Laboratorio di Ingegneria Biomedica




 

CURRICULUM VITAE

Claudia Manfredi, nata a Firenze il 2 febbraio 1954, ha conseguito il diploma di maturità classica e si è laureata in Matematica, indirizzo applicativo, nel 1979, presso l'Università di Firenze.

Dopo la laurea si è occupata di modellistica ed identificazione di sistemi dinamici nel campo della sistemistica e dell'automatica, e dell'analisi di sistemi non lineari deterministici, con applicazioni in vari settori (ambientale, elettrotecnico, elettronico).

Il 1° luglio 1983 ha preso servizio presso il Dipartimento Sistemi ed Informatica in qualità di ricercatore, raggruppamento disciplinare n. 107 (Automatica e Bioingegneria). L'attività di ricerca è proseguita nel settore del controllo adattativo, nell'ambito di progetti locali (M.P.I.60%) e nazionali (M.P.I.40%).

Dal 1986 la dott. Manfredi afferisce al Dipartimento di Ingegneria Elettronica, poi Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni, Facoltà di Ingegneria dell'Università di Firenze, dove si è ancora occupata di sistemi dinamici, lineari e non lineari. Successivamente, la ricerca è stata svolta nell’ambito della bioingegneria elettronica, campo in cui si è sviluppato il principale interesse scientifico.

Nel marzo del 1995 la dott. Manfredi ha optato per il settore scientifico-disciplinare K06X (Bioingegneria Elettronica), ora ING-INF/06, al quale afferisce dal settembre del medesimo anno.

Principali argomenti di ricerca:

  1. Studio e caratterizzazione di segnali ultrasonici retrodiffusi da tessuti oculari patologici.
  2. Scopo di questa ricerca è la determinazione di un metodo non invasivo per la caratterizzazione di tessuti tumorali, basato sull'analisi spettrale dei segnali ultrasonici retrodiffusi dalla patologia. E' stata messa a punto una tecnica basata sull'uso di metodi parametrici di stima spettrale, che consente la produzione di mappe spettrali in grado di evidenziare le disomogeneità del tessuto, anche per sezioni tissutali di dimensioni ridotte. I risultati sperimentali hanno evidenziato la capacità del metodo di distinguere fra tessuti patologici di natura diversa, fornendo un valido supporto alle analisi cliniche di tipo tradizionale.

  3. Studio di segnali Doppler caratterizzanti il battito cardiaco fetale.
  4. Le caratteristiche di non stazionarietà e basso SNR di questo tipo di segnali hanno portato alla messa a punto di un nuovo metodo di separazione fra segnale e rumore, basato sul metodo SVD (decomposizione ai valori singolari) ed applicato a stime parametriche sia di tipo ricorsivo che a blocchi. Il metodo, testato su segnali simulati ed applicato a segnali Doppler del battito cardiaco fetale provenienti dall'arteria ombelicale materna, presenta caratteristiche di alta risoluzione tempo-frequenza e di robustezza al rumore superiori a quelle dei metodi tradizionali.

  5. Studio e caratterizzazione di emissioni vocali ed immagini in ambito biomedico.

La ricerca ha come obiettivo lo studio ed il confronto di tecniche parametriche e non per l’analisi delle emissioni vocali a scopo diagnostico e riabilitativo, con caratteristiche di robustezza al rumore e tali da poter essere applicate a segnali quasi-stazionari come quelli in esame. Le principali aree di ricerca riguardano:
3a – Analisi di emissioni vocali neonatali, tramite la misura di parametri oggettivi (melodia e formanti) caratterizzanti lo sviluppo della fonazione nei neonati. Tali parametri forniscono inoltre un ausilio diagnostico non invasivo per eventuali patologie e/o malformazioni cerebrali nei neonati.

3b - Analisi di segnali e immagini vocali in pazienti adulti disfonici. Lo scopo è quello di fornire misure oggettive di alcuni parametri caratterizzanti le emissioni vocali, che consentano di valutare l’efficacia dell’intervento chirurgico, seguire l’evoluzione postoperatoria dello stato di salute del paziente e fornire una buona ricostruzione della voce. Anche in questo caso, la definizione di tecniche di stima parametrica robuste ed efficienti si è rivelata di fondamentale importanza per una corretta stima dei parametri della voce, caratterizzata da scarsa stazionarietà e basso SNR.

L’uso di tecniche non lineari ha consentito di ottenere una buona ricostruzione della voce e classificazione di voci sane e patologiche, utile nelle applicazioni cliniche.

Infine, è stato affrontato il problema dell’estrazione di parametri utili in ambito diagnostico da immagini videochimografiche, mediante l’uso di tecniche efficaci di rilevamento di contorni.

3c - Analisi di segnali vocali in pazienti adulti affetti da disturbi neurologici (disfonia spasmodica) e trattati con tossina botulinica. Lo scopo è quello di fornire misure oggettive di alcuni parametri caratterizzanti le emissioni vocali per questa patologia (frequenza fondamentale, formanti, SNR, tremore, ecc.), e di definire nuovi parametri che consentano di valutare l’efficacia del trattamento farmacologico, e seguire l’evoluzione post-trattamento dello stato di salute del paziente.

3d - Realizzazione di un dispositivo portatile di monitoraggio e filtraggio della voce, tale da consentire di valutare il processo riabilitativo e migliorare la qualità della voce in individui affetti da disfonia, limitando i disagi connessi ad un eccessivo sforzo nel parlare.

3e - Caratterizzazione delle emissioni vocali nel canto. Questa ricerca si pone l’obiettivo di valutare i parametri più significativi della voce cantata (frequenza fondamentale, formanti, vibrato, ecc.) in modo oggettivo, fornendo utili informazioni al cantante non professionista relativamente al livello di sviluppo della propria tecnica canora nel corso degli studi.

Le ricerche sono in collaborazione con: Dipartimento di Fisica, Ospedale Pediatrico E. Meyer di Firenze, Istituto di Otorinolaringoiatria dell'Università di Firenze, Coro dell’Università degli Studi di Firenze, Dip. Ingegneria dell'Informazione e Ist. Fisiologia Clinica del CNR, Pisa, Ospedale Policlinico di Milano IV Clinica Otorinolaringoiatrica, Univ. di Milano, Ospedale Civile di Brescia, ECE Univ. di Limerick, Irlanda, Max Planck Inst. Physik Komplexer Systeme, Dresden, Germania, Humboldt-Univ., Medical Faculty, Berlino, Wuerzburg Univ., Medical Faculty, Germania.

Per quanto riguarda l’organizzazione, direzione e coordinamento di iniziative in ambito nazionale e internazionale, la dott. Manfredi:

  • E’ delegato nazionale per l’Italia nel Management Committee nell’azione COST 2103 (programma internazionale COST: "Advanced Voice Function Assessment").
  • E’ organizzatore e responsabile scientifico dei Convegni Internazionali: "International Workshop on Models and Analysis of Vocal Emissions for Biomedical Applications", Firenze, 1-3 Settembre, 1999, 13-15 Settembre, 2001, 10-12 Dicembre 2003, 29-31 Ottobre 2005, sponsorizzati da ISCA, AIIMB, INFM.
  • E’ membro dell’Editorial Board della rivista: Biomedical Signal Processing and Control, Elsevier Eds.
  • E’ autore del capitolo "Voice Analysis", in: Biomedical Engineering Enciclopedia, Wiley Ed., 2006.
  • Su invito dell'Editor-in-Chief, è stata Guest Editor di un numero speciale della rivista: Medical Engineering and Physics (Elsevier Ltd.) dedicato al Workshop organizzato a Firenze, 13-15 Settembre 2001.
  • E’ Guest Editor di un numero speciale della rivista Acustica-Acta Acustica (Europ. Acoust. Assoc.), e della rivista Biomedical Signal Processing and Control (Elsevier Ltd.), dedicati al Workshop organizzato a Firenze 29-31 Ottobre, 2005.
  • E’ Editor dei Proceedings degli "Int. Workshop on Models and Analysis of Vocal Emissions for Biomedical Applications", Firenze, 1-3 Sept. 1999, 10-12 Dec. 2003, 29-31 October 2005, Firenze, Italy.
  • E’ stata coordinatore, responsabile scientifico e co-chairman della Sessione Speciale "Biomedical Applications of Speech Analysis", ICSLP 2004, October 5-8, Seoul, Korea.
  • Ha ospitato studiosi di fama internazionale (Prof. H.Mahdi, Univ. of Limerick, IR, Prof. O.Fujimura, Univ. of Columbia, U.S.A., Prof. U. Laine, Finlandia), instaurando collaborazioni scientifiche.

 



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