Piattaforma di Imaging Biomedico e Radiomica

Descrizione

Durante il 2021, la piattaforma di Elaborazione di Immagini Biomediche, Radiomica e Analisi ha utilizzato due metodi di risonanza magnetica (3T e 7T), un sistema di imaging Spectrum In Vivo (Bioluminescenza) e Tomografia a emissione di positroni – Tomografia computerizzata (PET / CT) messi a disposizione dalle istituzioni partecipanti. Sono stati sviluppati strumenti di pre-elaborazione, segmentazione, radiomica e intelligenza artificiale (machine learning e deep learning) da immagini per diagnosi predittiva di patologie e supporto diagnostico medico in collaborazione con GIT e IBFM-CNR. La piattaforma fornisce un supporto cruciale per promuovere la traduzione dei risultati scientifici in applicazioni cliniche, in particolare per le neuroscienze e la ricerca sul cancro. Lo staff, attualmente in aumento, è oggi composto da un informatico esperto in elaborazione ed analisi di immagini biomediche, e in acquisizione di risonanze magnetiche cliniche e precliniche, un fisico, un veterinario e un dottorando in medicina nucleare. Durante il 2022, la piattaforma sarà arricchita con un gamma counter WIZARD 2470 con 10 detector PerkinElmer e i dispositivi di radioprotezione (presso ISMETT), una microCT Skyscan 1276 CMOS Bruker e una Magnetic Resonance guided Focused UltraSound Surgery (MRgFUS) – ExAblate 2100 – InSightec (presso IZS) al fine di offrire più opzioni per l’imaging e la radiomica.

Competenze

• Modelli di elaborazione delle immagini (RM / PET / TC / IVIS e istologici), segmentazione 3D, apprendimento profondo e apprendimento automatico per estrarre, classificare e delineare i volumi tumorali e funzioni radiomiche per la diagnosi predittiva di patologie (es. Tumore, COVID19) e ricadute e Supporto per decisioni mediche • Risonanza magnetica (T1, T2, DP, DWI, ADC e DCE)
• Tomografia ad emissione di positroni / Tomografia computerizzata (PET / TC)
• Spettroscopia su fantocci, campioni in vivo ed ex vivo
• Studi di radiobiologia in vitro e in vivo su radiofarmaci innovativi
• Chirurgia a ultrasuoni focalizzati guidati da risonanza magnetica in vitro e in vivo (MRgFUS)

Dotazione tecnologica

Software

• Schrodinger suite for small molecule drug discovery;
• LigandScout expert suite;
• Autodock and Autodock Vina;
• Desmond (OPLS2005 and OPLS3e);
• AMBER;
• NAMD;
• VMD;
• Gromacs;
• RDKit;
• KNIME.

Hardware

• 6 Workstations;
  
• Server in HPC mode: 200 CPUs e 2 x NVIDIA Tesla K80.

Capacità di calcolo:

• Library optimisation → ~ 6,000 molecole/min
  
• Virtual Screening HTVS → ~ 5,000 molecole /min
  
• Virtual Screening SP → ~ 1,500 molecole /min
  
• Molecular Dynamics → ~ 200 ns/giorno/scheda (su un sistema medio di 40,000 atomi)
  

Piattaforma integrata in silico

Il gruppo sta realizzando una piattaforma integrata per lo studio dei network molecolari in collaborazione con il gruppo di bioinformatica.