Terapia chirurgica dell'acalasia scompensata: prevalenza e fattori di rischio per lo sviluppo del carcinoma esofageo, risultati clinico-funzionali a lungo termine della chirurgia conservativa e dell'esofagectomia

La chirurgia conservativa o l’esofagectomia, possono essere indicate per il trattamento della disfagia nell’acalasia scompensata. L’esofagectomia è inoltre finalizzata alla prevenzione dello sviluppo del carcinoma esofageo. Gli obiettivi erano: a) definire prevalenza e fattori di rischio per il carcinoma epidermoidale; b) confrontare i risultati clinici e funzionali di Heller-Dor con pull-down della giunzione esofagogastrica (PD-HD) ed esofagectomia. I dati in analisi, ricavati da un database istituito nel 1973 e finalizzato alla ricerca prospettica, sono stati: a) le caratteristiche cliniche, radiologiche ed endoscopiche di 573 pazienti acalasici; b) il risultato oggettivo e la qualità della vita, definita mediante questionario SF-36, dopo intervento di PD-HD (29 pazienti) e dopo esofagectomia per acalasia scompensata o carcinoma (20 pazienti). Risultati: a) sono stati diagnosticati 17 carcinomi epidermoidali ed un carcinosarcoma (3.14%). Fattori di rischio sono risultati essere: il diametro esofageo (p<0.001), il ristagno esofageo (p<0.01) e la durata dei sintomi dell’acalasia (p<0.01). Secondo l’albero di classificazione, soltanto i pazienti con esito insufficiente del trattamento ai controlli clinico-strumentali ed acalasia sigmoidea presentavano un rischio di sviluppare il carcinoma squamocellulare del 52.9%. b) Non sono state riscontrate differenze statisticamente significative tra i pazienti sottoposti ad intervento conservativo e quelli trattati con esofagectomia per quanto concerne l’esito dell’intervento valutato mediante parametri oggettivi (p=0.515). L’analisi della qualità della vita non ha evidenziato differenze statisticamente significative per quanto concerne i domini GH, RP, PF e BP. Punteggi significativamente più elevati nei domini RE (p=0.012), VT (p<0.001), MH (p=0.001) e SF (p=0.014) sono stati calcolati per PD-HD rispetto alle esofagectomie. In conclusione, PD-HD determina una miglior qualità della vita, ed è pertanto la procedura di scelta per i pazienti con basso rischio di cancro. A coloro che abbiano già raggiunto i parametri di rischio, si offrirà l’esofagectomia o l'opzione conservativa seguita da protocolli di follow-up.

Biomateriali per la somministrazione di vaccini per la terapia immuno-oncologica

Il cancro è una delle principali cause di morte al mondo. Nel 2019, solo negli Stati Uniti, i nuovi casi di cancro sono stati 1.762.450 con 606.880 decessi. Ad oggi, sono numerosi gli studi interdisciplinari in atto aventi come fine ultimo quello di trovare una cura per il cancro più efficiente ed efficace di quelle tradizionali. La seguente trattazione descrive una soluzione che coniuga le conoscenze mediche del campo immuno-terapico con quelle ingegneristiche del settore dei biomateriali. Nello specifico, vengono analizzati scaffold e nanoparticelle biomateriali utilizzati per la somministrazione di vaccini contro il cancro. Gli obiettivi principali, infatti, risultano essere il raggiungimento di una memoria immunitaria, per contrastare metastasi e ricadute, e la diminuzione degli effetti collaterali che i pazienti oncologici sono costretti a sopportare sottoponendosi alle terapie convenzionali. I risultati mostrano dati molto promettenti, poiché l’utilizzo combinato dei biomateriali con fattori caratterizzanti il sistema immunitario permette di ottenere vaccini somministrabili in maniera sicura, seppur le indagini cliniche per molte tipologie di cancro siano ancora in atto.

Methods for Biodata Analysis in different Omic Contexts

The world of Computational Biology and Bioinformatics presently integrates many different expertise, including computer science and electronic engineering. A major aim in Data Science is the development and tuning of specific computational approaches to interpret the complexity of Biology. Molecular biologists and medical doctors heavily rely on an interdisciplinary expert capable of understanding the biological background to apply algorithms for finding optimal solutions to their problems. With this problem-solving orientation, I was involved in two basic research fields: Cancer Genomics and Enzyme Proteomics. For this reason, what I developed and implemented can be considered a general effort to help data analysis both in Cancer Genomics and in Enzyme Proteomics, focusing on enzymes which catalyse all the biochemical reactions in cells. Specifically, as to Cancer Genomics I contributed to the characterization of intratumoral immune microenvironment in gastrointestinal stromal tumours (GISTs) correlating immune cell population levels with tumour subtypes. I was involved in the setup of strategies for the evaluation and standardization of different approaches for fusion transcript detection in sarcomas that can be applied in routine diagnostic. This was part of a coordinated effort of the Sarcoma working group of "Alleanza Contro il Cancro". As to Enzyme Proteomics, I generated a derived database collecting all the human proteins and enzymes which are known to be associated to genetic disease. I curated the data search in freely available databases such as PDB, UniProt, Humsavar, Clinvar and I was responsible of searching, updating, and handling the information content, and computing statistics. I also developed a web server, BENZ, which allows researchers to annotate an enzyme sequence with the corresponding Enzyme Commission number, the important feature fully describing the catalysed reaction. More to this, I greatly contributed to the characterization of the enzyme-genetic disease association, for a better classification of the metabolic genetic diseases.

Identificazione di un nuovo meccanismo microRNA-dipendente di resistenza all'inibizione della via di segnale PI3K/AKT nel carcinoma della prostata

Benché le alterazioni della via PI3K/AKT siano molto sudiate a causa del loro ruolo nella tumorigenesi, e rappresentino pertanto un importante bersaglio terapeutico, i risultati di numerosi studi clinici con inibitori di PI3K o AKT sono finora deludenti, in parte a causa dell’insorgenza di resistenza provocata dall'interruzione dei circuiti di feedback negativo. In questo studio, abbiamo scoperto che l’inattivazione farmacologica di AKT in cellule di carcinoma prostatico PC3 porta alla down-regolazione di un microRNA con funzione di oncosoppressore, il miR-145-5p, e ad un drammatico aumento di espressione di uno dei suoi geni target, cioè N/KRas. E’ interessante sottolineare che questo microRNA è considerato un marker di progressione metastatica nel carcinoma prostatico, il cui livello di espressione aiuta a discriminare tra pazienti con iperplasia prostatica benigna e cancro alla prostata. Inoltre, la bassa espressione di miR-145 aumenta il rischio di progressione della malattia da localizzata a metastatica. La conferma che l’aumento di Ras, osservato sia in termini di mRNA che di proteina, è dipendente dalla caduta del miR-145-5p, è stata poi ottenuta tramite un modello di PC3 ingegnerizzate per ottenere il silenziamento inducibile del miR-145-5p. Tramite un array di fosfoproteine siamo poi stati in grado di verificare che l’aumento di Ras provoca la riattivazione della cascata di PI3K/AKT e di ERK. Dal punto di vista meccanicistico, quindi, lo studio ha portato all’identificazione di un nuovo meccanismo di resistenza adattativa, in cui l’inattivazione di AKT provoca una caduta del miR-145-5p che, a sua volta, aumenta l’espressione di Ras e riattiva il signaling di PI3K, rendendo inefficace il trattamento farmacologico. Questi risultati sono particolarmente rilevanti alla luce di recenti studi (NCT04493853; NCT03072238; NCT02525068) e di trial clinici in corso (NCT04737109; NCT03673787), basati sulla somministrazione combinata di inibitori della sintesi degli androgeni con gli inibitori di AKT capitasertib o ipatasertib.

Comprendere come lo stato genetico di TP53 influenza la risposta al deficit indotto sul Complesso I mitocondriale come terapia anticancro

Il Complesso I (CI) mitocondriale è uno dei target metabolici più promettenti nelle terapie anti- cancro. In particolare, la metformina è un inibitore noto del CI, capace di inibire la crescita delle cellule tumorali, ma non di eradicare la patologia. Recentemente, l’associazione metformina ed ipoglicemia si è rivelata letale per i tumori, sebbene l’efficacia terapeutica del trattamento sinergico possa essere influenzata dall’accumulo di alterazioni genetiche nei più noti drivers della tumorigenesi. Abbiamo così investigato l’effetto dello stress metabolico indotto dalla restrizione di glucosio in un pannello di linee cellulari tumorali con un severo deficit sul CI e con un diverso stato genetico di TP53. Il deficit del CI associato alla carenza di glucosio inducono un abbattimento dei livelli di espressione della proteina p53 mutata, ma non della controparte wild-type. Il fenomeno biologico osservato non dipende né da un blocco trascrizionale, né dall’innesco di vie di degradazione intracellulare, come proteasoma ed autofagia. La scomparsa di p53 mutata, invece, sembra dipendere da un blocco generale della sintesi proteica, verosimilmente indotto dallo stress energetico e nutrizionale. Nella controparte p53 wild-type, invece, si osserva solo una parziale riduzione della sintesi proteica, suggerendo l’innesco di possibili vie di adattamento per compensare il danno sul CI. La carenza di amminoacidi è una caratteristica dei tumori solidi che potrebbe essere esacerbata in condizioni di deficit generali della catena respiratoria mitocondriale. In particolare, l’inibizione del CI causa auxotrofia da aspartato, metabolita limitante per la proliferazione, condizione che potrebbe generare il blocco della sintesi proteica osservato. L’incremento di espressione dei livelli del trasportatore aspartato/glutatammato mediata da p53 mutata compensa l’auxotrofia da aspartato, identificando un meccanismo di adattamento al deficit del CI. Dunque, i risultati ottenuti sottolineano l’importanza di implementare la terapia anti-complesso I nel cancro, poiché il diverso stato di p53 può alterare l’efficacia del trattamento.

Sviluppo di un sistema di Realta Aumentata applicato a un modello 3D della prostata, sviluppato a partire da immagini RM, al fine di facilitare la dissezione del tumore e la conservazione dei fasci neuro vascolari durante l'intervento chirurgico di prostatectomia radicale robot-assistita

La realtà aumentata (AR) è una nuova tecnologia adottata in chirurgia prostatica con l'obiettivo di migliorare la conservazione dei fasci neurovascolari (NVB) ed evitare i margini chirurgici positivi (PSM). Abbiamo arruolato prospetticamente pazienti con diagnosi di cancro alla prostata (PCa) sul base di biopsia di fusione mirata con mpMRI positiva. Prima dell'intervento, i pazienti arruolati sono stati indirizzati a sottoporsi a ricostruzione del modello virtuale 3D basato su mpMRI preoperatoria immagini. Infine, il chirurgo ha eseguito la RARP con l'ausilio del modello 3D proiettato in AR all'interno della console robotica (RARP guidata AR-3D). I pazienti sottoposti a AR RARP sono stati confrontati con quelli sottoposti a "RARP standard" nello stesso periodo. Nel complesso, i tassi di PSM erano comparabili tra i due gruppi; I PSM a livello della lesione indice erano significativamente più bassi nei pazienti riferiti al gruppo AR-3D (5%) rispetto a quelli nel gruppo di controllo (20%; p = 0,01). La nuova tecnica di guida AR-3D per l'analisi IFS può consentono di ridurre i PSM a livello della lesione dell'indice

Ruolo di Glutaredossina-2 nella trasformazione tumorale oncocitaria

Gli oncocitomi sono tumori epiteliali caratterizzati da un accumulo di mitocondri strutturalmente e funzionalmente compromessi, a prognosi generalmente benigna. Le cause genetiche della trasformazione oncocitaria sono tuttora sconosciute; pertanto, lo studio di oncocitomi in contesti familiari sindromici è utile nella ricerca dei determinanti genetici predisponenti il fenotipo. Diversi membri di una famiglia affetta da sindrome dell’iperparatiroidismo con tumore della mandibola (HPT-JT), dovuta ad un'ampia delezione in CDC73, hanno mostrato recidiva di tumori paratiroidei oncocitari. Il sequenziamento dell’esoma ha escluso mutazioni private della famiglia; all'interno della delezione ereditata, tuttavia, sono stati individuati elementi regolatori del gene glutaredossina 2 (GLRX2), codificante un'isoforma mitocondriale deputata alla deglutationilazione proteica reversibile -modificazione modulante l’attività di numerosi target- il cui ruolo nel cancro non è noto. La proteina è risultata assente in tutti i tumori e dimezzata nei tessuti sani dei soggetti. Per indagare se la sua assenza alteri la deglutationilazione proteica predisponendo al fenotipo oncocitario, sono stati generati modelli cellulari TPC1 e HCT116 GLRX2 KO in cui sono stati riscontrati un ridotto tasso proliferativo ed un'alterata glutationilazione proteica, particolarmente in seguito a stress ossidativo. Un esperimento pilota in vivo ha mostrato cellule KO oncocitoidi, con mitocondri morfologicamente alterati, suggerendo che l’alterazione redox innescata dall’assenza di GLRX2 possa indurre una disfunzione metabolica mitocondriale tale da mimare quelle osservate negli oncocitomi. L’analisi proteomica ha individuato diversi target di glutationilazione nei campioni KO identificando proteine del ciclo di Krebs e della catena respiratoria mitocondriale. In particolare, una marcata glutationilazione del complesso della piruvato deidrogenasi (PDHc) è stata correlata ad una ridotta sintesi di ATP dipendente da piruvato. Considerando l'importanza dello stress ossidativo nella fisiopatologia del cancro ed il ruolo del glutatione nella risposta antiossidante, GLRX2 rappresenta un potenziale candidato nella regolazione del metabolismo ossidativo nelle cellule tumorali esposte allo stress e nella modulazione del fenotipo tumorale.

Unveiling the molecular mechanism of BRCA2-RAD51 interaction to tackle cancer onset

Different kinds of lesions can occur to DNA, and among them, one of the most dangerous is the double strand breaks (DSBs). Actually, DSBs can result in mutations, chromosome translocation or deletion. For this kind of lesions, depending on cell cycle phase as well as DNA-end resection, cells have developed specific repair pathways. Among these the error-free homologous recombination (HR) plays a crucial role. HR takes place during S/G2 phases, since the sister chromatids can be used as homologous templates. In this process, hRAD51 and BRCA2 are key players. hRAD51 is a recombinase of 339 amino-acids highly conserved through evolution which displays an intrinsic tendency to form oligomeric structures. BRCA2 is a very large protein of 3418 amino-acids, essential for the recruitment and accumulation of hRAD51 in the nucleus repairing-foci. BRCA2 interacts with hRAD51 through eight, so-called, BRC repeats, composed of 35-40 amino-acids. Mutations within this region have been linked to an increased risk of ovarian cancer development. In particular, several reports highlighted that missense mutations within one BRC repeat can hamper BRCA2 activity. Considering the close homology between the BRC repeats, it is striking how these mutations cannot be counterbalanced by the other non-mutated repeats preserving the function and the interactions of BRCA2 with hRAD51. To date the only interaction that has been structurally elucidated, is the one taking place amid the fourth BRC repeat and hRAD51. Only very little biophysical information is available on the interaction of the other BRC repeats with hRAD51. This thesis aims at elucidating the mechanism of hRAD51-BRCA2 interaction, by means of biophysical and structural approaches.

Ruolo delle tecniche di sequenziamento di ultima generazione nella gestione dei pazienti con carcinoma colorettale metastatico

L'utilità clinica dell’uso routinario delle tecniche di sequenziamento di nuova generazione (NGS) nei pazienti con cancro colorettale metastatico andrebbe approfondita. In questo studio, è stato valutato l'impatto di un pannello NGS da 52 geni utilizzato nella pratica clinica di routine. Abbiamo analizzato i risultati dei test molecolari multigenici in pazienti con carcinoma colorettale metastatico (mCRC) in uno studio osservazionale, retrospettivo e monocentrico su pazienti affetti da carcinoma colorettale metastatico consecutivamente testati presso un centro oncologico italiano tra giugno 2019 e dicembre 2020. Le analisi di sopravvivenza sono state effettuate con il metodo Kaplan-Meier, test log-rank e modello di Cox. Complessivamente sono stati inclusi 179 pazienti con mCRC. Il follow-up mediano è stato di 33 mesi (IQR: 28,45–NR). I quattro geni più frequentemente mutati sono stati: KRAS (48,6%), PIK3CA (22,4%), BRAF (14,5%) e APC (8,4%). È stata trovata un'associazione positiva tra la sopravvivenza globale (OS) e le mutazioni KRAS con un'alta frequenza allelica variante (VAF) [HR: 0,60 (0.36 – 0.99), P=0.047]. La mutazione BRAF era associata a OS inferiore [HR: 2,62 (1,59-4,32), P <0,001]. Il panello NGS ha consentito a otto pazienti di accedere a terapie a bersaglio molecolare non ancora registrate per il cancro colorettale. In conclusione, i pannelli NGS in mCRC sono fattibili nella pratica clinica in laboratori di riferimento per consentire un impatto inferiore sui costi e un aggiornamento regolare. La mutazione di BRAF risulta associata a una prognosi peggiore. Le mutazioni di KRAS con un’elevata variazione di frequenza allelica erano associate a una sopravvivenza globale superiore rispetto ai pazienti KRAS non mutati. Sono necessari studi più approfonditi per analizzare meglio i fattori prognostici.

Applicazione di un protocollo ERAS nel paziente onco-geriatrico candidato a chirurgia colo-rettale: esperienza della Chirurgia Generale dell’Ospedale di Faenza

Premessa: Enhanced Recovery After Surgery (ERAS) riduce le complicanze e accorcia il recupero nei pazienti sottoposti a chirurgia per tumore del colon-retto. I pazienti più anziani sono spesso esclusi dai programmi ERAS a causa della difficoltà nell'applicazione dei protocolli stabiliti. Lo scopo dello studio è stato valutare i benefici di ERAS nei pazienti anziani sottoposti a chirurgia colorettale elettiva e valutare i risultati a breve termine. Metodi: studio monocentrico osservazionale prospettico condotto da febbraio 2021 a luglio 2022. Sono stati inclusi tutti i pazienti di età ≥ 70 anni sottoposti a chirurgia colorettale elettiva. I risultati e le complicanze postoperatorie dei pazienti trattati secondo il nostro protocollo ERAS sono stati confrontati con un gruppo di pazienti < 70 anni sottoposti a intervento chirurgico per cancro del colon-retto nello stesso periodo. Risultati: abbiamo incluso un totale di 186 pazienti (104 ≥ 70 anni vs. 82 < 70 anni). Un terzo dei pazienti di entrambi i gruppi non ha sviluppato complicanze perioperatorie (65,4% vs. 67,0%, p = 0,880). Ugualmente non sono state osservate differenze nell’incidenza di complicanze di grado I-II (31,7% vs. 28,0%) né digrado III-IV (1,9% vs. 4,9%) secondo Dindo-Clavien tra i due gruppi (p = 0,389). Il tasso di leak anastomotico e il reintervento non sono risultati statisticamente differenti tra i due gruppi: 3,8% vs. 4,9% (p = 0,733) e 1,0% vs. 3,6% (p = 0,322) rispettivamente pazienti ≥ 70 anni vs. < 70 anni. I temi di degenza media sono stati di 5.1±4.3 vs. 4.6±4.2, (p = 0.427), mentre i tassi di riammissione sono rimasti inalterati. La mortalità a 90 giorni è risultata del 2,8% vs. 0% (p = 0,256). Conclusioni: nella nostra esperienza i pazienti ≥ 70 anni affetti da tumore del colon-retto dovrebbero seguire routinariamente un programma ERAS prevedendo gli stessi benefici degli altri gruppi di età.

Strategie innovative per la somministrazione della terapia chemioterapica attraverso l'utilizzo di nanogel polimerici

Il cancro è una delle malattie statisticamente più diffuse e una delle principali cause di morte nel mondo, con più di 300.000 nuove diagnosi annue solamente in Italia e con circa dieci milioni di decessi globali. A causa dell’elevata incidenza e dell’invecchiamento della popolazione, la ricerca di una soluzione a questa malattia assume una particolare importanza. Una delle terapie più frequentemente utilizzate per il trattamento del cancro è la chemioterapia, che possiede una rilevanza fondamentale e rimane ad oggi insostituibile. Tuttavia, questa terapia dal carattere sistemico presenta numerosi limiti che devono necessariamente essere risolti e tra le possibili soluzioni l’utilizzo di Drug Delivery Systems nanometrici rappresenta un approccio dalle elevate potenzialità. Tra i diversi nanocarrier, i nanogel polimerici si distinguono per l’ottima versatilità, biocompatibilità, biodegradabilità, stabilità in ambiente biologico e l’elevata capacità di incapsulamento. Questi nanovettori, che possiedono le caratteristiche tipiche degli idrogel e dei nanomateriali, sono dotati della capacità di incapsulare, trasportare e rilasciare in modo controllato farmaci chemioterapici dalle varie proprietà chimico-fisiche. Lo scopo di questa tesi è l’analisi delle caratteristiche di questi composti al fine di evidenziare come l’utilizzo dei nanogel polimerici nel trattamento chemioterapico possa risolvere alcuni dei principali problemi di questa terapia e migliorarne l’efficacia terapeutica. Per dimostrare quanto affermato, i risultati dell’utilizzo dei nanogel nel trattamento di alcune forme tumorali verranno mostrati e confrontati con quelli della chemioterapia convenzionale, con lo scopo di evidenziarne i vantaggi e i limiti ancora presenti.

Il Paziente Oncologico: dalla Valutazione Nutrizionale alla Supplementazione Orale

La malattia oncologica è caratterizzata da una complessa rete di processi di alterazioni replicative, infiammatorie e metaboliche che, se non adeguatamente corrette, possono compromettere lo stato nutrizionale del paziente, aumentando esponenzialmente il rischio di incorrere in una condizione di malnutrizione. L’equilibrio tra energia, composizione corporea e funzioni dell’organismo può essere ripristinato soltanto con un corretto intervento nutrizionale: è il dietista che, adoperando il Nutrition Care Process, interverrà per garantire al paziente un corretto supporto nutrizionale, ricorrendo al counseling per fornirgli le strategie necessarie a superare le cause di scarso apporto nutrizionale o, qualora le misure dietetiche fossero insufficienti, tramite l’uso di Supplementi Nutrizionali Orali. In questo contesto, la ricerca scientifica ha introdotto l’immunonutrizione, una modalità di nutrire il paziente e allo stesso tempo di modulare l’attività immunitaria a favore del processo di guarigione. Le evidenze si mostrano a favore anche della fornitura extra di amminoacidi a catena ramificata che, oltre a colmare il deficit proteico-energetico, forniscono precursori per ridurre il catabolismo muscolare, promuovendo l’anabolismo. Come terapia adiuvante nel trattamento del cancro sta emergendo in letteratura anche la Dieta Chetogenica, la cui efficacia risiederebbe nella capacità di instaurare un ambiente sfavorevole alla sopravvivenza delle cellule neoplastiche deprivandole del loro unico nutrimento, il glucosio. Alla fine di educare la popolazione ad una corretta prevenzione, risulta necessario diffidare da qualsiasi dieta “miracolosa” e “antitumorale” che, per quanto accattivanti, non fanno altro che generare falsa informazione. Quindi cosa dice la scienza? La nutrizione non ha il potere di guarire dalle malattie oncologiche, ma uno stile di vita sano e un’alimentazione di impronta Mediterranea rappresentano sicuramente la chiave per una corretta prevenzione.

chemioterapia automatizzata: sistemi di controllo in retroazione per la crescita tumorale secondo il modello a derivate frazionarie

L’immunoterapia è una delle tecniche più all’avanguardia per la lotta contro il cancro e si basa sull’aumento delle prestazioni del sistema immunitario attraverso anticorpi monoclonali (ovvero farmaci immunoterapici). Grazie a questi, la terapia garantisce l’inibizione dei checkpoint immunologici, che permettono alle cellule del sistema immunitario di riconoscere la presenza del tumore e aggredirlo fino a eradicarlo. La tesi propone una soluzione frazionaria al problema della crescita tumorale, basandosi su un modello di Kuznetsov esteso dove viene presa in considerazione anche il parametro di concentrazione di Interleuchina-2. Tramite un’analisi di stabilità del modello proposto è possibile arrivare a un valore di sigma, ovvero il rateo di cellule effettrici, per il quale il sistema delle cellule tumorali viene completamente eradicato. Una volta trovata la condizione di stabilità e calcolato il valore di alpha (ordine della derivata frazionaria) che approssima al meglio la crescita tumorale nel caso reale, viene proposto un sistema di controllo automatico in retroazione basato sul numero di cellule effettrici per automatizzare il processo immunoterapico.

La biologia della cellula tumorale

Studio della biologia della cellula tumorale. Analisi delle cause del cancro e delle terapie utilizzate per combatterlo mettendo in luce gli aspetti legati al tumore al seno. Approfondimento sul cancro al seno evidenziando l'importanza della prevenzione attraverso esami diagnostici specifici. Questi esami sono fondamentali a fine di individuare la patologia agli albori del suo sviluppo per poter aumentare la probabilità di riuscita della cura e di conseguenza diminuire il tasso di mortalità dei pazienti malati. Classificazione del tumore in base alla sua stadiazione; lo distinguiamo in quattro stadi a seconda di parametri che ne descrivono l'estensione e le sue proprietà invasive. Esposizione dei vari trattamenti terapeutici che vengono proposti ai pazienti a seconda della loro età e dello stadio della malattia.

Progetto e implementazione di software di segmentazione assistita di immagini mediche e predizione di biomarkers

La segmentazione prevede la partizione di un'immagine in aree strutturalmente o semanticamente coerenti. Nell'imaging medico, è utilizzata per identificare, contornandole, Regioni di Interesse (ROI) clinico, quali lesioni tumorali, oggetto di approfondimento tramite analisi semiautomatiche e automatiche, o bersaglio di trattamenti localizzati. La segmentazione di lesioni tumorali, assistita o automatica, consiste nell’individuazione di pixel o voxel, in immagini o volumi, appartenenti al tumore. La tecnica assistita prevede che il medico disegni la ROI, mentre quella automatica è svolta da software addestrati, tra cui i sistemi Computer Aided Detection (CAD). Mediante tecniche di visione artificiale, dalle ROI si estraggono caratteristiche numeriche, feature, con valore diagnostico, predittivo, o prognostico. L’obiettivo di questa Tesi è progettare e sviluppare un software di segmentazione assistita che permetta al medico di disegnare in modo semplice ed efficace una o più ROI in maniera organizzata e strutturata per futura elaborazione ed analisi, nonché visualizzazione. Partendo da Aliza, applicativo open-source, visualizzatore di esami radiologici in formato DICOM, è stata estesa l’interfaccia grafica per gestire disegno, organizzazione e memorizzazione automatica delle ROI. Inoltre, è stata implementata una procedura automatica di elaborazione ed analisi di ROI disegnate su lesioni tumorali prostatiche, per predire, di ognuna, la probabilità di cancro clinicamente non-significativo e significativo (con prognosi peggiore). Per tale scopo, è stato addestrato un classificatore lineare basato su Support Vector Machine, su una popolazione di 89 pazienti con 117 lesioni (56 clinicamente significative), ottenendo, in test, accuratezza = 77%, sensibilità = 86% e specificità = 69%. Il sistema sviluppato assiste il radiologo, fornendo una seconda opinione, non vincolante, adiuvante nella definizione del quadro clinico e della prognosi, nonché delle scelte terapeutiche.