Dottorato di ricerca in Medicina materno-infantile, pediatria dell'educazione, dello sviluppo e perinatologia presso il

Dipartimento di Scienze della Riproduzione e dello Sviluppo XXII Ciclo

Dottorando

Stefano Massaccesi

Cordinatore

Andrea Clarici

Titolo della tesiProgettistica hardware e software nell’applicazione della topografia ottica sul neonato: valutazione dei

rapporti anatomici tra punti di repere esterni e aree anatomico-funzionali cerebro-corticali

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Obiettivi Generali

• Il mio lavoro di tesi è finalizzato ad ottimizzare il sistema ossimetro NIRS Hitachi ETG 100 per lo specifico utilizzo con i neonati sia nati a termine che prematuri per renderlo il più funzionale possibile all’acquisizione dei dati realizzata ed esposta dai miei colleghi dottorandi.

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•La tesi è rivolta a coloro che utilizzano come tecnica di indagine dei tessuti biologici la spettroscopia nel vicino infrarosso (Near Infrared Spettroscopy).

•Fornisce le conoscenze alla base del meccanismo di azione della spettroscopia e le competenze per adattare lo strumento allo studio di superfici tissutali molto piccole e a volte irregolari, come la superficie cranica di un neonato, sia nato a termine che pre-termine. •Descrive i materiali utilizzati per la realizzazione delle cuffiette per

infanti e per adulti includendo la tecnica di lavorazione e la relativa strumentazione.

•Fornisce il software compilato per il corretto posizionamento della cuffietta sulla testina dell’infante, con le istruzioni passo passo per utilizzarlo, comprese le istruzioni per creare le varie

prospettive del cervello in base alle aree indagate.1

La tesi si presenta articolata in due parti:

Sezione teorica

• Conoscenze anatomico funzionali di base del cervello• Corteccia cerebrale e emodinamica tissutale• Differenze principali tra cervello adulto e quello del neonato

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Segue la descrizione delle principali tecniche di imaging e l’introduzione della tecnica NIRs.

• Emodinamica dei tessuti biologici• Emodinamica cerebrale• Proprietà ottiche dei tessuti• Leggi fisiche alla base di assorbimento e scattering

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Sezione pratica

• Analisi delle varie problematiche relative alla sperimentazione Nirs nel caso specifico dei neonati.

•Valutazione dei supporti preesistenti

Fase 1

•Selezione dei materiali, progettazione, realizzazione e test della cuffia prototipo

•Progettazione, realizzazione e test della cuffia definitiva chiamata “Base”

Fase 2

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Fase 3

Comprende

•Realizzazione del prototipo “malleabile”

•Realizzazione del prototipo “deformabile”

• Progettazione, realizzazione e test di altre due tipologie di cuffie realizzate per ottimizzare la sperimentazione in base alle specifiche esigenze riscontrate in fase sperimentale

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L’ultima parte pratica della tesi è rivolta alla progettazione e realizzazione di un software per rilevare i punti di repere e agevolare il

corretto posizionamento della cuffietta sulla testina del neonato, in base alle aree indagate

• Ricerca e valutazione del software preesistente• Installazione e test di vari programmi di fotoritocco e Dicom Medical

Viewer• Selezione dei programmi adatti per l’elaborazione delle immagini

Dicom• Pianificazione, realizzazione e test del software S.T.B.M. (System 10- 20 Topographic Brain Mapping ver. n. 8), per il corretto posizionamento della cuffia sulla testa del neonato.

Comprende

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CONCLUSIONI

• La capacità di adattare lo strumento alle singole e specifiche esigenze sperimentali, offre il vantaggio di consentire al ricercatore di testare condizioni sperimentali non previste dall’apparato strumentale.

• La possibilità di ottimizzare il setting sperimentale sia in termini di tempo di preparazione che di esecuzione dell’esperimento, aumenta la probabilità che i soggetti riescano a portare a termine l’esperimento e la possibilità di testare un campione maggiore di soggetti.

• L’applicazione di tecniche ottiche offre la possibilità di rapide immagini funzionali e dispositivi in tempo-reale, con la caratteristica fondamentale di non recare alcun danno al soggetto durante l’analisi.

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