La Telemedicina nelle patologie croniche: applicazioni nella prevenzione, cura e riabilitazione

Lo sviluppo di tecnologie innovative nel campo delle telecomunicazioni, dei sensori e degli strumenti di calcolo, ha fatto sì che negli ultimi decenni sia stato possibile trovare soluzioni innovative a problemi tradizionali della medicina. Allo stato attuale è possibile ricorrere a dispositivi di monitoraggio di dimensioni molto contenute, che sono in grado di comunicare attraverso una rete di infrastrutture di comunicazione, fino a raggiungere la struttura ospedaliera. In questa tesi si è scelto di approfondire il ruolo della telemedicina nei casi di diabete e patologie cardiache, due fra i disturbi che maggiormente colpiscono la popolazione. Così facendo si osserva come la telemedicina possa rendersi utile in tutte le fasi del trattamento del disturbo: dalla prevenzione alla cura e alla riabilitazione, in maniera tale da perfezionare il rapporto classico fra paziente e specialista della medicina. Si eliminano barriere spaziali e di aggiungono una nuova gamma di servizi, tanto utili al medico quanto al paziente.

Sviluppo di nuovi algoritmi di pianificazione per sistemi non olonomici e con dinamica non linerare

L'obiettivo del kinodynamic motion planning è quello di determinare una sequenza di input di controllo per guidare un agente da uno stato iniziale ad uno finale, rispettando la dinamica del corpo e i vincoli fisici. In questa tesi sono presentate diverse versioni di algoritmi basati su Rapidly-exploring Random Tree in grado di risolvere questo tipo di problema. In particolare è preso in considerazione il caso di un sistema non lineare con vincoli non olonomici, rappresentativo del rover in dotazione al progetto europeo SHERPA. La qualità degli approcci proposti è inoltre provata con alcuni test di navigazione, in ambiente simulato, confrontando gli algoritmi proposti con alcuni presi nella letteratura di riferimento.

Sviluppo e ottimizzazione di un velivolo senza pilota

L’obiettivo di questo trattato è lo studio di un aeromobile militare a pilotaggio remoto (APR), volto ad una sua conversione per usi prettamente civili: il velivolo in questione è il Predator Canard-Long. Tale studio è basato sulle problematiche dovute alla sostituzione del propulsore originale Rotax 914 (4 cilindri da 115 CV del peso di 95 kg) con un Peugeot HDi Fap (4 cilindri da 175 CV del peso di 240 kg). L’aeromobile in questione dovrà svolgere compiti di monitoraggio e sorveglianza di siti archeologici, dunque si richiederà un alto livello di autonomia affinché le missioni vengano svolte nel modo più efficiente possibile. Preso un modello pre-esitente, costruito al CAD tramite il software Solidworks2016, è stato studiato il comportamento del velivolo tramite simulazioni CFD. Data l’insufficienza della portanza a causa dell’aggiunta di peso dovuta alla rimotorizzazione, sono state provate diverse soluzioni atte a colmare lo scompenso. Scelta come soluzione migliore l’installazione di alette canard e la modifica del profilo aerodinamico, è stato infine necessario verificare che la risposta ai comandi dell’aeromobile modificato soddisfacesse le richieste desiderate.

Algoritmi Euristici per la Schedulazione degli Interventi nel Blocco Operatorio

Questa tesi riguarda il problema della schedulazione degli interventi nel blocco operatorio di un presidio ospedaliero, noto anche come Operating Theatre Planning & Scheduling. Il blocco operatorio è la struttura che eroga servizi a più alto impatto sui costi di un presidio ospedaliero ed è legato ad attività ad alto rischio. E' quindi fondamentale gestire in modo ottimale questa risorsa. In questa tesi, si considera come caso studio l'applicazione reale di un presidio ospedaliero dell'Emilia Romagna con un orizzonte temporale di una settimana, ovvero la cosiddetta programmazione operativa. L'obiettivo è quello di ottenere un utilizzo efficiente del blocco operatorio, garantendo al contempo la priorità agli interventi più urgenti. Data la complessità del problema, vengono proposti algoritmi euristici che permettano di ottenere buone soluzioni in tempi di calcolo ridotti. Studi precedenti hanno infatti evidenziato la difficoltà di trovare soluzioni ottime al problema, mediante l'utilizzo di solver commerciali per modelli di Programmazione Lineare Intera, senza introdurre ipotesi semplificative. Sono stati elaborati tre algoritmi euristici costruttivi di tipo multi-start che permettono di generare soluzioni ammissibili con diverse caratteristiche. Gli algoritmi si differenziano principalmente per le modalità con cui collocano gli interventi nel tempo disponibile delle risorse (induction room, operating room, recovery room), cercando di migliorarne l’utilizzazione e dando priorità ai pazienti più urgenti. Gli algoritmi sono stati implementati utilizzando il linguaggio JAVA e sono stati testati su istanze realistiche fornite dal presidio ospedaliero. I risultati hanno evidenziato un alto grado di utilizzazione delle sale operatorie, un fattore molto rilevante per una ottimale gestione del blocco operatorio. E' stata, infine, svolta un'analisi di sensitività alla variabilità delle durate.

Analisi del ruolo del porto di Ravenna nell’import/export di prodotti ortofrutticoli

L'elaborato tratta il ruolo del porto di Ravenna nell'import/export di prodotti ortofrutticoli. Dopo una accurata analisi dei dati, lo studio delle rotte marittime e l'uso di Dbms per gestire un database complesso, si propone un modello di programmazione lineare intera su un problema di ship routing, ship scheduling e full ship-load balancing. L'obiettivo è di massimizzare il profitto derivante da un prezzo di vendita e soggetto ai vari costi della logistica. Il modello sceglie la rotta ottimale da effettuare, in termini di ordine di visita dei vari porti che hanno un import e un export dei prodotti studiati. Inoltre, è in grado di gestire lo scorrere del tempo, fornendo come soluzione il giorno ottimale di visita dei vari porti considerati. Infine, trova la ripartizione ottima del numero di container a bordo della nave per ogni tipologia di prodotto.

Sviluppo ed applicazione di tecniche di Multiple Kernel Learning per dati di neuroimaging

Questo lavoro di tesi riguarda lo studio e l’implementazione di un algoritmo di multiple kernel learning (MKL) per la classificazione e la regressione di dati di neuroimaging ed, in particolare, di grafi di connettività funzionale. Gli algoritmi di MKL impiegano una somma pesata di vari kernel (ovvero misure di similarità) e permettono di selezionare le features utili alla discriminazione delle istanze durante l’addestramento del classificatore/regressore stesso. L’aspetto innovativo introdotto in questa tesi è stato lo studio di un nuovo kernel tra grafi di connettività funzionale, con la particolare caratteristica di conservare l’informazione relativa all’importanza di ogni singola region of interest (ROI) ed impiegando la norma lp come metodo per l’aggiornamento dei pesi, al fine di ottenere soluzioni sparsificate. L’algoritmo è stato validato utilizzando mappe di connettività sintetiche ed è stato applicato ad un dataset formato da 32 pazienti affetti da deterioramento cognitivo lieve e malattia dei piccoli vasi, di cui 16 sottoposti a riabilitazione cognitiva tra un’esame di risonanza ma- gnetica funzionale di baseline e uno di follow-up. Le mappe di con- nettività sono state ottenute con il toolbox CONN. Il classificatore è riuscito a discriminare i due gruppi di pazienti in una configurazione leave-one-out annidata con un’accuratezza dell’87.5%. Questo lavoro di tesi è stato svolto durante un periodo di ricerca presso la School of Computer Science and Electronic Engineering dell’University of Essex (Colchester, UK).

Valutazione del fondo naturale di argon-37 a fini di supporto alle ispezioni in situ nell'ambito del Trattato Internazionale per il Bando dei Test Nucleari

Il CTBT (Trattato di Bando Complessivo dei Test Nucleari) è un accordo multilaterale tra Stati, stilato nel 1996, che impone il divieto assoluto di effettuare esplosioni di tipo nucleare, sia per scopi civili che per scopi militari, in qualsiasi ambiente. Esso prevede l'istituzione di un sistema di verifica e monitoraggio che si prefigge lo scopo di rilevare tempestivamente se in una qualsiasi parte del mondo sia stato clandestinamente effettuato un test. Tra le varie tecniche utilizzate, la più decisiva per l'identificazione di un'esplosione è data dal monitoraggio di radionuclidi, che permette di fare ipotesi su di un eventuale evento illecito di origine nucleare se in una certa regione si rileva la presenza nell'ambiente di particolari isotopi radioattivi in quantità anomale. Attualmente, il metodo più efficace consiste nell'eventuale identificazione della presenza di quattro radioisotopi di gas nobili, ovvero xeno-131m, xeno-133, xeno-133m e xeno-135. Di recente, però, gli esperti hanno cominciato a valutare l'ipotesi di effettuare misurazioni anche di un altro radioisotopo di gas nobili, ovvero l'argon-37. L'efficacia nell'utilizzo di quest'ultimo è superiore a quella che caratterizza il monitoraggio dello xeno, anche se il motivo per cui il metodo di rilevazione dell'argon non è ancora sfruttato è dato dall'estrema difficoltà che la sua misurazione comporta. Obiettivo di questo lavoro è proprio quello di analizzare le potenzialità dell'utilizzo di tale radioisotopo dell'argon per gli scopi di verifica del CTBT, di descrivere l'attuale stato dell'arte delle tecnologie disponibili per la sua misurazione e di valutare quantitativamente il fondo di argon-37 naturalmente presente, in modo da stabilire i criteri con cui si possa dire se le quantità rilevate siano compatibili con la normale presenza di tale radioisotopo oppure se siano senza dubbio dovute a un'avvenuta esplosione.

Valutazione dell’efficacia di barriere chimiche contro l’umidita’ da risalita capillare nelle murature mediante modelli di laboratorio

La risalita capillare di umidità nelle murature storiche è la principale responsabile del degrado dei materiali. La metodologia ad oggi più utilizzata in tale campo è quella basata sull’iniezione di prodotti chimici in grado di formare barriere artificiali che blocchino il flusso ascendente dell’acqua, ma è ancora in fase di perfezionamento. Per potere svolgere tale perfezionamento, è utile disporre di una metodologia attendibile per la valutazione dell’esito dei trattamenti, ossia un metodo standardizzato che possa garantire una corretta misurazione del contenuto di umidità nelle murature pre e post iniezioni. Nella presente tesi, che ha lo scopo di valutare l’efficacia di alcuni prodotti per barriere chimiche nelle murature, si è utilizzato un metodo di laboratorio standardizzato proposto dai ricercatori del LASTM (DICAM), che permette di riprodurre in laboratorio il processo di risalita dell’umidità e, allo stesso tempo, permette di potere svolgere le misurazioni del contenuto d’acqua interno ai materiali con il metodo diretto. I trattamenti, svolti in collaborazione con la Azienda inglese “Safeguard”, produttrice di resine impermeabilizzanti, sono stati effettuati su vari modelli, costituiti di laterizi e malta, preventivamente sottoposti a differenti condizioni ambientali. Successivamente si è svolto un monitoraggio periodico per potere determinare sia l’efficacia dell’intervento che l’attendibilità del modello. Dopo avere studiato un sistema di controllo delle condizioni di laboratorio, si è ritenuto opportuno svolgere anche alcune prove di caratterizzazione dei materiali utilizzati nella costruzione dei vari modelli, per conoscerne appieno le caratteristiche e potere valutare con maggiore attendibilità i risultati dei trattamenti. Infine, per approfondire le dinamiche di diffusione dei formulati chimici all’interno dei materiali, si sono svolte prove su travetti di malta.

L'influenza della precompressione nella prova a taglio dei campioni in muratura: uno studio sperimentale

Essendo l’Italia un territorio soggetto a violenti e frequenti sismi, ed avendo un importante patrimonio in muratura, è interessante studiare il rapporto tra i due. La muratura è maggiormente resistente contro forze che agiscono nel suo piano, che generano quindi uno sforzo di taglio. Si andrà dunque a valutare sperimentalmente la resistenza a taglio delle murature. Tale campagna sperimentale sarà svolta su campioni di muratura sotto forma di triplette confezionate con due tipi di malta diversi a tre livelli di precompressione differenti. I risultati così ottenuti saranno infine rielaborati in un grafico, il grafico della legge di Coulomb, che mira a cercare un legame lineare tra le tau e le sigma di precompressione. Un valore aggiunto dello studio sta nel monitoraggio costante della prova, dal quale si nota che la precompressione durante questa varia. Portando dunque a due risultati diversi: il primo è un legame tau-sigma con livelli di sigma normativi e uno con legami di sigma effettivi della rottura. La campagna sperimentale, inoltre, comprende anche la valutazione del modulo elastico per i singoli campioni di laterizio e di malta. La malta sarà provata anche per la resistenza a flessione e compressione.

Simulazione Monte Carlo applicata all'analisi di scenari di intrusione salina in acquiferi costieri

Il presente elaborato analizza il problema dell'intrusione salina e valuta l'influenza dei parametri idrologici e idrogeologici sulle dinamiche del processo mediate simulazioni Monte Carlo. A scopo esemplificativo, l’intrusione salina viene studiata in condizioni stazionarie e nell’ipotesi di interfaccia netta. La tecnica di simulazione viene descritta a partire dai concetti statistici di base che includono la definizione delle distribuzioni di probabilità scelte per descrviere il comportamento dei parametri del modello concettuale e la procedura di campionamento di tali distribuzioni. Un codice in Matlab è stato realizzato per l’applicazione ad un semplice caso studio.

Towards Proactive Context-aware Computing and Systems

A primary goal of context-aware systems is delivering the right information at the right place and right time to users in order to enable them to make effective decisions and improve their quality of life. There are three key requirements for achieving this goal: determining what information is relevant, personalizing it based on the users’ context (location, preferences, behavioral history etc.), and delivering it to them in a timely manner without an explicit request from them. These requirements create a paradigm that we term as “Proactive Context-aware Computing”. Most of the existing context-aware systems fulfill only a subset of these requirements. Many of these systems focus only on personalization of the requested information based on users’ current context. Moreover, they are often designed for specific domains. In addition, most of the existing systems are reactive - the users request for some information and the system delivers it to them. These systems are not proactive i.e. they cannot anticipate users’ intent and behavior and act proactively without an explicit request from them. In order to overcome these limitations, we need to conduct a deeper analysis and enhance our understanding of context-aware systems that are generic, universal, proactive and applicable to a wide variety of domains. To support this dissertation, we explore several directions. Clearly the most significant sources of information about users today are smartphones. A large amount of users’ context can be acquired through them and they can be used as an effective means to deliver information to users. In addition, social media such as Facebook, Flickr and Foursquare provide a rich and powerful platform to mine users’ interests, preferences and behavioral history. We employ the ubiquity of smartphones and the wealth of information available from social media to address the challenge of building proactive context-aware systems. We have implemented and evaluated a few approaches, including some as part of the Rover framework, to achieve the paradigm of Proactive Context-aware Computing. Rover is a context-aware research platform which has been evolving for the last 6 years. Since location is one of the most important context for users, we have developed ‘Locus’, an indoor localization, tracking and navigation system for multi-story buildings. Other important dimensions of users’ context include the activities that they are engaged in. To this end, we have developed ‘SenseMe’, a system that leverages the smartphone and its multiple sensors in order to perform multidimensional context and activity recognition for users. As part of the ‘SenseMe’ project, we also conducted an exploratory study of privacy, trust, risks and other concerns of users with smart phone based personal sensing systems and applications. To determine what information would be relevant to users’ situations, we have developed ‘TellMe’ - a system that employs a new, flexible and scalable approach based on Natural Language Processing techniques to perform bootstrapped discovery and ranking of relevant information in context-aware systems. In order to personalize the relevant information, we have also developed an algorithm and system for mining a broad range of users’ preferences from their social network profiles and activities. For recommending new information to the users based on their past behavior and context history (such as visited locations, activities and time), we have developed a recommender system and approach for performing multi-dimensional collaborative recommendations using tensor factorization. For timely delivery of personalized and relevant information, it is essential to anticipate and predict users’ behavior. To this end, we have developed a unified infrastructure, within the Rover framework, and implemented several novel approaches and algorithms that employ various contextual features and state of the art machine learning techniques for building diverse behavioral models of users. Examples of generated models include classifying users’ semantic places and mobility states, predicting their availability for accepting calls on smartphones and inferring their device charging behavior. Finally, to enable proactivity in context-aware systems, we have also developed a planning framework based on HTN planning. Together, these works provide a major push in the direction of proactive context-aware computing.

Valutazione di effetti citotossici ed emolitici di peptidi ad attività antimicrobica su cellule umane mononucleate del sangue periferico (PBMC) e sulla linea cellulare di adenocarcinoma prostatico PC3

Un film edibile è un sottile strato di materiale commestibile, preformato o formato direttamente sull'alimento, usato come rivestimento o inserito tra i diversi componenti dell'alimento stesso. Per le sue peculiari caratteristiche un film edibile è preparato con materiali commestibili e rappresenta una protezione per l'alimento dall'ambiente esterno. É dunque parte integrante dell'alimento, prolungandone la "shelf-life", ovvero il periodo di utilizzo in commercio del prodotto, dunque il tempo utile tra la data di confezionamento e di scadenza. Una maggiore "shelf-life" comporta molteplici vantaggi per tutti i settori coinvolti nella filiera alimentare: chi produce infatti può offrire ai distributori un prodotto con maggiori garanzie di qualità e conservazione, che distribuisce può allungare il periodo di esposizione negli scaffali e di stoccaggio nei magazzini, chi consuma ottiene un prodotto più sicuro e che può essere conservato più a lungo. I film edibili inoltre sono dotati di proprietà peculiari, infatti conferiscono protezione agli alimenti, costituendo un'interfaccia tra prodotto e ambiente e rallentando il decadimento qualitativo; hanno una natura ecologica perchè non incidono sull'inquinamento ambientale essendo commestibili; sono funzionali, poichè oltre al ruolo di imballaggio, possono assumere funzione antimicrobica e funzionale.

I progetti del Dipartimento Energia Trasporti nell’ambito del VII Programma Quadro

Descrizione e monitoraggio dei progetti dal 2007 al 2010. Analisi dello stato dell’arte e scenari futuri.

Partecipazione DET al PON Ricerca e Competitività 2007- 2013

Quadro normativo di riferimento, monitoraggio, presentazione della documentazione dei progetti del Dipartimento. Stato dell’arte dei progetti approvati.

Acceso a medicamentos de alto precio en Brasil: la perspectiva de médicos, farmacéuticos y usuarios

Objetivo: Explorar las percepciones sobre el acceso a los medicamentos del Componente Especializado de la Asistencia Farmacéutica (CEAF) del Sistema Único de Salud brasileño (que incluye los medicamentos de alto costo), por parte de los actores involucrados en el ámbito asistencial del CEAF. Métodos: Estudio cualitativo descriptivo. Para la recolección de los datos se realizaron un grupo focal con siete usuarios/as y 11 entrevistas semiestructuradas a profesionales de la salud (medicina y farmacia) del estado de Santa Catarina. Resultados: Según los/las participantes, el acceso a medicamentos del CEAF ha mejorado. Se encontraron también dos percepciones sobre los Protocolos Clínicos y Directrices de Tratamiento del CEAF: las exigencias son burocracia que limita el acceso y los requisitos aumentan la demanda de exámenes y especialistas, superando la capacidad de la red de servicios de salud. A partir de estas percepciones se generan vías alternativas de acceso que evidencian una concepción frágil del derecho a la salud, desinformación y dependencia por parte de los usuarios, las cuales pueden tener consecuencias en la salud de las personas y en el sistema de salud. Según los/las participantes, debido a las dificultades en el acceso de los servicios de salud en general, el pleno acceso a los medicamentos aún es un objetivo por alcanzar. Conclusión: De acuerdo con las percepciones encontradas, aunque el acceso a los medicamentos del CEAF ha mejorado, persisten dificultades para garantizar su oportunidad y su integralidad.