Studio e sviluppo di algoritmi di elaborazione di immagini da TC per analisi perfusionali

La Tomografia Computerizzata (TC) perfusionale rappresenta attualmente una importante tecnica di imaging radiologico in grado di fornire indicatori funzionali di natura emodinamica relativi alla vascolarizzazione dei tessuti investigati. Le moderne macchine TC consentono di effettuare analisi funzionali ad una elevata risoluzione spaziale e temporale, provvedendo ad una caratterizzazione più accurata di zone di interesse clinico attraverso l’analisi dinamica della concentrazione di un mezzo di contrasto, con dosi contenute per il paziente. Tale tecnica permette potenzialmente di effettuare una valutazione precoce dell’efficacia di trattamenti antitumorali, prima ancora che vengano osservate variazioni morfologiche delle masse tumorali, con evidenti benefici prognostici. I principali problemi aperti in questo campo riguardano la standardizzazione dei protocolli di acquisizione e di elaborazione delle sequenze perfusionali, al fine di una validazione accurata e consistente degli indicatori funzionali nella pratica clinica. Differenti modelli matematici sono proposti in letteratura al fine di determinare parametri di interesse funzionale a partire dall’analisi del profilo dinamico del mezzo di contrasto in differenti tessuti. Questa tesi si propone di studiare, attraverso l’analisi e l’elaborazione di sequenze di immagini derivanti da TC assiale perfusionale, due importanti modelli matematici di stima della perfusione. In particolare, vengono presentati ed analizzati il modello del massimo gradiente ed il modello deconvoluzionale, evidenziandone tramite opportune simulazioni le particolarità e le criticità con riferimento agli artefatti più importanti che influenzano il protocollo perfusionale. Inoltre, i risultati ottenuti dall’analisi di casi reali riguardanti esami perfusionali epatici e polmonari sono discussi al fine di valutare la consistenza delle misure quantitative ottenute tramite i due metodi con le considerazioni di natura clinica proposte dal radiologo.

Progetto e sviluppo di un algoritmo per la pianificazione ottimizzata della distribuzione con viaggi sincronizzati

Il lavoro di tesi svolto riguarda la progettazione e lo sviluppo di un algoritmo per la pianificazione ottimizzata della distribuzione con viaggi sincronizzati; il metodo sviluppato è un algoritmo mateuristico. I metodi mateuristici nascono dall’integrazione di algoritmi esatti, utilizzati all’interno di un framework metaeuristico, scelto come paradigma di soluzione del problema. La combinazione di componenti esatte e algoritmi metaeuristici ha lo scopo di sfruttare i vantaggi di entrambi gli approcci: grazie all'uso di componenti esatte, è possibile operare in modo efficace e di concentrarsi su alcuni dei vincoli del problema, mentre, con l'utilizzo di un framework metaeuristico, si può efficacemente esplorare grandi aree dello spazio di ricerca in tempi accettabili. Il problema analizzato nel lavoro di tesi è un problema di trasporto, ovvero il Vehicle Routing Problem con finestre temporali e vincoli di sincronizzazione a coppie (VRPTWPS). Il problema richiede di individuare un piano di organizzazione ottimizzato per i viaggi di consegna merci presso un insieme di clienti; ogni cliente richiede che la consegna avvenga all’interno di orari predefiniti; un sottoinsieme di essi richiede, inoltre, che la consegna venga effettuata con la presenza di esattamente due addetti. La presenza di quest’ultimo vincolo richiede, dunque, che due incaricati, indipendentemente dai viaggi di visita che questi effettuano, si incontrino presso uno stesso cliente nello stesso istante. Il vincolo di sincronizzazione rende il problema difficile da risolvere in maniera ottimizzata con i tradizionali metodi di ricerca locale; da ciò nasce l’uso dei metodi mateuristici per la risoluzione ottimizzata del problema. Grazie all’utilizzo di algoritmi esatti, i metodi mateuristici riescono a trattare in maniera più efficace alcuni vincoli dei problemi da risolvere.

Healthcare for anyone, anywhere, anytime

Gli sviluppi in campo scientifico e nella medicina sono fortemente collegati. L'innovazione tecnologica ci aiuta a rendere più semplici le operazioni che potrebbero essere complesse, riuscendo a dare un grande aiuto in qualsiasi campo. In questo lavoro si approfondirà il contributo che può dare l'innovazione all'assistenza sanitaria, con lo scopo di riuscire a fornire un'assistenza sanitaria in qualsiasi luogo, in qualsiasi momento, a chiunque. Per fare questo ci si basa sull'mHealth e quindi sull'interazione tra la medicina e i dispositivi mobili. Si definirà una architettura che abbia le potenzialità di essere integrata con le procedure di assistenza sanitaria riuscendo a diminuire i costi aumentando i benefici percepiti da medici e pazienti. Lo strumento base utilizzato per fornire una assistenza sanitaria in mobilità saranno i sensori e gli attuatori impiantabili o indossabili.

Estimating persistent Betti numbers for discrete shape analysis

Persistent Topology is an innovative way of matching topology and geometry, and it proves to be an effective mathematical tool in shape analysis. In order to express its full potential for applications, it has to interface with the typical environment of Computer Science: It must be possible to deal with a finite sampling of the object of interest, and with combinatorial representations of it. Following that idea, the main result claims that it is possible to construct a relation between the persistent Betti numbers (PBNs; also called rank invariant) of a compact, Riemannian submanifold X of R^m and the ones of an approximation U of X itself, where U is generated by a ball covering centered in the points of the sampling. Moreover we can state a further result in which, this time, we relate X with a finite simplicial complex S generated, thanks to a particular construction, by the sampling points. To be more precise, strict inequalities hold only in "blind strips'', i.e narrow areas around the discontinuity sets of the PBNs of U (or S). Out of the blind strips, the values of the PBNs of the original object, of the ball covering of it, and of the simplicial complex coincide, respectively.

mHealth Analisi e sviluppo delle tecnologie applicative al giorno d’oggi

La tesi sviluppa una rassegna delle applicazioni nel campo mHealth al giorno d'oggi, analizzandone l'utilizzo pratico e lo sviluppo informatico.

Nonlinear / electromagnetic co-simulation and co-design of microwave links in highly polluted and / or strongly inhomogeneous environments

The objective of the Ph.D. thesis is to put the basis of an all-embracing link analysis procedure that may form a general reference scheme for the future state-of-the-art of RF/microwave link design: it is basically meant as a circuit-level simulation of an entire radio link, with – generally multiple – transmitting and receiving antennas examined by EM analysis. In this way the influence of mutual couplings on the frequency-dependent near-field and far-field performance of each element is fully accounted for. The set of transmitters is treated as a unique nonlinear system loaded by the multiport antenna, and is analyzed by nonlinear circuit techniques. In order to establish the connection between transmitters and receivers, the far-fields incident onto the receivers are evaluated by EM analysis and are combined by extending an available Ray Tracing technique to the link study. EM theory is used to describe the receiving array as a linear active multiport network. Link performances in terms of bit error rate (BER) are eventually verified a posteriori by a fast system-level algorithm. In order to validate the proposed approach, four heterogeneous application contexts are provided. A complete MIMO link design in a realistic propagation scenario is meant to constitute the reference case study. The second one regards the design, optimization and testing of various typologies of rectennas for power generation by common RF sources. Finally, the project and implementation of two typologies of radio identification tags, at X-band and V-band respectively. In all the cases the importance of an exhaustive nonlinear/electromagnetic co-simulation and co-design is demonstrated to be essential for any accurate system performance prediction.

Detailed study of the seismotectonic setting in the Lucanian Apennines and surrounding areas (Southern Italy)

In this research work I analyzed the instrumental seismicity of Southern Italy in the area including the Lucanian Apennines and Bradano foredeep, making use of the most recent seismological database available so far. I examined the seismicity occurred during the period between 2001 and 2006, considering 514 events with magnitudes M ≥ 2.0. In the first part of the work, P- and S-wave arrival times, recorded by the Italian National Seismic Network (RSNC) operated by the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), were re-picked along with those of the SAPTEX temporary array (2001–2004). For some events located in the Upper Val d'Agri, I also used data from the Eni-Agip oil company seismic network. I computed the VP/VS ratio obtaining a value of 1.83 and I carried out an analysis for the one-dimensional (1D) velocity model that approximates the seismic structure of the study area. After this preliminary analysis, making use of the records obtained in the SeSCAL experiment, I incremented the database by handpicking new arrival times. My final dataset consists of 15,666 P- and 9228 S-arrival times associated to 1047 earthquakes with magnitude ML ≥ 1.5. I computed 162 fault-plane solutions and composite focal mechanisms for closely located events. I investigated stress field orientation inverting focal mechanism belonging to the Lucanian Apennine and the Pollino Range, both areas characterized by more concentrated background seismicity. Moreover, I applied the double difference technique (DD) to improve the earthquake locations. Considering these results and different datasets available in the literature, I carried out a detailed analysis of single sub-areas and of a swarm (November 2008) recorded by SeSCAL array. The relocated seismicity appears more concentrated within the upper crust and it is mostly clustered along the Lucanian Apennine chain. In particular, two well-defined clusters were located in the Potentino and in the Abriola-Pietrapertosa sector (central Lucanian region). Their hypocentral depths are slightly deeper than those observed beneath the chain. I suggest that these two seismic features are representative of the transition from the inner portion of the chain with NE-SW extension to the external margin characterized by dextral strike-slip kinematics. In the easternmost part of the study area, below the Bradano foredeep and the Apulia foreland, the seismicity is generally deeper and more scattered and is associated to the Murge uplift and to the small structures present in the area. I also observed a small structure NE-SW oriented in the Abriola-Pietrapertosa area (activated with a swarm in November 2008) that could be considered to act as a barrier to the propagation of a potential rupture of an active NW-SE striking faults system. Focal mechanisms computed in this study are in large part normal and strike-slip solutions and their tensional axes (T-axes) have a generalized NE-SW orientation. Thanks to denser coverage of seismic stations and the detailed analysis, this study is a further contribution to the comprehension of the seismogenesis and state of stress of the Southern Apennines region, giving important contributions to seismotectonic zoning and seismic hazard assessment.

Client VoIP su Windows Mobile

Quando si parla di VoIP ci si riferisce ad un insieme di protocolli di comunicazione, tecnologie e metodi di trasmissione che permettono di effettuare conversazioni telefoniche attraverso reti a commutazione di pacchetto basata su IP, come Internet. Si tratta di una tecnologia che ha subito un forte crescita sia in ambito lavorativo che in ambito privato, questo fenomeno è in maggior parte dovuto al successo di applicazioni commerciali come Skype. Anche i dispositivi mobili hanno avuto un grande sviluppo e diffusione, sono passati da essere semplici telefoni cellulari a dispositivi in grado di fornire all’utente funzionalità avanzate come ad esempio navigazione internet, posta elettronica, riproduzione video, possibilità di installare applicazioni aggiuntive. Inoltre anche le reti dati sono migliorate in maniera considerevole negli ultimi anni, offrendo agli utenti una larghezza di banda sempre maggiore anche in mobilità. Tutti questi fattori hanno portato ad una crescente richiesta di applicazioni per dispositivi mobili in grado di sfruttare il VoIP. Per questi motivi si è deciso di progettare e sviluppare un applicazione VoIP per Windows Mobile, che offra tutte le funzioni necessarie ad un uso completo del VoIP e con un’interfaccia utente sia di facile utilizzo, per permettere anche agli utenti meno esperti di poter utilizzare la tecnologia VoIP