Istruzione ed esperienze professionali

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1 CURRICULUM VITAE Dati personali Nome e cognome: Piernicola Oliva Data di nascita: Luogo di nascita: Vasto (CH) Stato civile: Celibe Residenza: via Siracusa 1, PISA Codice Fiscale: LVOPNC73M08E372X oliva@uniss.it Telefono: Mobile: Fax: Istruzione ed esperienze professionali Attualmente sono Ricercatore Universitario Confermato in Fisica Applicata ai Beni Culturali, Ambientali, Biologia e Medicina (FIS/07), presso il Dipartimento di Chimica e Farmacia dell'università di Sassari Abilitato per l Abilitazione Scientifica Nazionale, tornata 2012, settore concorsuale 02/B3 Fisica Applicata, Seconda Fascia Tra i vincitori dei «Premi di produttività scientifica tra i ricercatori dell'università degli Studi di Sassari» per gli anni Sono stato in congedo per motivi di studio dal 01/11/06 al 31/10/07, presso l'istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)- Laboratori Nazionali di Frascati - Frascati(Roma). L'attività di ricerca che ho svolto presso tale sede riguarda l'applicazione all'imaging biomedicale di sorgenti di luce quasimonocromatiche (tipo Thomson scattering). In particolare mi sono occupato della progettazione della camera di interazione. Ho inoltre lavorato alla simulazione delle proprietà del fascio e della sua interazione con i materiali biologici Titolo di Dottore di Ricerca in Fisica Applicata, conseguito con tesi dal titolo A Compact Detection System For The Characterization of X-ray Properties in Mammography Vincitore di un concorso per Ricercatore Universitario in Fisica Applicata ai Beni Culturali, Ambientali, Biologia e Medicina (FIS/07), presso la Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali dell'università di Sassari Vincitore di una Borsa di Studio ad Indirizzo Informatico-Elettronico-Strumentale, biennale, dell'istituto Nazionale di Fisica Nucleare, su un progetto di ricerca volto alla creazione di un sistema completo e portatile per la caratterizzazione delle proprietà di imaging dei sistemi radiografici. Vincitore (senza borsa) del concorso di ammissione al Corso di Dottorato in Fisica Applicata, dell'università di Pisa. Vincitore del concorso di ammissione alla Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria, dell'università di Pisa. 1999

2 Laurea in Fisica conseguita il 6 Luglio, presso l'università degli Studi di Pisa, con votazione 110/110 e Lode con tesi dal titolo Studio delle proprietà di imaging di sistemi radiografici Maturità scientifica conseguita presso il Liceo Scientifico Statale R. Mattioli di Vasto (CH), con votazione 60/60. Attività di ricerca Nel periodo mi sono occupato della caratterizzazione delle proprietà di imaging di sistemi radiografici digitali e digitalizzati, la cui bontà risulta essere cruciale per una corretta diagnosi in molti campi di imaging medico. La caratterizzazione di tali proprietà è uno strumento fondamentale per la valutazione comparativa dei differenti rivelatori che oggi esistono e per definire le specifiche richieste ai rivelatori di nuova progettazione. L'obiettivo del lavoro è stato quindi di definire uno standard assoluto di valutazione delle proprietà di imaging dei sistemi digitali, che consentisse confronti anche tra sistemi di imaging differenti tra loro per principio fisico. Le proprietà di imaging sono state analizzate sia in termini di risoluzione spaziale, utilizzando la Funzione di Trasferimento di Modulazione (MTF) di precampionamento, sia in termini di proprietà di rumore ed efficienza, utilizzando l'efficienza di Rivelazione Quantica (DQE). Dal 1999 al 2008 mi sono occupato di Computer Aided Detection (CAD), negli esperimenti CALMA (fino al 2002), GP-CALMA ( ) e MAGIC-5 ( ), tutti finanziati dall INFN. Questi progetti hanno coinvolto diversi Dipartimenti di Fisica e Sezioni INFN italiane, insieme ad un ampio numero di ospedali ed hanno generato un ampio database di immagini mammografiche digitalizzate (oltre 5500). I progetti hanno sviluppato degli algoritmi per il riconoscimento automatico delle strutture patologiche (cluster di microcalcificazioni e lesioni massive) in mammografia. L approccio generale degli algoritmi di CAD realizzati prevede uno step di preprocessing, il cui obiettivo è di enfatizzare le zone di interesse, un ROI (Regions Of Interest) hunter, che seleziona delle zone potenzialmente interessanti, riducendo i dati da analizzare, ed infine uno step di classificazione, con estrazione delle feature ed analisi di queste mediante reti neurali. Sul CAD mammografico sono stato anche coinvolto dal 2002 al 2004 in un progetto europeo (MammoGrid), guidato dal CERN, che si occupava dello sviluppo di un infrastruttura GRID a livello europeo per la gestione di immagini mammografiche e dei dati ad esse collegati. Sono stato membro del Technical Steering Committee e del Project Coordination Committee ed inoltre ho guidato il workpackage che si occupava di realizzare un CAD per le immagini (digitali e digitalizzate) del database. Sempre nell'ambito della Computer Aided Detection, sono stato responsabile locale per l'università di Sassari del PRIN 2005 "Studio e sviluppo di sistemi fisico-computazionali per l'analisi distribuita di immagini biomediche". In questo progetto l'utilizzo del CAD come secondo lettore viene proposto anche per le tomografie polmonari, alla ricerca di candidati noduli. In particolare l'ambito di applicazione pensato è la CT a bassa dose, attualmente sotto indagine come possibile esame di screening per il tumore al polmone in soggetti a rischio. La collaborazione ha sviluppato diversi algoritmi, di cui uno implementato interamente nella Unità di Sassari, le cui performance sono paragonabili a quelle degli altri sistemi presenti in letteratura. Nel periodo mi sono occupato della caratterizzazione della radiazione dei tubi mammografici, nell ambito dell esperimento FLUXEN (finanziato dall Istituto Nazionale di Fisica Nucleare). Una conoscenza completa delle caratteristiche (spettro, fluenza) dei raggi X emessi da queste macchine è importante per diverse applicazioni. In ospedale consentirebbe più accurati controlli di qualità e, di conseguenza, una riduzione della dose al paziente. Inoltre, nel confronto

3 delle proprietà di imaging tra differenti sistemi radiografici, è importante conoscere fluenza e distribuzione energetica dei raggi X emessi, ad esempio per calcolare quantità come la Detective Quantum Efficiency. L obiettivo del progetto è stato quello di sviluppare un sistema compatto, che fosse in grado di effettuare questo tipo di misure direttamente in unità radiologiche. Come rivelatore è stato utilizzato un CdZnTe (CZT) raffreddato da una cella Peltier e collimato con dischi di tungsteno con fori di diametro fino a 25 micron. L acquisizione viene analizzata mediante un software appositamente sviluppato, che consente di riconoscere nel data-stream gli eventi corrispondenti ai fotoni e di trattare gli eventi di pileup, ricostruendo energia e tempo di arrivo dei fotoni coinvolti. Questa strumentazione, di dimensioni contenute e trasportabile anche in strutture ospedaliere, è in grado di effettuare misure di tutte le principali quantità utilizzate nei controlli di qualità, direttamente sotto tubi mammografici. Il sistema di rivelazione consente di realizzare misure di esposizione, di dose in aria e di half value layer (HVL), che sono quantità fondamentali nei controlli radioprotezionistici. Con questa strumentazione è inoltre possibile effettuare misure dirette di fluenza, rate di fluenza e distribuzione spettrale dei tubi per mammografia. Sebbene queste siano quantità primarie per la caratterizzazione dei fasci di raggi X, da cui possono essere derivate tutte le altre quantità di interesse, esse non vengono tradizionalmente utilizzate per l assenza di uno strumento in grado di effettuare tali misure. Questo sistema di rivelazione, permettendo la misura di tali quantità, potrà in futuro aiutare a definire in maniera più stringente i parametri di lavoro per i tubi mammografici, riducendo in tal modo la dose al paziente. Dal 2004 mi sto occupando della possibile applicazione in mammografia di sorgenti Thomson scattering, nell ambito del progetto MaMBO (Mammographic Monochromatic Beam Outlook), finanziato dall INFN. Questo tipo di sorgenti può produrre una radiazione di alta intensità, con distribuzione spettrale quasi monocromatica. Un prototipo di questo tipo di sorgente è in corso di realizzazione nei Laboratori Nazionali di Frascati dell INFN (progetto SPARC). I vantaggi della radiazione monocromatica in mammografia sono ben noti e provati dalle immagini prodotte dai sincrotroni. Una sorgente di tipo Thomson scattering può rappresentare un ottimo compromesso tra la monocromaticità e compattezza nelle dimensioni. Nel 2007 sono stato responsabile nazionale del progetto (MAMBO2). Abbiamo effettuato simulazioni Monte Carlo che si pongono l obiettivo di studiare i principali parametri di lavoro della sorgente, e la variazione della qualità dell immagine e della dose al paziente al variare di tali parametri. Su questa attività sono stato supervisore di uno studente di dottorato dell università di Siena. Abbiamo anche effettuato simulazioni e misure sperimentali degli effetti di contrasto di fase e della possibilità di fare phase retrieval con tale sorgente. Le misure sono state effettuate presso la sorgente Thomson presente presso la Accelerator Test Facility dei Brookhaven National Laboratories (USA). Attualmente presso LNF sono in corso la realizzazione della beamline e della camera di interazione e le prime interazioni sono previste per fine Nel 2006 sono stato responsabile locale (per la sezione INFN di Cagliari) del progetto CRIORAD (CRyopreserved cells and IOnizing RAdiation Damage) che si occupava di studiare eventuali danneggiamenti da parte della radiazione ambientale su materiale biologico crioconservato per lunghi periodi. Sono stati realizzati irraggiamenti di colture batteri e cellulari con l obiettivo di quantificare il danno da radiazione ed il differenziale nel danno tra materiale fresco e crioconservato. É stato inoltre realizzato un software automatico per la conta di colonie cellulari su piastre di Petri, con l obiettivo di automatizzare il processo di conta per incrementare il numero di piastre analizzabili e di conseguenza la statistica dell esperimento. Dal 2011 sono coinvolto nel progetto FIRST, che si pone l obiettivo di studiare sperimentalmente le sezioni d urto di ioni quali carbonio ed oro ad energie dell ordine di qualche centinaia di MeV per nucleone. L obiettivo dello studio è l aggiornamento di tali sezioni d urto all interno dei principali codici Monte Carlo (Geant4, Fluka), prevalentemente per fini adroterapici e di calcolo accurato di dose in missioni spaziali. La collaborazione internazionale coinvolge gruppi francesi, italiani,

4 tedeschi e spagnoli e la prima misura sperimentale si è svolta nell estate del 2011 al GSI (Darmstadt, Germania). Il gruppo di Sassari si è occupato di sviluppare interamente un rivelatore per l identificazione e la caratterizzazione energetica di particelle leggere (protoni, alfa) ad angoli da 5 a 90. L analisi dati è al momento in corso. Per il 2013 sono responsabile locale (per la sezione INFN di Cagliari) del progetto DREAMS, interfaccia italiana del progetto FIRST. Dal il 2012 sono Coordinatore scientifico di un progetto di ricerca triennale su Angiografia e angiotomografia computerizzata mediante filtri K-edge, finanziato dalla Regione Sardegna. Sono responsabile scientifico di tre assegnisti di ricerca che lavorano in questo campo. Il progetto ha già prodotto degli incoraggianti risultati preliminari che mostrano l applicabilità di tecniche di k-edge imaging anche a tubi RX convenzionali. Attività organizzativa e scientifica Sono membro del comitato organizzatore del Seminario Nazionale sul Software della Fisica Nucleare, Subnucleare ed Applicata, organizzato dall Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Università degli Studi di Cagliari ed Università degli Studi di Sassari, che si tiene annualmente in Giugno ad Alghero. Nel 2008 sono membro del comitato organizzatore del workshop "COMPTON 2008: Compton sources for X/gamma rays: Physics and applications", svoltosi ad Alghero, 7-17 Settembre 2008 Per il 2009 sono segretario scientifico per il COURSE CLXXV - RADIATION AND PARTICLE DETECTORS della International School of Physics "Enrico Fermi", Varenna (Como), July 20th- 25th Directors: S. Bertolucci (CERN, Geneva), U. Bottigli (Department of Physics, Siena University) Sono membro del comitato scientifico del workshop Monte Carlo simulation tools for X-ray imaging and fluorescence, che si terrà all European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Grenoble, Francia, dal 24 al 25 Febbraio Talk ad invito: Invited talk su Medical Imaging al 3 rd International Conference on Frontiers in Diagnostic Technologies (ICFDT3) Frascati (Roma, Italy) November 2013 Attività di referee: Sono stato referee per Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment e per Il Nuovo Cimento della Società Italiana di Fisica C.

5 Attività didattica Facoltà di Scienze MM.FF.NN., Università degli Studi di Sassari: Anno Accademico : Corso di Fisica del Corso di Laurea in Scienze della Natura e delle sue Risorse Anno Accademico : Corso di Fisica del Corso di Laurea in Scienze della Natura e delle sue Risorse Corso di Fisica del Corso di Laurea in Scienze dell'ambiente e delle Produzioni Anno Accademico : Corso di Fisica del Corso di Laurea in Scienze dell'ambiente e delle Produzioni Anno Accademico : Corso di Fisica Oceanografica Corso di Laurea in Scienze Ambientali e Naturali Anno Accademico : Corso di Fisica del Corso di Laurea in Scienze dell'ambiente e delle Produzioni Anno Accademico : Corso di Fisica del Corso di Laurea in Scienze dell'ambiente e delle Produzioni Corso di Biofisica del Corso di Laurea Specialistica in Biotecnologie Molecolari

6 Anno Accademico : Corso di Biofisica del Corso di Laurea Specialistica in Biotecnologie Molecolari Corso di Fisica Avanzata del Corso di Laurea Specialistica in Biologia Sperimentale e Applicata Anno Accademico : Anno Accademico : Anno Accademico : Anno Accademico : Anno Accademico :