Sviluppo di algoritmi per l'analisi automatica di immagini tomografiche polmonari

Il lavoro oggetto di questa tesi consiste nello sviluppo di algoritmi per l’analisi automatica di immagini biomediche acquisite mediante Tomografia Assiale Computerizzata (TAC), con l’obiettivo di identificare le lesioni tumorali polmonari. In particolare sono stati sviluppati algoritmi paralleli efficienti in termini di tempo di esecuzione utilizzando le Graphical Processing Units (GPU ) attraverso la tecnologia CUDA (Compute Unified Device Architecture) di NVIDIA. Il tumore polmonare è attualmente la maggiore causa di morte fra le patologie neoplastiche e la TAC si è dimostrata essere la tecnica più efficace per la diagnosi precoce di questa patologia, il cui segno radiologico principale consiste nella formazione di noduli polmonari non calcifici. Recenti studi del National Lung Screening Trial (U.S.) hanno dimostrato che lo screening della popolazione asintomatica considerata a rischio effettuato con la TAC spirale multislice toracica è in grado di ridurre la mortalità del 20% rispetto a uno screening effettuato con la radiografia. Un esame TAC, specialmente se acquisito nella modalità a bassa dose e strato sottile come nel caso dello screening, è composto da molte (3-400) immagini bidimensionali molto rumorose che il radiologo deve analizzare attentamente alla ricerca di piccoli noduli. La grande mole di dati prodotta in una scansione TAC rende quindi la lettura delle immagini un compito lungo e gravoso per il radiologo. In letteratura è stato dimostrato che nella routine clinica molti noduli polmonari sono persi alla prima lettura. Con queste premesse nasce l’esigenza di sviluppare uno strumento per affiancare il radiologo nel suo lavoro, che prende il nome di Computer Aided Detection (CAD). In questo lavoro di tesi è descritto il sistema CAD per la ricerca automatica di noduli polmonari interni, sviluppato nell’ambito della collaborazione MAGIC-5 dell’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare). Il CAD realizzato è costituito da tre moduli. Un primo modulo si occupa di isolare il volume polmonare dal resto dell’immagine utilizzando un processo basato su thresholding, region-growing e operatori morfologici. Successivamente un secondo modulo si occupa di identificare i candidati noduli. Questi sono modellizzati come oggetti sferici di profilo gaussiano. La matrice tridimensionale dei dati viene analizzata con un algoritmo multiscala basato sugli autovalori della matrice hessiana associata all’immagine, ideato per discriminare fra oggetti ad alta sfericità ed oggetti planari o cilindrici. Un ultimo modulo si occupa della riduzione del numero dei falsi positivi presenti fra i candidati noduli. Questo avviene caratterizzando ogni voxel (volume pixel) di ciascuna regione di interesse con dei vettori di features che vengono analizzati da un classificatore di tipo Support Vector Machine. In un contesto di screening della popolazione in cui vengono prodotte molte immagini, la velocità di esecuzione del CAD può diventare un fattore limitante. Inoltre il CAD ha dimostrato di essere utile e funzionante anche applicato ad analisi cliniche, dove è importante la velocità di risposta del sistema. Il lavoro descritto in questa tesi è consistito nell’utilizzo della tecnologia CUDA di NVIDIA per la programmazione su GPU con l’obiettivo di ridurre i tempi di esecuzione del CAD. Negli ultimi anni l’incremento delle prestazioni dei software dovuta al semplice aumento della capacità di elaborazione dei microprocessori ha rallentato la sua crescita. Le applicazioni che invece continuano ad avere incrementi di prestazioni sono i programmi paralleli, con i quali più processi cooperano a completare il lavoro in modo più rapido. L’industria dei semiconduttori si è quindi orientata verso lo sviluppo di due principali paradigmi di processori: le multi-core CPU (Central Processing Unit) e le many-core GPU (Graphical Processing Unit). Queste ultime sono progettate per eseguire computazioni intense e altamente parallele, e sono particolarmente adatte a risolvere problemi che possono essere espressi come calcoli paralleli sui dati: il dato viene partizionato e lo stesso programma viene eseguito in parallelo su tutti gli elementi. In particolare, in questo lavoro di tesi, è stata studiata e realizzata una implementazione parallela dell’algoritmo di identificazione dei candidati noduli. Rispetto alle versioni precedentemente ottimizzate è stato possibile ottenere un guadagno temporale di un fattore 15, mantenendo invariate le performance di identificazione dei noduli. Questi risultati dimostrano come l’utilizzo delle GPU apporti un contributo significativo nel campo dell’analisi delle immagini mediche e che ulteriori sforzi possono quindi essere fatti per completare l’implementazione di tutto il CAD su GPU

L'arte della segretezza, tra mondo classico e quantistico.

La tesi si pone l'obiettivo di descrivere l'evoluzione temporale della crittografia, prima dal punto di vista classico, partendo dalla più antica tecnica a chiave privata fino alla più recente a chiave pubblica, e poi, soprattutto, da quello quantistico, passando per i postulati e l'introduzione del qubit. Questo rappresenta un sistema a due stati che corrisponde all'analogo quantistico del bit classico: se ne illustrano le proprietà e una possibile rappresentazione negli stati di polarizzazione del fotone, andando poi a descrivere il fenomeno dell'Entanglement, un particolare stato legato puramente quantistico in cui le parti del sistema si influenzano a distanza. Infine si focalizza sulla Quantum Key Distribution, illustrando tre protocolli che ne mostrano il funzionamento: questa consiste in una tecnica tutta quantistica per la creazione, praticamente a prova di intercettazione, di una chiave privata tra una coppia di utenti

Uma crítica à compreensão parafílica da sexualidade de mulheres transexuais

This work aims to critically address Ray Blanchard's theory of autoginephilia. According to the author, there are two types of transsexual women due to their sexuality: those attracted to men and all the others, who would be autogynephilics. Autogynephilia, understood as a paraphilia, designates a set of sexual fantasies about the image of yourself as a woman. Blanchard postulates that the etiology of female identity in non-androphilic transsexual women is autoginephilia. In this way, we focus on the critical literature on the subject, with a special focus on the perspectives of transsexual women themselves. We argue that the theory proposed by Blanchard is not only inconsistent with the narratives of transsexual women themselves, but also responsible for reiterating stigmatizing views about the sexuality of transsexual women, particularly those who are not exclusively attracted to men.Este trabalho tem o objetivo de abordar criticamente a teoria da autoginefilia de Ray Blanchard. Segundo o autor, existem dois tipos de mulheres transexuais em função de suas sexualidades: aquelas atraídas por homens e todas as demais, que seriam autoginefílicas. A autoginefilia, compreendida como uma parafilia, designa um conjunto de fantasias sexuais a respeito da imagem de si mesmo/a enquanto mulher. Blanchard postula que a etiologia da identidade feminina em mulheres transexuais não-androfílicas seja a autoginefilia. Nos debruçamos, desta forma, sobre a literatura crítica a respeito do tema, dando especial enfoque às perspectivas das próprias mulheres transexuais. Sustentamos que a teoria proposta por Blanchard é não apenas inconsistente com as narrativas das próprias mulheres transexuais, como também responsável por reiterar visões estigmatizantes a respeito da sexualidade das mulheres transexuais, particularmente daquelas que não se atraem exclusivamente por homens

Road-killed wild animals: a preservation problem useful for eco-epidemiological studies of pathogens

Road-killed wild animals have been for years used for surveillance of vectors of zoonotic pathogens and may offer new opportunities for eco-epidemiological studies. In the current study, fungal infection was evaluated by PCR and nested-PCR in tissue samples collected from 19 road-killed wild animals. The necropsies were carried out and samples were collected for DNA extraction. Results, using PCR with a panfungal primer and nested PCR with specific primers, indicated that some animals are naturally infected with Amauroascus aureus, Metarhizium anisopliae, Aspergillus flavus, Aspergillus oryzae, Emmonsia parva, Paracoccidioides brasiliensis or Pichia stipitis. The approach employed herein proved useful for detecting the environmental occurrence of several fungi, as well as determining natural reservoirs in wild animals and facilitating the understanding of host-pathogen relationships.(FAPESP) São Paulo Research Foundatio

ORIENTAÇÃO SEXUAL NA IDENTIDADE DE GÊNERO A PARTIR DA CRÍTICA DA HETEROSSEXUALIDADE E CISGENERIDADE COMO NORMAS

Este artigo propõe discutir as formas de como as sexualidades das pessoas trans, transexuais e travestis, assim como dos seus eventuais parceiros cisgêneros, são socialmente interpretadas. Para tanto, iremos partir de um referencial teórico sobre os estudos de gênero e sexualidade e dialogar com relatos e análises de pessoas trans. Observamos como identidade de gênero e orientação sexual, mesmo pertencentes a esferas distintas de constituição de subjetividade, se interseccionam. Pretendemos compreender como estes processos de subjetivação se dão a partir não apenas de uma crítica à heterossexualidade compulsória, mas também à cisgeneridade compulsória. Há, portanto, um ponto em que a crítica à normatividade da orientação sexual toca a crítica à normatividade da identidade de gênero e vice-versa.Palavras-chave: Identidade de gênero; Orientação sexual; Estudos de gênero

Modélisation du comportement des sols : prise en compte de l'état interne du matériau

Une modélisation fine du comportement cyclique des sols nécessite de prendre en compte l'évolution de l'état interne du matériau lors de la sollicitation. Ce travail a donc pour objectif d'élaborer un modèle de sol pertinent sous sollicitation cyclique, que ce soit en condition drainée ou non drainée. Concrètement, le modèle CJS, modèle élastoplastique à deux mécanismes plastiques, a été modifié pour permettre l'intégration de variables internes ayant un impact sur le comportement mécanique du matériaux telles que la densité, la pression isotrope et l'anisotropie du matériau

Multi-scale analysis of lung computed tomography images

A computer-aided detection (CAD) system for the identification of lung internal nodules in low-dose multi-detector helical Computed Tomography (CT) images was developed in the framework of the MAGIC-5 project. The three modules of our lung CAD system, a segmentation algorithm for lung internal region identification, a multi-scale dot-enhancement filter for nodule candidate selection and a multi-scale neural technique for false positive finding reduction, are described. The results obtained on a dataset of low-dose and thin-slice CT scans are shown in terms of free response receiver operating characteristic (FROC) curves and discussed.Comment: 18 pages, 12 low-resolution figure

Experimental infections with Paracoccidioides brasiliensis obtained from armadillos: comparison to clinical isolates

Paracoccidioides brasiliensis causes paracoccidioidomycosis (PCM) that is one of the most prevalent systemic human mycoses in Latin America. Armadillos show a high incidence of PCM infection and could, therefore, be a natural reservoir for this fungus. In this study were compared the virulence profiles of isolates obtained from nine-banded armadillos (Dasypus novemcinctus) (PbT1 and PbT4) and isolates from PCM patients (Pb265 and Bt83). Pathogenicity was evaluated by fungal load and analysis of colony morphology. Immunity against the fungus was tested by delayed type hypersensitivity test (DTH) and antibody quantification by ELISA. The higher virulence of PbT1 and PbT4 was suggested by higher fungal load in spleen and lungs. Armadillo isolates and Bt83 presented a cotton-like surface contrasting with the cerebriform appearance of Pb265. All isolates induced cellular and humoral immune responses in infected BALB/c mice. DTH reactions were similarly induced by the four isolates, however, a great variability was observed in specific antibody levels, being the highest ones induced by Bt83 and PbT4. The present work confirms that armadillos harbor P. brasiliensis, whose multiplication and induced immunity in experimentally infected mice are heterogeneous, resembling the behavior of isolates from human PCM. This study reinforces the possibility that armadillos play an important role in the biological cycle of this pathogen

Sistemas de seguro nacional de saúde e respostas às legitimas expectativas dos cidadãos

Os sistemas de saúde assumem a responsabilidade não só de melhorar a saúde das populações mas também de as proteger do custo da doença e de as tratar com dignidade. Tendo por base as três dimensões que definem os sistemas de saúde (regulação, financiamento e prestação), e que cada dimensão pode ser dominada por três tipos de atores (estado, social e privado), no âmbito deste trabalho é nosso propósito estudar os sistemas de saúde de tipo Seguro Nacional de Saúde (nomeadamente dos países como o Canadá, a Austrália, a Nova Zelândia e a Irlanda), na perspetiva das respostas às legitimas expectativas dos cidadãos. Assim, iremos proceder a uma revisão da literatura para chegarmos aos objetivos específicos: (i) descrever sucintamente os sistemas de saúde baseados no seguro nacional de saúde, onde se podem incluir a Austrália, Canadá, Irlanda e Nova Zelândia; (ii) caracterizar o conceito de responsiveness; (iii) identificar a presença da responsiveness nestes sistemas. A forma como os sistemas de saúde interagem com as pessoas é determinante para o seu bem estar. Avaliar o desempenho dos sistemas de saúde não se limita à avaliação dos resultados em saúde mas também no respeito e integração dos princípios éticos e dos direitos humanos

Paracoccidioides species complex : ecology, phylogeny, sexual reproduction, and virulence

Paracoccidioidomycosis (PCM) is a deep systemic mycosis caused by human fungal pathogens of the Paracoccidioides genus. The disease is geographically restricted to subtropical areas of Latin America (from south of Mexico to north of Argentina) with a high prevalence in Brazil, Colombia, Venezuela, and Argentina [1]. The annual incidence rate in Brazil is 10–30 infections per million inhabitants, and the mean mortality rate is 1.4 per million inhabitants per year, making this disease the highest cause of mortality among systemic mycoses [2]. PCM is endemic in rural populations and mainly affects individuals engaged in agricultural activities, who inhale aerosols containing fungal material during manipulation of the soil. Molecular evolutionary studies place the genus Paracoccidioides in the thermodimorphic fungal pathogen clade related to the family Ajellomycetaceae (Ascomycetes), which includes the Blastomyces, Histoplasma, and Emmonsia genera, and with which it shares a common ancestor, Lacazia loboi. PCM can be caused by two species Paracoccidioides brasiliensis and P. lutzii [3]. P. brasiliensis has been considered a single species since its discovery, although several studies including molecular and morphological data support the split of P. brasiliensis into two species [3,4]. P. lutzii is composed of a single monophyletic and recombining population so far found in central, southwest, and north Brazil and Ecuador [3–5]. On the other hand, P. brasiliensis contains a complex of at least four different cryptic species (S1, PS2, PS3 and PS4; Figure 1A [6]). P. brasiliensis S1 represents a monophyletic and recombining population widely distributed in South America and has been associated with the majority of cases of PCM detected up until the present time. Strains belonging to P. brasiliensis S1 have previously been recovered from armadillos, soil, and penguin feces [6]. P. brasiliensis PS2 is a paraphyletic and recombining population identified so far only in Brazil and Venezuela [6]. P. brasiliensis PS3 is comprised of a monophyletic and clonal population that has been recovered in humans and armadillos in endemic regions of Colombia [6]. P. brasiliensis PS4 was recently identified and is composed of a monophyletic population of clinical isolates from Venezuela [5,7]. Besides the typical bicorn cocked hat– and barrel-shaped conidia produced by both species, P. lutzii frequently produces elongated rod-shaped conidia, a characteristic feature that may be used for species identification [3]. Because of the difficulties of conidia production in the laboratory and slight morphological differences among species, molecular identification of Paracoccidioides species has become the most common tool of choice. Several molecular markers have already been applied in population studies of the Pararacoccidioides genus, and for multilocus sequencing typing, gp43, arf, b-tub, and hsp70 loci are the best choices for species delineation [4,6]