Methods for biomedical imaging and computer aided surgery

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Immagini biomediche - Introduzione: importanza dell'imaging, 3D, multimodale e funzionale. Metodi di ricostruzione da proiezioni di immagini 3D, numerici, statistici. Principi e strumentazione per immagini di risonanza magnetica nucleare (MRI). Non idealità ed artefatti MRI. Spettroscopia MRI in vivo. Angiografia MRI. Immagini MRI pesate in diffusione e trattografia. MRI funzionale e mappe parametriche statistiche. Ecografia non lineare e 3D. Immagini cardiache. Chirurgia assistita - Struttura dei sistemi di Computer Aided Surgery (CAS). Fase pre-operatoria: imaging 4-D; metodi di segmentazione 2D e 3D; modellazione e rappresentazione di superfici e volumi. Simulazione e pianificazione chirurgica: convenzioni di rappresentazione di posizione e orientamento; mapping e trasformazioni. Cenni di robotica in chirurgia: catene cinematiche, problema cinematico diretto e inverso. Fase intra-operatoria: chirurgia stereotassica e chirurgia guidata da immagini. Il problema della registrazione: metodi per punti corrispondenti; registrazione di superfici; acquisizione e registrazione di immagini intra-operatorie; Target Registration Error. Navigazione in chirurgia. Gestione dei fenomeni di organ motion; metodi di registrazione non rigida. Esempi di applicazione: neurochirurgia, chirurgia ortopedica, radiochirurgia.