Big data in health IoE in emergency situations: between the right to privacy and digital health innovation

The chapters of the thesis focus on a limited variety of selected themes in EU privacy and data protection law. Chapter 1 sets out the general introduction on the research topic. Chapter 2 touches upon the methodology used in the research. Chapter 3 conceptualises the basic notions from a legal standpoint. Chapter 4 examines the current regulatory regime applicable to digital health technologies, healthcare emergencies, privacy, and data protection. Chapter 5 provides case studies on the application deployed in the Covid-19 scenario, from the perspective of privacy and data protection. Chapter 6 addresses the post-Covid European regulatory initiatives on the subject matter, and its potential effects on privacy and data protection. Chapter 7 is the outcome of a six-month internship with a company in Italy and focuses on the protection of fundamental rights through common standardisation and certification, demonstrating that such standards can serve as supporting tools to guarantee the right to privacy and data protection in digital health technologies. The thesis concludes with the observation that finding and transposing European privacy and data protection standards into scenarios, such as public healthcare emergencies where digital health technologies are deployed, requires rapid coordination between the European Data Protection Authorities and the Member States guarantee that individual privacy and data protection rights are ensured.

Performance evaluation of detectors for digital radiography

To date the hospital radiological workflow is completing a transition from analog to digital technology. Since the X-rays digital detection technologies have become mature, hospitals are trading on the natural devices turnover to replace the conventional screen film devices with digital ones. The transition process is complex and involves not just the equipment replacement but also new arrangements for image transmission, display (and reporting) and storage. This work is focused on 2D digital detector’s characterization with a concern to specific clinical application; the systems features linked to the image quality are analyzed to assess the clinical performances, the conversion efficiency, and the minimum dose necessary to get an acceptable image. The first section overviews the digital detector technologies focusing on the recent and promising technological developments. The second section contains a description of the characterization methods considered in this thesis categorized in physical, psychophysical and clinical; theory, models and procedures are described as well. The third section contains a set of characterizations performed on new equipments that appears to be some of the most advanced technologies available to date. The fourth section deals with some procedures and schemes employed for quality assurance programs.

Antipodal random sequences with prescribed second-order statistics: application to Compressive Sensing and UWB system based on DS-CDMA

It is usual to hear a strange short sentence: «Random is better than...». Why is randomness a good solution to a certain engineering problem? There are many possible answers, and all of them are related to the considered topic. In this thesis I will discuss about two crucial topics that take advantage by randomizing some waveforms involved in signals manipulations. In particular, advantages are guaranteed by shaping the second order statistic of antipodal sequences involved in an intermediate signal processing stages. The first topic is in the area of analog-to-digital conversion, and it is named Compressive Sensing (CS). CS is a novel paradigm in signal processing that tries to merge signal acquisition and compression at the same time. Consequently it allows to direct acquire a signal in a compressed form. In this thesis, after an ample description of the CS methodology and its related architectures, I will present a new approach that tries to achieve high compression by design the second order statistics of a set of additional waveforms involved in the signal acquisition/compression stage. The second topic addressed in this thesis is in the area of communication system, in particular I focused the attention on ultra-wideband (UWB) systems. An option to produce and decode UWB signals is direct-sequence spreading with multiple access based on code division (DS-CDMA). Focusing on this methodology, I will address the coexistence of a DS-CDMA system with a narrowband interferer. To do so, I minimize the joint effect of both multiple access (MAI) and narrowband (NBI) interference on a simple matched filter receiver. I will show that, when spreading sequence statistical properties are suitably designed, performance improvements are possible with respect to a system exploiting chaos-based sequences minimizing MAI only.

Valorizzazione di cartografia storica attraverso moderne tecniche geomatiche: recupero metrico, elaborazione e consultazione in ambiente digitale

“Cartographic heritage” is different from “cartographic history”. The second term refers to the study of the development of surveying and drawing techniques related to maps, through time, i.e. through different types of cultural environment which were background for the creation of maps. The first term concerns the whole amount of ancient maps, together with these different types of cultural environment, which the history has brought us and which we perceive as cultural values to be preserved and made available to many users (public, institutions, experts). Unfortunately, ancient maps often suffer preservation problems of their analog support, mostly due to aging. Today, metric recovery in digital form and digital processing of historical cartography allow preserving map heritage. Moreover, modern geomatic techniques give us new chances of using historical information, which would be unachievable on analog supports. In this PhD thesis, the whole digital processing of recovery and elaboration of ancient cartography is reported, with a special emphasis on the use of digital tools in preservation and elaboration of cartographic heritage. It is possible to divide the workflow into three main steps, that reflect the chapter structure of the thesis itself: • map acquisition: conversion of the ancient map support from analog to digital, by means of high resolution scanning or 3D surveying (digital photogrammetry or laser scanning techniques); this process must be performed carefully, with special instruments, in order to reduce deformation as much as possible; • map georeferencing: reproducing in the digital image the native metric content of the map, or even improving it by selecting a large number of still existing ground control points; this way it is possible to understand the projection features of the historical map, as well as to evaluate and represent the degree of deformation induced by the old type of cartographic transformation (that can be unknown to us), by surveying errors or by support deformation, usually all errors of too high value with respect to our standards; • data elaboration and management in a digital environment, by means of modern software tools: vectorization, giving the map a new and more attractive graphic view (for instance, by creating a 3D model), superimposing it on current base maps, comparing it to other maps, and finally inserting it in GIS or WebGIS environment as a specific layer. The study is supported by some case histories, each of them interesting from the point of view of one digital cartographic elaboration step at least. The ancient maps taken into account are the following ones: • three maps of the Po river delta, made at the end of the XVI century by a famous land-surveyor, Ottavio Fabri (he is single author in the first map, co-author with Gerolamo Pontara in the second map, co-author with Bonajuto Lorini and others in the third map), who wrote a methodological textbook where he explains a new topographical instrument, the squadra mobile (mobile square) invented and used by himself; today all maps are preserved in the State Archive of Venice; • the Ichnoscenografia of Bologna by Filippo de’ Gnudi, made in the 1702 and today preserved in the Archiginnasio Library of Bologna; it is a scenographic view of the city, captured in a bird’s eye flight, but also with an icnographic value, as the author himself declares; • the map of Bologna by the periti Gregorio Monari and Antonio Laghi, the first map of the city derived from a systematic survey, even though it was made only ten years later (1711–1712) than the map by de’ Gnudi; in this map the scenographic view was abandoned, in favor of a more correct representation by means of orthogonal projection; today the map is preserved in the State Archive of Bologna; • the Gregorian Cadastre of Bologna, made in 1831 and updated until 1927, now preserved in the State Archive of Bologna; it is composed by 140 maps and 12 brogliardi (register volumes). In particular, the three maps of the Po river delta and the Cadastre were studied with respect to their acquisition procedure. Moreover, the first maps were analyzed from the georeferencing point of view, and the Cadastre was analyzed with respect to a possible GIS insertion. Finally, the Ichnoscenografia was used to illustrate a possible application of digital elaboration, such as 3D modeling. Last but not least, we must not forget that the study of an ancient map should start, whenever possible, from the consultation of the precious original analogical document; analysis by means of current digital techniques allow us new research opportunities in a rich and modern multidisciplinary context.

La responsabilità civile nelle attività sanitarie

La materia della responsabilità medico-sanitaria è stata interessata nell’ultimo decennio da significative innovazioni, innescate da diversi fattori, quali gli eccezionali progressi scientifici e tecnologici, l’influenza dei diritti stranieri e, in particolare, quello di fonte comunitaria. Tale fenomeno trascende il rapporto diretto medico-paziente e coinvolge la struttura sanitaria e la dimensione organizzativa della stessa. Sintomatica di tali innovazioni è la profonda evoluzione terminologica. Attualmente, infatti, si fa riferimento alla responsabilità medica o medico-sanitaria e non più alla responsabilità del medico, in quanto non può trascurarsi l’indispensabile apporto del personale infermieristico, delle ostetriche, degli assistenti sanitari e dei tecnici delle diverse branche della medicina. Si assiste, pertanto, ad un fenomeno di «spersonalizzazione» ed aggravamento della complessità dell’attività sanitaria: al trattamento propriamente diagnostico e terapeutico, si affiancano altre attività, di tipo informativo, alberghiero, assistenziale, così come nuove tipologie di trattamenti, quali la chirurgia estetica e ricostruttiva, il potenziamento fisico e muscolare, la sterilizzazione, la modificazione dei caratteri sessuali esterni. Ultimamente, poi, l’attenzione si è spostata sul destinatario dell’attività medica e, in particolar modo, sul consenso informato ai trattamenti sanitari e, soprattutto, alle modalità in cui lo stesso viene prestato. Al contempo, sono emersi aspetti di diritto costituzionale, attinenti alla tutela della persona, dei dati personali e sensibili, al diritto alla salute, concepito come diritto dell’essere umano in quanto tale, a prescindere dal requisito della cittadinanza, di diritto amministrativo, riguardanti l’organizzazione delle strutture sanitarie, di diritto penale e di deontologia professionale. All’incedere dei progressi scientifici e tecnologici raggiunti, tuttavia, corrisponde l’accanito desiderio di rivalsa in caso di fallimento delle cure e dei trattamenti o di esiti nefasti degli stessi, la quale ha condotto ad una sensibile accentuazione dei giudizi di responsabilità in campo medico. Basti pensare che, nell’ultimo decennio, i processi civili sono addirittura triplicati per il concatenarsi di molteplici concause: l’aumento delle patologie curate, l’evoluzione qualitativa dei mezzi di cura, la sensibilizzazione delle associazioni a difesa dei diritti del malato, l’allungamento della vita media dell’uomo, la pressione dei mass-media, la maggior consapevolezza dei propri diritti da parte del cittadino, la stessa evoluzione della responsabilità civile e delle sue funzioni. Ciò ha comportato, tra l’altro, un certo grado di uniformità nella disciplina applicabile agli illeciti, a prescindere dal titolo contrattuale o extracontrattuale della responsabilità.

Valutazione della proteinuria e del follow-up clinico e clinicopatologico in cani affetti da Leishmaniosi canina

Introduzione: la leishmaniosi canina (CanL) è una malattia infettiva, trasmessa da vettore e sostenuta da un protozoo, la Leishmania infantum. La CanL ha assunto sempre più importanza sia in medicina veterinaria che in medicina umana. La leishmaniosi è fortemente associata allo sviluppo di una nefropatia cronica. Disegno dello studio: studio di coorte retrospettivo. Obiettivo: individuare le alterazioni clinico-patologiche prevalenti al momento dell’ammissione e durante il follow-up del paziente, per identificare quelle con un valore prognostico maggiore. Materiali e metodi: 167 cani, per un totale di 187 casi trattati, con diagnosi sierologica e/o citologica di Leishmaniosi e dati ematobiochimici completi, elettroforesi sierica, analisi delle urine e biochimica urinaria comprensiva di proteinuria (UPC) ed albuminuria (UAC), profilo coagulativo (ATIII, d-Dimeri, Fibrinogeno) e marker d’infiammazione (CRP). Dei pazienti inclusi è stato seguito il follow-up clinico e clinicopatologico per un periodo di tempo di due anni e sono stati considerati. Risultati: Le alterazione clinicopatologiche principali sono state anemia (41%), iperprotidemia (42%), iperglobulinemia (75%), ipoalbuminemia (66%), aumento della CRP (57%), incremento dell’UAC (78%), aumento dell’UPC (70%), peso specifico inadeguato (54%) e riduzione dell’ATIII (52%). Il 37% dei pazienti non era proteinurico e di questi il 27% aveva già un’albuminuria patologica. Il 38% dei pazienti aveva una proteinuria nefrosica (UPC>2,5) e il 22% era iperazotemico. I parametri clinicopatologici hanno mostrato una tendenza a rientrare nella normalità dopo il 90° giorno di follow-up. La creatinina sierica, tramite un analisi multivariata, è risultata essere il parametro correlato maggiormente con l’outcome del paziente. Conclusione: i risultati ottenuti in funzione dell’outcome dei pazienti hanno mostrato che i soggetti deceduti durante il follow-up, al momento dell’ammissione avevano valori di creatinina, UPC e UAC più elevati e ingravescenti. Inoltre l’UAC può venire considerato un marker precoce di nefropatia e la presenza di iperazotemia all’ammissione, in questi pazienti, ha un valore prognostico negativo.

Farmacocinetica della buprenorfina, e del suo metabolita norbuprenorfina, somministrata come infusione costante nel periodo post-operatorio in cagne sane sottoposte ad ovariectomia

Il dolore non è solo una conseguenza della malattia ma un fattore patogeno che è di per se stesso in grado di perpetuare il danno all’organismo. Il suo trattamento non è quindi solo un atto di umanità ma un contributo ad arrestare la malattia e restituire la salute al paziente. Tra i farmaci più popolari per la terapia del dolore negli animali da affezione si trova la buprenorfina. Questa molecola viene impiegata con successo da anni nel cane e nel gatto per motivi riconducibili, oltre che alla sua efficacia (la sua potenza è diverse volte quella della morfina), alla lunga durata d’azione e alla scarsità degli effetti collaterali. Nonostante l’ampia diffusione e longevità del suo utilizzo, però, sappiamo poco della farmacocinetica di questa molecola negli animali da affezione; i dosaggi clinicamente impiegati sono di fatto estrapolati dagli studi nell’uomo oppure basati su semplici osservazioni degli effetti; i pochi dati farmacocinetici ottenuti nel cane fanno riferimento a singoli boli di dosi che non sempre corrispondono a quelle clinicamente impiegate. Nonostante la buprenorfina trovi il suo principale impiego nelle somministrazioni protratte a lungo (durante il periodo post-operatorio o la degenza ospedaliera) non è mai stato indagato il profilo farmacocinetico della molecola somministrata a boli ripetuti o come infusione continua. Il nostro studio si pone come obiettivo di indagare la farmacocinetica della buprenorfina somministrata come bolo di carico seguito da un’infusione costante a dosaggi considerati clinici in cani sani nel periodo post operatorio. Lo scopo ultimo è quello di sviluppare un protocollo per la somministrazione di questa molecola in modo prolungato in pazienti degenti ed addolorati per poi, in futuro, confrontare la somministrazione come infusione continua con i tradizionali boli ripetuti. Per lo studio sono state utilizzate giovani cagne adulte di taglia media o grande sottoposte ad intervento di ovariectomia.

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.

L'adeguamento di tradizionali laboratori europei di restauro fotochimico alle tecniche digitali

La presente ricerca ha avuto come obbietivo studiare come stia avvenendo l'adattamento dei tradizionali laboratori fotochimici di film alle tecniche digitali attraverso l'analisi delle politiche di preservazione, del restauro, dei costi relativi all’acquisto di nuove apparecchiature e della migrazione ai nuovi media presso il British Film Institute (BFI), lo Svenska Filminstitutet (SFI), l’Eye Filmmuseum, L'Immagine Ritrovata e ANIM - Cinemateca Portuguesa. A questo scopo è stato utilizzato il metodo dello studio di caso, in cui sono state effettuate interviste con gestori e tecnici delle istituzioni citate al fine di rispondere al quesito della presente ricerca: quali sono l’impatto e le implicazioni di questo adattamento? Quali sono i risultati raggiunti con le nuove attrezzature e metodi di restauro e preservazione? Per arrivare a rispondere a queste domande lo studio è stato diviso in due sezioni. Nella prima parte, sono riportate le interviste svolte presso SFI, BFI, Eye e L'Immagine Ritrovata, realizzate al fine di ottenere dati che permettessero di formulare un'intervista più completa e approfondita. Successivamente, questa intervista più dettagliata è stata condotta con una sola istituzione, la Cinemateca Portuguesa. Pertanto, nella seconda parte dello studio di caso, sono state realizzate interviste a tecnici e dirigenti di ANIM - Cinemateca Portuguesa e dei suoi laboratori partner. L'analisi dei risultati comprende tutte le informazioni provenienti dalle cinque istituzioni intervistate. È stato notato che l'adattamento al digitale ha effettivamente apportato miglioramenti nella preservazione e nel recupero del materiale fotochimico, ma ciò ha anche fatto sorgere alcuni dilemmi nei laboratori. C'è apprensione per la scarsità di materiale della filiera fotochimica e per una sua ipotetica fine nel prossimo futuro, poiché non ci sono ancora sufficienti conoscenze sulla filiera digitale e sul comportamento di questi media con il passare del tempo. Gli intervistati hanno altresì dimostrato positività riguardo alle tecnologie digitali.

Bright-field multiplex immunohistochemistry for tumor. Microenvironment evaluation in mucosal melanoma of the head and neck region: technical aspects, results, and correlation with clinicopathologic features and molecular landscape

Mucosal melanoma of the head and neck region (MM-H&N) is a rare disease, characterized by a poor prognosis and limited therapeutic strategies, especially regarding targeted therapy (lower rate of targetable mutations compared to cutaneous melanoma) and immunotherapy (lack of diagnostic tools able to predict the response). Meanwhile, bright-field multiplex immunohistochemistry (BF-mIHC) is emerging as a promising tool for characterizing tumor microenvironment (TME) and predicting response to immunotherapy in several tumors, including melanoma. This PhD project aims to develop a BF-mIHC protocol to evaluate the TME in MM-H&N, analyze the correlation between immune markers/immune profiles and MM-H&N features (clinicopathologic and molecular), and find new biomarkers useful for prognostic-therapeutic stratification of these patients. Specific aims are: (I) describe the clinicopathological features of MM-H&N; (II) analyze the molecular status of MM-H&N and correlate it with the clinicopathological features; (III) analyze the molecular status of multiple specimens from the same patient to verify whether molecular heterogeneity of MM-H&N could affect the results with relevant prognostic-therapeutic implications; (IV) develop a BF-mIHC protocol to study TME in MM-H&N; (V) analyze the correlation between immune markers/immune profiles and MM-H&N features (clinicopathologic and molecular) to test whether BF-mIHC could be a promising tool for prognostic-therapeutic characterization of these patients.