Biomedical Signal Analysis of the Brain and Systemic Physiology

Near-infrared spectroscopy (NIRS) is a non-invasive and easy-to-use diagnostic technique that enables real-time tissue oxygenation measurements applied in various contexts and for different purposes. Continuous monitoring with NIRS of brain oxygenation, for example, in neonatal intensive care units (NICUs), is essential to prevent lifelong disabilities in newborns. Moreover, NIRS can be applied to observe brain activity associated with hemodynamic changes in blood flow due to neurovascular coupling. In the latter case, NIRS contributes to studying cognitive processes allowing to conduct experiments in natural and socially interactive contexts of everyday life. However, it is essential to measure systemic physiology and NIRS signals concurrently. The combination of brain and body signals enables to build sophisticated systems that, for example, reduce the false alarms that occur in NICUs. Furthermore, since fNIRS signals are influenced by systemic physiology, it is essential to understand how the latter impacts brain signals in functional studies. There is an interesting brain body coupling that has rarely been investigated yet. To take full advantage of these brain and body data, the aim of this thesis was to develop novel approaches to analyze these biosignals to extract the information and identify new patterns, to solve different research or clinical questions. For this the development of new methodological approaches and sophisticated data analysis is necessary, because often the identification of these patterns is challenging or not possible with traditional methods. In such cases, automatic machine learning (ML) techniques are beneficial. The first contribution of this work was to assess the known systemic physiology augmented (f)NIRS approach for clinical use and in everyday life. Based on physiological and NIRS signals of preterm infants, an ML-based classification system has been realized, able to reduce the false alarms in NICUs by providing a high sensitivity rate. In addition, the SPA-fNIRS approach was further applied in adults during a breathing task. The second contribution of this work was the advancement of the classical fNIRS hyperscanning method by adding systemic physiology measures. For this, new biosignal analyses in the time-frequency domain have been developed and tested in a simple nonverbal synchrony task between pairs of subjects. Furthermore, based on SPA-fNIRS hyperscanning data, another ML-based system was created, which is able distinguish familiar and unfamiliar pairs with high accuracy. This approach enables to determine the strength of social bonds in a wide range of social interaction contexts. In conclusion, we were the first group to perform a SPA-fNIRS hyperscanning study capturing changes in cerebral oxygenation and hemodynamics as well as systemic physiology in two subjects simultaneously. We applied new biosignals analysis methods enabling new insights into the study of social interactions. This work opens the door to many future inter-subjects fNIRS studies with the benefit of assessing the brain-to-brain, the brain-to-body, and body-to-body coupling between pairs of subjects

Pulmonary hypertension in the dog

Canine pulmonary hypertension is a clinical condition that needs to be adequately investigated and recognised because of the lack of specific clinical signs, the potential for rapid and irreversible deterioration of pulmonary vascular function and the development of right-sided heart failure. In recent years, many studies have been published on pulmonary hypertension, improving the understanding of its pathophysiology, the accuracy of diagnostic tests and the management of affected patients. This article provides updated information on pulmonary hypertension and serves as a resource for veterinarians regarding the interpretation of diagnostic tests and the clinical management of affected dogs

Assessment of Left Atrial Deformation and Function by 2-Dimensional Speckle Tracking Echocardiography in Healthy Dogs and Dogs With Myxomatous Mitral Valve Disease

open7noBackground: The assessment of left atrial (LA) function by 2-dimensional speckle tracking echocardiography (STE) holds important clinical implications in human medicine. Few similar data are available in dogs. Objectives: To assess LA function by STE in dogs with and without myxomatous mitral valve disease (MMVD), analyzing LA areas, systolic function, and strain. Animals: One hundred and fifty dogs were divided according to the American College of Veterinary Internal Medicine classification of heart failure: 23 dogs in class A, 52 in class B1, 36 in class B2, and 39 in class C + D. Methods: Prospective observational study. Conventional morphologic and Doppler variables, LA areas, and STE-based LA strain analysis were performed in all dogs and results were compared among groups. Correlation analysis was carried out between LA STE variables and other echocardiographic variables. Results: Variability study showed good reproducibility for all the tested variables (coefficient of variation <16%). Left atrial areas, fractional area change, peak atrial longitudinal strain (PALS), peak atrial contraction strain, and contraction strain index (CSI) differed significantly between groups B2 and C + D and all the other groups (overall P < .001), whereas only PALS differed between groups B1 and A (P = .01). Left atrial areas increased with progression of the disease, whereas LA functional parameters decreased. Only CSI increased nonsignificantly from group A to group B1 and then progressively decreased. Thirty-one significant correlations (P < .001, r > .3) were found between conventional left heart echocardiographic variables and LA areas and strain variables. Conclusions and Clinical Importance: Left atrial STE analysis provides useful information on atrial function in the dog, highlighting a progressive decline in atrial function with worsening of MMVD.openBaron Toaldo, M; Romito, G.; Guglielmini, C.; Diana, A.; Pelle, N.G.; Contiero, B.; Cipone, M.Baron Toaldo, M; Romito, G.; Guglielmini, C.; Diana, A.; Pelle, N.G.; Contiero, B.; Cipone, M

Prognostic value of echocardiographic indices of left atrial morphology and function in dogs with myxomatous mitral valve disease

Background: The prognostic relevance of left atrial (LA) morphological and functional variables, including those derived from speckle tracking echocardiography (STE), has been little investigated in veterinary medicine. Objectives: To assess the prognostic value of several echocardiographic variables, with a focus on LA morphological and functional variables in dogs with myxomatous mitral valve disease (MMVD). Animals: One-hundred and fifteen dogs of different breeds with MMVD. Methods: Prospective cohort study. Conventional morphologic and echo-Doppler variables, LA areas and volumes, and STE-based LA strain analysis were performed in all dogs. A survival analysis was performed to test for the best echocardiographic predictors of cardiac-related death. Results: Most of the tested variables, including all LA STE-derived variables were univariate predictors of cardiac death in Cox proportional hazard analysis. Because of strong correlation between many variables, only left atrium to aorta ratio (LA/Ao > 1.7), mitral valve E wave velocity (MV E vel > 1.3 m/s), LA maximal volume (LAVmax > 3.53 mL/kg), peak atrial longitudinal strain (PALS < 30%), and contraction strain index (CSI per 1% increase) were entered in the univariate analysis, and all were predictors of cardiac death. However, only the MV E vel (hazard ratio [HR], 4.45; confidence interval [CI], 1.76-11.24; P <.001) and LAVmax (HR, 2.32; CI, 1.10-4.89; P =.024) remained statistically significant in the multivariable analysis. Conclusions and Clinical Importance: The assessment of LA dimension and function provides useful prognostic information in dogs with MMVD. Considering all the LA variables, LAVmax appears the strongest predictor of cardiac death, being superior to LA/Ao and STE-derived variables

Lo studio dello sling transotturatorio : il nuovo ruolo dell’ecografia.

Lo sling transotturatorio retrouretrale è un nuovo trattamento funzionale per pazienti affetti da incontinenza urinaria da sforzo da lieve a moderata con funzione residua dello sfintere urinario e una buona mobilità dell'uretra membranosa. Il tasso di successo riportato con questa tecnica va dal 54,6 al 90,6% ad 1 anno e del 67,7-77% dopo 2 anni nei pazienti incontinenti dopo prostatectomia radicale retropubica . Tuttavia è riportato un tasso di fallimento del 20-45%. Le cause del fallimento chirurgico potrebbero essere imputabili ad una inadeguata indicazione diagnostica o ad un non corretto posizionamento della benderella. La nostra valutazione dello sling tramite RMN ed ecografia cerca di spiegare le cause alla base del successo o del fallimento di tale tecnica

Analisi e modelli di sviluppo delle catene alberghiere in Italia

Lo studio affronta le principali problematiche legate allo sviluppo alberghiero in Italia. In particolare vengono presentati, sia dal punto di vista giuridico sia da quello strategico- aziendale gli strumenti maggiormente utilizzati dalle Catene Alberghiere per sviluppare il proprio network di strutture, come ad esempio franchising, management contract e affitto ramo d'azienda

La crisi delle misure di sicurezza

Il presente lavoro di tesi si prefigge lo scopo di illustrare le principali problematiche che hanno condotto alla crisi delle misure di sicurezza e del doppio sistema sanzionatorio in Italia. Le misure di sicurezza che costituirono una delle innovazioni più importanti della legislazione fascista, vivono attualmente una profonda crisi dovuta al sostanziale fallimento dei propri scopi. Nonostante il loro impianto normativo sia riuscito a sopravvivere alle mutazioni del sistema, alcuni interventi legislativi e giurisprudenziali hanno fortemente ridotto il loro ambito di applicazione, come ci dimostra una prassi del tutto recessiva. E’ doveroso interrogarsi sul destino delle misure di sicurezza e su quale sia il ruolo loro attribuito nel sistema sanzionatorio, soprattutto alla luce di un contesto societario dove, ad imprescindibili esigenze di garanzia si contrappongono i timori ed il senso di insicurezza determinato dall’incapacità dell’ordinamento ad offrire risposte sanzionatorie adeguate. In che modo queste due componenti possono essere bilanciate per assicurare la difesa sociale, e all’interno delle scelte di politica criminale c’è ancora spazio per il doppio binario? L’elaborato è stato suddiviso in quattro macrosezioni. Il primo capitolo è stato dedicato alla parte generale, dalla nascita delle misure di sicurezza come categoria ontologicamente distinta dalla pena sino ad arrivare, attraverso un excursus delle più importanti modifiche legislative e giurisprudenziali che le hanno riguardate, alla crisi e al declino applicativo che attualmente vivono. I due capitoli successivi si occupano rispettivamente dell’applicazione delle misure nei confronti dei soggetti destinatari. Il secondo è dedicato agli imputabili, nei confronti dei quali le misure di sicurezza sembrano oramai sprofondare verso un’inesorabile decadenza, principalmente a causa della denunciata “truffa delle etichette”. Da tempo la dottrina più attenta ritiene che non vi sia più spazio nel nostro ordinamento per le misure in funzione integrativa delle pene, tesi confermata dai recenti progetti di riforma al codice penale che mantengono il doppio binario solo per i soggetti non imputabili. Nella prassi le esigenze difensive sono state lentamente spostate sul piano della pena, creando dei binari alternativi. Tuttavia basta volgere lo sguardo verso altri Paesi europei per scoprire come tali misure vivono una rinascita, un potenziamento con prospettive decisamente diverse da quelle italiane. Nel terzo capitolo si affronta la situazione dal punto di vista dei soggetti non imputabili. Dopo una preliminare analisi sul giudizio di pericolosità sociale e le sue problematiche, il fulcro centrale è costituito dal venir meno del binomio malattia mentale pericolosità e il rapporto con l’altro fondamentale binomio: cura e custodia. L’analisi si soffermerà in particolare sulla figura tanto discussa dell’ospedale psichiatrico giudiziario, sulla sua compatibilità ai principi costituzionali e la funzionalità, vagliando le possibili soluzioni abrogative dell’istituto, ormai da troppo tempo sull’onda di una riforma che tarda ad arrivare. Il capitolo si chiude con l’analisi del sistema a doppio binario nei confronti dei minori che ha subito una reformatio in melius, dopo la riforma del 1988. Infine nell’ultimo capitolo si andrà ad analizzare la nuova legge 81/2014, la quale prevede una nuova proroga per l’abolizione dell’OPG, ma soprattutto, senza incidere direttamente sulla disciplina codicistica, si appresta a modificare i criteri per il giudizio di pericolosità sociale. E’ importante quindi verificare la sua congruità rispetto alle indicazioni, precedentemente analizzate, della dottrina penalistica, della psichiatria e della giurisprudenza e soprattutto comprendere se la via imboccata dal legislatore vada nella direzione oramai da tempo tracciata