Argomenti di tesi proposti dal docente.
Proposta di tesi 1
Proposta di tesi magistrale con tirocinio in Angiodroid SpA
L'argomento di tesi riguarda ANGIOPULSE, un dispositivo che agisce come vero e proprio adattatore di impedenza aortica: un contropulsatore, ovvero un pallone posizionato in aorta, che modula la resistenza percepita dal ventricolo per ridurre il post-carico cardiaco. L'obiettivo è offrire un supporto meccanico al cuore dopo un infarto del miocardio o in caso di scompenso cardiaco, aiutando il ventricolo a lavorare meglio nella fase di recupero. È un progetto che unisce ingegneria, fisiologia cardiovascolare e sviluppo di dispositivi medici reali, con impatto clinico diretto su pazienti.
Cerchiamo una persona per un tirocinio di 6 mesi, in ufficio, su attività concrete e stimolanti:
- Integrazione di nuovi sensori sul dispositivo (flusso del gas He bidirezionale + ECG + segnale di Pressione Arteriosa), lavorando fianco a fianco con il team R&D su hardware e firmware
- Messa a punto e utilizzo di un simulatore aortico, per riprodurre in laboratorio le condizioni emodinamiche reali e testare il sistema prima della validazione clinica
- Sviluppo di strumenti di calibrazione e sincronizzazione tra i segnali acquisiti (pressione arteriosa, ECG, flusso) ed ottimizzazione dei cicli operativi del FW per garantire adeguato gonfiaggio e pressione modulabile del pallone
- Analisi dei segnali raccolti sui casi clinici, con possibilità di sviluppare script propri di elaborazione dati
È un'occasione per lavorare a stretto contatto con un piccolo team tecnico su un dispositivo che sta già trattando pazienti reali, toccando con mano tutto il percorso dall'ingegneria del segnale alla validazione clinica. Al termine dei 6 mesi, in base all'andamento, valuteremo con piacere una collaborazione più strutturata.
Proposta di tesi2
Caratterizzazione basata sulla radiomica del flusso sanguigno atriale nella fibrillazione atriale: confronto tra la risonanza magnetica 4D Flow e il flusso derivato dalla fluidodinamica computazionale
Argomento: La fibrillazione atriale (FA) altera l’emodinamica dell’atrio sinistro (AS) e aumenta il rischio tromboembolico. In questo studio intendiamo valutare se la radiomica, basata sulla quantificazione dei modelli di texture spaziale, possa fornire biomarcatori riproducibili del flusso nell’atrio sinistro nella FA. Attualmente sono disponibili due approcci diversi per caratterizzare i complessi modelli di flusso tridimensionali nell’atrio sinistro: la risonanza magnetica 4D e i campi di velocità del sangue risultanti da simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD) specifiche per il paziente [1].
Abbiamo sviluppato un flusso di lavoro per estrarre mappe dei parametri emodinamici [2] su piani anatomici all’interno della camera dell’atrio sinistro. Le caratteristiche radiomiche estratte da questa analisi vengono ulteriormente analizzate tramite una validazione incrociata «leave-one-out» annidata, che incorpora un processo di selezione delle caratteristiche in tre fasi: test statistici, filtraggio in base all'effect-size e valutazione della stabilità. La classificazione finale è stata eseguita utilizzando support vector machine (SVM), mentre l’importanza delle caratteristiche è stata valutata tramite l’analisi SHAP.
Intendiamo testare questo flusso di lavoro su un gruppo di pazienti affetti da FA per i quali sono disponibili sia la risonanza magnetica 4D del flusso (4D flow MRI) sia la CFD, e valutare l’affidabilità dei risultati ottenuti con i due approcci per identificare biomarcatori del flusso dell’atrio sinistro finalizzati alla stratificazione del rischio di FA.
In collaborazione con: La ricerca viene condotta in collaborazione con il Laboratoire d’Imagerie Biomédicale (LIB), Sorbonne Université, INSERM, CNRS, Parigi, Francia
Competenze acquisite: La tesi offre allo studente l’opportunità di acquisire una conoscenza approfondita delle metodologie all’avanguardia relative all’apprendimento automatico e alla radiomica, agli ambienti di simulazione e alle tecniche avanzate di imaging medico.
[1] Falanga M, et al. A digital twin approach for stroke risk assessment in Atrial Fibrillation Patients. Heliyon (2024) 10:e39527. doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e39527;
[2] Huellebrand M, et al. Radiomics-based aortic flow profile characterization with 4D phase-contrast MRI. Front Cardiovasc Med (2023) 10:1102502. doi: 10.3389/fcvm.2023.1102502
