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Tesi etd-03202012-125937


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
FIORINI, LAURA
URN
etd-03202012-125937
Title
Sistema di visione per l'individuazione di sanguinamenti nel tratto gastrointestinale
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA BIOMEDICA
Commissione
relatore Prof.ssa Menciassi, Arianna
tutor Dott.ssa Cavallotti, Carmela
relatore Prof.ssa Vatteroni, Monica
Parole chiave
  • endoscopia capsulare
  • individuazione di sanguinamenti
  • sistema di visione
  • bleeding detection
  • lower gastrointestinal bleeding
  • blood colour
Data inizio appello
24/04/2012;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
24/04/2052
Riassunto analitico
Il sanguinamento del tratto gastrointestinale inferiore (LGIB) è una perdita ematica la cui origine è attribuibile distalmente al legamento di Treitz. L’incidenza annuale stimata è 20-27 casi/100000 adulti, di questi circa il 10% sono mortali. Ci sono varie cause che portano al LGIB, sia di origine patologica, sia derivanti da pratiche colonscopiche; tra le principali patologie troviamo la diverticolosi. Trovare la fonte del sanguinamentopuò essere difficoltoso in quanto il colon risulta essere “ricoperto” di sangue proveniente dalla lacerazione nonché sporco dei residui organici e dalla presenza di feci. La qualità dell’immagine che il medico riceve, inoltre, risulta essere fortemente degradata a causa dell’elevato scattering e assorbimento della radiazione dovuta al sangue.
È evidente come il successo di una terapia endoscopica sia fortemente legato alla tempestività di intervento dell’endoscopista e dalla velocità con cui viene individuato il sito della lacerazione.. Molto spesso gli endoscopisti riescono a capire dov’è il punto di sanguinamento prestando attenzione alla variazione del colore del sangue. Infatti, il sangue all’uscita della lacerazione ha un tipico colore rosso vivo, mentre allontanandosi da questo sito il sangue cambia colorazione passando ad un rosso più scuro.
Questo lavoro si propone di sviluppare una capsula con un sistema di illuminazione custom con diverse lunghezze d’onda che riesca ad accentuare le differenze nel colore del sangue sfruttando le sue diverse proprietà ottiche, in modo che il medico riesca facilmente ad individuare il sito di origine del sanguinamento, rendendo questa procedura medica più veloce, sicura e meno dolorosa. I risultati in vivo mostrano che il sistema di illuminazione sviluppato riesce ad enfatizzare le differenze di colore di un fattore 3 rispetto a normale sistema di illuminazione dell’endoscopio.

Lower gastrointestinal bleeding (LGIB) is defined as bleeding of recent duration, with origin beyond the ligament of Treitz. The most important cause of acute LGIB is diverticula bleeding which results from the asymmetric rupture of the vasa recta arteries present in the thin-walled diverticula. As a consequence, frequently, the endoscopist takes over two hours to individuate the lower gastrointestinal bleeding (LGIB)’s origin; because the presence of a bleeding in the gastrointestinal tract contribute to degrade the image quality because of blood scattering and absorption; making medical procedure longer than usual.
There is evidence that during a LGIB a change in the blood colour can be observed: blood becomes much darker as it moves from the LGIB’s point along the colon. This phenomenon is due to the synergy of various factors: coagulation, oxygen dissociation, colon’s bacteria metabolism and changing in pH and temperature.
Aim of this work is to propose a device able to enhance colour differences between blood near the bleeding point and far from it, in order to help the doctor to easily identify the origin of bleeding.
A wired capsule was developed in order to discriminate the bleeding point from the optical behaviour of blood at different wavelengths. The capsule is composed by a commercial CCD camera, a set of internal permanent magnets, in order to enable an active magnetic locomotion of the capsule inside the colon, and the custom multispectral illumination. A human machine interface (HMI) has been developed to control in real-time each groups of LEDs. The overall system has a diameter of 11 mm and is 22 mm in length which is small enough not to cause pain during the medical practice.
The results of in-vivo tests session show that the differences in blood colours in the images acquired with the custom illumination board are three times higher than the differences in the images acquired with artificial white light. So it could really help the doctor in bleeding detection. Moreover an extensive in-vivo testing session will be performed in the near future with the purpose to have a complete and reliable vision analysis of this system to allow a comparison with traditional devices.
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