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Nico Lanconelli

Professore associato

Dipartimento di Fisica e Astronomia

Settore scientifico disciplinare: FIS/07 FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)

Coordinatore del Corso di Laurea Magistrale in Physics

Temi di ricerca

L'attività di ricerca può essere suddivisa nelle tre tematiche principali di seguito descritte.
  • Sviluppo di sistemi di diagnostica per immagini in medicina (radiografia e tomografia). In tale contesto sono attive collaborazioni in ambito universitario, in ambito INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), e con industrie produttrici di apparecchiature radiologiche, riguardanti lo studio di nuovi apparati diagnostici. Vengono inoltre studiati sistemi multimodali (combinazione di sistemi a trasmissione a raggi X e sistemi ad emissione a raggi gamma) dedicati alla diagnosi precoce del cancro alla mammella. Si utilizzano simulazioni Monte Carlo per l'ottimizzazione dei sistemi diagnostici e il calcolo delle loro prestazioni. Si studiano ed implementano algoritmi di ricostruzione tomografica e metodi per l'elaborazione delle immagini digitali.
  • Studio ed ottimizzazione delle prestazioni di sistemi digitali per l'imaging in radiologia e mammografia. Le ricerche sono effettuate in collaborazione con i reparti di Fisica Sanitaria di alcuni Ospedali e USL regionali. In questo contesto si studiano, si analizzano e si implementano metodiche per la caratterizzazione fisica e psico-fisica dei rivelatori digitali.
  • Utilizzo di programmi di simulazione Monte Carlo per il calcolo dosimetrico di apparecchiature cliniche. In collaborazione con reparti di Fisica Sanitaria di diversi Ospedali si analizzano varie problematiche riguardanti il calcolo della dose di radiazioni in apparecchiature diagnostiche e per terapia.


La prima linea di ricerca che si intende perseguire riguarda la diagnostica per immagini in mammografia e lo sviluppo di sistemi per la ricerca automatica di zone di interesse in immagini digitali. Si investigheranno nuovi metodi per la ricerca di lesioni in mammografia e immagini TAC polmonari basati su tecniche avanzate di pattern recognition. Si proseguiranno inoltre gli studi per lo sviluppo e l'ottimizzazione di sistemi di rivelazione per imaging medico e dosimetria. In tale contesto sono attive collaborazioni sia in ambito universitario, sia in ambito INFN. Tali collaborazioni riguardano lo studio di apparati multimodali (combinazione di sistemi a trasmissione a raggi X e sistemi ad emissione a raggi gamma) dedicati alla diagnosi precoce del cancro alla mammella e sistemi per la dosimetria in sistemi PET. All'interno di questi progetti i nostri compiti riguardano sia la parte di simulazione per l'ottimizzazione dei componenti del sistema di rivelazione, sia la scrittura dei software di acquisizione, ricostruzione tomografica e visualizzazione delle immagini. La seconda linea è relativa all'analisi delle prestazioni di sistemi digitali per l'imaging in radiologia e mammografia. In particolare si studieranno metodi per una caratterizzazione fisica dei sistemi di rivelazione (in termini di MTF, NPS, SNR, DQE) e di percezione visiva dei dettagli (tramite appositi fantocci denominati contrasto-dettaglio). Si investigheranno i possibili legami tra parametri fisici e parametri legati alla visibilità dei diversi dettagli. Si cercherà in tal modo di capire quali grandezze fisiche sono più legate alla percezione di migliore visibilità delle immagini. Le ricerche sono effettuate in collaborazione con i reparti di Fisica Sanitaria di alcuni Ospedali e USL della regione Emilia-Romagna. Inoltre si proseguiranno attività legate alla progettazione, sviluppo e messa a punto di sistemi di rivelazione radiografici e tomografici, con applicazioni nel campo medico, industriale e dei beni culturali. Si effettueranno studi di simulazione tramite tecniche Monte Carlo per effettuare la scelta ottimale dei componenti del sistema di rivelazione, al fine di ottenere una migliore qualità di immagine. I risultati delle simulazioni verranno confrontati con quelli ottenuti da prove sperimentali effettuate con strumentazione presente nei laboratori del Dipartimento di Fisica (tubi a raggi X, rivelatori a scintillazione accoppiati a telecamere CCD). Si ha infine intenzione di proseguire la collaborazione con l'azienda Internazionale Medico Scientifica (IMS), produttrice di apparati per mammografia. I futuri progetti mirano a studiare e sviluppare un prototipo per tomosintesi digitale dedicato al breast imaging. Il vantaggio di tale tecnica è di fornire un'immagine tridimensionale con una dose al paziente ridotta, rispetto alle tradizionali tecniche tomografiche.

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