A Multi-Robot Cooperation Framework for Sewing Personalized Stent Grafts

This paper presents a multi-robot system for manufacturing personalized medical stent grafts. The proposed system adopts a modular design, which includes: a (personalized) mandrel module, a bimanual sewing module, and a vision module. The mandrel module incorporates the personalized geometry of patients, while the bimanual sewing module adopts a learning-by-demonstration approach to transfer human hand-sewing skills to the robots. The human demonstrations were firstly observed by the vision module and then encoded using a statistical model to generate the reference motion trajectories. During autonomous robot sewing, the vision module plays the role of coordinating multi-robot collaboration. Experiment results show that the robots can adapt to generalized stent designs. The proposed system can also be used for other manipulation tasks, especially for flexible production of customized products and where bimanual or multi-robot cooperation is required.Comment: 10 pages, 12 figures, accepted by IEEE Transactions on Industrial Informatics, Key words: modularity, medical device customization, multi-robot system, robot learning, visual servoing, robot sewin

Bioresorbable Nanostructured Chemical Sensor for Monitoring of pH Level In Vivo

Here, the authors report on the manufacturing and in vivo assessment of a bioresorbable nanostructured pH sensor. The sensor consists of a micrometer-thick porous silica membrane conformably coated layer-by-layer with a nanometer-thick multilayer stack of two polyelectrolytes labeled with a pH-insensitive fluorophore. The sensor fluorescence changes linearly with the pH value in the range 4 to 7.5 upon swelling/shrinking of the polymer multilayer and enables performing real-time measurements of the pH level with high stability, reproducibility, and accuracy, over 100 h of continuous operation. In vivo studies carried out implanting the sensor in the subcutis on the back of mice confirm real-time monitoring of the local pH level through skin. Full degradation of the pH sensor occurs in one week from implant in the animal model, and its biocompatibility after 2 months is confirmed by histological and fluorescence analyses. The proposed approach can be extended to the detection of other (bio)markers in vivo by engineering the functionality of one (at least) of the polyelectrolytes with suitable receptors, thus paving the way to implantable bioresorbable chemical sensors

Inter-society consensus document on treatment and prevention of bronchiolitis in newborns and infants

Acute bronchiolitis is the leading cause of lower respiratory tract infection and hospitalization in children less than 1 year of age worldwide. It is usually a mild disease, but some children may develop severe symptoms, requiring hospital admission and ventilatory support in the ICU. Infants with pre-existing risk factors (prematurity, bronchopulmonary dysplasia, congenital heart diseases and immunodeficiency) may be predisposed to a severe form of the disease. Clinical diagnosis of bronchiolitis is manly based on medical history and physical examination (rhinorrhea, cough, crackles, wheezing and signs of respiratory distress). Etiological diagnosis, with antigen or genome detection to identify viruses involved, may have a role in reducing hospital transmission of the infection. Criteria for hospitalization include low oxygen saturation (<90-92%), moderate-to-severe respiratory distress, dehydration and presence of apnea. Children with pre-existing risk factors should be carefully assessed. To date, there is no specific treatment for viral bronchiolitis, and the mainstay of therapy is supportive care. This consists of nasal suctioning and nebulized 3% hypertonic saline, assisted feeding and hydration, humidified O2 delivery. The possible role of any pharmacological approach is still debated, and till now there is no evidence to support the use of bronchodilators, corticosteroids, chest physiotherapy, antibiotics or antivirals. Nebulized adrenaline may be sometimes useful in the emergency room. Nebulized adrenaline can be useful in the hospital setting for treatment as needed. Lacking a specific etiological treatment, prophylaxis and prevention, especially in children at high risk of severe infection, have a fundamental role. Environmental preventive measures minimize viral transmission in hospital, in the outpatient setting and at home. Pharmacological prophylaxis with palivizumab for RSV bronchiolitis is indicated in specific categories of children at risk during the epidemic period. Viral bronchiolitis, especially in the case of severe form, may correlate with an increased incidence of recurrent wheezing in pre-schooled children and with asthma at school age. The aim of this document is to provide a multidisciplinary update on the current recommendations for the management and prevention of bronchiolitis, in order to share useful indications, identify gaps in knowledge and drive future research

Intraoperative vision-based instrument tracking and localisation for endovascular procedures

Endovascular procedures are increasingly performed with the benefits of minimal invasiveness, short recovery time and hospital stay, as well as improved patient safety. In addition, several robotic platforms have been recently introduced to overcome the challenges of manually performed endovascular procedures, by improving the tool stability and precision, as well as minimising radiation exposure for the physician and patient. Despite these advances, endovascular procedures are usually performed under 2D image guidance provided by X-ray fluoroscopic images which lack depth perception and soft tissue information. These limitations make challenging and potentially dangerous the navigation of interventional tools through complex anatomies. This research aims to improve the physician's perception during surgery by tracking and localising interventional tools using vision-based approaches. For this purpose, an algorithm that tracks interventional tools in fluoroscopic video sequences is proposed. The algorithm is based on robust features termed SEGlets for segment-like features and their organisation in tracking hypotheses. Furthermore, shape reconstruction of a medical continuum robot is achieved by fusing information extracted from intraoperative images with the kinematics model of the robotic tool. In addition, a 3D vision-based catheter shape reconstruction and localisation algorithm is proposed. The technique does not rely on kinematics modelling of the robot but employs the robot's shape prior and optimal positioning of the imaging system. Finally, an algorithm that addresses simultaneously tracking and shape estimation of a medical continuum robot using a Markov random field framework is proposed. These two steps are usually treated independently in the literature, despite their coupled relationship. Our joint framework, however, proved to be more robust than independently achieving the tracking and shape reconstruction of the robot. Extensive evaluations of the proposed techniques in phantom and surgical data have been performed for demonstrating their potential clinical value towards safe navigation of interventional tools during endovascular procedures.Open Acces

ArianInPiazza. Mostra multimediale, installazione, evento per la riqualificazione e la comunicazione del patrimonio culturale

Mostra ArianInPiazza, Ravenna, Piazzetta degli Ariani 16-20 luglio 2013 La mostra-evento si propone come nuovo modello di musealizzazione dei monumenti e di presentazione dei risultati di una ricerca scientifica sul patrimonio culturale negli ambiti storico, architettonico, filologico-letterario e diagnostico. Attraverso strumenti di comunicazione multimediale, questi risultati e una ricostruzione virtuale di tre fasi dei monumenti compresi nella Piazzetta sono fruibili ad un pi\uf9 ampio pubblico. La percezione \ue8 \u201caumentata\u201d da oggetti virtuali, ricostruzioni tridimensionali, reticoli di informazioni attraverso i QR code, proiezione di video. Un film intitolato La parola ai monumenti \ue8 proiettato sul muro di Droctulf nella stessa piazza per raccontarne la storia attraverso documenti e testi letterari. Finalit\ue0 della mostra \ue8 dimostrare come la ricerca sui beni culturali consenta di ricostruire scenari e monumenti di cui si \ue8 persa memoria e significato, e rendere tali indagini patrimonio e conoscenza comune e pubblica. La mostra \ue8 aperta da una giornata di convegno inaugurale ed ha durata di cinque giorni (dal 16 al 20 luglio 2013). Realizzata in collaborazione con MIBAC - Soprintendenza per i Beni Architettonici e Paesaggistici di Ravenna, Archidiocesi di Ravenna - Cervia, Pentagono, Caucaso, con il sostegno del Comune di Ravenna, la Fondazione Flaminia, la Fondazione Cassa di Risparmio di Ravenna, \ue8 un progetto del CIRI EC, Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale Edilizia e Costruzioni in collaborazione con il Dipartimento di Beni Culturali dell'Universit\ue0 di Bologna (sede di Ravenna). La realizzazione della mostra-evento \ue8 funzionale a un nuovo progetto di musealizzazione dei monumenti UNESCO della citt\ue0 di Ravenna, in cui gli aspetti espositivi, comunicativi sono strettamente collegati a un diverso approccio conoscitivo. Le indagini condotte dal gruppo di ricerca interdisciplinare hanno infatti condotto a una ricostruzione virtuale di tre fasi (a partire da quella originaria) dei monumenti compresi nella Piazzetta degli Ariani. Tutti i materiali predisposti per la mostra sono stati quindi resi disponibili alla citt\ue0, e potranno essere utilizzati come percorso conoscitivo e illustrativo permanente

La parola ai monumenti: storie e metodi di una ricerca sul patrimonio culturale

La Piazza degli Ariani \ue8 un significativo complesso monumentale ravennate composto dal Battistero degli Ariani (uno degli otto monumenti considerati patrimonio dell\u2019Umanit\ue0 dall\u2019Unesco), la Chiesa dello Spirito Santo (di culto ortodosso romeno) e il Muro di Droctulf, duca longobardo passato dalla parte dell\u2019impero bizantino e diventato cittadino benemerito. Il progressivo degrado di questo straordinario patrimonio culturale e turistico rende necessari interventi di riqualificazione. Dopo il restauro della Chiesa dello Spirito Santo, la Piazza \ue8 diventata oggetto di una ricerca applicata da parte di un gruppo di ricerca del Centro Interdipartimentale di ricerca Edilizia e Costruzioni e del Dipartimento di Beni Culturali dell\u2019Universit\ue0 di Bologna. Il progetto, cofinanziato dalla Regione Emilia-Romagna, Fondazione Flaminia e Fondazione della Cassa di Risparmio di Ravenna, prevede la realizzazione di un piano di fattibilit\ue0 per la riqualificazione complessiva dei monumenti, la quantificazione dei tempi e dei costi per interventi di tipo conservativo, e lo sviluppo di un piano complessivo di comunicazione, mediante tecnologie multimediali e supporti audiovisivi. In particolare, in accordo con la Soprintendenza, il Comune e l\u2019Universit\ue0 si \ue8 progettato di realizzare una piena fruizione del Battistero degli Ariani, consentendo ai visitatori di osservare il monumento \u2013 ora aperto solo sul fronte \u2013 nella sua circolarit\ue0. Lo studio \ue8 finalizzato a una ricostruzione dell\u2019evoluzione della Piazza, con evidenziazione delle diverse stratificazioni, vicissitudini e problematicit\ue0 nel corso di XV secoli di vita. A questo riguardo \ue8 stato infatti messo a punto un protocollo di valutazione, riqualificazione, valorizzazione del complesso storico-monumentale attraverso la combinazione delle ricerche storiche, iconografiche e documentarie con la rielaborazione tridimensionale e la modellazione dei risultati e delle ipotesi ricostruttive. Allo scopo di rendere fruibili i risultati della ricerca, oltre alla pubblicazione del volume contenente i contributi degli studiosi coinvolti nel progetto, \ue8 stata realizzata una mostra - ArianInPiazza, luglio 2013 - allestita da Pentagono, con l\u2019obiettivo di consentire una piena fruizione multimediale di questi risultati, aperta a qualsiasi tipo di pubblico e fruibile a livelli diversi di competenza. Inoltre, \ue8 stato realizzato un film, prodotto da Caucaso e diretto da Enrico Masi, interpretato da Ivano Marescotti, "La parola ai monumenti" per raccontare la storia della Piazza che, attraverso documenti e testi letterari,continua a dar voce a edifici e monumenti ormai scomparsi

Studi sul Patrimonio Culturale. Collana del Dipartimento di Beni Culturali

Presentazione della Collana: Monumenti, opere d’arte, libri, archivi, musica, forme letterarie, manufatti d’interesse archeologico e storico ma anche tradizioni culturali e religiose, istituzioni sociali, culture, diritti dell’uomo e dell’ambiente: questi i molteplici ambiti dei beni culturali, in genere ritenuti oggetto di studio esclusivo di discipline specifiche. Obiettivo di questa collana è inaugurare una nuova visione in cui i diversi saperi umanistici (storici, filologici, letterari, archeologici, artistici e musicologici) siano concretamente coniugati sia con gli studi antropologici, giuridici, socio-economici e politologici sia con le metodologie e gli strumenti scientifici, diagnostici, tecnici e informatici. In questa prospettiva la collana riflette e promuove le finalità del Dipartimento di Beni Culturali dell’Alma Mater Studiorum: una ricerca orientata ai temi della conoscenza, tutela e comunicazione del patrimonio culturale in cui l’attenzione è rivolta ad oggetti di studio condivisi, con una efficace molteplicità di sguardi. Questa visione è finalizzata sia all’interpretazione critica di un patrimonio articolato e multiforme, sia alla comunicazione dei risultati di tali ricerche a un pubblico più ampio nella convinzione che i Beni Culturali siano un investimento necessario per il futuro: perché ogni generazione ha il dovere di conservare e tramandare il patrimonio ricevuto e perché queste attività di studio e ricerca rappresentano una strategica occasione di sviluppo culturale, economico e sociale, anche in funzione della realizzazione di un’Europa più sostenibile come ribadito dagli organismi comunitari. Questa collana si propone di contribuire a una più estesa comunicazione e diffusione pubblica dei beni culturali, nella convinzione che i suoi molteplici oggetti siano concretamente alla portata di tutti, fruibili e utilizzabili anche al di fuori di intenti formativi, e proprio per questo da considerare come un patrimonio condiviso e identitario: per la possibilità di goderne anche in modo inconsapevole. Ma una semplice ricezione estetica non è sufficiente: la conoscenza, le informazioni devono diventare uno strumento di sviluppo e comunicazione e non un ostacolo a una sempre più ampia e condivisa fruizione. Il concetto di valorizzazione dei beni culturali andrebbe forse capovolto: l’accento va posto forse sulla capacità di comprensione da parte dei fruitori piuttosto che sugli oggetti culturali che rappresentano già un valore in sé, e di cui nessuno dubita. La valorizzazione così intesa – tra l’altro – risulta essere quanto mai utile al fine di consentire una governance partecipata e condivisa del patrimonio culturale, come del resto prevedono le stesse linee di indirizzo dell’Unione Europea

A multi-disciplinary approach to the preservation of Cultural Heritage: a case study on the Piazzetta degli Ariani, Ravenna

The Interdepartmental Centre for Industrial Research (CIRI) \u2013 Building and Construction of the University of Bologna is a \u2018cross-over\u2019 research board composed of several departments whose scholars come from different disciplines. their aim is to work together, share their know-hows, and dibate issues from different points of view. The pilot project concerns the \u2018Square of the Arians\u2019, Ravenna, Italy, suffering from chronic problems of physical and social deterioration, despite the fact that the Arian Baptistery is part of the Unesco World Heritage List. Moving from an analytical historical study of the site and of its sources, a large-scale operational project led to the reconstruction of different diachronic phases of the site through 15 centuries of history and has produced a 3D reconstruction and Virtual Tours for remote and mobile visualization. The results were displayed in July, 2013 by a conference and an open, multimedia exhibition in the Square itself, comprising 3D modelling, videos, interned-based support utilities, etc. Such a project represents a successful and flexible result to be adapted to different cases in the field of the preservation of the Cultural Heritage

A multi-disciplinary approach to the preservation of Cultural Heritage: a case study on the Piazzetta degli Ariani, Ravenna

The Interdepartmental Centre for Industrial Research (CIRI) – Building and Construction of the University of Bologna is a ‘cross-over’ research board composed of several departments whose scholars come from different disciplines. their aim is to work together, share their know-hows, and dibate issues from different points of view. The pilot project concerns the ‘Square of the Arians’, Ravenna, Italy, suffering from chronic problems of physical and social deterioration, despite the fact that the Arian Baptistery is part of the Unesco World Heritage List. Moving from an analytical historical study of the site and of its sources, a large-scale operational project led to the reconstruction of different diachronic phases of the site through 15 centuries of history and has produced a 3D reconstruction and Virtual Tours for remote and mobile visualization. The results were displayed in July, 2013 by a conference and an open, multimedia exhibition in the Square itself, comprising 3D modelling, videos, interned-based support utilities, etc. Such a project represents a successful and flexible result to be adapted to different cases in the field of the preservation of the Cultural Heritage

Current State and Challenges in Developing Respiratory Syncytial Virus Vaccines

Respiratory syncytial virus (RSV) is the main cause of acute respiratory tract infections in infants and it also induces significant disease in the elderly. The clinical course may be severe, especially in high-risk populations (infants and elderly), with a large number of deaths in developing countries and of intensive care hospitalizations worldwide. To date, prevention strategies against RSV infection is based on hygienic measures and passive immunization with humanized monoclonal antibodies, limited to selected high-risk children due to their high costs. The development of a safe and effective vaccine is a global health need and an important objective of research in this field. A growing number of RSV vaccine candidates in different formats (particle-based vaccines, vector-based vaccines, subunit vaccines and live-attenuated vaccines) are being developed and are now at different stages, many of them already being in the clinical stage. While waiting for commercially available safe and effective vaccines, immune prophylaxis in selected groups of high-risk populations is still mandatory. This review summarizes the state-of-the-art of the RSV vaccine research and its implications for clinical practice, focusing on the characteristics of the vaccines that reached the clinical stage of development