Foetal heart rate recording: analysis and comparison of different methodologies

Monitoring foetal health is a very important task in clinical practice to appropriately plan pregnancy management and delivery. In the third trimester of pregnancy, ultrasound cardiotocography is the most employed diagnostic technique: foetal heart rate and uterine contractions signals are simultaneously recorded and analysed in order to ascertain foetal health. Because ultrasound cardiotocography interpretation still lacks of complete reliability, new parameters and methods of interpretation, or alternative methodologies, are necessary to further support physicians’ decisions. To this aim, in this thesis, foetal phonocardiography and electrocardiography are considered as different techniques. Further, variability of foetal heart rate is thoroughly studied. Frequency components and their modifications can be analysed by applying a time-frequency approach, for a distinct understanding of the spectral components and their change over time related to foetal reactions to internal and external stimuli (such as uterine contractions). Such modifications of the power spectrum can be a sign of autonomic nervous system reactions and therefore represent additional, objective information about foetal reactivity and health. However, some limits of ultrasonic cardiotocography still remain, such as in long-term foetal surveillance, which is often recommendable mainly in risky pregnancies. In these cases, the fully non-invasive acoustic recording, foetal phonocardiography, through maternal abdomen, represents a valuable alternative to the ultrasonic cardiotocography. Unfortunately, the so recorded foetal heart sound signal is heavily loaded by noise, thus the determination of the foetal heart rate raises serious signal processing issues. A new algorithm for foetal heart rate estimation from foetal phonocardiographic recordings is presented in this thesis. Different filtering and enhancement techniques, to enhance the first foetal heart sounds, were applied, so that different signal processing techniques were implemented, evaluated and compared, by identifying the strategy characterized on average by the best results. In particular, phonocardiographic signals were recorded simultaneously to ultrasonic cardiotocographic signals in order to compare the two foetal heart rate series (the one estimated by the developed algorithm and the other provided by cardiotocographic device). The algorithm performances were tested on phonocardiographic signals recorded on pregnant women, showing reliable foetal heart rate signals, very close to the ultrasound cardiotocographic recordings, considered as reference. The algorithm was also tested by using a foetal phonocardiographic recording simulator developed and presented in this research thesis. The target was to provide a software for simulating recordings relative to different foetal conditions and recordings situations and to use it as a test tool for comparing and assessing different foetal heart rate extraction algorithms. Since there are few studies about foetal heart sounds time characteristics and frequency content and the available literature is poor and not rigorous in this area, a data collection pilot study was also conducted with the purpose of specifically characterising both foetal and maternal heart sounds. Finally, in this thesis, the use of foetal phonocardiographic and electrocardiographic methodology and their combination, are presented in order to detect foetal heart rate and other functioning anomalies. The developed methodologies, suitable for longer-term assessment, were able to detect heart beat events correctly, such as first and second heart sounds and QRS waves. The detection of such events provides reliable measures of foetal heart rate, potentially information about measurement of the systolic time intervals and foetus circulatory impedance.

Ruolo del Porcine Circovirus tipo 2 (PCV2) nella patologia riproduttiva del suino

La tesi è organizzata in 4 capitoli: -nel primo vengono brevemente riferite le patologie associate all’infezione da PCV2 con particolare riferimento all’iter diagnostico ed al ruolo rivestito dall’esame istologico e dalla identificazione dell’agente eziologico in situ contestualmente alle lesioni istologiche; -nel secondo viene presentato un iter diagnostico originale da applicare in condizioni di campo, qualora si voglia accertare la presenza del PCV2 nei tessuti dei prodotti di natimortalità/aborto del suino. In specifico si riferisce all’applicazione del protocollo in 2 aziende ed i risultati vengono analizzati per una revisione critica del protocollo impiegato; -nel terzo vengono presentati i risultati di un protocollo di infezione con PCV2 per via genitale tramite seme infetto. Scrofe convenzionali sono state sincronizzate per l’estro e fecondate con un’unica dose di seme PCV2 negativo alla PCR (gruppo controlli) o sperimentalmente esposto al PCV2 (gruppo infette). I risultati vengono analizzati in funzione delle ripercussioni che l’infezione precoce in gravidanza può produrre sulla scrofa (mancata gravidanza, ritorno in calore), sui feti e sugli invogli fetali. Viene stabilito il ruolo protettivo degli anticorpi circolanti al momento dell’infezione, stante l’evenienza che un basso titolo anticorpale si associa a viremia prolungata e maggiore numero di feti positivi al virus; -nel quarto viene presentato un esperimento sovrapponibile a quello riferito nel capitolo 3, però con la presenza anche di un gruppo di soggetti convenzionali vaccinati ed infettati con PCV2 durante la fecondazione artificiale usando seme sperimentalmente esposto al virus. Nella discussione dei risultati vengono enfatizzati 2 aspetti importanti nell’epidemiologia dell’infezione da PCV2: la eliminazione di virus è fortemente ridotta dalla vaccinazione, con conseguenze verosimilmente positive sulla circolazione del virus negli effettivi dell’allevamento; l’esposizione uterina è protetta dalla vaccinazione, stante la bassa percentuale di placente infette nel gruppo dei soggetti vaccinati rispetto a quelli non vaccinati e nei controlli.

Caratteristiche cliniche ed ecografiche dei Sarcomi Uterini

Obiettivo: descrivere le caratteristiche ecografiche e flussimetriche dei sarcoma uterini Materiali e Metodi: Dall'archivio anatomopatologico di due cliniche Universitarie sono state reclutate retrospettivamente tutte le pazienti con diagnosi anatomopatologica di sarcoma uterino. Tutte le cartelle cliniche, le immagini e i filmati digitalizzati sono stati analizzati e dati raccolti in un database. Risultati: Sono stati inclusi nello studio 49 casi, che comprendono 17 leiomiosarcoma, 14 sarcoma dello stroma endometriale e 18 carcinosarcoma. L'età media alla diagnosi è stata 62 anni (range 35-87). L'ottanta per cento delle pazienti erano in menopausa al momento della diagnosi. Circa la metà delle pazienti presentavano sanguinamento anomalo e il 20% dolore pelvico. La maggior parte delle lesioni sono apparse iso-ipoecogene, senza coni d’ombra (47/49;96%). Conclusioni: I sarcomi uterini sono un gruppo eterogeneo di tumori che presentano aspetti ecografici diversi anche in relazione all’istotipo. Conoscere le diverse caratteristiche può essere utile ai fini di una corretta diagnosi. Nel nostro studio l’assenza dei coni d’ombra risulta essere l’aspetto più significativo.

Determinants of cesarean delivery, a population-based study in the Emilia Romagna Region

Cesarean Delivery (CD) rates are rising in many parts of the world. In order to define strategies to reduce them, it is important to explore the role of clinical and organizational factors. This thesis has the objective to describe the contemporary CD practice and study clinical and organizational variables as determinants of CD in all women who gave birth between 2005 and June 2010 in the Emilia Romagna region (Italy). All hospital discharge abstracts of women who delivered between 2005 and mid 2010 in the region were selected and linked with birth certificates. In addition to descriptive statistics, in order to study the role of clinical and organizational variables (teaching or non-teaching hospital, birth volumes, time and day of delivery) multilevel Poisson regression models and a classification tree were used. A substantial inter-hospital variability in CD rate was found, and this was only partially explained by the considered variables. The most important risk factors of CD were: previous CD (RR 4,95; 95%CI: 4,85-5,05), cord prolapse (RR 3,51; 95% CI:2,96-4,16), and malposition/malpresentation (RR 2,72; 95%CI: 2,66-2,77). Delivery between 7 pm and 7 am and during non working days protect against CD in all subgroups including those with a small number of elective CDs while delivery at a teaching hospital and birth volumes were not statistically significant risk factors. The classification tree shows that previous CD and malposition/malpresentation are the most important variables discriminating between high and low risk of CD. These results indicate that other not considered factors might explain CD variability and do not provide clear evidence that small hospitals have a poor performance in terms of CD rate. Some strategies to reduce CD could be found by focusing on the differences in delivery practice between day and night and between working and no-working day deliveries.

Hormonal parameters in foal hair: from birth to post weaning

The aim of this study was to investigate cortisol and progesterone (P4) trends in hair from birth up to postweaning in Italian trotter foals. Hair sampling is non-invasive and hair concentrations provide retrospective information of integrated hormone secretion over periods of several months. Samples were collected at birth and at a distance of 30 days, collecting only regrowth hair, up to post weaning. From birth to 3 months, foals cortisol falls from 47.64±5.6 to 4.9±0.68 pg/mg (mean±standard error), due to the interruption of foetal-placental connection and progressive adaptation to extrauterine life. From the third month of life to post weaning concentrations don’t vary significantly, underlining a non-chronic activation of the HPA axis. Hair P4 significantly decreases in the first two samples (from 469.68±72,54 to 184.65±35.42 pg/mg). At 2 (111.78±37.13 pg/mg) and 3 months (35.96±6.33 pg/mg) hair concentrations don’t show significant differences. These concentrations are not due to interactions of the utero-placental tissues with foals, animals are still prepuberal and P4 isn’t produced by adrenals as a result of high stress. We could therefore hypothesize that the source of foal hair P4 could be milk, suckled from mares. The high individual variability in hair at 2 and 3 months is due to a gradual and subjective change in foal diet, from milk to solid food, and to the fact that mares do not allow to suckle. From fourth month to post weaning P4 concentration in hair remains around 37.56±6.45 pg/mg. In conclusion, hair collected at birth, giving information about last period of gestation, could be used along with traditional matrices, to evaluate foals maturity. Hair cortisol could give indications about foals capacity to adapt to extra-uterine life. Finally milk, configuring as a bringer of nutrients and energy and assuming the characteristic of a nutraceutical, could give fundamental information about parental care.

Aspetti Ultrasonografici in Corso di Sviluppo Placentare e Adattamento Cardiovascolare nella Cavalla Gravida: ecografia bidimensionale, ecocardiografia ed ecocontrastografia (CEUS)

In corso di gravidanza normale avvengono modificazioni emodinamiche centrali e periferiche volte a garantire le crescenti richieste nutritive dell'unità feto-placentare. L’ecografia con mezzo di contrasto (CEUS-Contrast Enhanced Ultrasonography) a base di microbolle offre una nuova opportunità di monitorare e quantificare la perfusione utero-placentare in condizioni normali e patologiche. L’ecocardiografia è stata ampiamente usata in medicina umana per valutare l’adattamento morfo-funzionale cardiaco materno durante la gravidanza. Gli scopi di questo lavoro prospettico sono stati di applicare, per la prima volta nella specie equina, un mezzo di contrasto di II generazione (Sonovue®), al fine quantificare la perfusione utero-placentare in corso di gravidanza normale, valutandone gli effetti sul benessere materno-fetale e di descrivere le modificazioni nei parametri ecocardiografici morfometrici e funzionali cardiaci, in particolare relativi alla funzione del ventricolo sinistro nel corso di una gravidanza fisiologica. Due fattrici sane di razza Trottatore sono state monitorate ecograficamente in maniera seriale durante l’intero corso della gravidanza, tramite esame bidimensionale, ecocontrastografia dell'unità utero-placentare, flussimetria Doppler delle arterie uterine, ecocardiografia materna in modalità bidimensionale, M-mode, Doppler e Tissue Doppler Imaging. I neonati sono stati clinicamente monitorati e gli invogli fetali esaminati. Il pattern di microperfusione utero-placentare è valutabile quali-quantitativamente tramite la CEUS e dimostra un’aumento del flusso a livello di microvascolarizzazione uterina con l'avanzare della gravidanza; non è stata rilevata la presenza di microbolle a livello di strutture fetali nè effetti dannosi sul benessere materno-fetale. In questo studio sono state osservate delle modificazioni cardiache materne in corso di gravidanza fisiologica, relative all'aumento della FC, del CO ed in particolare all'aumento delle dimensioni dell'atrio sinistro ed a modificazioni nelle onde di velocità di flusso e tissutali di riempimento del ventricolo sinistro.