Identificazione e classificazione delle lesioni endocavitarie uterine dalle immagini isteroscopiche con il deep learning

Anche se l'isteroscopia con la biopsia endometriale è il gold standard nella diagnosi della patologia intracavitaria uterina, l'esperienza dell’isteroscopista è fondamentale per una diagnosi corretta. Il Deep Learning (DL) come metodica di intelligenza artificiale potrebbe essere un aiuto per superare questo limite. Sono disponibili pochi studi con risultati preliminari e mancano ricerche che valutano le prestazioni dei modelli di DL nell'identificazione delle lesioni intrauterine e il possibile aiuto derivato dai fattori clinici. Obiettivo: Sviluppare un modello di DL per identificare e classificare le patologie endocavitarie uterine dalle immagini isteroscopiche. Metodi: È stato eseguito uno studio di coorte retrospettivo osservazionale monocentrico su una serie consecutiva di casi isteroscopici di pazienti con patologia intracavitaria uterina confermata all’esame istologico eseguiti al Policlinico S. Orsola. Le immagini isteroscopiche sono state usate per costruire un modello di DL per la classificazione e l'identificazione delle lesioni intracavitarie con e senza l'aiuto di fattori clinici (età, menopausa, AUB, terapia ormonale e tamoxifene). Come risultati dello studio abbiamo calcolato le metriche diagnostiche del modello di DL nella classificazione e identificazione delle lesioni uterine intracavitarie con e senza l'aiuto dei fattori clinici. Risultati: Abbiamo esaminato 1.500 immagini provenienti da 266 casi: 186 pazienti avevano lesioni focali benigne, 25 lesioni diffuse benigne e 55 lesioni preneoplastiche/neoplastiche. Sia per quanto riguarda la classificazione che l’identificazione, le migliori prestazioni sono state raggiunte con l'aiuto dei fattori clinici, complessivamente con precision dell'80,11%, recall dell'80,11%, specificità del 90,06%, F1 score dell’80,11% e accuratezza dell’86,74% per la classificazione. Per l’identificazione abbiamo ottenuto un rilevamento complessivo dell’85,82%, precision 93,12%, recall del 91,63% ed F1 score del 92,37%. Conclusioni: Il modello DL ha ottenuto una bassa performance nell’identificazione e classificazione delle lesioni intracavitarie uterine dalle immagini isteroscopiche. Anche se la migliore performance diagnostica è stata ottenuta con l’aiuto di fattori clinici specifici, questo miglioramento è stato scarso.

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.

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.

Pattern peristaltico uterino nell'adenomiosi isolata: studio prospettico

Obiettivi dello studio: valutare con l’ecografia transvaginale la peristalsi uterina in fase periovulatoria in donne con adenomiosi isolata, confrontandola con un gruppo di controllo e, secondariamente, valutare il grado di accordo tra gli sperimentatori nella descrizione dei pattern di contrattilità. Disegno dello studio: studio osservazione prospettico condotto presso il Policlinico S. Orsola- Malpighi di Bologna, Italia. Materiali e Metodi: sono state reclutate pazienti afferenti al Centro per valutazione ambulatoriale, suddivise sulla base dei criteri di inclusione ed esclusione nei gruppi A (adenomiosi) e B (controlli) e sono state sottoposte da un unico ecografista esperto a ecografia transvaginale con registrazione di un video della durata di 180 secondi della scansione sagittale dell’utero. La registrazione è stata rivalutata off line da due sperimentatori esperti ecografisti, non a conoscenza della storia clinica delle pazienti e in cieco l’uno rispetto all’altro, che hanno descritto il pattern contrattile. È stata stimata una numerosità campionaria di 18 pazienti per gruppo per ottenere una differenza del 20% nell’obiettivo primario con una significatività del 5% (power 80%). Risultati: di 51 pazienti reclutate nello studio, a seguito di drop out 36 sono state sottoposte alla videoregistrazione ecografica (18 per gruppo). Il pattern peristaltico nel gruppo A è risultato alterato in maniera statisticamente significativa rispetto al gruppo B con un p value= 0,02. Sono stati osservati un pattern retrogrado nel 27,8% vs 72,2%, anterogrado del 11,1% vs 16,7%, opposto 38,9% vs 5,6% e random nel 22,2% vs 5,6%, rispettivamente nel gruppo A e B. Il calcolo dell’accordo interosservatore ha portato a un κ value di 0,92. Conclusioni: l’adenomiosi isolata è associata a disperistalsi uterina, che concorrerebbe nello sviluppo dei sintomi tipici dell’adenomiosi. L’ecografia transvaginale rappresenta uno strumento accessibile e utile nella valutazione della contrattilità uterina in quanto il grado di accordo tra gli sperimentatori è ottimo.

Crescita volumetrica dei miomi uterini: analisi dei fattori di rischio

I miomi uterini sono la neoplasia uterina più comune e colpiscono fino al 30% delle donne in età fertile. Nonostante l’elevata prevalenza, pochi studi in Letteratura hanno analizzato i fattori di rischio per la crescita dei miomi uterini, mostrando spesso dei risultati contrastanti. Nel nostro studio osservazionale prospettico sono state arruolate pazienti che rispettassero i criteri di inclusione e di esclusione, con diagnosi di miomi uterini evidenziati mediante ecografia eseguita presso i nostri ambulatori, a partire da giugno 2017. A partire da gennaio 2019, sono state ricercate mensilmente le pazienti precedentemente arruolate che erano tornate presso i nostri ambulatori per esecuzione di ulteriore ecografia, a distanza di 24 ± 5 mesi, fino a raggiungere il campione designato, cioè 450 pazienti totali. È stato, quindi, valutato il tasso di crescita annuo del mioma di maggiori dimensioni ed è stato utilizzato l'approccio polinomiale frazionario multivariabile per selezionare i fattori di rischio anamnestici ed ecografici legati all’incremento volumetrico. Circa la metà dei miomi uterini analizzati ha mostrato stabilità dimensionale nel corso del follow-up (crescita ≤10%), mentre la restante metà ha mostrato una crescita > 10%. Il solo fattore di rischio associato alla crescita volumetrica dei miomi uterini è risultato essere il volume del mioma durante l’ecografia di arruolamento (P = 0.001), quindi miomi di piccole dimensioni presentano un tasso di crescita maggiore rispetto ai miomi di grandi dimensioni. Lo studio ha raccolto la più ampia casistica in Letteratura nella valutazione del naturale andamento di modifica dimensionale dei miomi uterini. Sebbene siano necessari ulteriori studi con campione più ampio, questi dati possono fornire un utile supporto per eseguire un adeguato counselling con le pazienti nella pratica clinica quotidiana.

Nutritional strategies to modulate metabolism and heat stress resilience in dairy cattle

Physiological and environmental stressors can disrupt barrier integrity at epithelial interfaces (e.g., uterine, mammary, intestinal, and lung), which are constantly exposed to pathogens that can lead to the activation of the immune system. Unresolved inflammation can result in the emergence of metabolic and infectious diseases. Maintaining cow health and performance during periods of immune activation such as in the peripartum or under heat stress represents a significant obstacle to the dairy industry. Feeding microencapsulated organic acids and pure botanicals (OAPB) has shown to improve intestinal health in monogastric species and prevent systemic inflammation via the gut-liver axis. Feeding unsaturated fatty acids (FA) such as oleic acid (OA) and very-long-chain omega-3 (VLC n-3) FA are of interest in dairy cow nutrition because of their potential to improve health, fertility, and milk production. In the first study, we evaluated the effects of heat stress (HS) conditions and dietary OAPB supplementation on gut permeability and milk production. In parallel with an improved milk performance and N metabolism, cows supplemented with OAPB also had an enhanced hepatic methyl donor status and greater inflammatory and oxidative stress status compared to the HS control group. In a second study, we evaluated the relative bioavailability of VLC n-3 in cows fed a bolus of rumen-protected (RP) fish oil (FO). In a third study, we proved the interaction between RPFO and RP choline to promote the synthesis of phosphatydilcholines. Lipid forms that support hepatic triglyceride export and can prevent steatosis in dairy cows. The last study, demonstrated that algae oil outperforms against a toxin challenge compared to FO and that feeding RPOA modulates energy partitioning relative to n-3 FA-containing oils. Overall, this thesis confirms the need and the effectiveness of different strategies that aimed to improve dairy cows’ health and performance under heat stress, inflammation or metabolic disease.