A fully-automatic caudate nucleus segmentation of brain MRI: application in volumetric analysis of pediatric attention-deficit/hyperactivity disorder

Background Accurate automatic segmentation of the caudate nucleus in magnetic resonance images (MRI) of the brain is of great interest in the analysis of developmental disorders. Segmentation methods based on a single atlas or on multiple atlases have been shown to suitably localize caudate structure. However, the atlas prior information may not represent the structure of interest correctly. It may therefore be useful to introduce a more flexible technique for accurate segmentations. Method We present Cau-dateCut: a new fully-automatic method of segmenting the caudate nucleus in MRI. CaudateCut combines an atlas-based segmentation strategy with the Graph Cut energy-minimization framework. We adapt the Graph Cut model to make it suitable for segmenting small, low-contrast structures, such as the caudate nucleus, by defining new energy function data and boundary potentials. In particular, we exploit information concerning the intensity and geometry, and we add supervised energies based on contextual brain structures. Furthermore, we reinforce boundary detection using a new multi-scale edgeness measure. Results We apply the novel CaudateCut method to the segmentation of the caudate nucleus to a new set of 39 pediatric attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) patients and 40 control children, as well as to a public database of 18 subjects. We evaluate the quality of the segmentation using several volumetric and voxel by voxel measures. Our results show improved performance in terms of segmentation compared to state-of-the-art approaches, obtaining a mean overlap of 80.75%. Moreover, we present a quantitative volumetric analysis of caudate abnormalities in pediatric ADHD, the results of which show strong correlation with expert manual analysis. Conclusion CaudateCut generates segmentation results that are comparable to gold-standard segmentations and which are reliable in the analysis of differentiating neuroanatomical abnormalities between healthy controls and pediatric ADHD.

Noninvasive functional and structural exploration of human subcortical structures with high resolution

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences, Alemanya, entre 2010 i 2012. El principal objectiu d’aquest projecte era estudiar en detall les estructures subcorticals, en concret, el rol dels ganglis basals en control cognitiu durant processament lingüístic i no-lingüístic. Per tal d’assolir una diferenciació minuciosa en els diferents nuclis dels ganglis basals s’utilitzà ressonància magnètica d’ultra-alt camp i alta resolució (7T-MRI). El còrtex prefrontal lateral i els ganglis basals treballant conjuntament per a mitjançar memòria de treball i la regulació “top-down” de la cognició. Aquest circuit regula l’equilibri entre respostes automàtiques i d’alt-ordre cognitiu. Es crearen tres condicions experimentals principals: frases/seqüències noambigües, no-gramatical i ambigües. Les frases/seqüències no-ambigües haurien de provocar una resposta automàtica, mentre les frases/seqüències ambigües i no-gramaticals produïren un conflicte amb la resposta automàtica, i per tant, requeririen una resposta de d’alt-ordre cognitiu. Dins del domini de la resposta de control, la ambigüitat i no-gramaticalitat representen dues dimensions diferents de la resolució de conflicte, mentre per una frase/seqüència temporalment ambigua existeix una interpretació correcte, aquest no és el cas per a les frases/seqüències no-gramaticals. A més, el disseny experimental incloïa una manipulació lingüística i nolingüística, la qual posà a prova la hipòtesi que els efectes són de domini-general; així com una manipulació semàntica i sintàctica que avaluà les diferències entre el processament d’ambigüitat/error “intrínseca” vs. “estructural”. Els resultats del primer experiment (sintax-lingüístic) mostraren un gradient rostroventralcaudodorsal de control cognitiu dins del nucli caudat, això és, les regions més rostrals sostenint els nivells més alts de processament cognitiu

Valor diagnòstic de les lesions medul·lars a les síndromes neurològiques aïllades.

L’objectiu del treball és determinar la prevalença de lesions desmielinitzants a la medul·la espinal a les síndromes neurològiques aïllades i el valor afegit de la ressonància magnètica medul·lar. Es van incloure 113 pacients amb síndromes neurològiques aïllades a l’estudi. Els criteris diagnòstics d’esclerosi múltiple de McDonald 2005 es complien en un 43% dels pacients quan només eren valorades les lesions cerebrals, incrementant-se fins el 46% quan les lesions medul·lars eren també valorades. Aquests percentatges, en pacients amb síndromes neurològiques aïllades variaven del 47% al 53%. Com a conclusió considerem que la realització d’RM medul·lar als pacients amb síndromes neurològiques aïllades té una escassa contribució en la demostració de disseminació en l’espai, suggerint que no caldria realitzar una RM medul·lar als pacients amb síndrome neurològica aïllada no medul·lar, però es podria considerar quan les troballes cerebrals per RM no siguin concluents per a establir el diagnòstic d’Esclerosi Múltiple segons els criteris de McDonald 2005.

Segmentació de teixit i lesions en imatges de MRI de malalts d'esclerosi múltiple

Actualment, en l'àmbit mèdic, la ressonància magnètica, MRI Magnetic Resonance Imaging, és un dels sistemes més utilitzats per a la realització de diagnòstics i el seguiment de l'evolució de malalties com l'esclerosi múltiple (EM). No obstant, la gran quantitat d'informació que proporciona aquesta modalitat té com a conseqüència una tasca feixuga d'anàlisi i d'interpretació per part dels radiòlegs i neuròlegs. L'objectiu general d'aquest projecte és desenvolupar un sistema per ajudar als metges a segmentar les imatges de MRI del cervell. S'ha implementat amb MATLAB. Durant tot el procés s'han utilitzat dades sintètiques, de la base de dades simulada BrainWeb, i reals, proporcionades pels grup de metges col•laboradors amb el grup VICOROB.El projecte s'emmarca dins d'un projecte de recerca del grup de Visió per Computador i Robòtica de la Universitat de Girona

Descriptors de forma per lesions mamogràfiques

El present Projecte Final de Carrera s’emmarca dins el projecte HRIMAC (Herramienta de Recuperación de Imágenes Mamográficas por Análisis de Contenido), iniciat l’any 2003 i subvencionat pel Ministerio de Ciencia y Tecnología i els fons FEDER. En el projecte HRIMAC hi participa la Universitat de Girona, la Universitat Ramon Llull i especialistes de l’Hospital de Girona Josep Trueta. Aquest PFC pretén ésser una eina per testejar diferents mètodes d’extracció de característiques útils a l’hora de recuperar casos de la base de dades de HRIMAC. S’han estudiat, discutit, analitzat i implementat la caracterització de lesions segons la seva forma. S’han avaluat diferents descriptors de forma per tal de determinar quins són els millors a l’hora de tractar amb lesions mamogràfiques

El patró “no dipper” i la rigidesa arterial, poden estar relacionats amb les lesions glomerulars incipients dels pacients amb obesitat mòrbida?

La monitorització ambulatòria de la pressió arterial (MAPA) és la millor tècnica pel diagnòstic d’hipertensió arterial i es relaciona millor amb l’afectació d’òrgans diana respecte la pressió arterial clínica. Recentment, s’ha descrit un indicador de rigidesa arterial que s’ estima a partir de la MAPA, l’ Ambulatory Arterial Stiffnes Index (AASI). En aquest treball es valora si els pacients amb obesitat mòrbida presenten rigidesa arterial mesurada a través de la MAPA i s’identifiquen factors de risc associats amb la lesió glomerular i vascular.

Specific (granulomatous) oral lesions of sarcoidosis: Report of two cases

Sarcoidosis is a multisystemic granulomatous disease of unknown etiology that usually presents with bilateral hiliar adenopathies, pulmonary infiltrations, and ocular and cutaneous lesions. The specific cutaneous lesions, or granulomatous, are produced in from 9% to 37% of patients with systemic sarcoidosis. Nevertheless, few patients have been described having specific lesions from sarcoidosis in the oral mucous membrane. We present 2 patients with systemic sarcoidosis who developed specific sarcoidosis lesions in the oral mucous membrane. The first patient presented a plaque on the tongue of a chronic nature associated with facial lupus pernio. The second patient presented a rapidly growing nodular lesion on the lower lip that was in fact the presentation sign of the disease. Although infrequent, oral lesions may constitute the first sign of systemic sarcoidosis. For this reason the oral mucous membrane needs to be explored when there is suspicion of sarcoidosis, and systemic sarcoidosis must be included in the differential diagnosis of oral granulomatous lesions.

η'-nucleus optical potential and possible η' bound states

Starting from a recent model of the η′N interaction, we evaluate the η ′-nucleus optical potential, including the contribution of lowest order in density, tρ/2mη′, together with the second-order terms accounting for η′ absorption by two nucleons. We also calculate the formation cross section of the η′bound states from (π, p) reactions on nuclei. The η′-nucleus potential suffers from uncertainties tied to the poorly known η′N interaction, which can be partially constrained by the experimental modulus of the η′N scattering length and/or the recently measured transparency ratios in η′nuclear photoproduction. Assuming an attractive interaction and taking the claimed experimental value |aη′N|= 0.1 fm, we obtain an η′optical potential in nuclear matter at saturation density of Vη′=−(8.7 + 1.8i) MeV, not attractive enough to produce η′bound states in light nuclei. Larger values of the scattering length give rise to deeper optical potentials, with moderate enough imaginary parts. For a value |aη′N|= 0.3 fm, which can still be considered to lie within the uncertainties of the experimental constraints, the spectra of light and medium nuclei show clear structures associated to η′-nuclear bound states and to threshold enhancements in the unbound region.

Estudi sobre la utilitat d'una intervenció de pacient expert en pacients amb lesions per cremades

Les lesions per cremades comporten conseqüències a nivell físic, psicològic i social. Les intervencions psicosocials per aquests pacients estan valorades de forma positiva però manquen estudis fets a l’Estat Espanyol. Les intervencions de pacient expert estan donant resultats positius en moltes patologies cròniques però no n’existeix cap per aquest tipus de lesions cròniques. L’objectiu d’aquest estudi és comprendre la utilitat d’una intervenció de pacient expert a pacients d’entre 18 i 30 anys que han patit lesions per cremades recentment. Es realitzaran 9 sessions de pacient expert des de la perspectiva bio-psicosocial. El grup focal serà un grup de 8-10 pacients de 18 a 30 anys amb un mínim del 15% de superfície corporal cremada de grau 2n profund o 3r, residents a Barcelona o rodalies. Les dades s’analitzaran per mètode mixt amb enfocament dominant qualitatiu. La recollida de dades s’obtindrà d’entrevistes, testos i anotacions realitzades prèvia a la primera sessió, al finalitzar les 9 sessions i als 6 mesos de la última sessió. Les limitacions de l’estudi són: el risc de pèrdua dels membres del grup focal a causa del retorn a la vida laboral i l’heterogeneïtat del grup en la fase d’acceptació, principis i valors personals que podrien desviar els resultats.

Exercici terapèutic cognitiu en lesions cerebrals

Estudi experimental basat amb el mètode Perfetti realitzat per avaluar l’eficàcia i l’eficiència del tractament envers a les diferents afectacions cerebrals que pot tenir un pacient quan ha patit un AVC (Accident Vascular Cerebral). Farem un estudi quantitatiu, tenint en compte unes variables específiques que ens indicaran d’una forma molt més acurada l’evolució del pacient des de l’ inici fins a la fi del tractament. Hem de tenir en compte que al ser un estudi experimental ens podem trobar amb certes limitacions, implícites com trobar la idoneïtat de la mostra de pacients o que totes les afectacions cerebrals d’estudi siguin compatibles. Sempre tindrem en compte que no es seguirà un protocol sinó que és un tractament individualitzat i totalment personalitzat. La població en el nostre país cada cop envelleix més, per això millorar la qualitat de vida és imprescindible. El que volem és intentar que el pacient millori la seva qualitat de vida minvant la seva dependència i/o discapacitat, després de l’AVC. En conseqüència i ja que l’actual situació socioeconòmica no és favorable podrem afavorir la reducció de l’actual despesa sanitària,en aquest tipus de patologies en el nostre país.

Relació de la flexibilitat i la força en la prevenció de lesions

El futbol és un esport amb una elevada incidència de lesions. L’estudi pretén comprovar si l’augment de la flexibilitat i la força de les extremitats inferiors redueix aquesta incidència. S’ha dut a terme una recerca sobre les parts del sistema musculesqueletic més afectades per les lesions i els mecanismes corresponents en l’esport del futbol. L’equip juvenil “D” de l’A.E.C.Manlleu ha estat la població de l’estudi. S’ha dividit l’equip en un grup control i un grup d’intervenció, en el qual s’ha dut a terme un entrenament específic durant 3 mesos per tal d’augmentar la flexibilitat i la força de les extremitats inferiors i del tronc. A través de la realització del test Sit & Reach i de l’1RM en sentadeta s’ha comprovat si aquest augment ha estat efectiu i la relació amb el nombre de lesions.

Laser treatment of 13 benign oral vascular lesions by three different surgical techniques

Objectives: Benign Oral Vascular Lesions (BOVLs) are a group of vascular diseases characterized by congenital, inflammatory or neoplastic vascular dilations clinically evidenced as more or less wide masses of commonly dark bluish color. If traumatized BOVLs are characterized by a great risk of hemorrhage and their treatment usually requires great caution to prevent massive bleeding. In the last decades lasers have dramatically changed the way of treatment of BOVLs permitting the application of even peculiar techniques that gave interesting advantages in their management reducing hemorrhage risks. The aim of this study was to evaluate the capabilities and disadvantages of three laser assisted techniques in the management of BOVLs. Study design: In this study 13 BOVLs were treated by three different laser techniques: the traditional excisional biopsy (EB), and two less invasive techniques, the transmucosal thermocoagulation (TMT) and the intralesional photocoagulation (ILP). Two different laser devices were adopted in the study: a KTP laser (DEKA, Florence, Italy, 532nm) and a GaAlAs laser (Laser Innovation, Castelgandolfo, Italy, 808nm) selected since their great effectiveness on hemoglobin. Results: In each case, lasers permitted safe treatments of BOVLs without hemorrhages, both during the intervention and in the post-operative period. The minimally invasive techniques (TMT and ILP) permitted even the safe resolution of big lesions without tissue loss. Conclusions: Laser devices confirm to be the gold standard in BOVLs treatment, permitting even the introduction of minimal invasive surgery principles and reducing the risks of hemorrhage typical of these neoplasms. As usual in laser surgery, it is necessary a clear knowledge of the devices and of the laser-tissue interaction to optimize the results reducing risks and disadvantages

Protracted treatment with MDMA induces heteromeric nicotinic receptor up-regulation in rat brain: an autoradiography study.

Previous studies indicate that 3,4-methylenedioxy-methamphetamine (MDMA, ecstasy) can induce heteromeric nicotinic acetylcholine receptor (nAChR, mainly of α4β2 subtype) up-regulation. In this study we treated Sprague-Dawley rats twice-daily for 10 days with either saline or MDMA (7 mg/kg) and killed them on day 11 to perform [125I]epibatidine binding autoradiograms on serial coronal slices. Results showed significant increases in nAChR density in the substantia nigra, ventral tegmental area, nucleus accumbens, olfactory tubercle, anterior caudate-putamen, somatosensory cortex, motor cortex, auditory cortex, retrosplenial cortex, laterodorsal thalamus nuclei, amygdala, postsubiculum and pontine nuclei. These increases ranged from 3% (retrosplenial cortex) to 30 and 33% (amygdala and substantia nigra). No increased α4 subunit immunoreactivity was found in up-regulated areas compared with saline-treated rats, suggesting a post-translational mechanism as occurs with nicotine. The percentage of up-regulation correlated positively with the density of serotonin transporters, according to the serotonergic profile of MDMA. The heteromeric nAChR increase in concrete areas could account, at least in part, for the reinforcing, sensitizing and psychiatric disorders observed after long-term treatment with MDMA.

Protracted treatment with MDMA induces heteromeric nicotinic receptor up-regulation in rat brain: an autoradiography study.

Previous studies indicate that 3,4-methylenedioxy-methamphetamine (MDMA, ecstasy) can induce heteromeric nicotinic acetylcholine receptor (nAChR, mainly of α4β2 subtype) up-regulation. In this study we treated Sprague-Dawley rats twice-daily for 10 days with either saline or MDMA (7 mg/kg) and killed them on day 11 to perform [125I]epibatidine binding autoradiograms on serial coronal slices. Results showed significant increases in nAChR density in the substantia nigra, ventral tegmental area, nucleus accumbens, olfactory tubercle, anterior caudate-putamen, somatosensory cortex, motor cortex, auditory cortex, retrosplenial cortex, laterodorsal thalamus nuclei, amygdala, postsubiculum and pontine nuclei. These increases ranged from 3% (retrosplenial cortex) to 30 and 33% (amygdala and substantia nigra). No increased α4 subunit immunoreactivity was found in up-regulated areas compared with saline-treated rats, suggesting a post-translational mechanism as occurs with nicotine. The percentage of up-regulation correlated positively with the density of serotonin transporters, according to the serotonergic profile of MDMA. The heteromeric nAChR increase in concrete areas could account, at least in part, for the reinforcing, sensitizing and psychiatric disorders observed after long-term treatment with MDMA.

Protracted treatment with MDMA induces heteromeric nicotinic receptor up-regulation in rat brain: an autoradiography study.

Previous studies indicate that 3,4-methylenedioxy-methamphetamine (MDMA, ecstasy) can induce heteromeric nicotinic acetylcholine receptor (nAChR, mainly of α4β2 subtype) up-regulation. In this study we treated Sprague-Dawley rats twice-daily for 10 days with either saline or MDMA (7 mg/kg) and killed them on day 11 to perform [125I]epibatidine binding autoradiograms on serial coronal slices. Results showed significant increases in nAChR density in the substantia nigra, ventral tegmental area, nucleus accumbens, olfactory tubercle, anterior caudate-putamen, somatosensory cortex, motor cortex, auditory cortex, retrosplenial cortex, laterodorsal thalamus nuclei, amygdala, postsubiculum and pontine nuclei. These increases ranged from 3% (retrosplenial cortex) to 30 and 33% (amygdala and substantia nigra). No increased α4 subunit immunoreactivity was found in up-regulated areas compared with saline-treated rats, suggesting a post-translational mechanism as occurs with nicotine. The percentage of up-regulation correlated positively with the density of serotonin transporters, according to the serotonergic profile of MDMA. The heteromeric nAChR increase in concrete areas could account, at least in part, for the reinforcing, sensitizing and psychiatric disorders observed after long-term treatment with MDMA.