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Dottorato di Ricerca in Ingegneria dell’Informazione
XX. Ciclo
BONAIUTI MATTEO
Curriculum:
Elettronica
Titolo della Ricerca da svolgere:
Progetto di strumentazione innovativa per la diagnostica medica
Design of innovative instrumentation for medical diagnosis
Tutor:
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
Prof. Luigi Rovati, Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università di
Modena e Reggio Emilia
Prof. Charles E. Riva, Oftalmologia, Università di Bologna
Breve descrizione dell’attività di ricerca svolta nell’anno 2005
L’attività di ricerca da me svolta nell’anno 2005 ha condotto allo sviluppo di un sistema
optoelettronico non invasivo per riflettometria sul fondo oculare. Tale strumento, attualmente allo
stadio di prototipo, permette di quantificare le variazioni nella riflettività della retina a causa di
variazioni nella perfusione retinica indotte dall’effetto di stimoli visivi intermittenti. La correlazione
tra le precedenti entità è detto accoppiamento neuro-vascolare (Neuro-Vascular Coupling, NVC).
Lo strumento è basato su una fundus camera commerciale (TC-RW, Topcon, Japan)
opportunamente modificata per ospitare una sorgente di luce nel vicino infrarosso (Near-Infrared,
NIR) a LED e un sistema di acquisizione video composto da una telecamera sensibile alle
radiazioni infrarosse e un framegrabber. Il controllo dello strumento viene effettuato totalmente
mediante un PC dotato di interfaccia USB 2.0. Un applicativo software appositamente sviluppato
consente di gestire il sistema da un singolo pannello di controllo.
La radiazione utilizzata, non visibile, non provoca il restringimento della pupilla, di conseguenza
per l’utilizzo del riflettometro non è necessario l’intervento di un oculista che effettui la dilatazione
della stessa. La misura inoltre è totalmente non invasiva.
Dall’analisi di dati di flusso sanguigno sul fondo oculare precedentemente disponibili ho inoltre
messo a punto un modello accurato della risposta del flusso sanguigno retinico ad uno stimolo
luminoso assimilato ad un gradino unitario. Il modello è basato su un filtro del secondo ordine
modificato. Tale algoritmo consente un’accurata analisi dei dati ottenuti con lo strumento
sviluppato.
In parallelo all’attività di ricerca precedentemente descritta, mi sono occupato del progetto e della
realizzazione di una sonda costituita da una sorgente LED a tre lunghezze d’onda ed un
fotoricevitore basato su un fotodiodo p-i-n. La sonda consente la misura del tasso di ossigenazione
di tessuti muscolari. Ho inoltre sviluppato un circuito fotorivelatore a basso rumore per applicazioni
di ossimetria nel vicino infrarosso.
Attività prevista per il 2006
Nel mio secondo anno di dottorato intendo continuare l’ingegnerizzazione del riflettometro NIR al
fine di migliorare l’integrazione tra i relativi componenti, inoltre risulterà di fondamentale importanza
effettuare una caratterizzazione dello strumento al fine di valutarne le prestazioni. Essa consentirà
di intraprendere una campagna di misure su soggetti volontari al fine di ottenere una popolazione
statisticamente significativa di misure, in collaborazione con il Dipartimento di Oftalmologia
dell’Università di Bologna. Le misurazioni effettuate con lo strumento contribuiranno allo studio
inerente l’accoppiamento neuro-vascolare attualmente in corso presso tale dipartimento.
Partecipazioni a progetti nazionali ed internazionali:
Ad oggi non ho partecipato ad alcun progetto nazionale o internazionale.
Partecipazioni a congressi e workshop internazionali e nazionali (per presentazione lavori):
XXII Congresso Nazionale Associazione “Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche”, 5-7 Settembre
2005, Altavilla Milicia (PA).
Partecipazioni a congressi e scuole internazionali e nazionali (per studio-approfondimento):
XXIV Giornata della Misurazione, 23-24 Giugno 2005, Padova.
XXII Congresso Nazionale Associazione “Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche”, 5-7 Settembre
2005, Altavilla Milicia (PA).
Attività didattica: Anno 2005
Esercitazioni per il corso di Sensori (divise con l’ Ing. Giorgia Salvatori). Docente: Prof. Rovati
Esercitazioni per il corso di Strumentazione Elettronica. Docente: Prof. Rovati
Correlatore per i seguenti elaborati di tesi, discussi presso il nostro ateneo (Relatore Prof. Rovati):
Realizzazione di un sistema optoelettronico per misure di posizionamento angolare
Laser Doppler Velocimetria: Teoria e Applicazioni oftalmiche
Progetto e sviluppo di un sistema di controllo e temporizzazione basato su FPGA
Progetto e realizzazione dell’elettronica di front-end per l’elaborazione di segnali
bioelettrici.
Due ulteriori progetti di tesi, entrambi VOD, iniziati nel 2005, verranno discussi nel 2006.
Pubblicazioni scientifiche (suddivise per riviste internazionali, capitoli di libri, conferenze e
workshop nazionali ed internazionali, rapporti tecnici):
Riviste Internazionali:
A PC-controlled nonincremental distance meter based on a comb-spectrum combined with a
frequency-modulated continuous wave interferometer
Rovati, L.; Salvatori, G.; Bonaiuti, M.;
Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on
Volume 54, Issue 6, Dec. 2005 Page(s):2486 - 2492
Design of a high-performance optical system for angular position measurement: optical and
electronic strategies for uncertainty reduction
Rovati, L.; Bonaiuti, M.; Pavan, P.;
Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on
Volume 54, Issue 5, Oct. 2005 Page(s):2075 - 2081
Conferenze e workshop nazionali:
Tecnica di rivelazione zero-crossover per encoder ottici
Rovati, L.; Bonaiuti, M.;
XXII Congresso Nazionale “Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche”, 5-7 Settembre 2005,
Altavilla Milicia (PA)
Atti del congresso, pp. 123-124
Indirizzo di e-mail: [email protected]
Indirizzo sito web: http://www.dii.unimore.it/optolab