Applicazione di tecniche di analisi statistica e texture analysis all'imaging di risonanza magnetica di pazienti affetti da glioblastoma multiforme

Il seguente lavoro di tesi si è concentrato sull'analisi statistica dei dati prodotti dall'imaging di risonanza magnetica di pazienti affetti da tumori di alto grado, in particolare glioblastoma multiforme. Le tipologie di acquisizione d'immagine utilizzate sono state l'imaging pesato in T1 e il Diffusion-Weighted Imaging (DWI). Lo studio è stato suddiviso in due fasi: nella prima è stato considerato un campione di pazienti affetti da glioblastoma multiforme che, dopo il trattamento, avessero manifestato una ricaduta della malattia; per questi pazienti è stato quantificato in che modo la dose erogata durante la terapia si sia distribuita sul target del trattamento, in particolare nella porzione di tessuto in cui andrà a svilupparsi la recidiva. Nella seconda fase, è stato selezionato un campione più ristretto che disponesse, per entrambe le modalità di imaging, di un'acquisizione pre-terapia e di un numero sufficiente di esami di follow up; questo al fine di seguire retrospettivamente l'evoluzione della patologia e analizzare tramite metodi statistici provenienti anche dalla texture analysis, i dati estratti dalle regioni tumorali. Entrambe le operazioni sono state svolte tramite la realizzazione di software dedicati, scritti in linguaggio Matlab. Nel primo capitolo vengono fornite le informazioni di base relative ai tumori cerebrali, con un'attenzione particolare al glioblastoma multiforme e alle sue modalità di trattamento. Nel secondo capitolo viene fatta una panoramica della fisica dell'imaging di risonanza magnetica e delle tecniche di formazione delle immagini, con un'ampia sezione è dedicata all'approfondimento dell'imaging in diffusione. Nel terzo capitolo viene descritto il progetto, i campioni e gli strumenti statistici e di texture analysis utilizzati in questo studio. Il quarto capitolo è dedicato alla descrizione puntuale dei software realizzati durante questo lavoro e nel quinto vengono mostrati i risultati ottenuti dall'applicazione di questi ultimi ai campioni di pazienti esaminati.

Analysis of morphological and functional heterogeneity in ct perfusion images of lung tumours

Questa tesi si propone di innovare lo stato dell’arte dei metodi di analisi dell’eterogeneità in lesioni polmonari attualmente utilizzati, affiancando l’analisi funzionale (emodinamica) a quella morfologica, grazie allo sviluppo di nuove feature specifiche. Grazie alla collaborazione tra il Computer Vision Group (CVG) dell’Università di Bologna e l’Unità Operativa di Radiologia dell’IRCCS-IRST di Meldola (Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico – Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio e la Cura dei Tumori), è stato possibile analizzare un adeguato numero di casi reali di pazienti affetti da lesioni polmonari primitive, effettuando un’analisi dell’eterogeneità sia su sequenze di immagini TC baseline sia contrast-enhanced, consentendo quindi un confronto tra eterogeneità morfologica e funzionale. I risultati ottenuti sono infine discussi sulla base del confronto con le considerazioni di natura clinica effettuate in cieco da due esperti radiologi dell’IRCCS-IRST.

Synthesis of Na-PSS geopolymers and analysis of the H2O/Na2O molar ratio influence over their mechanical properties

Geopolymers are solid aluminosilicate material made by mixing an activating solution and a solid precursor. This work studied the mechanisms of synthesis of metakaolin-based geopolymers and the influence of water content, described by the molar ratio H2O/Na2O, on the final product. The samples were tested using a Uniaxial Compressive Test (UCT) to define their compressive resistance. Two geopolymers series were synthetized and let them rest for 7- days and 28-days, each of them composed by six different sets. 7-day rest series showed that water addition had no relevant effect over its resistance while the 28-day rest series almost doubled the compressive resistance, although those with the highest H2O/Na2O molar ratio showed instead a drastic reduction. Two other series were synthesized by adding silt aggregate, a waste material obtained in the production of aggregate for concrete, corresponding to 10wt% and 20wt%of the metakaolin used. After 28 days of aging, these samples were tested via UCT to measure the variation of the compressive resistance after the silt addition. The aggregate has disruptive effects over the compressive resistance, but the 20wt% samples achieved a higher compressive resistance. Samples with highest and lowest compressive resistance have been chosen to carry out an XRD analysis. In all the samples it has been recognized the presence of Anatase (TiO2), a titanium oxide found in the metakaolin and Thermonatrite, a hydrated sodium carbonate [Na2CO3 • (H2O)]. Scanning Electron Microscopy was carried out on the samples with the highest compressive resistance and showed that the samples with lower water content developed a homogeneous geopolymeric texture, while those with higher water content showed instead a spongy-like texture and a higher air or pore solution bubbles presence. Silt/geopolymer composites showed a fracture system developing across the interstitial transition zone between the geopolymer matrix and the aggregate particle.