Le cardiomiopatie nell'infanzia: quadri eziologici ed evolutivi nei primi anni di vita

Premessa: nell’aprile 2006, l’American Heart Association ha approvato la nuova definizione e classificazione delle cardiomiopatie (B. J. Maron e coll. 2006), riconoscendole come un eterogeneo gruppo di malattie associate a disfunzione meccanica e/o elettrica riconducibili ad un ampia variabilità di cause. La distinzione tra le varie forme si basa non più sui processi etiopatogenetici che ne sono alla base, ma sulla modalità di presentazione clinica della malattia. Si distinguono così le forme primarie, a prevalente od esclusivo interessamento cardiaco, dalle forme secondarie in cui la cardiomiopatia rientra nell’ambito di un disordine sistemico dove sono evidenziabili anche disturbi extracardiaci. La nostra attenzione è, nel presente studio, focalizzata sull’analisi delle cardiomiopatie diagnosticate nei primi anni di vita in cui si registra una più alta incidenza di forme secondarie rispetto all’adulto, riservando un particolare riguardo verso quelle forme associate a disordini metabolici. Nello specifico, il nostro obiettivo è quello di sottolineare l’influenza di una diagnosi precoce sull’evoluzione della malattia. Materiali e metodi: abbiamo eseguito uno studio descrittivo in base ad un’analisi retrospettiva di tutti i pazienti giunti all’osservazione del Centro di Cardiologia e Cardiochirurgia Pediatrica e dell’ Età Evolutiva del Policlinico S. Orsola- Malpighi di Bologna, dal 1990 al 2006, con diagnosi di cardiomiopatia riscontrata nei primi due anni di vita. Complessivamente sono stati studiati 40 pazienti di cui 20 con cardiomiopatia ipertrofica, 18 con cardiomiopatia dilatativa e 2 con cardiomiopatia restrittiva con un’età media alla diagnosi di 4,5 mesi (range:0-24 mesi). Per i pazienti descritti a partire dal 2002, 23 in totale, sono state eseguite le seguenti indagini metaboliche: emogasanalisi, dosaggio della carnitina, metabolismo degli acidi grassi liberi (pre e post pasto), aminoacidemia quantitativa (pre e post pasto), acidi organici, mucopolisaccaridi ed oligosaccaridi urinari, acilcarnitine. Gli stessi pazienti sono stati inoltre sottoposti a prelievo bioptico di muscolo scheletrico per l’analisi ultrastrutturale, e per l’analisi dell’attività enzimatica della catena respiratoria mitocondriale. Nella stessa seduta veniva effettuata la biopsia cutanea per l’eventuale valutazione di deficit enzimatici nei fibroblasti. Risultati: l’età media alla diagnosi era di 132 giorni (range: 0-540 giorni) per le cardiomiopatie ipertrofiche, 90 giorni per le dilatative (range: 0-210 giorni) mentre le 2 bambine con cardiomiopatia restrittiva avevano 18 e 24 mesi al momento della diagnosi. Le indagini metaboliche eseguite sui 23 pazienti ci hanno permesso di individuare 5 bambini con malattia metabolica (di cui 2 deficit severi della catena respiratoria mitocondriale, 1 con insufficienza della β- ossidazione per alterazione delle acilcarnitine , 1 con sindrome di Barth e 1 con malattia di Pompe) e un caso di cardiomiopatia dilatativa associata a rachitismo carenziale. Di questi, 4 sono deceduti e uno è stato perduto al follow-up mentre la forma associata a rachitismo ha mostrato un netto miglioramento della funzionalità cardiaca dopo appropriata terapia con vitamina D e calcio. In tutti la malattia era stata diagnosticata entro l’anno di vita. Ciò concorda con gli studi documentati in letteratura che associano le malattie metaboliche ad un esordio precoce e ad una prognosi infausta. Da un punto di vista morfologico, un’evoluzione severa si associava alla forma dilatativa, ed in particolare a quella con aspetto non compaction del ventricolo sinistro, rispetto alla ipertrofica e, tra le ipertrofiche, alle forme con ostruzione all’efflusso ventricolare. Conclusioni: in accordo con quanto riscontrato in letteratura, abbiamo visto come le cardiomiopatie associate a forme secondarie, ed in particolare a disordini metabolici, sono di più frequente riscontro nella prima infanzia rispetto alle età successive e, per questo, l’esordio molto precoce di una cardiomiopatia deve essere sempre sospettata come l’espressione di una malattia sistemica. Abbiamo osservato, inoltre, una stretta correlazione tra l’età del bambino alla diagnosi e l’evoluzione della cardiomiopatia, registrando un peggioramento della prognosi in funzione della precocità della manifestazione clinica. In particolare la diagnosi eseguita in epoca prenatale si associava, nella maggior parte dei casi, ad un’evoluzione severa, comportandosi come una variabile indipendente da altri fattori prognostici. Riteniamo, quindi, opportuno sottoporre tutti i bambini con diagnosi di cardiomiopatia effettuata nei primi anni di vita ad uno screening metabolico completo volto ad individuare quelle forme per le quali sia possibile intraprendere una terapia specifica o, al contrario, escludere disordini che possano controindicare, o meno, l’esecuzione di un trapianto cardiaco qualora se ne presenti la necessità clinica.

A new snowfall detection algorithm for high latitude regions based on a combination of active and passive sensors

Precipitation retrieval over high latitudes, particularly snowfall retrieval over ice and snow, using satellite-based passive microwave spectrometers, is currently an unsolved problem. The challenge results from the large variability of microwave emissivity spectra for snow and ice surfaces, which can mimic, to some degree, the spectral characteristics of snowfall. This work focuses on the investigation of a new snowfall detection algorithm specific for high latitude regions, based on a combination of active and passive sensors able to discriminate between snowing and non snowing areas. The space-borne Cloud Profiling Radar (on CloudSat), the Advanced Microwave Sensor units A and B (on NOAA-16) and the infrared spectrometer MODIS (on AQUA) have been co-located for 365 days, from October 1st 2006 to September 30th, 2007. CloudSat products have been used as truth to calibrate and validate all the proposed algorithms. The methodological approach followed can be summarised into two different steps. In a first step, an empirical search for a threshold, aimed at discriminating the case of no snow, was performed, following Kongoli et al. [2003]. This single-channel approach has not produced appropriate results, a more statistically sound approach was attempted. Two different techniques, which allow to compute the probability above and below a Brightness Temperature (BT) threshold, have been used on the available data. The first technique is based upon a Logistic Distribution to represent the probability of Snow given the predictors. The second technique, defined Bayesian Multivariate Binary Predictor (BMBP), is a fully Bayesian technique not requiring any hypothesis on the shape of the probabilistic model (such as for instance the Logistic), which only requires the estimation of the BT thresholds. The results obtained show that both methods proposed are able to discriminate snowing and non snowing condition over the Polar regions with a probability of correct detection larger than 0.5, highlighting the importance of a multispectral approach.

Componenti spaziali della rappresentazione cognitiva della grandezza del numero

The humans process the numbers in a similar way to animals. There are countless studies in which similar performance between animals and humans (adults and/or children) are reported. Three models have been developed to explain the cognitive mechanisms underlying the number processing. The triple-code model (Dehaene, 1992) posits an mental number line as preferred way to represent magnitude. The mental number line has three particular effects: the distance, the magnitude and the SNARC effects. The SNARC effect shows a spatial association between number and space representations. In other words, the small numbers are related to left space while large numbers are related to right space. Recently a vertical SNARC effect has been found (Ito & Hatta, 2004; Schwarz & Keus, 2004), reflecting a space-related bottom-to-up representation of numbers. The magnitude representations horizontally and vertically could influence the subject performance in explicit and implicit digit tasks. The goal of this research project aimed to investigate the spatial components of number representation using different experimental designs and tasks. The experiment 1 focused on horizontal and vertical number representations in a within- and between-subjects designs in a parity and magnitude comparative tasks, presenting positive or negative Arabic digits (1-9 without 5). The experiment 1A replied the SNARC and distance effects in both spatial arrangements. The experiment 1B showed an horizontal reversed SNARC effect in both tasks while a vertical reversed SNARC effect was found only in comparative task. In the experiment 1C two groups of subjects performed both tasks in two different instruction-responding hand assignments with positive numbers. The results did not show any significant differences between two assignments, even if the vertical number line seemed to be more flexible respect to horizontal one. On the whole the experiment 1 seemed to demonstrate a contextual (i.e. task set) influences of the nature of the SNARC effect. The experiment 2 focused on the effect of horizontal and vertical number representations on spatial biases in a paper-and-pencil bisecting tasks. In the experiment 2A the participants were requested to bisect physical and number (2 or 9) lines horizontally and vertically. The findings demonstrated that digit 9 strings tended to generate a more rightward bias comparing with digit 2 strings horizontally. However in vertical condition the digit 2 strings generated a more upperward bias respect to digit 9 strings, suggesting a top-to-bottom number line. In the experiment 2B the participants were asked to bisect lines flanked by numbers (i.e. 1 or 7) in four spatial arrangements: horizontal, vertical, right-diagonal and left-diagonal lines. Four number conditions were created according to congruent or incongruent number line representation: 1-1, 1-7, 7-1 and 7-7. The main results showed a more reliable rightward bias in horizontal congruent condition (1-7) respect to incongruent condition (7-1). Vertically the incongruent condition (1-7) determined a significant bias towards bottom side of line respect to congruent condition (7-1). The experiment 2 suggested a more rigid horizontal number line while in vertical condition the number representation could be more flexible. In the experiment 3 we adopted the materials of experiment 2B in order to find a number line effect on temporal (motor) performance. The participants were presented horizontal, vertical, rightdiagonal and left-diagonal lines flanked by the same digits (i.e. 1-1 or 7-7) or by different digits (i.e. 1-7 or 7-1). The digits were spatially congruent or incongruent with their respective hypothesized mental representations. Participants were instructed to touch the lines either close to the large digit, or close to the small digit, or to bisected the lines. Number processing influenced movement execution more than movement planning. Number congruency influenced spatial biases mostly along the horizontal but also along the vertical dimension. These results support a two-dimensional magnitude representation. Finally, the experiment 4 addressed the visuo-spatial manipulation of number representations for accessing and retrieval arithmetic facts. The participants were requested to perform a number-matching and an addition verification tasks. The findings showed an interference effect between sum-nodes and neutral-nodes only with an horizontal presentation of digit-cues, in number-matching tasks. In the addition verification task, the performance was similar for horizontal and vertical presentations of arithmetic problems. In conclusion the data seemed to show an automatic activation of horizontal number line also used to retrieval arithmetic facts. The horizontal number line seemed to be more rigid and the preferred way to order number from left-to-right. A possible explanation could be the left-to-right direction for reading and writing. The vertical number line seemed to be more flexible and more dependent from the tasks, reflecting perhaps several example in the environment representing numbers either from bottom-to-top or from top-to-bottom. However the bottom-to-top number line seemed to be activated by explicit task demands.

Application of numerical methods to earthquake stability assessment of slopes

Questo documento descrive gran parte del lavoro svolto durante un periodo di studio di sei mesi all’International Centre for Geohazards (ICG) di Oslo. Seguendo la linea guida dettata nel titolo, sono stati affrontati diversi aspetti riguardanti la modellazione numerica dei pendii quali l’influenza delle condizioni al contorno e delle proporzioni del modello, la back-analysis di eventi di scivolamento e l’applicazione delle analisi di stabilità monodimensionali. La realizzazione di semplici modelli con il programma agli elementi finiti PLAXIS (Brinkgreve et al., 2008) ha consentito di analizzare le prestazioni dei modelli numerici riguardo all’influenza delle condizioni al contorno confrontandoli con un calcolo teorico del fattore di amplificazione. Questa serie di test ha consentito di stabilire alcune linee guida per la realizzazione di test con un buon livello di affidabilità. Alcuni case-history, in particolare quello di Las Colinas (El Salvador), sono stati modellati allo scopo di applicare e verificare i risultati ottenuti con i semplici modelli sopracitati. Inoltre sono state svolte analisi di sensitività alla dimensione della mesh e ai parametri di smorzamento e di elasticità. I risultati hanno evidenziato una forte dipendenza dei risultati dai parametri di smorzamento, rilevando l’importanza di una corretta valutazione di questa grandezza. In ultima battuta ci si è occupati dell’accuratezza e dell’applicabilità dei modelli monodimensionali. I risultati di alcuni modelli monodimensionali realizzati con il software Quiver (Kaynia, 2009) sono stati confrontati con quelli ottenuti da modelli bidimensionali. Dal confronto è risultato un buon grado di approssimazione accompagnato da un margine di sicurezza costante. Le analisi monodimensionali sono poi state utilizzate per la verifica di sensitività. I risultati di questo lavoro sono qui presentati e accompagnati da suggerimenti qualitativi e quantitativi per la realizzazione di modelli bidimensionali affidabili. Inoltre si descrive la possibilità di utilizzare modelli monodimensionali in caso d’incertezze sui parametri. Dai risultati osservati emerge la possibilità di ottenere un risparmio di tempo nella realizzazione di importanti indagini di sensitività.

Heave of large excavations in clay: modelling and analysis of two british case-histories

ABSTRACT Il presente lavoro vuole introdurre la problematica del rigonfiamento del terreno a seguito di grandi scavi in argilla. Il sollevamento del terreno dopo lo scavo può passare inosservato ma sono numerosi i casi in cui il rigonfiamento dura per molti anni e addirittura decenni, Shell Centre, London, Lion Yard, Cambridge, Bell Common, London, ecc. Questo rigonfiamento il più delle volte è impedito dalla presenza di fondazioni, si genera quindi una pressione distribuita che se non considerata in fase di progetto può portare alla fessurazione della fondazione stessa. L’anima del progetto è la modellazione e l’analisi del rigonfiamento di grandi scavi in argilla, confrontando poi i risultati con i dati reali disponibili in letteratura. L’idea del progetto nasce dalla difficoltà di ottenere stime e previsioni attendibili del rigonfiamento a seguito di grandi scavi in argilla sovraconsolidata. Inizialmente ho esaminato la teoria e i fattori che influenzano il grado e la velocità del rigonfiamento, quali la rigidezza, permeabilità, fessurazione, struttura del suolo, etc. In seguito ho affrontato lo studio del comportamento rigonfiante di argille sovraconsolidate a seguito di scarico tensionale (scavi), si è evidenziata l’importanza di differenziare il rigonfiamento primario e il rigonfiamento secondario dovuto al fenomeno del creep. Il tema centrale del progetto è l’analisi numerica tramite Flac di due grandi scavi in argilla, Lion Yard, Cambridge, e, Bell Common, London. Attraverso una dettagliata analisi parametrica sono riuscito a trovare i migliori parametri che modellano il comportamento reale nei due casi in esame, in questo modo è possibile arrivare a stime e previsioni attendibili del fenomeno rigonfiante del terreno a seguito di grandi scavi. Gli scavi modellati Lion Yard e Bell Common sono rispettivamente in Gault Clay e London Clay, grazie a famosi recenti articoli scientifici sono riuscito a evidenziare la principali propietà che diversificano i due terreni in esame, tali propietà sono estremamente differenti dalle normali caratteristiche considerate per la progettazione in presenza di terreno argilloso; sono così riuscito a implementare i migliori parametri per descrivere il comportamento dei due terreni nei diversi modelli. Ho inoltre studiato l’interazione terreno-struttura, la pressione esercitata dal rigonfiamento del terreno è strettamente funzione delle caratteristiche di connesione tra fondazione superficiale e muro di sostegno, tale pressione non deve essere ignorata in fase progettuale poichè può raggiungere importanti valori. Nello scavo di Lion Yard, considerando la presenza delle fondazioni profonde ho evidenziato il fatto che il rigonfiamento crea una forza distribuita di taglio tra i pali di fondazione ed il terreno, anche tale sollecitazione dovrebbe essere considerata ai fini della progettazione. La problematica non si ferma solo sull’interazione terreno-fondazioni, infatti durante gli scavi di importanti fondazioni londinesi lo scarico tensionale ha creato uno spostamento significativo positivo verso la superfice di tratti di tunnel della metropolita, questo fenomeno può creare seri problemi di sicurezza nella rete dei trasporti pubblici. Infine sono stati messi a confronto i risultati del programma Flac con quelli di metodi semplificati, ho trovato che utilizzando il metodo iterativo di O’Brien i risultati sono simili alla realtà e il tempo di calcolo è molto inferiore di quello richiesto utilizzando Flac, 2-3 giorni. In conclusione posso affermare che grazie ad una dettagliata analisi parametrica è stato possibile stimare il rigonfiamento del terreno, argilla sovraconsolidata, nei due casi analizzati.

Rex prudens et sapiens. Semantica della regalità negli specula principum d'epoca tardomedievale (secoli XII-XV)

La ricerca di Roberta Frigeni, svolta ad ampio spettro diacronico, è condotta su di una campionatura di specula principum - editi ed inediti - elaborati tra XII e XV secolo, e ne indaga il linguaggio quale referente privilegiato, rilevandone persistenze terminologiche e nuclei sintagmatici ricorrenti, al fine di individuare concetti utili a delineare un lessico politico proprio di questa testualità, in corrispondenza al sorgere dell’entità statale europea nel XIII secolo (con particolare riguardo all’area francese, ai regni di Luigi IX e Filippo il Bello). A partire da un’analisi critica delle tesi di Quentin Skinner circa la ‘ridefinizione paradiastolica’ del sistema delle virtù classiche entro il trattato De principatibus, lo studio innesca un percorso di indagine à rebours che - sondando il linguaggio - rintraccia nella trattatistica delle institutiones regum del XV secolo (Pontano, Patrizi, Carafa, Platina) e degli specula principum medievali (Elinando di Froidmont, Gilberto di Tournai, Vincenzo di Beauvais, Guglielmo Peraldo, Egidio Romano, Guido Vernani) una consonanza di motivi nella sintassi e nell’immaginario preposti ad illustrare le potenzialità semantiche del nome di prudentia, individuata quale unica virtù sopravvissuta alla ‘ridescrizione’ del codice etico operata da Machiavelli. Indagando i progressivi ampliamenti del campo semantico sorto attorno al nome della virtù di prudenza entro la letteratura speculare, la ricerca mostra come il dialettico rapporto con i lessemi di sapientia, astutia, fides ed experientia abbia avuto un ruolo determinante per il sorgere di un’immagine del principe emancipata dalla figura biblica del “rex sapiens”, e per la formazione di un lessico ospitale delle manifestazioni concrete del vivere politico ed economico. I processi di dilatazione e rarefazione del bacino semantico di prudentia sono, infatti, funzionali ad illustrare come il linguaggio della testualità speculare registri l’acquisizione di nuove strumentazioni teoriche grazie al rinnovamento delle fonti a disposizione lungo il secolo XIII, che - sostituendo progressivamente il più recente dossier aristotelico al solo apparato veterotestamentario - permettono di integrare la concezione delle virtù in senso operativo, adattandola alle esigenze politico-economiche dei nuovi contesti istituzionali monarchici.

Adaptive multiscale biological signal processing

Biological processes are very complex mechanisms, most of them being accompanied by or manifested as signals that reflect their essential characteristics and qualities. The development of diagnostic techniques based on signal and image acquisition from the human body is commonly retained as one of the propelling factors in the advancements in medicine and biosciences recorded in the recent past. It is a fact that the instruments used for biological signal and image recording, like any other acquisition system, are affected by non-idealities which, by different degrees, negatively impact on the accuracy of the recording. This work discusses how it is possible to attenuate, and ideally to remove, these effects, with a particular attention toward ultrasound imaging and extracellular recordings. Original algorithms developed during the Ph.D. research activity will be examined and compared to ones in literature tackling the same problems; results will be drawn on the base of comparative tests on both synthetic and in-vivo acquisitions, evaluating standard metrics in the respective field of application. All the developed algorithms share an adaptive approach to signal analysis, meaning that their behavior is not dependent only on designer choices, but driven by input signal characteristics too. Performance comparisons following the state of the art concerning image quality assessment, contrast gain estimation and resolution gain quantification as well as visual inspection highlighted very good results featured by the proposed ultrasound image deconvolution and restoring algorithms: axial resolution up to 5 times better than algorithms in literature are possible. Concerning extracellular recordings, the results of the proposed denoising technique compared to other signal processing algorithms pointed out an improvement of the state of the art of almost 4 dB.

TCAD approaches to multidimensional simulation of advanced semiconductor devices

Technology scaling increasingly emphasizes complexity and non-ideality of the electrical behavior of semiconductor devices and boosts interest on alternatives to the conventional planar MOSFET architecture. TCAD simulation tools are fundamental to the analysis and development of new technology generations. However, the increasing device complexity is reflected in an augmented dimensionality of the problems to be solved. The trade-off between accuracy and computational cost of the simulation is especially influenced by domain discretization: mesh generation is therefore one of the most critical steps and automatic approaches are sought. Moreover, the problem size is further increased by process variations, calling for a statistical representation of the single device through an ensemble of microscopically different instances. The aim of this thesis is to present multi-disciplinary approaches to handle this increasing problem dimensionality in a numerical simulation perspective. The topic of mesh generation is tackled by presenting a new Wavelet-based Adaptive Method (WAM) for the automatic refinement of 2D and 3D domain discretizations. Multiresolution techniques and efficient signal processing algorithms are exploited to increase grid resolution in the domain regions where relevant physical phenomena take place. Moreover, the grid is dynamically adapted to follow solution changes produced by bias variations and quality criteria are imposed on the produced meshes. The further dimensionality increase due to variability in extremely scaled devices is considered with reference to two increasingly critical phenomena, namely line-edge roughness (LER) and random dopant fluctuations (RD). The impact of such phenomena on FinFET devices, which represent a promising alternative to planar CMOS technology, is estimated through 2D and 3D TCAD simulations and statistical tools, taking into account matching performance of single devices as well as basic circuit blocks such as SRAMs. Several process options are compared, including resist- and spacer-defined fin patterning as well as different doping profile definitions. Combining statistical simulations with experimental data, potentialities and shortcomings of the FinFET architecture are analyzed and useful design guidelines are provided, which boost feasibility of this technology for mainstream applications in sub-45 nm generation integrated circuits.

Safety factors in sheet pile wall design: considerations by using traditional methods and FEM analysis

The purpose of the work is: define and calculate a factor of collapse related to traditional method to design sheet pile walls. Furthermore, we tried to find the parameters that most influence a finite element model representative of this problem. The text is structured in this way: from chapter 1 to 5, we analyzed a series of arguments which are usefull to understanding the problem, while the considerations mainly related to the purpose of the text are reported in the chapters from 6 to 10. In the first part of the document the following arguments are shown: what is a sheet pile wall, what are the codes to be followed for the design of these structures and what they say, how can be formulated a mathematical model of the soil, some fundamentals of finite element analysis, and finally, what are the traditional methods that support the design of sheet pile walls. In the chapter 6 we performed a parametric analysis, giving an answer to the second part of the purpose of the work. Comparing the results from a laboratory test for a cantilever sheet pile wall in a sandy soil, with those provided by a finite element model of the same problem, we concluded that:in modelling a sandy soil we should pay attention to the value of cohesion that we insert in the model (some programs, like Abaqus, don’t accept a null value for this parameter), friction angle and elastic modulus of the soil, they influence significantly the behavior of the system (structure-soil), others parameters, like the dilatancy angle or the Poisson’s ratio, they don’t seem influence it. The logical path that we followed in the second part of the text is reported here. We analyzed two different structures, the first is able to support an excavation of 4 m, while the second an excavation of 7 m. Both structures are first designed by using the traditional method, then these structures are implemented in a finite element program (Abaqus), and they are pushed to collapse by decreasing the friction angle of the soil. The factor of collapse is the ratio between tangents of the initial friction angle and of the friction angle at collapse. At the end, we performed a more detailed analysis of the first structure, observing that, the value of the factor of collapse is influenced by a wide range of parameters including: the value of the coefficients assumed in the traditional method and by the relative stiffness of the structure-soil system. In the majority of cases, we found that the value of the factor of collapse is between and 1.25 and 2. With some considerations, reported in the text, we can compare the values so far found, with the value of the safety factor proposed by the code (linked to the friction angle of the soil).

Design and Computation of Warped Time-Frequency Transforms

In this work we introduce an analytical approach for the frequency warping transform. Criteria for the design of operators based on arbitrary warping maps are provided and an algorithm carrying out a fast computation is defined. Such operators can be used to shape the tiling of time-frequency plane in a flexible way. Moreover, they are designed to be inverted by the application of their adjoint operator. According to the proposed mathematical model, the frequency warping transform is computed by considering two additive operators: the first one represents its nonuniform Fourier transform approximation and the second one suppresses aliasing. The first operator is known to be analytically characterized and fast computable by various interpolation approaches. A factorization of the second operator is found for arbitrary shaped non-smooth warping maps. By properly truncating the operators involved in the factorization, the computation turns out to be fast without compromising accuracy.