MR spectroscopy in human prostate: in vitro and in vivo measurements to optimize new quantification algorithms

Il cancro della prostata (PCa) è il tumore maligno non-cutaneo più diffuso tra gli uomini ed è il secondo tumore che miete più vittime nei paesi occidentali. La necessità di nuove tecniche non invasive per la diagnosi precoce del PCa è aumentata negli anni. 1H-MRS (proton magnetic resonance spectroscopy) e 1H-MRSI (proton magnetic resonance spectroscopy imaging) sono tecniche avanzate di spettroscopia in risonanza magnetica che permettono di individuare presenza di metaboliti come citrato, colina, creatina e in alcuni casi poliammine in uno o più voxel nel tessuto prostatico. L’abbondanza o l’assenza di uno di questi metaboliti rende possibile discriminare un tessuto sano da uno patologico. Le tecniche di spettroscopia RM sono correntemente utilizzate nella pratica clinica per cervello e fegato, con l’utilizzo di software dedicati per l’analisi degli spettri. La quantificazione di metaboliti nella prostata invece può risultare difficile a causa del basso rapporto segnale/rumore (SNR) degli spettri e del forte accoppiamento-j del citrato. Lo scopo principale di questo lavoro è di proporre un software prototipo per la quantificazione automatica di citrato, colina e creatina nella prostata. Lo sviluppo del programma e dei suoi algoritmi è stato portato avanti all’interno dell’IRST (Istituto Romagnolo per lo Studio e la cura dei Tumori) con l’aiuto dell’unità di fisica sanitaria. Il cuore del programma è un algoritmo iterativo per il fit degli spettri che fa uso di simulazioni MRS sviluppate con il pacchetto di librerie GAMMA in C++. L’accuratezza delle quantificazioni è stata testata con dei fantocci realizzati all’interno dei laboratori dell’istituto. Tutte le misure spettroscopiche sono state eseguite con il nuovo scanner Philips Ingenia 3T, una delle machine di risonanza magnetica più avanzate per applicazioni cliniche. Infine, dopo aver eseguito i test in vitro sui fantocci, sono stati acquisiti gli spettri delle prostate di alcuni volontari sani, per testare se il programma fosse in grado di lavorare in condizioni di basso SNR.

Polar Codes for error correction: Analysis and Decoding Algorithms

I Polar Codes sono la prima classe di codici a correzione d’errore di cui è stato dimostrato il raggiungimento della capacità per ogni canale simmetrico, discreto e senza memoria, grazie ad un nuovo metodo introdotto recentemente, chiamato ”Channel Polarization”. In questa tesi verranno descritti in dettaglio i principali algoritmi di codifica e decodifica. In particolare verranno confrontate le prestazioni dei simulatori sviluppati per il ”Successive Cancellation Decoder” e per il ”Successive Cancellation List Decoder” rispetto ai risultati riportati in letteratura. Al fine di migliorare la distanza minima e di conseguenza le prestazioni, utilizzeremo uno schema concatenato con il polar code come codice interno ed un CRC come codice esterno. Proporremo inoltre una nuova tecnica per analizzare la channel polarization nel caso di trasmissione su canale AWGN che risulta il modello statistico più appropriato per le comunicazioni satellitari e nelle applicazioni deep space. In aggiunta, investigheremo l’importanza di una accurata approssimazione delle funzioni di polarizzazione.

UWB radar sensor networks: Detection algorithms design and experimental analysis

In the last years radar sensor networks for localization and tracking in indoor environment have generated more and more interest, especially for anti-intrusion security systems. These networks often use Ultra Wide Band (UWB) technology, which consists in sending very short (few nanoseconds) impulse signals. This approach guarantees high resolution and accuracy and also other advantages such as low price, low power consumption and narrow-band interference (jamming) robustness. In this thesis the overall data processing (done in MATLAB environment) is discussed, starting from experimental measures from sensor devices, ending with the 2D visualization of targets movements over time and focusing mainly on detection and localization algorithms. Moreover, two different scenarios and both single and multiple target tracking are analyzed.

Evaluation of new HTTP Adaptive Streaming algorithms: the clients’ and network’s perspectives

Lo streaming è una tecnica per trasferire contenuti multimediali sulla rete globale, utilizzato per esempio da servizi come YouTube e Netflix; dopo una breve attesa, durante la quale un buffer di sicurezza viene riempito, l'utente può usufruire del contenuto richiesto. Cisco e Sandvine, che con cadenza regolare pubblicano bollettini sullo stato di Internet, affermano che lo streaming video ha, e avrà sempre di più, un grande impatto sulla rete globale. Il buon design delle applicazioni di streaming riveste quindi un ruolo importante, sia per la soddisfazione degli utenti che per la stabilità dell'infrastruttura. HTTP Adaptive Streaming indica una famiglia di implementazioni volta a offrire la migliore qualità video possibile (in termini di bit rate) in funzione della bontà della connessione Internet dell'utente finale: il riproduttore multimediale può cambiare in ogni momento il bit rate, scegliendolo in un insieme predefinito, adattandosi alle condizioni della rete. Per ricavare informazioni sullo stato della connettività, due famiglie di metodi sono possibili: misurare la velocità di scaricamento dei precedenti trasferimenti (approccio rate-based), oppure, come recentemente proposto da Netflix, utilizzare l'occupazione del buffer come dato principale (buffer-based). In questo lavoro analizziamo algoritmi di adattamento delle due famiglie, con l'obiettivo di confrontarli su metriche riguardanti la soddisfazione degli utenti, l'utilizzo della rete e la competizione su un collo di bottiglia. I risultati dei nostri test non definiscono un chiaro vincitore, riconoscendo comunque la bontà della nuova proposta, ma evidenziando al contrario che gli algoritmi buffer-based non sempre riescono ad allocare in modo imparziale le risorse di rete.

Validation of statistical shape model based reconstruction of the proximal femur - A morphology study

Seventeen bones (sixteen cadaveric bones and one plastic bone) were used to validate a method for reconstructing a surface model of the proximal femur from 2D X-ray radiographs and a statistical shape model that was constructed from thirty training surface models. Unlike previously introduced validation studies, where surface-based distance errors were used to evaluate the reconstruction accuracy, here we propose to use errors measured based on clinically relevant morphometric parameters. For this purpose, a program was developed to robustly extract those morphometric parameters from the thirty training surface models (training population), from the seventeen surface models reconstructed from X-ray radiographs, and from the seventeen ground truth surface models obtained either by a CT-scan reconstruction method or by a laser-scan reconstruction method. A statistical analysis was then performed to classify the seventeen test bones into two categories: normal cases and outliers. This classification step depends on the measured parameters of the particular test bone. In case all parameters of a test bone were covered by the training population's parameter ranges, this bone is classified as normal bone, otherwise as outlier bone. Our experimental results showed that statistically there was no significant difference between the morphometric parameters extracted from the reconstructed surface models of the normal cases and those extracted from the reconstructed surface models of the outliers. Therefore, our statistical shape model based reconstruction technique can be used to reconstruct not only the surface model of a normal bone but also that of an outlier bone.

[Intramedullary claw for stabilization of proximal humerus fractures: a comparison with other semirigid techniques]

Proximal humerus fractures (pHF) are common. In this retrospective study intra-operative and postoperative data and complications of patients stabilized with conventional semirigid techniques (pins, n=30; helix wire, n=19) or a novel semirigid technique, the intramedullary claw (IMC, n=82) were compared. The type and frequency of postoperative complications differed between the groups (p<0.001). The IMC is a novel semirigid technique to stabilize pHF and seems to result in fewer complications than pins or helix wire. The frequency and relevance of a loss of repositioning in patients after IMC implantation need to be elucidated in long-term studies.

Sirolimus and everolimus reduce albumin endocytosis in proximal tubule cells via an angiotensin II-dependent pathway

The proliferation signal inhibitors (PSIs) sirolimus (SRL) and everolimus (ERL) often induce proteinuria due to glomerular but also tubular dysfunction in transplant patients. The beneficial effect of angiotensin converting enzyme inhibitors (ACE-I) and angiotensin II (Ang II) type 1 receptor blockers (ARB) has been reported.

Proximal row carpectomy in emergency

Proximal row carpectomy (PRC) is a well-accepted procedure for the treatment of early post-traumatic degenerative disease of the wrist. Much less frequently, PRC has been advocated as an emergency procedure for irreparable fracture-dislocation of the wrist. Our objective was to compare the results of PRC in patients having undergone this procedure in the two contexts. We conducted a retrospective analysis of the clinical and radiographic results of six patients treated by emergency PRC as compared to six patients who underwent elective PRC. The mean follow-up was 36 months. Both the patient's satisfaction and the grasp of the wrist joint were significantly better in patients who underwent PRC emergency as compared to those having undergone elective PRC. Quick DASH score, radiographic results, and return to work were also more favourable in these patients, but the difference between the two groups was not significant. This study confirms that PRC is a valuable salvage technique indicated in early posttraumatic wrist collapse. Moreover, when performed in emergency, the procedure shows even better subjective and objective results, allowing a majority of patients to return to their previous job.

Sutureless proximal anastomosis using the PAS-Port system: six-month patency and five-year follow-up in "all-comers"

The PAS-Port system (Cardica, Inc, Redwood City, CA) was used routinely for patients undergoing coronary surgery with at least one venous graft. Graft patency and clinical results were evaluated, respectively, at 6 months and 5 years after surgery.

Adult Proximal Humerus Locking Plate for the Treatment of a Pediatric Subtrochanteric Femoral Nonunion: A Case Report

Nonunions of pediatric subtrochanteric femur fractures are exceedingly rare and have to date not been reported in the literature. We present the case of an 11-year-old boy who developed such a nonunion after open reduction internal fixation using a pediatric locked proximal femur plate. Using an adult proximal humerus locking plate, adequate proximal fixation of the nonunion was obtained. Furthermore, previously placed distal screw holes were safely bridged and the biomechanical environment around the nonunion site improved. Uneventful healing was possible with the use of adjuvant bone grafting. No short- or midterm complications occurred. Although other implants can certainly be adapted to a use different than that of its original design, the present case suggests that adult proximal humerus locking plates may be a safe option for revision surgery of the proximal pediatric femur.