Alcuni progetti
CAD per l'individuazione del glioma cerebrale 
In collaborazione con l'Unità Operativa di Neuroradiologia IRCCS Ospedale
San Raffaele ed Università Vita-Salute San Raffaele, Milano,
abbiamo messo a punto un sistema CAD (Computer
Assisted Detection) per l’individuazione
automatica o semiautomatica di gliomi cerebrali in immagini di
risonanza magnetica di diversa
natura (T2w, FLAIR, DTI). L’utilizzo di immagini differenti permette di
individuare e caratterizzare al meglio la lesione che per sua natura
non viene
individuata
nella sua interezza nelle immagini di risonanza magnetica
convenzionale. Il
nostro sistema raggiunge le sue prestazioni migliori con immagini FLAIR
che
sono utilizzate generalmente per studi di volumetria del tumore a
seguito di
interventi terapeutici e in mappe DTI attraverso le quali è possibile
localizzare
con accuratezza le infiltrazioni microscopiche del glioma.
L’interesse è stato rivolto
in primo luogo alla procedura di segmentazione del glioma,
effettuata
dal radiologo in fase di diagnosi del tumore, ma anche
necessaria per
confrontare le regioni tumorali pre- e post- chemioterapia nel follow-up
dei pazienti, per la valutazione del successo del trattamento.
In una
seconda
fase, sarà possibile erogare servizi
di didattica in telemedicina: i CAD potrebbero essere utilizzati
per
valutare le segmentazioni manuali eseguite dai medici nella loro fase
di
formazione accademica attraverso l’assegnazione di uno score
generato
dal confronto tra la segmentazione del medico e quella prodotta dal
CAD. In
una terza fase, è possibile una estensione dell’ambito di
utilizzo del
software proposto anche a problematiche
mediche diverse individuate dai medici con cui i proponenti
collaborano e
giudicate di forte impatto sulla pratica clinica corrente in quanto la
loro
soluzione è al momento strettamente dipendente dall’esperienza del
medico e da
prelievi istologici (dunque invasivi); al momento gli ambiti
identificati
sono la diagnosi differenziale tra radionecrosi e recidiva/progressione
di malattia (ossia distinguere, dopo l’applicazione di un
trattamento
radioterapico, se un esito radiologico rappresenta solo il danno
causato dalla
terapia, oppure mostra un ben più preoccupante residuo tumorale) e una diagnosi
del tumore alla prostata che sia in grado di rivelarne l’effettiva
estensione.
Scarica la brochure sul CAD per il glioma e l'applicazione al follow-up, in italiano o in inglese.
Follow-up chemioterapico del
glioma cerebrale
Il glioma cerebrale invade i tessuti
circostanti lungo le fibre di materia bianca, diffondendo oltre l’area
patologica evidenziata da MRI convenzionale. La risposta alle cure
chemioterapiche è oggigiorno valutata in base alla variazione di
volumetria del tumore, spesso effettuata visualmente. Il sistema da noi
messo a punto, in collaborazione con l'Unità Operativa di Neuroradiologia IRCCS Ospedale
San Raffaele ed Università Vita-Salute San Raffaele, Milano,
effettua invece una valutazione punto per punto in base
alle mappe del tensore di diffusione. Poiché le variazioni delle modalità
di diffusione delle molecole d’acqua a seguito di successo o fallimento di
un trattamento chemioterapico potrebbero presentarsi prima di una variazione
volumetrica del tumore, l’individuazione non invasiva di questa microscopica
infiltrazione diventa fondamentale perché in grado di fornire informazioni
aggiuntive nella valutazione della risposta ad un trattamento chemioterapico.
Scarica la brochure sul CAD per il glioma e l'applicazione al follow-up, in italiano o in inglese.
Progetti in collaborazione
Interfacce Cervello-Computer
Questo progetto è da poco in fase di attuazione, e parte
dall'esperienza del CRIL, Centro di Ricerca Interdisciplinare sul
Linguaggio, dell'Università del Salento, e dalle nostre
competenze in merito al trattamento dati biomedici. La realizzazione di
interfacce Cervello-Computer o BCI (Brain-Computer Interface) è un area di ricerca in rapida crescita
nel campo delle neuroscienze e della bioingegneria. Un sistema BCI legge segnali elettrici cerebrali (EEG)
o altre manifestazioni dell’attività cerebrale e li trasforma in forme digitali che un elaboratore processa
e converte in azioni.
È stato dimostrato che si verificano attivazioni neurali nella corteccia motoria anche durante i movimenti
immaginati dei muscoli; queste attivazioni posso essere sfruttate per controllare protesi in situazioni
di incapacità di uso degli arti (soggetti paraplegici). Attivazioni neurali nella corteccia motoria avvengono
anche durante la ripetizione mentale di vocali o parole.
Si può dunque immaginare di sfruttare queste potenzialità relative al linguaggio per controllare,
ad esempio, un sintetizzatore vocale. In questo modo sarebbe possibile realizzare un metodo di comunicazione
alternativo per individui affetti da gravi patologie quali SLA o paralisi totale. Il progetto è in corso! Ulteriori dettagli via via che i primi risultati saranno disponibili!
CAD per noduli polmonari pleurici
Il CAD per
l’individuazione di noduli pleurici è ancora in
fase di sviluppo ma già ne sono visibili le potenzialità.
Il polmone è correttamente
segmentato e separato dal resto della struttura toracica presente nelle
slide
dell’esame TAC. Da esso viene estrapolato l’albero bronchiale esterno.
Tramite
un algoritmo denominato alpha-hull è possibile includere nella maschera
attuale
anche quelle concavità, che possono essere naturali o patologiche, che
venivano
escluse dalla ricostruzione in quanto di densità molto simile
al
tessuto circostante il polmone.
Dalla differenza tra questa maschera e quella iniziale
(prima dell’ alpha-hull) avremo tutte le ROI (Regions of Interest) da
sottoporre poi al classificatore. Una volta localizzati i candidati
noduli, è necessario
individuare quelle caratteristiche peculiari (feature) che
distinguono
una concavità naturale da un nodulo pleurico.Individuate le feature
sarà la rete neurale, correttamente
addestrata, a classificare i candidati noduli in concavità naturali o
noduli
pleurici.
Attualmente abbiamo ottenuto i primi risultati e le prime
curve ROC (Receiver Operating Characteristic) che permettono di
effettuare una preliminare valutazione del CAD.
MRI e DT-MRI per la diagnosi precoce della malattia di Alzheimer
WORK IN PROGRESS!