• deep learning
• elaborazione di immagini biomediche
• interstiziopatie polmonari
• reti neurali convoluzionali
• tomografia computerizzata ad alta risoluzione

Le interstiziopatie polmonari (Interstitial Lung Disease, ILD) sono patologie croniche che causano la cicatrizzazione del parenchima polmonare e dell’interstizio alveolare e la compromissione della funzionalità respiratoria. Dal momento che sono più di 200 le patologie raggruppate nella categoria delle ILD, una precisa identificazione è fondamentale per individuare la terapia migliore e formulare una prognosi. L’esame radiologico di riferimento è la tomografia computerizzata del torace ad alta risoluzione (High Resolution Computed Tomography, HRCT) e rappresenta un passaggio cruciale nel processo di diagnosi; nell’analizzare le immagini, infatti, il radiologo deve stabilire se vi è Usual Interstitial Pneumoniae (UIP), ovvero presenza di pattern istopatologici tipici della malattia, e valutarne l'estensione, correlata con la gravità delle alterazioni fisiologiche. Tuttavia, l'incidenza rara delle interstiziopatie fa sì che non tutti i radiologi abbiano un grado di esperienza adatto a individuare visivamente l'anomalia. Inoltre, la malattia si diffonde lungo tutti i polmoni e la segmentazione manuale risulta faticosa.
Nel tentativo di rimediare alla variabilità intra- ed inter-osservatore, sono state sviluppate tecniche per il riconoscimento automatico dei pattern UIP. Vi sono approcci basati sull'analisi dell'istogramma e della texture dell'immagine ma, dal momento che si basano su classificazioni di operatori clinici diversi, presentano un bias che è causa di identificazioni errate, o mancate, dei pattern. Il deep learning, invece, si distingue dalle tecniche tradizionali perché fornisce strumenti che imparano autonomamente a classificare i dati.
L'obiettivo del lavoro di tesi è stato, quindi, progettare e sviluppare la UIP-net, una rete neurale convoluzionale progettata ad-hoc per la segmentazione automatica dei pattern UIP in immagini HRCT di pazienti con Fibrosi Idiopatica Polmonare (IPF), che è una sotto-categoria delle ILD.