Il ruolo dell’ecografia prenatale nella diagnosi precoce delle anomalie fetali della fossa cranica posteriore

Obiettivo: Valutare il ruolo brainstem-vermis angle (BV angle) a 16-18 settimane per la diagnosi precoce delle anomalie cistiche della fossa cranica posteriore. Metodi: Uno studio prospettico, multicentrico, osservazionale. Volumi ecografici tridimensionali della testa fetale sono stati acquisiti in feti a 16-18 settimane. Tre operatori di simile esperienza hanno misurato il BV angle nel piano sagittale come precedentemente descritto1,2 e hanno annotato se il quarto ventricolo era aperto sul piano assiale. Un follow-up dettagliato è stato ottenuto in tutti i casi. Risultati: Tra novembre 2009 e marzo 2011, 150 volumi sono stati acquisiti ad un’epoca gestazionale media di 16 settimane. A causa di una scarsa qualità delle immaginai, 49 volumi sono stati esclusi, con una popolazione finale di 101 casi. Di questi, 6 hanno ricevuto successivamente una diagnosi di malformazione di Dandy-Walker (DWM) e 2 di cisti della tasca di Blake (BPC), gli altri erano normali. In tutti i feti con anomalie cistiche della fossa cranica posteriore, il BV angle è risultato significativamente più ampio rispetto ai controlli (57.3+23.0° vs 9.4+7.7°, U-Mann Whitney test p<0.000005). Nel 90.3% dei feti normali, il BV angle era <20° e il quarto ventricolo era chiuso sul piano assiale. In 9 feti normali e nei casi con BPC, l’angolo era >20° ma <45° (25.8+5.6°) e il quarto ventricolo era aperto posteriormente sul piano assiale, ma solo utilizzando una scansione non convenzionale. In tutti i feti con DWM, il BV angle era >45° (67.9+13.9°) e il quarto ventricolo era aperto anche sul piano assiale standard. Conclusioni: Fino ad ora la diagnosi di anomalie cistiche della fossa cranica posteriore è stata consideratea difficile o impossibile prima di 20 settimane, a causa del presunto sviluppo tardivo del verme cerebellare. La nostra esperienza suggerisce che la misurazione del BV angle consente un’identificazione precisa di queste condizioni già a 16 settimane.

Effetto dell'analgesia epidurale sulla progressione della testa fetale valutata mediante ecografia 3D

Introduzione: L'analgesia epidurale è stata messa in correlazione con l'aumento della durata del secondo stadio del travaglio e del tasso di utilizzo della ventosa ostetrica. Diversi meccanismi sono stati ipotizzati, tra cui la riduzione di percezione della discesa fetale, della forza di spinta e dei riflessi che promuovono la progressione e rotazione della testa fetale nel canale del parto. Tali parametri sono solitamente valutati mediante esame clinico digitale, costantemente riportato essere poco accurato e riproducibile. Su queste basi l'uso dell'ecografia in travaglio, con introduzione di diversi parametri ecografici di valutazione della discesa della testa fetale, sono stati proposti per supportare la diagnosi clinica nel secondo stadio del travaglio. Scopi dello studio: studiare effetto dell’analgesia epidurale sulla progressione della testa fetale durante il II stadio del travaglio valutata mediante ecografia intrapartum. Materiali e metodi: una serie di pazienti nullipare a basso rischio a termine (37+0-42+0) sono state reclutate in modo prospettico nella sala parto del nostro Policlinico Universitario. In ciascuna di esse abbiamo acquisito un volume ecografico ogni 20 minuti dall’inizio della fase attiva del secondo stadio fino al parto ed una serie di parametri ecografici sono stati ricavati in un secondo tempo (angolo di progressione, distanza di progressione distanza testa sinfisi pubica e midline angle). Tutti questi parametri sono stati confrontati ad ogni intervallo di tempo nei due gruppi. Risultati: 71 pazienti totali, di cui 41 (57.7%) con analgesia epidurale. In 58 (81.7%) casi il parto è stato spontaneo, mentre in 8 (11.3%) e 5 (7.0%) casi rispettivamente si è ricorsi a ventosa ostetrica o taglio cesareo. I valori di tutti i parametri ecografici misurati sono risultati sovrapponibili nei due gruppi in tutti gli intervalli di misurazione. Conclusioni: la progressione della testa fetale valutata longitudinalmente mediante ecografia 3D non sembra differire significativamente nelle pazienti con o senza analgesia epidurale.

Stem Cells as a therapy for myocardial infarction in animal models

Advances in stem cell biology have challenged the notion that infarcted myocardium is irreparable. The pluripotent ability of stem cells to differentiate into specialized cell lines began to garner intense interest within cardiology when it was shown in animal models that intramyocardial injection of bone marrow stem cells (MSCs), or the mobilization of bone marrow stem cells with spontaneous homing to myocardium, could improve cardiac function and survival after induced myocardial infarction (MI) [1, 2]. Furthermore, the existence of stem cells in myocardium has been identified in animal heart [3, 4], and intense research is under way in an attempt to clarify their potential clinical application for patients with myocardial infarction. To date, in order to identify the best one, different kinds of stem cells have been studied; these have been derived from embryo or adult tissues (i.e. bone marrow, heart, peripheral blood etc.). Currently, three different biologic therapies for cardiovascular diseases are under investigation: cell therapy, gene therapy and the more recent “tissue-engineering” therapy . During my Ph.D. course, first I focalised my study on the isolation and characterization of Cardiac Stem Cells (CSCs) in wild-type and transgenic mice and for this purpose I attended, for more than one year, the Cardiovascular Research Institute of the New York Medical College, in Valhalla (NY, USA) under the direction of Doctor Piero Anversa. During this period I learnt different Immunohistochemical and Biomolecular techniques, useful for investigating the regenerative potential of stem cells. Then, during the next two years, I studied the new approach of cardiac regenerative medicine based on “tissue-engineering” in order to investigate a new strategy to regenerate the infracted myocardium. Tissue-engineering is a promising approach that makes possible the creation of new functional tissue to replace lost or failing tissue. This new discipline combines isolated functioning cells and biodegradable 3-dimensional (3D) polymeric scaffolds. The scaffold temporarily provides the biomechanical support for the cells until they produce their own extracellular matrix. Because tissue-engineering constructs contain living cells, they may have the potential for growth and cellular self-repair and remodeling. In the present study, I examined whether the tissue-engineering strategy within hyaluron-based scaffolds would result in the formation of alternative cardiac tissue that could replace the scar and improve cardiac function after MI in syngeneic heterotopic rat hearts. Rat hearts were explanted, subjected to left coronary descending artery occlusion, and then grafted into the abdomen (aorta-aorta anastomosis) of receiving syngeneic rat. After 2 weeks, a pouch of 3 mm2 was made in the thickness of the ventricular wall at the level of the post-infarction scar. The hyaluronic scaffold, previously engineered for 3 weeks with rat MSCs, was introduced into the pouch and the myocardial edges sutured with few stitches. Two weeks later we evaluated the cardiac function by M-Mode echocardiography and the myocardial morphology by microscope analysis. We chose bone marrow-derived mensenchymal stem cells (MSCs) because they have shown great signaling and regenerative properties when delivered to heart tissue following a myocardial infarction (MI). However, while the object of cell transplantation is to improve ventricular function, cardiac cell transplantation has had limited success because of poor graft viability and low cell retention, that’s why we decided to combine MSCs with a biopolimeric scaffold. At the end of the experiments we observed that the hyaluronan fibres had not been substantially degraded 2 weeks after heart-transplantation. Most MSCs had migrated to the surrounding infarcted area where they were especially found close to small-sized vessels. Scar tissue was moderated in the engrafted region and the thickness of the corresponding ventricular wall was comparable to that of the non-infarcted remote area. Also, the left ventricular shortening fraction, evaluated by M-Mode echocardiography, was found a little bit increased when compared to that measured just before construct transplantation. Therefore, this study suggests that post-infarction myocardial remodelling can be favourably affected by the grafting of MSCs delivered through a hyaluron-based scaffold

Trajectory planning of single and dual-arm robots for time-optimal handling of liquids and objects

This Thesis studies the optimal control problem of single-arm and dual-arm serial robots to achieve the time-optimal handling of liquids and objects. The first topic deals with the planning of time-optimal anti-sloshing trajectories of an industrial robot carrying a cylindrical container filled with a liquid, considering 1-dimensional and 2-dimensional planar motions. A technique for the estimation of the sloshing height is presented, together with its extension to 3-dimensional motions. An experimental validation campaign is provided and discussed to assess the thoroughness of such a technique. As far as anti-sloshing trajectories are concerned, 2-dimensional paths are considered and, for each one of them, three constrained optimizations with different values of the sloshing-height thresholds are solved. Experimental results are presented to compare optimized and non-optimized motions. The second part focuses on the time-optimal trajectory planning for dual-arm object handling, employing two collaborative robots (cobots) and adopting an admittance-control strategy. The chosen manipulation approach, known as cooperative grasping, is based on unilateral contact between the cobots and the object, and it may lead to slipping during motion if an internal prestress along the contact-normal direction is not prescribed. Thus, a virtual penetration is considered, aimed at generating the necessary internal prestress. The stability of cooperative grasping is ensured as long as the exerted forces on the object remain inside the static-friction cone. Constrained-optimization problems are solved for 3-dimensional paths: the virtual penetration is chosen among the control inputs of the problem and friction-cone conditions are treated as inequality constraints. Also in this case experiments are presented in order to prove evidence of the firm handling of the object, even for fast motions.