celi il più complesso problema di una corretta delimitazione tra attività di legis-latio e attività di legis-executio. Il fenomeno delle leggi interpretative costituisce infatti nodo nevralgico e punto di intersezione di tre ambiti materiali distinti, ossia la teoria dell’interpretazione, la teoria delle fonti del diritto e la dottrina di matrice liberale della separazione dei poteri. All’interno del nostro ordinamento, nell’epoca più recente, si è assistito ad un aumento esponenziale di interventi legislativi interpretativi che, allo stato attuale, sono utilizzati per lo più come strumenti di legislazione ordinaria. Sotto questo profilo, il sempre più frequente ricorso alla fonte interpretativa può essere inquadrato nel più complesso fenomeno della “crisi della legge” i cui tradizionali requisiti di generalità, astrattezza ed irretroattività sono stati progressivamente abbandonati dal legislatore parallelamente con l’affermarsi dello Stato costituzionale. L’abuso dello strumento interpretativo da parte del legislatore, gravemente lesivo delle posizioni giuridiche soggettive, non è stato finora efficacemente contrastato all’interno dell’ordinamento nonostante l’elaborazione da parte della Corte costituzionale di una serie di limiti e requisiti di legittimità dell’esegesi legislativa. In tale prospettiva, diventano quindi di rilevanza fondamentale la ricerca e l’esame di strategie e rimedi, giurisdizionali ed istituzionali, tali da arginare l’“onnipotenza” del legislatore interprete. A seguito dell’analisi svolta, è maturata la consapevolezza delle potenzialità insite nella valorizzazione della giurisprudenza della Corte Edu, maggiormente incline a sanzionare l’abuso delle leggi interpretative.

Progenitori endoteliali nei pazienti con Chronic Kidney Disease - Mineral and Bone Disorder (CKD-MBD) in fase uremica: effetti del trattamento con vitamina D.

L'insufficienza renale cronica (CKD) è associata ad un rischio cardiovascolare più elevato rispetto alla popolazione generale: fattori come uremia, stress ossidativo, età dialitica, infiammazione, alterazioni del metabolismo minerale e presenza di calcificazioni vascolari incidono fortemente sulla morbosità e mortalità per cause cardiovascolari nel paziente uremico. Diversi studi hanno verificato il coinvolgimento dei progenitori endoteliali (EPC) nella malattia aterosclerotica ed è stato dimostrato che esprimono osteocalcina, marcatore di calcificazione. Inoltre, nella CKD è presente una disfunzione in numero e funzionalità delle EPC. Attualmente, il ruolo delle EPC nella formazione delle calcificazioni vascolari nei pazienti in dialisi non è stato ancora chiarito. Lo scopo della tesi è quello di studiare le EPC prelevate da pazienti con CKD, al fine di determinarne numero e fenotipo. È stato anche valutato l'effetto del trattamento in vitro e in vivo con calcitriolo e paracalcitolo sulle EPC, dato il deficit di vitamina D dei pazienti con CKD: il trattamento con vitamina D sembra avere effetti positivi sul sistema cardiovascolare. Sono stati valutati: numero di EPC circolanti e la relativa espressione di osteocalcina e del recettore della vitamina D; morfologia e fenotipo EPC in vitro; effetti di calcitriolo e paracalcitolo sull’espressione di osteocalcina e sui depositi di calcio. I risultati dello studio suggeriscono che il trattamento con vitamina D abbia un effetto positivo sulle EPC, aumentando il numero di EPC circolanti e normalizzandone la morfologia. Sia calcitriolo che paracalcitolo sono in grado di ridurre notevolmente l’espressione di OC, mentre solo il paracalcitolo ha un effetto significativo sulla riduzione dei depositi di calcio in coltura. In conclusione, il trattamento con vitamina D sembra ridurre il potenziale calcifico delle EPC nell’uremia, aprendo nuove strade per la gestione del rischio cardiovascolare nei pazienti affetti da CKD.

Sviluppo dei materiali innovativi e studio della loro interazione con sistemi biologici e biomimetici

Nell’ambito della Chimica Sostenibile e dell’applicazione dei suoi principi per la salvaguardia dell’ambiente, il progetto di dottorato ha riguardato lo sviluppo di materiali innovativi e lo studio della loro interazione con sistemi biologici e biomimetici. In particolare l’attività si è focalizzata sulla sintesi di liquidi ionici ed indagini delle interazioni con membrane cellulari e sull’utilizzo ed isolamento di molecole da fonti rinnovabili. I liquidi ionici sono sali organici liquidi a temperature inferiori ai 100 °C; sono considerati promettenti solventi a ridotta tossicità, ma vanno chiarite a pieno le modalità di interazione con i sistemi biologici ed i meccanismi di tossicità. A questo scopo è stata impiegata una batteria di test bio-chimici, con saggi di fluorescenza e colorimetrici, che hanno permesso di discriminare le diverse tipologie di interazioni con varie strutture di membrana. Le informazioni raccolte sono servite per progettare sostanze meno dannose per le strutture cellulari, al fine di scegliere le funzionalità molecolari che consentano ai liquidi ionici di mantenere la loro attività ma di essere meno dannosi per l’ambiente. Per quanto riguarda l’utilizzo ed isolamento di molecole da fonte rinnovabili, si è utilizzata la tecnica della pirolisi per l’ottenimento di starting materials ed il loro impiego nella sintesi di chemicals in alternativa a composti derivanti da fonti fossili. La pirolisi tradizionale della cellulosa fornisce una molecola interessante, per semplicità denominata LAC, in quantità insufficienti ad un uso applicativo. Nell’ambito delle ricerche svolte è stato scoperto che la pirolisi condotta in presenza di catalizzatori meso-strutturati (MCM-41) drogati con metalli di transizione, fornisce buone quantità di LAC. LAC si è dimostrato promettente sia per la produzione di nuove molecole con possibili applicazioni nella chimica fine e farmaceutica, che come monomero per nuovi polimeri (copolimero ed omopolimero).

Impatto della glomerulopatia cronica da trapianto sulla disfunzione tardiva del rene trapiantato

INTRODUCTION. Late chronic allograft disfunction (CAD) is one of the more concerning issues in the management of patients (pts) with renal transplant (tx). Humoral immune response seems to play an important role in CAD pathogenesis. AIM OF THE STUDY. To identify the causes of late chronic allograft disfunction. METHODS. This study (march 2004-august 2011) enrolled pts who underwent renal biopsy (BR) because of CAD (increase of creatininemia (s-Cr) >30% and/or proteinuria >1g/day at least one year after tx). BR were classified according to 1997/2005 Banff classification. Histological evaluation of C4d (positive if >25%), glomerulitis, tubulitis, intimal arteritis, atrophy/fibrosis and arteriolar-hyalinosis were performed. Ab anti-HLA research at BR was an inclusion criteria. Pts were divided into two groups: with or without transplant glomerulopathy (CTG). RESULTS. Evaluated BR: 93/109. BR indication: impaired s-Cr (52/93), proteinuria (23/93), both (18/93). Time Tx-BR: 7.4±6.3 yrs; s-Cr at BR: 2.7±1.4 mg/dl. CTG group(n=49) not-CTG group(n=44) p Time tx-BR (yrs) 9.3±6.7 5.3±5.2 0.002 Follow-up post-BR (yrs) 2.7±1.8 4.1±1.4 0.0001 s-Cr at BR (mg/dl) 2.9±1.3 2.4±1.5 NS Rate (%) of pts: Proteinuria at BR 61% 25% 0.0004 C4d+ 84% 25% <0.0001 Ab anti-HLA+ 71% 30% 0.0001 C4d+ and/or Ab antiHLA 92% 43% 0.0001 Glomerulitis 76% 16% <0.0001 Tubulitis 6% 32% 0.0014 Intimal arteritis 18% 0% 0.002 Arteriolar hyalinosis 65% 50% NS Atrophy/fibrosis 80% 77% NS Graft survival 45% 86% 0.00005 Histological Diagnosis: CTG group (n=49:Chronic rejection 94%;IgA recurrence + humoral activity 4%;IIA acute rejection + humoral activity 2%. Not-CTG group (n=44: GN recurrence 27%;IF/TA 23%; acute rejection 23%;BKV nephritis 9%; mild not specific alterations 18%. CONCLUSIONS: CTG is the morphological lesion mainly related to CAD. In the 92% of the cases it is associated with markers of immunological activity. It causes graft failure within five years after diagnosis in 55% of pts.

Nuovo scaffold biomimetico per il trattamento delle lesioni osteocondrali: studio clinico pilota

Nel corso degli anni diverse sono le tecniche proposte per il trattamento delle lesioni osteocondrali, da quelle mini-invasive con stimolazione midollare fino a quelle più aggressive basate sul trapianto di tessuti autologhi o eterologhi. Tutti questi metodi hanno comunque dei difetti ed è questo il motivo per cui il trattamento delle lesioni osteocondrali rappresenta tuttora una sfida per il chirurgo ortopedico, in considerazione dell’alta specializzazione e del basso potere di guarigione del tessuto cartilagineo. Buoni risultati sono stati ottenuti con innesti bioingegnerizzati o matrici polimeriche impiantati nei siti danneggiati. La quantità di scaffolds in uso per la riparazione condrale ed osteocondrale è molto ampia; essi differiscono non solo per il tipo di materiali usati per la loro realizzazione, ma anche per la presenza di promotori di una o più linee cellulari , su base condrogenica o osteogenica. Quando ci si approccia ad una lesione condrale di grandi dimensioni, l’osso sub-condrale è anch’esso coinvolto e necessita di trattamento per ottenere il corretto ripristino degli strati articolari più superficiali. La scelta più giusta sembra essere un innesto osteocondrale bioingegnerizzato, pronto per l’uso ed immediatamente disponibile, che consenta di effettuare il trattamento in un unico tempo chirurgico. Sulla base di questo razionale, dopo uno studio preclinico animale e previa autorizzazione del comitato etico locale, abbiamo condotto uno studio clinico clinico pilota utilizzando un nuovo innesto biomimetico nanostrutturato per il trattamento di lesioni condrali ed osteocondrali del ginocchio; la sua sicurezza e maneggevolezza, così come la facile riproducibilità della tecnica chirurgica ed i risultati clinici ottenuti sono stati valutati nel tempo a 6, 12, 24, 36 e 48 mesi dall’impianto in modo da testare il suo potenziale intrinseco senza l’aggiunta di alcuna linea cellulare.

Design and implementation of a novel multi-constellation FPGA-based dual frequency GNSS receiver for space applications

The PhD activity described in the document is part of the Microsatellite and Microsystem Laboratory of the II Faculty of Engineering, University of Bologna. The main objective is the design and development of a GNSS receiver for the orbit determination of microsatellites in low earth orbit. The development starts from the electronic design and goes up to the implementation of the navigation algorithms, covering all the aspects that are involved in this type of applications. The use of GPS receivers for orbit determination is a consolidated application used in many space missions, but the development of the new GNSS system within few years, such as the European Galileo, the Chinese COMPASS and the Russian modernized GLONASS, proposes new challenges and offers new opportunities to increase the orbit determination performances. The evaluation of improvements coming from the new systems together with the implementation of a receiver that is compatible with at least one of the new systems, are the main activities of the PhD. The activities can be divided in three section: receiver requirements definition and prototype implementation, design and analysis of the GNSS signal tracking algorithms, and design and analysis of the navigation algorithms. The receiver prototype is based on a Virtex FPGA by Xilinx, and includes a PowerPC processor. The architecture follows the software defined radio paradigm, so most of signal processing is performed in software while only what is strictly necessary is done in hardware. The tracking algorithms are implemented as a combination of Phase Locked Loop and Frequency Locked Loop for the carrier, and Delay Locked Loop with variable bandwidth for the code. The navigation algorithm is based on the extended Kalman filter and includes an accurate LEO orbit model.

Infrastrutture per la mobilità, interventi di trasformazione territoriale e valorizzazione immobiliare: una proposta metodologica di approccio integrato

In una situazione caratterizzata dalla scarsità delle risorse finanziare a disposizione degli enti locali, che rende necessario il contributo dei privati alla realizzazione delle opere pubbliche, e dalla scarsità delle risorse ambientali, che impone di perseguire la sostenibilità degli interventi, la tesi si pone l’obiettivo di rendere le realizzazioni di nuove infrastrutture viarie “attive” rispetto al contesto in cui si collocano, garantendo l’impegno di tutte parti coinvolte. Si tratta di ottenere il contributo dei privati oltre che per le opere di urbanizzazione primaria, funzionali all’insediamento stesso, anche per la realizzazione di infrastrutture viarie non esclusivamente dedicate a questo, ma che sono necessarie per garantirne la sostenibilità. Tale principio, che viene anche denominato “contributo di sostenibilità”, comincia oggi a trovare un’applicazione nelle pratiche urbanistiche, sconta ancora alcune criticità, in quanto i casi sviluppati si basano spesso su considerazioni che si prestano a contenziosi tra operatori privati e pubblica amministrazione. Ponendosi come obiettivo la definizione di una metodologia di supporto alla negoziazione per la determinazione univoca e oggettiva del contributo da chiedere agli attuatori delle trasformazioni per la realizzazione di nuove infrastrutture viarie, ci si è concentrati sullo sviluppo di un metodo operativo basato sull’adozione dei modelli di simulazione del traffico a 4 stadi. La metodologia proposta è stata verificata attraverso l’applicazione ad un caso di studio, che riguarda la realizzazione di un nuovo asse viario al confine tra i comuni di Castel Maggiore ed Argelato. L’asse, indispensabile per garantire l’accessibilità alle nuove aree di trasformazione che interessano quel quadrante, permette anche di risolvere alcune criticità viabilistiche attualmente presenti. Il tema affrontato quindi è quello della determinazione del contributo che ciascuno degli utilizzatori del nuovo asse dovrà versare al fine di consentirne la realizzazione. In conclusione, si formulano alcune considerazioni sull’utilità della metodologia proposta e sulla sua applicabilità a casi analoghi.