Progetto di un sistema a microcontrollore per modulazione back-scattering uwb

La tesi tratta il progetto di una piattaforma di simulazione per modulazioni back-scatter UWB su un sistema a microcontrollore PIC. Il sistema utilizza uno switch a UWB per eseguire la modulazione, modificando le condizioni di carico d'antenna; il software implementa la modulazione attraverso la variazione del segnale di controllo dello switch e si interfaccia con l'utente attraverso l'uso di una periferica USB, permettendo la modifica runtime della configurazione. Si interfaccia inoltre con strumenti esterni attraverso segnali di sincronizzazione.

Sviluppo del back-end per una App mobile con lo scopo di abbattere i costi delle chiamate telefoniche internazionali

Questa tesi tratta dello sviluppo di un progetto, svolto durante il periodo di tirocinio presso SMS.it, azienda specializzata nel settore della telefonia con sede a Bologna. L'azienda in questione ha commissionato, al sottoscritto ed al mio collega Daniele Sciuto, l'implementazione di un'applicazione cross-platform per smartphone, ed il relativo server. L'azienda ci ha fornito le specifiche del progetto, e ci ha seguiti in tutte le fasi del suo sviluppo. L'applicazione è pensata per offrire agli utenti la possibilità di usufruire di tariffe telefoniche agevolate. I vantaggi sono maggiormente apprezzabili nelle chiamate internazionali. Queste tariffe sono possibili grazie agli accordi fra l'azienda e vari operatori di telefonia. Nella primo capitolo di questo elaborato, viene analizzato cosa ci è stato richiesto di realizzare, le specifiche del progetto dateci dall'azienda e quali sono i vincoli ai quali ci si è dovuti attenere. Nella secondo capitolo, viene descritto nel dettaglio la progettazione delle singole funzionalità dell'applicazione, e i rapporti che ci sono fra il front-end ed il back-end. Successivamente, sono analizzate le tecnologie necessarie per la realizzazione e il loro utilizzo nell'applicazione. Come richiestoci dall'azienda, alcuni dettagli implementativi sono stati omessi, per garantire il rispetto del segreto industriale. Nonostante ciò viene comunque fornita una panoramica completa di ciò che è stato realizzato. In ultima analisi è descritta qualitativamente l'applicazione ottenuta, e come aderisca alle specifiche richieste.

Image quality and dose evaluation of filtered back projection versus iterative reconstruction algorithm in multislice computed tomography.

Il presente lavoro di tesi è stato svolto presso il servizio di Fisica Sanitaria del Policlinico Sant'Orsola-Malpighi di Bologna. Lo studio si è concentrato sul confronto tra le tecniche di ricostruzione standard (Filtered Back Projection, FBP) e quelle iterative in Tomografia Computerizzata. Il lavoro è stato diviso in due parti: nella prima è stata analizzata la qualità delle immagini acquisite con una CT multislice (iCT 128, sistema Philips) utilizzando sia l'algoritmo FBP sia quello iterativo (nel nostro caso iDose4). Per valutare la qualità delle immagini sono stati analizzati i seguenti parametri: il Noise Power Spectrum (NPS), la Modulation Transfer Function (MTF) e il rapporto contrasto-rumore (CNR). Le prime due grandezze sono state studiate effettuando misure su un fantoccio fornito dalla ditta costruttrice, che simulava la parte body e la parte head, con due cilindri di 32 e 20 cm rispettivamente. Le misure confermano la riduzione del rumore ma in maniera differente per i diversi filtri di convoluzione utilizzati. Lo studio dell'MTF invece ha rivelato che l'utilizzo delle tecniche standard e iterative non cambia la risoluzione spaziale; infatti gli andamenti ottenuti sono perfettamente identici (a parte le differenze intrinseche nei filtri di convoluzione), a differenza di quanto dichiarato dalla ditta. Per l'analisi del CNR sono stati utilizzati due fantocci; il primo, chiamato Catphan 600 è il fantoccio utilizzato per caratterizzare i sistemi CT. Il secondo, chiamato Cirs 061 ha al suo interno degli inserti che simulano la presenza di lesioni con densità tipiche del distretto addominale. Lo studio effettuato ha evidenziato che, per entrambi i fantocci, il rapporto contrasto-rumore aumenta se si utilizza la tecnica di ricostruzione iterativa. La seconda parte del lavoro di tesi è stata quella di effettuare una valutazione della riduzione della dose prendendo in considerazione diversi protocolli utilizzati nella pratica clinica, si sono analizzati un alto numero di esami e si sono calcolati i valori medi di CTDI e DLP su un campione di esame con FBP e con iDose4. I risultati mostrano che i valori ricavati con l'utilizzo dell'algoritmo iterativo sono al di sotto dei valori DLR nazionali di riferimento e di quelli che non usano i sistemi iterativi.

Implementazione dell'algoritmo filtered back-projection (FBP) per architetture low-power di tipo systems-on-chip

Il presente lavoro di tesi, svolto presso i laboratori dell'X-ray Imaging Group del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Bologna e all'interno del progetto della V Commissione Scientifica Nazionale dell'INFN, COSA (Computing on SoC Architectures), ha come obiettivo il porting e l’analisi di un codice di ricostruzione tomografica su architetture GPU installate su System-On-Chip low-power, al fine di sviluppare un metodo portatile, economico e relativamente veloce. Dall'analisi computazionale sono state sviluppate tre diverse versioni del porting in CUDA C: nella prima ci si è limitati a trasporre la parte più onerosa del calcolo sulla scheda grafica, nella seconda si sfrutta la velocità del calcolo matriciale propria del coprocessore (facendo coincidere ogni pixel con una singola unità di calcolo parallelo), mentre la terza è un miglioramento della precedente versione ottimizzata ulteriormente. La terza versione è quella definitiva scelta perché è la più performante sia dal punto di vista del tempo di ricostruzione della singola slice sia a livello di risparmio energetico. Il porting sviluppato è stato confrontato con altre due parallelizzazioni in OpenMP ed MPI. Si è studiato quindi, sia su cluster HPC, sia su cluster SoC low-power (utilizzando in particolare la scheda quad-core Tegra K1), l’efficienza di ogni paradigma in funzione della velocità di calcolo e dell’energia impiegata. La soluzione da noi proposta prevede la combinazione del porting in OpenMP e di quello in CUDA C. Tre core CPU vengono riservati per l'esecuzione del codice in OpenMP, il quarto per gestire la GPU usando il porting in CUDA C. Questa doppia parallelizzazione ha la massima efficienza in funzione della potenza e dell’energia, mentre il cluster HPC ha la massima efficienza in velocità di calcolo. Il metodo proposto quindi permetterebbe di sfruttare quasi completamente le potenzialità della CPU e GPU con un costo molto contenuto. Una possibile ottimizzazione futura potrebbe prevedere la ricostruzione di due slice contemporaneamente sulla GPU, raddoppiando circa la velocità totale e sfruttando al meglio l’hardware. Questo studio ha dato risultati molto soddisfacenti, infatti, è possibile con solo tre schede TK1 eguagliare e forse a superare, in seguito, la potenza di calcolo di un server tradizionale con il vantaggio aggiunto di avere un sistema portatile, a basso consumo e costo. Questa ricerca si va a porre nell’ambito del computing come uno tra i primi studi effettivi su architetture SoC low-power e sul loro impiego in ambito scientifico, con risultati molto promettenti.

Sincronizzazione di una applicazione offline con i sistemi di back-end

L'obiettivo di questa tesi è lo sviluppo di due applicativi per l'azienda EBWorld. Il primo desktop, sviluppato in Java, è utilizzato per gestire la memoria interna di un dispositivo Android collegato al computer, installare l'applicazione mobile sviluppata a seguito ed esportare i progetti, creati dall'utente, durante l'utilizzo dell'applicativo mobile. Il secondo è un applicativo Android, utilizzato per la visualizzazione e l'interazione con dati georiferiti e permette all'utente di creare progetti inserendo ulteriori elementi georiferiti. Per la memorizzazione dei dati sono stati utilizzati diversi file XML e per la comunicazione tra l'applicativo Java ed un dispositivo Android, sono stati utilizzati la libreria JMTP in combinazione con i comandi ADB.

Test-retest reliability of the nociceptive withdrawal reflex and electrical pain thresholds after single and repeated stimulation in patients with chronic low back pain

Recent studies have shown that the nociceptive withdrawal reflex threshold (NWR-T) and the electrical pain threshold (EP-T) are reliable measures in pain-free populations. However, it is necessary to investigate the reliability of these measures in patients with chronic pain in order to translate these techniques from laboratory to clinic. The aims of this study were to determine the test-retest reliability of the NWR-T and EP-T after single and repeated (temporal summation) electrical stimulation in a group of patients with chronic low back pain, and to investigate the association between the NWR-T and the EP-T. To this end, 25 patients with chronic pain participated in three identical sessions, separated by 1 week in average, in which the NWR-T and the EP-T to single and repeated stimulation were measured. Test-retest reliability was assessed using intra-class correlation coefficient (ICC), coefficient of variation (CV), and Bland-Altman analysis. The association between the thresholds was assessed using the coefficient of determination (r (2)). The results showed good-to-excellent reliability for both NWR-T and EP-T in all cases, with average ICC values ranging 0.76-0.90 and average CV values ranging 12.0-17.7%. The association between thresholds was better after repeated stimulation than after single stimulation, with average r (2) values of 0.83 and 0.56, respectively. In conclusion, the NWR-T and the EP-T are reliable assessment tools for assessing the sensitivity of spinal nociceptive pathways in patients with chronic pain.

The course of chronic and recurrent low back pain in the general population

Using latent class analysis (LCA), a previous study on patients attending primary care identified four courses of low back pain (LBP) over the subsequent 6 months. To date, no studies have used longitudinal pain recordings to examine the "natural" course of recurrent and chronic LBP in a population-based sample of individuals. This study examines the course of LBP in the general population and elaborates on the stability and criterion-related validity of the clusters derived. A random sample of 400 individuals reporting LBP in a population-based study was asked to complete a comprehensive questionnaire at the start and end of the year's survey, and 52 weekly pain diaries in between. The latter were analyzed using LCA. 305 individuals returned more than 50% of the diaries. Four clusters were identified (severe persistent, moderate persistent, mild persistent, and fluctuating). The clusters differed significantly with regards to pain and disability. Assessment of cluster stability showed that a considerable proportion of patients in the "fluctuating" group changed their classification over time. Three of the four clusters describing the typical course of pain matched the clusters described previously for patients in primary care. Due to the population-based design, this study achieves, for the first time, a close insight into the "natural" course of chronic and recurrent low back pain, including individuals that did not necessarily visit the general practitioner. The findings will help to understand better the nature of this pain in the general population.

Cost of low back pain in Switzerland in 2005

Low back pain (LBP) is the most prevalent health problem in Switzerland and a leading cause of reduced work performance and disability. This study estimated the total cost of LBP in Switzerland in 2005 from a societal perspective using a bottom-up prevalence-based cost-of-illness approach. The study considers more cost categories than are typically investigated and includes the costs associated with a multitude of LBP sufferers who are not under medical care. The findings are based on a questionnaire completed by a sample of 2,507 German-speaking respondents, of whom 1,253 suffered from LBP in the last 4 weeks; 346 of them were receiving medical treatment for their LBP. Direct costs of LBP were estimated at 2.6 billion and direct medical costs at 6.1% of the total healthcare expenditure in Switzerland. Productivity losses were estimated at 4.1 billion with the human capital approach and 2.2 billion with the friction cost approach. Presenteeism was the single most prominent cost category. The total economic burden of LBP to Swiss society was between 1.6 and 2.3% of GDP.