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Influence of Tumor Subtype, Radiological Sign and Prognostic Factors on Tumor Size Discrepancies Between Digital Breast Tomosynthesis and Final Histology
No full textBackgroundInfluence of tumor subtype, radiological sign and prognostic factors on tumor size discrepancies between DBT and final histology has not been completely investigated so far.PurposeTo study the influence of tumor subtype, radiological sign and prognostic factors on tumor size discrepancies between digital breast tomosynthesis and final histology.Material and methodsThis is a retrospective study conducted between January 2015 and December 2016. After IRB approval, 130 consecutive patients with breast cancer diagnosed with digital breast tomosynthesis (DBT) were evaluated. A discrepancy between DBT and final histology was considered present if the difference was above the cut-off of 5 mm. Tumor subtype, radiological sign and prognostic factors were evaluated in patients with discrepancies. Descriptive statistic and non-parametric tests were used.ResultsA total of 105 cases of cancer, in 96 patients, all female, were included. Mean age was 61 years (range: 35-82 yrs). In 19 (18.1%) cases, discrepancies were found: 13 (68.4%) were underestimated by DBT. For tumor subtype, 10 (52.6%) were infiltrating lobular carcinomas (ILC) (p < 0.01). Fourteen (73.7%) discordant cases were architectural distortions (p < 0.01). Prognostic factors did not affect tumor size discrepancies.ConclusionILC or an architectural distortion represents the majority of cases of tumor size discrepancies between DBT and final histology
Background parenchymal enhancement assessment: Inter- and intra-rater reliability across breast MRI sequences
No full textObjective: To evaluate inter- and intra-rater reliability of background parenchymal enhancement (BPE) assessment across breast MRI sequences. Materials and methods: Institutional review board approval was obtained and the requirement for consent was waived. Three radiologists qualitatively categorized BPE on 150 breast MRI using a four-point scale (minimal, mild, moderate or marked) according to BI-RADS category system. According to MR-sequence used for the assessment of BPE, inter-rater and intra-rater reliability across a simulated reading strategy with four options was performed: (1) initial contrast-enhanced (CE) fat-suppressed T1-weighted images (2) initial CE subtracted images (3) maximum-intensity-projection (MIP) of the first CE subtracted images (4) combination of initial CE fat-suppressed T1-weighted, initial CE subtracted and MIP images. Raters repeated BPE assessment of 45 breast MRI four weeks after the initial assessment. Gwet's AC1 index with ordinal weights was used to assess reliabilities. Results: Gwet's index for the reliability among the three raters was 0.68 (0.63-0.74) using initial contrast-enhanced fat-suppressed T1 weighted images, 0.74 (0.69-0.80) using subtracted images, 0.80 (0.76-0.83) using MIP, 0.80 (0.77-0.84) using a combination of the initial contrast-enhanced fat-suppressed T1 weighted, initial contrast-enhanced subtracted and MIP images. Test-retest reliability was 0.81 (0.60–1.00) for rater 1, 0.77 (0.55-0.98) for rater 2, 0.79 (0.59-0.99) for rater 3 using the combination of initial contrast-enhanced fat-suppressed T1 weighted, initial contrast-enhanced subtracted and MIP images. Conclusions: Overall, the combination of all CE MRI images showed the highest reliability of BPE assessment. However, MIP showed a high reliability with lower reading time compared to the combination of all CE MRI images
A Prospective Comparative Evaluation of Handheld Ultrasound Examination (HHUS) or Automated Ultrasound Examination (ABVS) in Women with Dense Breast
No full textMammography is the gold standard examination for breast cancer screening. In women with high breast density, mammography has reduced sensitivity. In these women, an additional screening option is often recommended. This study prospectively compared ABVS and HHUS in women with mammography-negative examinations and dense breasts. Materials and methods: N = 222 women were evaluated prospectively and consecutively between January 2019 and June 2019 (average age 53 years; range 39–89). McNemar’s test and ROC analysis were used with standard statistical software. We included in the study both symptomatic and asymptomatic women with dense breasts. Women included underwent both HHUS and ABVS after mammography with independent reading. Results: N = 33/222 (15%) women resulted in having breast cancer. Both ABVS and HHUS identified more cancers than standard mammography, and both HHUS and ABVS had false-positive examinations: n = 13 for HHUS and n = 12 for ABVS. We found that HHUS had better accuracy than ABVS. The AUC of the ROC was 0.788 (95% CI 0.687–0.890) for ABVS and 0.930 (95% CI 0.868–0.993) for HHUS. This difference was statistically significant (p < 0.05). Conclusions: HHUS was more accurate in breast cancer detection than ABVS. Multicentric studies must confirm these data for supplemental imaging in women with dense breasts
Placental and Fetal Metabolic Reprogramming in Pregnancies with Intrauterine Growth Restriction
No full text: The high-altitude hypoxia model demonstrates that insufficiently oxygenated placentas activate compensatory mechanisms to ensure fetal survival, hinging on the transcription factor hypoxia-inducible factor-1. The aim of the present study is to investigate whether and when similar mechanisms are also activated during intrauterine growth restriction (IUGR). A retrospective observational study evaluated a series of umbilical cord blood samples, which provide a realistic representation of the fetal intrauterine status, collected from a cohort of preterm and term neonates, both affected and not affected by IUGR. Results demonstrate that preterm IUGR fetuses receive a lower supply of oxygen and glucose from the placenta, along with a greater provision of lactate and carbon dioxide compared to non-IUGR neonates. Simultaneously, preterm IUGR fetuses increase oxygen extraction and reduce lactate production. These differences between IUGR and non-IUGR placentas and fetuses disappear as the term of pregnancy approaches. In conclusion, this study suggests that hypoperfused placentas in preterm pregnancies with IUGR activate a metabolic reprogramming aimed at favoring glycolytic metabolism to ensure fetal oxygenation, even though the availability of glucose for the fetus is reduced. Consequently, preterm IUGR fetuses activate gluconeogenetic metabolic reprogramming, despite it being energetically expensive. These metabolic adaptations disappear in the last weeks of pregnancy, likely due to physiological placental aging that increases the fetoplacental availability of oxygen. Placental oxygenation appears to be the main driver of metabolic reprogramming; however, further studies are necessary to identify the underlying biological mechanisms modulated by oxygen
Role of Renal Parenchyma Attenuation and Perirenal Fat Stranding in Chest CT of Hospitalized Patients with COVID-19
No full textBackground: Chest CT on coronavirus disease (COVID-19) has been extensively investigated. Acute kidney injury (AKI) has been widely described among COVID patients, but the role of kidney imaging has been poorly explored. The aim of this study is to clarify the role of opportunistic kidney assessment on non-enhanced chest CT. Methods: We collected data on patients with COVID-19 consecutively admitted to our institution who underwent chest CT (including the upper parts of kidneys as per protocol). Three ROIs of 0.5–0.7 cm2 were positioned in every kidney. The values of renal parenchyma attenuation (RPA) and the presence of perirenal fat stranding (PFS) were analyzed. The primary and secondary outcomes were the occurrence of AKI and death. Results: 86 patients with COVID-19 and unenhanced chest CT were analyzed. The cohort was split into CT RPA quartiles. Patients with a CT RPA <24 HU were more likely to develop AKI when compared with other patients (χ2 = 2.77, p = 0.014): at multivariate logistic regression analysis, being in the first quartile of CT RPA was independently associated with a four times higher risk of AKI (HR 4.56 [95% CI 1.27–16.44, p = 0.020). Within a mean 22 ± 15 days from admission, 32 patients died (37.2%). Patients with PFS were more likely to die as compared to patients without it (HR 3.90 [95% CI 1.12–13.48], p = 0.031). Conclusions: Detection of low RPA values and of PFS in COVID-19 patients independently predicts, respectively, the occurrence of AKI and an increased risk for mortality. Therefore, opportunistic kidney assessment during chest CT could help physicians in defining diagnostic and therapeutic strategies
Freehand 1.5T MR-Guided Vacuum-Assisted Breast Biopsy (MR-VABB): Contribution of Radiomics to the Differentiation of Benign and Malignant Lesions
No full textRadiomics and artificial intelligence have been increasingly applied in breast MRI. However, the advantages of using radiomics to evaluate lesions amenable to MR-guided vacuum-assisted breast biopsy (MR-VABB) are unclear. This study includes patients scheduled for MR-VABB, corresponding to subjects with MRI-only visible lesions, i.e., with a negative second-look ultrasound. The first acquisition of the multiphase dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) sequence was selected for image segmentation and radiomics analysis. A total of 80 patients with a mean age of 55.8 years ± 11.8 (SD) were included. The dataset was then split into a training set (50 patients) and a validation set (30 patients). Twenty out of the 30 patients with a positive histology for cancer were in the training set, while the remaining 10 patients with a positive histology were included in the test set. Logistic regression on the training set provided seven features with significant p values (<0.05): (1) ‘AverageIntensity’, (2) ‘Autocorrelation’, (3) ‘Contrast’, (4) ‘Compactness’, (5) ‘StandardDeviation’, (6) ‘MeanAbsoluteDeviation’ and (7) ‘InterquartileRange’. AUC values of 0.86 (95% C.I. 0.73–0.94) for the training set and 0.73 (95% C.I. 0.54–0.87) for the test set were obtained for the radiomics model. Radiological evaluation of the same lesions scheduled for MR-VABB had AUC values of 0.42 (95% C.I. 0.28–0.57) for the training set and 0.4 (0.23–0.59) for the test set. In this study, a radiomics logistic regression model applied to DCE-MRI images increased the diagnostic accuracy of standard radiological evaluation of MRI suspicious findings in women scheduled for MR-VABB. Confirming this performance in large multicentric trials would imply that using radiomics in the assessment of patients scheduled for MR-VABB has the potential to reduce the number of biopsies, in suspicious breast lesions where MR-VABB is required, with clear advantages for patients and healthcare resources
Valutazione dell'emogasanalisi cordonale in neonati con restrizione di crescita intrauterina
No full textIl concetto di restrizione di crescita intrauterina (IUGR, intrauterine growth restriction) si riferisce ad un feto che non ha raggiunto il suo ottimale target di crescita. Questo termine è stato a lungo utilizzato come sinonimo di piccolo per età gestazionale (SGA, small for gestational age). Tuttavia, le due condizioni non sono necessariamente coincidenti. L’incidenza dei neonati IUGR è tra il 3-7% di tutte le gravidanze. Stabilire una diagnosi accurata della restrizione di crescita intrauterina è fondamentale sia nella clinica ostetrica per migliorare l’identificazione di feti ad aumentato rischio di esiti perinatali avversi, sia nelle indagini scientifiche per standardizzare i concetti e consentire ulteriori scoperte. I feti con restrizione di crescita intrauterina presentano un aumento della mortalità e della morbidità perinatale. Tuttavia, si assiste anche ad un maggior rischio di complicanze a lungo termine, tra cui disturbi del neurosviluppo, alterazione della funzionalità polmonare e prematuro sviluppo di patologie cardiovascolari.
Il feto e l’embrione, nelle prime fasi della gravidanza, sono soggetti ad un ambiente fisiologicamente ipossico. Il livello di ipossia è variabile nelle varie fasi della gravidanza. Infatti, durante le prime settimane di gestazione lo sviluppo placentare consente l’aumento della disponibilità di ossigeno all’unità feto-placentare, che raggiungerà un picco intorno alla 16esima settimana di gestazione. La condizione di ipossia a cui è sottoposto il feto per gran parte del suo sviluppo, con un andamento variabile, viene definita fisiologica. Infatti, riveste un ruolo chiave nel consentire la proliferazione e la differenziazione cellulare alla base della morfogenesi e dell’embriogenesi. Negli animali l’energia necessaria per i processi vitali è fornita principalmente dalla respirazione cellulare. Grazie alla combustione di carboidrati, grassi e proteine, si ottiene ATP, ovvero energia. La respirazione cellulare, in presenza di ossigeno, consta di tre fasi: la glicolisi aerobia, il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa. La glicolisi consente di ottenere da due molecole di glucosio, 32 molecole di ATP. In condizioni anaerobiche, invece, si ha la produzione di sole 2 molecole di ATP. Il metabolismo aerobico, pertanto, rende molto di più in termini energetici. In condizioni ipossiche si instaurano tuttavia diverse strategie di adattamento per consentire il mantenimento dell’omeostasi dell’ossigeno. L’effetto Warburg, centrale nel nostro studio, descrive una condizione di switch metabolico dalla fosforilazione ossidativa alla glicolisi aerobica. Tale effetto è caratteristico delle cellule tumorali, dove infatti venne riscontrato per la prima volta da Otto Heinrich Warburg. Tale orientamento metabolico, sebbene non favorevole dal punto di vista energetico perché capace di garantire una produzione di ATP inferiore, tuttavia, consente di sostenere altre esigenze cellulari, quali la necessità di una elevata proliferazione cellulare. La placenta è un organo che svolge un ruolo centrale nella gravidanza, comunemente presente nei mammiferi. Pur essendo tra gli organi più importanti del corpo umano, la placenta, risulta essere poco conosciuta. L’ipossia che caratterizza le prime settimane di gravidanza è fondamentale per lo sviluppo placentare, ma il processo di placentizzazione favorisce l’aumento della disponibilità di ossigeno all’unità feto-placentare. La fornitura di ossigeno al feto dipende principalmente dal contenuto di ossigeno nel sangue materno, in quanto il trasferimento avviene per diffusione. Alla fine del primo trimestre, l’ambiente intrauterino, subisce un profondo cambiamento, grazie allo sviluppo della circolazione arteriosa materna. Il conseguente aumento della concentrazione di ossigeno rappresenta uno stimolo rilevante per il rimodellamento dei villi. Vari elementi stressogeni, in questa fase, possono influenzare la crescita placentare e indurre stress ossidativo placentare. Strettamente correlato a quest’ultimo è lo stress del reticolo endoplasmatico, che ha un ruolo chiave proprio nella fisiopatologia della restrizione di crescita intrauterina affrontata nel nostro studio. Nelle gravidanze con compromissione dell’invasione del trofoblasto, si potrebbe avere un inizio precoce della circolazione. Quanto detto porterebbe ad una regressione villosa eccesiva, con conseguente forma placentare anormale e inserimento del cordone ombelicale eccentrico.
L’obiettivo principale di questo studio è analizzare, attraverso lo studio dell’emogasanalisi cordonale, le alterazioni dell’ossigenazione nei feti con restrizione di crescita intrauterina. La nostra ipotesi è che placente poco perfuse si organizzino inducendo una riprogrammazione metabolica che sfrutti l’effetto Warburg. Questa riprogrammazione placentare, se da un lato tutelerebbe il feto in quanto permetterebbe un minor consumo di ossigeno che verrebbe pertanto risparmiato per il feto, dall’altro comporterebbe un maggior consumo di glucosio che verrebbe pertanto reso meno disponibile per il feto. Se da un lato questa riprogrammazione metabolica pertanto consentirebbe al feto di essere meno ipossico, lo renderebbe però più ipoglicemico, e questo determinerebbe il ritardo di crescita.
Lo studio è stato condotto nell'Azienda Ospedaliera Universitaria di Pisa. I campioni di sangue del cordone ombelicale sono stati raccolti immediatamente dopo la nascita, a seguito del clampaggio del cordone, dall’arteria e dalla vena ombelicale, utilizzando siringhe eparinate.
Sono stati valutati i dati relativi all’emogasanalisi cordonale arteriosa e venosa nei neonati con IUGR e con normale crescita (controlli). La popolazione analizzata è stata, poi, suddivisa in due gruppi, in base all’epoca gestazionale al momento del parto: gruppo A (nati pretermine) e gruppo B, (nati a termine).
Nel gruppo di neonati pretermine (gruppo A), i valori dei campioni ombelicali hanno mostrato nei neonati con IUGR rispetto ai controlli un minore livello, sia venoso che arterioso, di pO2, di SaO2, e di glucosio, ma un maggiore di lattato e pCO2. Questa condizione di maggiore ipossia è confermata anche dai più elevati valori di emoglobina.
Nel gruppo di neonati a termine (gruppo B), invece, tali differenze sembrano assottigliarsi. E’ possibile apprezzare, infatti, solo un minore livello venoso di pO2 e di SaO2, senza ulteriori sostanziali differenze.
Le differenze osservate tra l’emogasanalisi cordonale dei neonati con IUGR e controlli dimostrano, nei neonati pretermine, un evidente minor apporto fetale di ossigeno e di glucosio a fronte di un maggior apporto di CO2 e lattato. Questi dati, pertanto, confermano l’ipotesi che la placenta subisca un processo di riprogrammazione metabolica compatibile con la attivazione dell’effetto Warburg. Questo effetto, invece, pare essere molto minore nelle gravidanze a termine. Alterazioni dello sviluppo placentare possono essere l’elemento causale di patologie come la restrizione di crescita intrauterina. In questi casi, infatti, si può osservare dimensioni della placenta ridotte oltre che una compromissione della vascolarizzazione. Oltre alle anomalie macroscopiche è possibile osservare anche delle alterazioni microscopiche che determinano una riduzione dello spazio disponibile per gli scambi e per la perfusione fetale. I dati osservati nei neonati pretermine suggeriscono che la scarsa perfusione placentare induca una riprogrammazione metabolica che spinge il tessuto placentare ad utilizzare maggiormente il metabolismo glicolitico a fronte del metabolismo ossidativo. Questo shift metabolico ha evidentemente un costo, duplice: da un lato, infatti, la resa in termine di ATP è decisamente minore, per cui per ottenere quantità di ATP analoghe a quelle che si sarebbero ottenute utilizzando la fosforilazione ossidativa, la placenta è costretta ad aumentare vertiginosamente il consumo di glucosio. Questo aumentato consumo placentare di glucosio comporta però, evidentemente, una importante conseguenza sul fronte fetale, poiché al feto giunge un sangue in gran parte deprivato di glucosio. Questo minor apporto di glucosio è responsabile, a sua volta, della ridotta crescita fetale. Questo rimodellamento però rappresenta al tempo stesso una strategia di protezione per il feto. La preferenza placentare per un metabolismo glicolitico a fronte di un metabolismo incentrato sulla fosforilazione ossidativa infatti riduce sensibilmente il consumo placentare di ossigeno. Questo significa che placente meno perfuse, che già cioè ricevono una quantità di ossigeno inferiore alla norma, adottando questo shift metabolico riducono in modo sensibile il proprio consumo di ossigeno, che viene così preservato per il feto, la cui ipossia è pertanto limitata. Il riconoscimento che placente ipoperfuse adottino strategie di rimodellamento metabolico per proteggere il feto apre importanti scenari alla luce delle recenti scoperte del ruolo di un recettore beta adrenergico (il recettore adrenergico β3) nella vita embrionale, nello sviluppo placentare e nella modulazione metabolica. E’ noto infatti che i β3ARs sono espressi nell’utero, che si upregolano in condizioni di ipossia e quindi nell’utero gravidico, e che è dimostrato siano coinvolti nella riprogrammazione metabolica. Un recente studio infatti ha dimostrato che i β3ARs inducono tappe enzimatiche della glicolisi, inibiscono la fosforilazione ossidativa, e promuovono l’estrusione extracellulare di lattato. Insomma, dati recenti di letteratura dimostrano un piano coinvolgimento di questi recettori nella riprogrammazione metabolica. E’ pertanto evidente che i risultati di questa tesi suggeriscono di approfondire, in studi successivi, il ruolo svolto da questi recettori nello shift metabolico dello IUGR. Il nostro studio ha individuato la presenza di significative differenze tra l’emogasanalisi cordonale di neonati con IUGR e neonati controllo. Tali alterazioni appaiono attribuibili all’effetto Warburg a livello placentare. In futuro saranno necessari studi approfonditi a livello del tessuto placentare per cercare di comprendere con quali meccanismi molecolari avvenga questa riprogrammazione metabolica
Design and set-up of a 3D printed left heart flow simulator for the simulation of the MitraClip procedure
No full textThe mitral valve is a dynamic structure that allows blood flowing from the left atrium to the left ventricle during diastole and ensures the closure of the atrium from the ventricle during systole. Abnormal functioning of any components, or their interaction can results in mitral regurgitation. Understanding the anatomy and physiology of all the components of the mitral valve is important for diagnosis and optimal planning of repair procedures. Less invasive percutaneous techniques, which have the potential to treat mitral regurgitation in high-risk surgical patients, are needed. The aim of this thesis was the design and development of a 3D-printed left heart flow simulator to perform MitraClip procedure in a dynamic environment. At first, patient’s images were segmented. This phase involved patient data obtained from two different imaging modalities, CT and TEE, and proceeded with the CAD design phase. In this regard, a detailed description of the physical realization of the models using 3D printing techniques is provided in the dissertation. Two different manufacturing techniques were adopted: 1) stereolithography (SLA) 3D printing technique for both left heart model production and the 3D printing of molds, in combination with fused deposition modeling (FDM), and 2) silicone casting for the mitral valve fabrication. The realization of flow simulator set-up is then described. The performance of the silicone mitral valve was assessed in two different test conditions by inserting the left heart and mitral valve models in a mock-circulatory loop system. Fluid-dynamic data, in terms of flow and pressure waveforms, were processed. Although the overall results were satisfactory, there was the evidence of mitral regurgitation due to the pressure conditions during the tests. A validation phase of the model is required, and it may be useful to conduct visibility tests using diagnostic imaging techniques for a more comprehensive study
High Fidelity Simulations and Modelling of Dissipation in Boundary Layers of Non-ideal Fluid Flows
No full textIn this work, we investigate the sources of dissipation in adiabatic boundary layers of non-ideal compressible fluid flows. Direct numerical simulations of transitional, zero-pressure gradient boundary layers are performed with an in-house solver considering two fluids characterized by different complexity of the fluid molecules, namely air and siloxane MM. Different sets of thermodynamic free stream boundary conditions are selected to evaluate the influence of the fluid state on the frictional loss and dissipation mechanisms. The thermo-physical properties of siloxane MM are obtained with a state-of-the-art equation of state. Results show that the dissipation due to both time-mean strain field and irreversible heat transfer, and the turbulent dissipation are significantly affected by both the molecular complexity of the fluid and its thermodynamic state. The dissipation coefficient calculated from the DNS is then compared against the one obtained from a reduced-order boundary layer CFD model [1] which has been extended to treat fluids modeled with arbitrary equations of state [7].Green Open Access added to TU Delft Institutional Repository ‘You share, we take care!’ – Taverne project https://www.openaccess.nl/en/you-share-we-take-care Otherwise as indicated in the copyright section: the publisher is the copyright holder of this work and the author uses the Dutch legislation to make this work public.Flight Performance and Propulsio
Non-ideal Effects in Compressible Swirling Flows
No full textIn this work we examine the behavior of non-ideal compressible swirling flows. Based on a first-principle analysis, we derive a generalized expression of the corrected flow per unit area as function of the isentropic exponent, characteristic Mach numbers, and swirl parameter. The calculated trends of the corrected flow with respect to these parameters, validated against results from high-fidelity computations, are used to infer physical insights on the behavior of swirling flows in turbomachinery cascades. The results suggest that fluid flows characterized by low values of the isentropic exponent show swirling behaviors that are substantially different than those exhibited by perfect gases. Ultimately, this can make the design of efficient turbomachines operating close to the critical point particularly challenging.Green Open Access added to TU Delft Institutional Repository ‘You share, we take care!’ – Taverne project https://www.openaccess.nl/en/you-share-we-take-care Otherwise as indicated in the copyright section: the publisher is the copyright holder of this work and the author uses the Dutch legislation to make this work public.Flight Performance and Propulsio
