XXXVII Scuola Annuale di Bioingegneria

Bressanone, 10 - 13 settembre 2018


IMMAGINI BIOMEDICHE: NUOVE TENDENZE IN TECNOLOGIA, METODI E APPLICAZIONI

FINALITA'

Dall’ultima Scuola del GNB dedicata interamente alle immagini biomediche (“Tecnologie e Metodologie per le Immagini Funzionali”, Bressanone, 1999) è trascorso quasi un ventennio. All’epoca, i principali metodi tomografici per la mappatura di proprietà morfologiche e funzionali negli organi interni (US, CT, SPECT, PET, MRI) erano stati introdotti da circa quindici anni, portando rapidamente un’autentica rivoluzione in diagnostica clinica e in ricerca biomedica. A monte, vi erano stati gli sviluppi fondamentali del 1900 nei tubi a vuoto, nei sensori, nell’elettronica, ma solo la combinazione di sistemi di scansione analogici con strumenti di calcolo digitale sufficientemente potenti, avvenuta negli anni 1970, aveva dato l’impulso allo sviluppo delle immagini biomediche, che ancora continua oggi.
Che cosa è cambiato da allora? Si potrebbe rispondere “poco”, se si osserva che i principi fisici e metodologici di base sono rimasti gli stessi, “moltissimo”, se si coglie la maturazione tecnologica e metodologica dei sistemi sopra menzionati e di altri, ancora.
Di conseguenza, per portare un chiaro esempio, mentre all’epoca citata le immagini erano principalmente rivolte all’estrazione d’informazione diagnostica, al tempo corrente anche la pianificazione terapeutica, o addirittura la sua guida in tempo reale (navigazione), è entrata a pieno titolo nella pratica clinica, cosiddetta “assistita da calcolatore”.
Chiaramente, l’esplosione dell’ICT ha fornito potenze di calcolo e trattamento dei dati, come elementi di crescita fondamentali in sistemi ad alta intensità quali quelli per immagini biomediche. Ancora più affascinante è la constatazione di quanto quest’area sia migliorata “sul campo”, grazie ad una continua tensione verso il miglioramento della qualità e lo sfruttamento di nuove caratteristiche di contrasto dai segnali acquisiti.
Interessante, a tal proposito, come “anomalie” un tempo considerate solo “artefatti” siano poi state utilizzate come fonte utile d’informazione, o ancora, come i limiti di due diverse modalità d’immagine abbiano spinto allo loro integrazione: “The art of our necessities is strange, That can make vile things precious.”. (King Lear, Act III, Scene II)!
Scopo della scuola, dunque, è cogliere gli aspetti e le tendenze principali di questo sviluppo e delle sue caratteristiche interdisciplinari, esplorando le soluzioni portate da fisici, ingegneri, matematici, scienziati dell’informazione, etc. alla richiesta di immagini sempre più sofisticate avanzata dalle diverse specialità mediche e dai settori di ricerca biomedica. In estrema sintesi, le immagini biomediche hanno guadagnato non solo in accuratezza e risoluzione, ma anche in varietà d’informazioni funzionali, integrazione fra sistemi, analisi realmente volumetrica (3D, rispetto alla tomografia 2D), capacità di seguire la dinamica temporale (4D).
La parte introduttiva intende presentare gli elementi di un insieme di metodi consolidati, oggi vario, flessibile e orientato alle applicazioni. Seguono quindi le tendenze più avanzate nelle tecnologie, quindi in metodi e algoritmi, e infine alcuni esempi attuali di applicazioni. .