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Artificial Intelligence for Automated 4D Flow MRI Image Processing in Cardiovascular Imaging
No full textCardiovascular diseases remain a leading cause of mortality in developed countries. While modern imaging techniques have improved anatomical visualization, they often lack detailed hemodynamic information, which is crucial for accurate diagnosis and prognosis. 4D flow MRI is an innovative technology that provides both anatomical and functional data, including the 3D velocity field of blood flow. However, its limitations, such as low spatial resolution and complex processing, hinder its clinical adoption.
To address these challenges, data-driven techniques and Computational Fluid Dynamics (CFD) have emerged as key tools for improving segmentation and flow analysis. However, medical data collection remains difficult, making synthetic data generation a promising alternative to enhance model reliability.
This thesis develops a workflow for 4D flow MRI processing, integrating CFD-based synthetic data, generative adversarial networks (cGANs), neural representations for arterial wall motion, and a Python tool for feature extraction. These advancements enhance segmentation accuracy, data availability, and dynamic modeling, with future work focusing on clinical integration and complex geometries
Progettazione e sviluppo dell'applicazione DecamerApp per una didattica inclusiva.
No full textL’inclusione scolastica è un elemento fondamentale per un’educazione di qualità, che garantisce pari opportunità di apprendimento per tutti gli studenti. Mira a soddisfare le diverse esigenze educative degli alunni e ad aumentare la partecipazione scolastica. Per raggiungere questi obiettivi, oggi si può ricorrere all’uso delle tecnologie assistive che hanno il ruolo di migliorare l’accessibilità e l’apprendimento degli alunni, soprattutto BES (Bisogni Educativi Speciali). L’elaborato presenta il progetto DecamerApp, un’applicazione utile per facilitare la lettura e la comprensione di alcune novelle del Decameron di Giovanni Boccaccio. Dopo un’iniziale ricerca sulle applicazioni educative rivolte a studenti con difficoltà, si illustra lo sviluppo dell’app, con particolare attenzione al design inclusivo e agli strumenti impiegati. Inoltre, si confronta il progetto con le app esistenti e si spiega perché DecamerApp rappresenta una base innovativa per la creazione di nuovi strumenti didattici. La fase di test coinvolge studenti della scuola secondaria di primo grado ed è utile per verificare l’usabilità e l’efficacia dell’app. I risultati dei test evidenziano il potenziale del progetto nel migliorare l’accessibilità ai testi letterari
L'arte di Sylvia Plath come Opus Alchemicum esoterico: un processo di individuazione.
No full textL'elaborato in questione mira a stabilire un parallelismo tra la vita della poetessa americana Sylvia Plath e le fasi che compongono un Opus Alchemicum esoterico, prendendo in considerazione gli eventi biografici più significativi e un corposo numero di opere plathiane. La scelta di Sylvia di menzionare particolari immagini, fiori, animali, simboli e, soprattutto, colori giustifica l'avviarsi di un opus esoterico che attiva, in lei, specifiche dinamiche psichiche di natura junghiana. Grazie ad una lettura in chiave alchemica dell'arte di Sylvia Plath, il sui suicidio potrebbe essere interpretato come il culmine di un personale processo di individuazione.
The thesis aims to establish a parallelism between the life of the American poet Sylvia Plath and the phases that make up an esoteric Opus Alchemicum, taking into consideration the most significant biographical events and a substantial number of Plathian's works. Sylvia's choice to mention particular images, flowers, animals, symbols and, above all, colors justifies the start of an esoteric opus that allows the activation of specific Jungian psychic dynamics. Thanks to an alchemical reading of Sylvia Plath's art and considering the therapeutic value that this doctrine exerts in those who perform it, her suicide could be interpreted as the culmination of a personal process of individuation
F1 Race Strategy: Competitor Analysis and Development of a New KClip and Lift-Off Analysis
No full textThe objective of this thesis is to develop a new KClip and Lift-Off analysis for the 2025 season, with a focus on the upcoming 2026 regulations where KClip and Lift-Off will be a key factor in race strategy. The 2026 Power Unit regulations will introduce a fundamental shift in Formula 1 powertrain architecture, with the removal of the MGU-H (Motor Generator Unit - Heat) from ERS (Energy Recovery System), teams will rely exclusively on the MGU-K (Motor Generator Unit - Kinetic) for energy management throughout a lap. In this context, the analysis of Lift-Off and KClip behavior becomes essential for benchmarking the team's energy management strategy against that of its competitors.
To achieve this a specilized tool will be developed in Matlab to compute Lift-Off and KClip time. The tool must: Evaluate average and cumulative Lift-Off and KClip times for all teams, Compare the collected data with VCARB's performance metrics, Utilize GPS data or FIA-supplied data from F1.com and Ensure efficiency and seamless integration with Strategy Analyzer (which is the main Matlab platform to access data and launch analysis function for strategy and competitor analysis topics) and External Calculator for Competitor Analysis (which is an external calculator used to generate some useful metrics and channels on competitor data)
STUDIO SULLA CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE DI SISTEMI PER LA RIPARAZIONE DI DIFETTI ERNIARI
No full textQuesta tesi si inserisce all’interno del progetto di ricerca ISIGLUE, che ha l’obiettivo di valutare l’uso delle protesi erniarie e dei sistemi di fissaggio nella riparazione del difetto erniario. L’ernia ha un’elevata incidenza nella popolazione e un alto rischio di recidiva, rendendo necessarie soluzioni efficaci per il trattamento. Le tecniche chirurgiche impiegate comprendono la chirurgia a cielo aperto, laparoscopica mininvasiva e robotica, tutte finalizzate a ripristinare la continuità della parete addominale mediante l’uso di reti e sistemi di fissaggio.
Le reti erniarie possono essere suddivise in sintetiche, biologiche e composite, mentre i sistemi di fissaggio si distinguono in invasivi (suture e tacks) e non invasivi (colle cianoacriliche). I fissaggi invasivi garantiscono un’adeguata resistenza meccanica, ma possono provocare dolore post-operatorio e complicanze dovute alla loro permanenza nei tessuti. Le colle cianoacriliche, invece, riducono il trauma biologico, ma la loro diffusione è limitata dall’assenza di linee guida specifiche per il loro utilizzo.
L’obiettivo di questa tesi è stato quello di fornire dati sperimentali utili per definire linee guida sull’uso della colla, sia da sola che in combinazione con altri sistemi di fissaggio. Considerando che il fallimento dell’impianto avviene spesso nei punti di fissaggio a seguito di un aumento della pressione intra-addominale, è fondamentale ottimizzare il numero e la distribuzione dei fissaggi. L’analisi condotta si è basata sulla caratterizzazione meccanica delle reti mediante test di trazione e sulla progettazione e realizzazione di una macchina per test in vitro. L’integrazione dei dati ottenuti permetterà lo sviluppo di modelli sperimentali e numerici, con l’obiettivo di fornire indicazioni pratiche per la selezione del metodo chirurgico più efficace e meno invasivo possibile.
La caratterizzazione meccanica delle protesi erniarie è stata condotta attraverso test di trazione uniassiale utilizzando un dinamometro Instron 5422 con cella di carico da 50N. Sono state analizzate sei tipologie di reti commerciali: due in polipropilene (PP), tre in PP con rivestimento in silicone o PVDF e una in PET con rivestimento di collagene. Tutte le reti sono macroporose e presentano differenti strutture, tra cui Surgimesh, caratterizzata da un intreccio random di filamenti.
Le prove sono state condotte con una velocità di deformazione costante di 20 mm/min fino alla rottura del campione. Ogni rete è stata testata con dodici provini rettangolari (10x50 mm), sei in una direzione e sei nella direzione perpendicolare. Per valutare con maggiore precisione le deformazioni, sono stati applicati quattro marker su ciascun campione e le prove sono state registrate in video. L’elaborazione delle coordinate dei marker in MATLAB ha consentito di ottenere dati più affidabili rispetto a quelli ricavati direttamente dalla macchina di prova, poiché in prossimità degli afferraggi potevano verificarsi deformazioni concentrate o scivolamento del campione.
Le curve stress-strain ottenute hanno evidenziato differenze tra le reti testate, con particolare attenzione alle basse deformazioni, dato che la parete addominale è sottoposta prevalentemente a deformazioni inferiori al 10%. Sono state analizzate le direzioni più rigide e meno rigide di ciascuna rete, e i risultati hanno mostrato un’elevata variabilità dovuta alla differente struttura delle reti. I moduli elastici hanno evidenziato che Surgimesh è la rete più rigida, mentre Softmesh e le reti Dynamesh sono più deformabili. L’anisotropia è stata valutata attraverso il rapporto tra i moduli elastici nelle due direzioni principali, mostrando che quattro reti hanno un indice superiore a 2, mentre Surgimesh e Symbotex idratato presentano valori prossimi a 1, indicando un comportamento più omogeneo. Anche la resistenza massima a trazione è stata analizzata, evidenziando che Radomesh ha i valori più alti, mentre Softmesh presenta una forte anisotropia.
Il secondo obiettivo della tesi è stata la progettazione e realizzazione di una macchina per test in vitro, basata sull’analisi della letteratura e sulla definizione di vincoli e ingombri dello spazio di lavoro. La macchina è stata sviluppata tramite un modello CAD e successivamente prodotta dall’officina dell’Università di Pisa. Dopo un collaudo preliminare, è stato definito un protocollo sperimentale.
I test in vitro sono finalizzati a simulare il comportamento meccanico delle protesi erniarie in vivo. Tra i test più comuni vi sono il ball burst test, che applica una pressione localizzata tramite un indentatore fino al cedimento del campione, e il test a pressione, che simula meglio le condizioni in vivo applicando un carico distribuito all’interno di una camera di pressione. La macchina progettata è stata realizzata per il ball burst test, ma può essere adattata per test a pressione o per simulare un aumento istantaneo della pressione con la caduta di un peso.
Il macchinario è composto da un sistema di serraggio che previene slittamenti e movimenti indesiderati del campione biologico. Gli anelli hanno un diametro interno di 210 mm per rispettare le prassi chirurgiche che richiedono un overlap radiale rete-tessuto pari alla dimensione del difetto. La struttura è progettata per consentire l’inserimento di strumentazione aggiuntiva per l’osservazione della deformazione della rete.
Un secondo sistema permette di applicare la pressione al campione e registrare il carico in funzione dello spostamento. Il braccio di carico include una cella da 500N e un distanziale di 80 mm per garantire la deflessione della rete senza interferire con il sistema di serraggio. L’indentatore è una semisfera di 50 mm di diametro, pari alla dimensione del difetto.
Dopo i test preliminari su tessuti sintetici, è stato eseguito un primo test su tessuto biologico. Il protocollo sperimentale prevede la creazione di un difetto di 50 mm e il fissaggio della rete con differenti sistemi ibridi. I sistemi di fissaggio testati includono la colla Glubran 2, ProTack, AbsorbaTack e suture Maxon, con una velocità di avanzamento di 30 mm/min. È stata adottata un’analisi video per valutare il comportamento dell’impianto sotto carico.
L’integrazione dei dati sperimentali ottenuti dai test di trazione e dai test in vitro contribuirà alla realizzazione di un modello in vitro e al miglioramento di un modello in silico. Questi modelli permetteranno di classificare le performance di differenti sistemi di fissaggio in relazione alla rete utilizzata e al diametro del difetto, fornendo indicazioni pratiche ai chirurghi per selezionare la soluzione più efficace e meno invasiva per la riparazione del difetto addominale
Validazione Sperimentale di Sensori Impiantabili per il Monitoraggio dell'Attività Biomeccanica del Cuore
No full textThis thesis presents the development, fabrication, and validation of a fiber optic sensor based on Fiber Bragg Gratings (FBG) for real-time myocardial strain monitoring. The research is part of the NeuHeart Project, which aims to develop innovative technologies for cardiac function assessment. The sensor leverages five FBGs embedded in a Dragon Skin 20 silicone matrix, ensuring high mechanical stability, flexibility, and sensitivity to strain variations.
The fabrication process included CAD modeling, 3D-printed molds, and a two-stage silicone casting technique to guarantee precise fiber positioning while preventing structural defects. A degassing step was implemented to remove air bubbles and optimize optical signal integrity. The five-FBG configuration, arranged in a double-triangle pattern, was introduced to overcome mathematical ambiguities in strain tensor calculation, ensuring a unique and reliable strain matrix solution.
The sensor underwent extensive bench-top testing using a cardiac phantom and a linear stage, confirming its mechanical and optical performance. Finally, in vivo experiments on a porcine heart demonstrated the sensor’s ability to capture strain variations during the cardiac cycle, yielding promising results for real-time myocardial deformation analysis.
Data analysis involved applying a calibration matrix to in vivo measurements, enabling the extraction of primary and secondary strain components. These results provide a physiological interpretation of myocardial mechanics, highlighting the sensor’s potential for clinical applications in cardiac monitoring and assistive devices.
This study lays the groundwork for future miniaturization and implantable solutions, paving the way for advanced biomedical sensing technologies in cardiac diagnostics and therapy
Human-inspired software regulation of manipulator impedance for model-based compliance discrimination with soft optical sensors.
No full textCompliance discrimination can play a crucial role in robotic manipulation and grasping. In previous studies, a model-based approach inspired by a computational model of human tactile perception was implemented with a soft biomimetic optical tactile sensor. By relying on optical flow computation, the rate of expansion of contact area under increasing probing forces was computed and used for compliance estimation. Additionally, by exploiting the observation that humans modulate muscular co-contraction to optimize compliance information uptake, it was proposed to extract human muscular patterns during softness probing actions and map them onto a one degree of freedom variable stiffness actuator that mimics the agonistic-antagonistic human muscle behavior. It was demonstrated that the model-based approach with the human-inspired stiffness regulation led to a high accuracy in compliance discrimination. In this thesis, I proposed to extend these results by mapping human muscular profiles to control a multi degrees of freedom manipulator, whose stiffness can be varied via software control
Effetti di un nuovo inibitore dell'inflammosoma NLRP3 ad azione locale intestinale in un modello murino di malattia di Parkinson
No full textLa malattia di Parkinson (MP) rappresenta la seconda patologia neurodegenerativa più diffusa dopo la malattia di Alzheimer. La MP è caratterizzata dalla degenerazione dei neuroni dopaminergici nella substantia nigra e dalla formazione dei corpi di Lewy. Studi recenti evidenziano un legame significativo tra l'accumulo della proteina alfa-sinucleina nell'intestino e nel sistema nervoso centrale, a cui si associano alterazioni della permeabilità della barriera intestinale e della motilità e un processo infiammatorio, strettamente connesso alla progressiva neurodegenerazione. In questo contesto, l’inflammosoma NLRP3 sembra ricoprire un ruolo centrale.
Il presente progetto di ricerca ha avuto l’obiettivo di esaminare gli effetti della somministrazione di un inibitore dell’inflammosoma NLRP3 (INF176) ad azione locale intestinale nel modello murino transgenico (Tg) di MP A53T, al fine di valutare se il blocco nell’inflammosoma nell’intestino potesse esercitare effetti anti-infiammatori capaci di contrastare la progressione della neurodegenerazione.
I risultati ottenuti mostrano che la somministrazione di INF176 migliora il declino motorio (valutato tramite test comportamentale rotarod) e la motilità intestinale (valutata in vivo tramite Fecal Output). Inoltre, l’attivazione dell’inflammosoma NLRP3 e la deposizione delle proteine patologiche p-Tau e alfa-sinucleina osservate nel colon dei topi Tg, attraverso analisi western blot, risultavano significativamente ridotte nel topo Tg trattato con INF176. Inoltre, è stato possibile osservare un miglioramento significativo dell’infiammazione enterica legato alla riduzione dei livelli di IL-1β, valutata tramite kit ELISA, nei topi Tg trattati con INF176 rispetto agli animali Tg non trattati.
In conclusione, il blocco localizzato dell’inflammosoma nell’intestino tramite la somministrazione di INF176 produce effetti benefici nel tratto digerente, a cui si associa un miglioramento della coordinazione motoria. INF176 può costituire un possibile approccio terapeutico efficace nel contrastare la sintomatologia intestinale e rallentare la progressione della MP. Inoltre, lo scarso assorbimento sistemico potrebbe rendere ragione di un miglior profilo di tollerabilità.
Parkinson's disease (PD) represents the second most prevalent neurodegenerative disorder after Alzheimer's. PD is characterized by the degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra and the formation of Lewy bodies. Recent studies show a significant link between the accumulation of alpha-synuclein protein in the gut and central nervous system, along with changes in gut barrier permeability and a process of neuroinflammation, which is closely linked to progressive neurodegeneration.
The present research project aimed to examine the effects of administering a locally acting intestinal NLRP3 inflammasome inhibitor (INF176) in the transgenic mouse model (Tg) of MP A53T to evaluate whether blockade in the inflammasome in the intestine could exert anti-inflammatory effects capable of counteracting the progression of neurodegeneration.
The results obtained show that INF176 administration improves motor decline (assessed by rotarod behavioral test) and intestinal motility (assessed in vivo by Fecal Output). In addition, NLRP3 inflammasome activation and deposition of the pathological proteins p-TAU and alpha-synuclein observed in the colon of Tg mice by western blot analysis were significantly reduced in Tg mice treated with INF176. In addition, a significant improvement in enteric inflammation related to the reduction in IL-1β levels, as assessed by ELISA kits, could be observed in INF176-treated Tg mice compared with untreated Tg animals.
In conclusion, localized blockade of the inflammasome in the intestine by administration of INF176 produces beneficial effects in the digestive tract, which is associated with improved motor coordination. INF176 may be a possible therapeutic approach effective in counteracting intestinal symptoms and slowing the progression of MP. In addition, poor systemic absorption could account for an improved tolerability profile
Le Quaestiones Perpetuae nell'esperienza repubblicana e nella cultura giuridica occidentale
No full textLa mia ricerca ha come oggetto l'analisi dei sistemi di giustizia criminale romani, in particolare quello delle quaestiones perpetuae. Nell'ultimo capitolo, inoltre, cercherò di capire, utilizzando alcuni tra i più noti principi giuridici, se possono esserci degli elementi di contatto tra questi modelli e i modelli di giustizia moderni
Alexander Calder in Italia 1947-1956
No full textLa tesi analizza la figura di Alexander Calder in Italia tra il 1947 e il 1956, proponendosi di chiarirne le principali vicende espositive (XXIV e XXVI Biennale di Venezia, X Triennale di Milano e mostre personali alla Galleria dell’Obelisco di Roma e a quella del Naviglio di Milano del 1956, tra le più significative) e i rapporti, umani e artistici, che ne conseguirono. Il lavoro di tesi, oltre ad avvalersi di un dialogo con la Fondazione Peggy Guggenheim, la Fondazione Consagra e la Calder Foundation, si giova di una capillare ricerca d’archivio (ASAC, Archivio della Galleria Internazionale di Ca’ Pesaro, Archivio della Fondazione Cini, Archivio della Triennale di Milano, Fondazione Scialoja, Fondazione Afro, Archivio bio-iconografico della GNAM di Roma e Fondo Brin – Del Corso).
The thesis analyzes the figure of Alexander Calder in Italy between 1947 and 1956, proposing to clarify his main exhibition events (XXIV and XXVI Venice Biennale, X Milan Triennale and solo shows at the Galleria dell'Obelisco in Rome and at the Galleria del Naviglio in Milan in 1956, among the most significant) and the relationships, both human and artistic, that ensued. The thesis work, in addition to making use of a dialogue with the Peggy Guggenheim Foundation, the Consagra Foundation and the Calder Foundation, benefits from extensive archival research (ASAC, Archives of the International Gallery of Ca' Pesaro, Archives of the Cini Foundation, Archives of the Milan Triennale, Scialoja Foundation, Afro Foundation, bio-iconographic archives of the GNAM in Rome and Fondo Brin - Del Corso)