Università degli Studi di Trieste Dipartimento di Elettrotecnica, Elettronica e Informatica

1. Università degli Studi di Trieste Dipartimento di Elettrotecnica, Elettronica e Informatica Gruppo di Bioingegneria ed ICT Paolo Inchingolo (responsabile), Federica Vatta, Paolo Bruno, Stefano Mininel, Andrea Collaone, Alberto Magrofuoco Attività di ricerca: Studio e sviluppo di strumenti avanzati per la mappatura realistica 3D di attività elettrica cerebrale basati su integrazione multimodale di metodiche di neuroimaging di risonanza magnetica con dati neurofisiologici CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT

2. Studio della funzionalità cerebrale • Tecnologia ideale:alta risoluzione spazio-temporale • Stato dell’arte: • alta risoluzione temporale: solo esami funzionali (EEG, ECG) • alta risoluzione spaziale: solo esami strutturali (TAC, Risonanza Magnetica) • Tecniche di neuroimaging funzionale (PET, fMRI): modesta risoluzione spaziale e ridotta risoluzione temporale • L’alta risoluzione spazio-temporale è ottenibile solo combinando diverse metodiche strutturali e funzionali Complementarità tra tecniche elettrofisiologiche e neuroimaging strutturale per ricostruire e visualizzare l’attività del cervello “in vivo” CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT

3. Integrazione multimodale + CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT

4. Mappatura funzionale da dati EEG Mappatura funzionale X Dati EEG • Modello sorgente • Modello testa Problema Bioelettrico Inverso Stima dei parametri della sorgente ottenuta dai dati EEG misurati Problema Bioelettrico Diretto Calcolare i dati EEG generati da una sorgente di corrente in una posizione nota nel cervello CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT

5. Elaborazione dei dati (1): Segmentazione/Registrazione CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT

6. Modello (NxNxM) MR Registrazione Segmentazione Classificazione Slicer 3D (MIT), algoritmi semi-automatici TC Elaborazione dei dati (1): Segmentazione/Registrazione CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT

7. MR Modello Segm/ Registr TC Modello conduttivo Modello (NxNxM) FDM: Preparazione sistema lineare (librerie Diffpack PETSC) Matrice del potenzialeelettrico Φ (NxNxM) Sistema Lineare (NxNxM incognite Es. 128^3 = 2*10^6) Elaborazione dei dati (2): FDM e soluzione problema diretto Soluzione SL: SSOR (librerie Diffpack e PETSC) Parametri sorgente (es. Posizione e intensità dipolo) Caratterizzazione elettrica dei tessuti Scripts config. CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT

8. MR Model Φ field Segm/ Registr FDM L.S. SSOR TC Matrice Φpotenziale Pipeline grafiche (VTK) Data integration Modello Tools analisi quantitative (PV-WAVE, MS Excel, MatLab) Save/ export tools Elaborazione dei dati (3): Visualizzazione ed esportazione risultati Visualizzazione CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT

9. MR Model Φ field Segm/ Registr FDM L.S. SSOR TC Vis. VTK Elaborazione dei dati (4): Veduta d’insieme CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT

10. Pipeline grafiche (1) • Ricostruzione superfici scalpo e corteccia: colori evidenzianti I valori del potenziale elettrico sulla superficie. • Mappe colori di tipo “rainbow”. • Superfici calcolate come isosuperfici partendo dall’input del volume dei dati dei tessuti segmentati (modelli poligonali). CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT

11. Pipeline grafiche (2) • Linee di corrente calcolate nel campo del potenziale • Superfici semitrasparenti scalpo e corteccia per fornire il contesto spaziale • Esempio di elaborazione di dati funzionali per arrivare ad una miglior comprensione degli stessi • Output stereografico particolarmente utile in scene 3D complesse come le linee di corrente CISC Workshop - DEEI: Gruppo di Bioingegneria ed ICT