Le patologie neurodegenerative, come la malattia di Parkinson, la malattia di Alzheimer e la sclerosi multipla, rappresentano una sfida crescente per il campo medico e scientifico. La diagnosi precoce e l'accurata valutazione della loro progressione sono fondamentali per intervenire tempestivamente con le cure e ottimizzare i costi di gestione dei pazienti, migliorando anche la loro qualità di vita. L'elettroencefalografia (EEG) si propone come una tecnica promettente per ottenere insight non invasivi sulla funzionalità cerebrale e identificare dei potenziali biomarcatori di queste patologie. L'obiettivo principale della tesi è quello di esplorare il potenziale della tecnologia EEG nell'offrire un quadro, il più dettagliato possibile, della funzionalità cerebrale alterata, analizzando le principali tecniche di analisi del segnale e indagando in che modo vengono applicate alla pratica clinica. L'elaborato affronta in primo luogo la natura dell'EEG, inclusi i suoi fondamenti fisiologici e i metodi di acquisizione dei segnali, focalizzandosi poi sulle tecniche di rimozione di artefatti e di estrazione di features dell’EEG, come la dimensione frattale, l’entropia e la potenza spettrale, mettendo in luce i principali aspetti positivi, ma anche le limitazioni che ciascuna di esse comporta. Mediante l'aiuto di un'attenta analisi della letteratura a maggior impatto scientifico, si esplorano inoltre le correlazioni tra i segnali EEG provenienti da pazienti con diagnosi confermata di queste patologie con quelli dei soggetti sani, cercando di individuare i tratti comuni e le eventuali differenze significative. Questa tesi vuole quindi contribuire ad una maggiore comprensione dell'importanza dell'EEG come strumento per una valutazione delle principali patologie neurodegenerative. I risultati appaiono infatti incoraggianti, ed evidenziano come l'EEG possa fornire delle preziose informazioni per una diagnosi precoce e un monitoraggio accurato di queste malattie croniche così complesse ed evolutive. Tuttavia, bisogna anche sottolineare che nell'attuale panorama scientifico la maggior parte degli studi finora condotti si basano su una casistica di pazienti piuttosto limitata e non prendono ancora in considerazione una possibile valutazione integrata delle tre patologie. L'interazione sinergica delle metodologie di analisi EEG più avanzate con altre tecnologie emergenti potrebbe aprire nuove prospettive interessanti per la gestione e il trattamento di queste malattie neurodegenerative.

Analisi di Segnali EEG per la Valutazione di Patologie Neurodegenerative

VOMIERO, ALESSANDRO
2022/2023

Abstract

Le patologie neurodegenerative, come la malattia di Parkinson, la malattia di Alzheimer e la sclerosi multipla, rappresentano una sfida crescente per il campo medico e scientifico. La diagnosi precoce e l'accurata valutazione della loro progressione sono fondamentali per intervenire tempestivamente con le cure e ottimizzare i costi di gestione dei pazienti, migliorando anche la loro qualità di vita. L'elettroencefalografia (EEG) si propone come una tecnica promettente per ottenere insight non invasivi sulla funzionalità cerebrale e identificare dei potenziali biomarcatori di queste patologie. L'obiettivo principale della tesi è quello di esplorare il potenziale della tecnologia EEG nell'offrire un quadro, il più dettagliato possibile, della funzionalità cerebrale alterata, analizzando le principali tecniche di analisi del segnale e indagando in che modo vengono applicate alla pratica clinica. L'elaborato affronta in primo luogo la natura dell'EEG, inclusi i suoi fondamenti fisiologici e i metodi di acquisizione dei segnali, focalizzandosi poi sulle tecniche di rimozione di artefatti e di estrazione di features dell’EEG, come la dimensione frattale, l’entropia e la potenza spettrale, mettendo in luce i principali aspetti positivi, ma anche le limitazioni che ciascuna di esse comporta. Mediante l'aiuto di un'attenta analisi della letteratura a maggior impatto scientifico, si esplorano inoltre le correlazioni tra i segnali EEG provenienti da pazienti con diagnosi confermata di queste patologie con quelli dei soggetti sani, cercando di individuare i tratti comuni e le eventuali differenze significative. Questa tesi vuole quindi contribuire ad una maggiore comprensione dell'importanza dell'EEG come strumento per una valutazione delle principali patologie neurodegenerative. I risultati appaiono infatti incoraggianti, ed evidenziano come l'EEG possa fornire delle preziose informazioni per una diagnosi precoce e un monitoraggio accurato di queste malattie croniche così complesse ed evolutive. Tuttavia, bisogna anche sottolineare che nell'attuale panorama scientifico la maggior parte degli studi finora condotti si basano su una casistica di pazienti piuttosto limitata e non prendono ancora in considerazione una possibile valutazione integrata delle tre patologie. L'interazione sinergica delle metodologie di analisi EEG più avanzate con altre tecnologie emergenti potrebbe aprire nuove prospettive interessanti per la gestione e il trattamento di queste malattie neurodegenerative.
2022
Analysis of EEG Signals for the Evaluation of Neurodegenerative Diseases
segnale EEG
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malattie cerebrali
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