A fast Bayesian reconstruction algorithm for emission tomography with entropy prior converging to feasible images

The development and tests of an iterative reconstruction algorithm for emission tomography based on Bayesian statistical concepts are described. The algorithm uses the entropy of the generated image as a prior distribution, can be accelerated by the choice of an exponent, and converges uniformly to feasible images by the choice of one adjustable parameter. A feasible image has been defined as one that is consistent with the initial data (i.e. it is an image that, if truly a source of radiation in a patient, could have generated the initial data by the Poisson process that governs radioactive disintegration). The fundamental ideas of Bayesian reconstruction are discussed, along with the use of an entropy prior with an adjustable contrast parameter, the use of likelihood with data increment parameters as conditional probability, and the development of the new fast maximum a posteriori with entropy (FMAPE) Algorithm by the successive substitution method. It is shown that in the maximum likelihood estimator (MLE) and FMAPE algorithms, the only correct choice of initial image for the iterative procedure in the absence of a priori knowledge about the image configuration is a uniform field.

Síntesi de la molècula ML-10 i del seu precursor immediat per poder obtenir 18F-ML-10, d'ús en tècniques PET

El 18F-ML-10 és un radiofàrmac utilitzat com a traçador de cèl·lules apoptòtiques mitjançant la tècnica del PET (Positron Emission Tomography). En el present treball de recerca s’ha dut a terme la síntesi de dos precursors del 18F-ML-10, i del producte final no marcat isotòpicament, el ML-10. S’ha plantejat una síntesi convergent per l’obtenció del compost final 3, partint del malonat de di-tert-butil i l’1,5-pentandiol. Tant el precursor tosilat 1 com el mesilat 2 s’han sintetitzat en 3 etapes amb un 29% i un 36% de rendiment, respectivament. El compost 3, utilitzat com a referència en la síntesi del 18F-ML-10, s’ha sintetitzat en 2 etapes a partir del precursor 2 amb un rendiment total de la síntesi del 31%. El procés de radiomarcació s’està portant a terme a l’Institut d’Alta Tecnologia – Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona (IAT–PRBB), on posteriorment es faran estudis neurològics i oncològics on el seguiment de processos apoptòtics és clau.

Statistical analysis of maximum likelihood estimator images of human brain FDG PET studies

The work presented evaluates the statistical characteristics of regional bias and expected error in reconstructions of real positron emission tomography (PET) data of human brain fluoro-deoxiglucose (FDG) studies carried out by the maximum likelihood estimator (MLE) method with a robust stopping rule, and compares them with the results of filtered backprojection (FBP) reconstructions and with the method of sieves. The task of evaluating radioisotope uptake in regions-of-interest (ROIs) is investigated. An assessment of bias and variance in uptake measurements is carried out with simulated data. Then, by using three different transition matrices with different degrees of accuracy and a components of variance model for statistical analysis, it is shown that the characteristics obtained from real human FDG brain data are consistent with the results of the simulation studies.

Posibilidades diagnósticas de la Tomografía por Emisión de Positrones (PET): Aplicaciones en la patología oncológica bucal y maxilofacial

Se describen los principios de la tomografía por emisión de positrones (PET) como procedimiento diagnóstico de reciente introducción en el campo de las Ciencias de la Salud. Las aplicaciones clínicas principales se dan en un grupo concreto de especialidades: la cardiología, neurología, psiquiatría y sobre todo la oncología. La tomografía por emisión de positrones es una técnica de diagnóstico por la imagen no invasiva de uso clínico. Se trata de una excelente herramienta para el estudio de la estadificación y la posible malignización de los tumores de cabeza y cuello, la detección de metástasis y linfoadenopatías no valorables clínicamente, así como para el diagnóstico de recidivas tumorales. El único trazador que tiene aplicación clínica es la fluor-desoxiglucosa- F18 o FDG. La PET detecta la intensa acumulación de FDG que se produce en los tumores malignos, debido al mayor índice glicolítico que tienen las células neoplásicas. Con la introducción de sistemas híbridos que combinan la tomografía computadorizada o la resonancia magnética con la tomografía por emisión de positrones, se está produciendo un importante avance en el diagnóstico y el seguimiento de la patología oncológica de cabeza y cuello.

Posibilidades diagnósticas de la Tomografía por Emisión de Positrones (PET): Aplicaciones en la patología oncológica bucal y maxilofacial

Se describen los principios de la tomografía por emisión de positrones (PET) como procedimiento diagnóstico de reciente introducción en el campo de las Ciencias de la Salud. Las aplicaciones clínicas principales se dan en un grupo concreto de especialidades: la cardiología, neurología, psiquiatría y sobre todo la oncología. La tomografía por emisión de positrones es una técnica de diagnóstico por la imagen no invasiva de uso clínico. Se trata de una excelente herramienta para el estudio de la estadificación y la posible malignización de los tumores de cabeza y cuello, la detección de metástasis y linfoadenopatías no valorables clínicamente, así como para el diagnóstico de recidivas tumorales. El único trazador que tiene aplicación clínica es la fluor-desoxiglucosa- F18 o FDG. La PET detecta la intensa acumulación de FDG que se produce en los tumores malignos, debido al mayor índice glicolítico que tienen las células neoplásicas. Con la introducción de sistemas híbridos que combinan la tomografía computadorizada o la resonancia magnética con la tomografía por emisión de positrones, se está produciendo un importante avance en el diagnóstico y el seguimiento de la patología oncológica de cabeza y cuello.

Verifique sus conocimientos sobre medicina nuclear (2): tomografía por emisión de positrones (PET) y PET con tomografía computerizada (PET-TC)

La presente entrega de la serie de Nursing sobre las pruebas complementarias está dedicada a la tomografía por emisión de positrones o PET, acrónimo de positron emission tomography. La PET es una técnica de diagnóstico por la imagen de medicina nuclear en la cual se administra al paciente un radiofármaco emisor de positrones. Este radiofármaco se incorpora a los tejidos adecuados siguiendo una vía metabólica determinada. La radiactividad emitida por esos tejidos del paciente es detectable por los equipos PET y se obtienen imágenes que proporcionan una información funcional in vivo. El radiofármaco PET más habitual es un análogo de la glucosa que se llama F-18-fluordesoxiglucosa, conocido como FDG, el cual permite estudiar la actividad metabólica. La incorporación de la tomografía computarizada (TC) en el mismo equipo híbrido PET-TC permite obtener además la información anatómica del paciente. En el presente artículo se describen los fundamentos físicos y fisiológicos básicos de las exploraciones PET-TC con FDG en oncología, así como los procedimientos de enfermería necesarios para el cuidado del paciente y la correcta obtención de las imágenes.

Verifique sus conocimientos sobre medicina nuclear (2): tomografía por emisión de positrones (PET) y PET con tomografía computerizada (PET-TC)

La presente entrega de la serie de Nursing sobre las pruebas complementarias está dedicada a la tomografía por emisión de positrones o PET, acrónimo de positron emission tomography. La PET es una técnica de diagnóstico por la imagen de medicina nuclear en la cual se administra al paciente un radiofármaco emisor de positrones. Este radiofármaco se incorpora a los tejidos adecuados siguiendo una vía metabólica determinada. La radiactividad emitida por esos tejidos del paciente es detectable por los equipos PET y se obtienen imágenes que proporcionan una información funcional in vivo. El radiofármaco PET más habitual es un análogo de la glucosa que se llama F-18-fluordesoxiglucosa, conocido como FDG, el cual permite estudiar la actividad metabólica. La incorporación de la tomografía computarizada (TC) en el mismo equipo híbrido PET-TC permite obtener además la información anatómica del paciente. En el presente artículo se describen los fundamentos físicos y fisiológicos básicos de las exploraciones PET-TC con FDG en oncología, así como los procedimientos de enfermería necesarios para el cuidado del paciente y la correcta obtención de las imágenes.

Engineering the thermal emission of macroporous silicon

Todos los cuerpos emiten luz espontaneamente al ser calentados. El espectro de radiacion es una funcion de la temperatura y el material. Sin embargo, la mayoria de los materiales irradia, en general, en una banda espectral amplia. Algunas matereiales, por el contrario, son capaces de concentrar la radiacion termica en una banda espectral mucho mas estrecha. Estos materiales se conocen como emisores selectivos y su uso tiene un profundo impacto en la eficiencia de sistemas sistemas tales como iluminacion y conversion de energia termofotovoltaica. De los emisores selectivos se espera que sean capaces de operar a altas temperaturas y que emitan en una banda espectral muy concisa. Uno de los metodos mas prometedores para controlar y disenar el espectro de emision termico es la utilizacion de cristales fotonicos. Los cristales fotonicos son estructuras periodicas artificiales capaces de controlar y confinar la luz de formas sin precedentes. Sin embargo, la produccion de dichas estructuras con grandes superficies y capaces de soportar altas temperaturas sigue siendo una dificil tarea. Este trabajo esta dedicada al estudio de las propiedades de emision termica de estructuras 3D de silicio macroporoso en el rango espectral mid-IR (2-30 m). En particular, este trabajo se enfoca en reducir la elevada emisividad del silicio cristalino. Las muestras estudiadas en este trabajo tienen una periodicidad de 4 m, lo que limitan los resultados obtenidos a la banda del infrarrojo medio, aunque estructuras mucho mas pequenas son tecnologicamente realizables con el metodo de fabricacion utilizado. Hemos demostrado que el silicio macroporoso 3D puede inhibir completamente la emision termica en su superficie. Mas aun, esta banda se puede ajustar en un amplio margen mediante pequenos cambios durante la formacion de los macroporos. Tambien hemos demostrado que tanto el ancho como la frecuencia de la banda de inhibicion se puede doblar mediante la aplicacion de tecnicas de postprocesado adecuadas. Finalmente hemos mostrado que es posible crear bandas de baja emisividad arbitrariamente anchas mediante estructuras macroporosas aperiodicas.

Faint arc-minute extended radio emission around Cygnus X-3

Aims.We revisit the vicinity of the microquasar Cygnus X-3 at radio wavelengths. We aim to improve our previous search for possible associated extended radio features/hot spots in the position angle of the Cygnus X-3 relativistic jets focusing on shorter angular scales than previously explored. Methods.Our work is mostly based on analyzing modern survey and archive radio data, mainly including observations carried out with the Very Large Array and the Ryle Telescopes. We also used deep near-infrared images that we obtained in 2005. Results.We present new radio maps of the Cygnus X-3 field computed after combining multi-configuration Very Large Array archive data at 6 cm and different observing runs at 2 cm with the Ryle Telescope. These are probably among the deepest radio images of Cygnus X-3 reported to date at cm wavelengths. Both interferometers reveal an extended radio feature within a few arc-minutes of the microquasar position, thus making our detection more credible. Moreover, this extended emission is possibly non-thermal, although this point still needs confirmation. Its physical connection with the microquasar is tentatively considered under different physical scenarios. We also report on the serendipitous discovery of a likely Fanaroff-Riley type II radio galaxy only away from Cygnus X-3.

Blackbody emission under laser excitation of silicon nanopowder produced by plasma-enhanced chemical-vapor deposition

Previous results concerning radiative emission under laser irradiation of silicon nanopowder are reinterpreted in terms of thermal emission. A model is developed that considers the particles in the powder as independent, so under vacuum the only dissipation mechanism is thermal radiation. The supralinear dependence observed between the intensity of the emitted radiation and laser power is predicted by the model, as is the exponential quenching when the gas pressure around the sample increases. The analysis allows us to determine the sample temperature. The local heating of the sample has been assessed independently by the position of the transverse optical Raman mode. Finally, it is suggested that the photoluminescence observed in porous silicon and similar materials could, in some cases, be blackbody radiation

Determinació de la ubicació estructural dels ions Yb3+ i Nb3+ en Yb:RTP, Nb:RTP i (Nb,Yb):RTP

Estudi elaborat a partir d’una estada al Stony Brook University al juliol del 2006. El RbTiOPO4 (RTP) monocristal•lí és un material d' òptica no lineal molt rellevant i utilitzat en la tecnologia làser actual, químicament molt estable i amb unes propietats físiques molt destacades, entre elles destaquen els alts coeficients electro-òptics i l'alt llindar de dany òptic que presenta. En els últims anys s’està utilitzant tecnològicament en aplicacions d'òptica no lineal en general i electro-òptiques en particular. En alguns casos ja ha substituït, millorant prestacions, a materials tals com el KTP o el LNB(1). Dopant RTP amb ions lantànids (Ln3+) (2-4), el material es converteix en un material làser auto-doblador de freqüència, combinant les seves propietats no lineals amb les de matriu làser. El RTP genera radiació de segon harmònic (SHG) a partir d’un feix fonamental amb longituds d’ona inferiors a 990 nm, que és el límit que presenta el KTP.La determinació de la ubicació estructural i l’estudi de l'entorn local del ions actius làser és de fonamental importància per a la correcta interpretació de les propietats espectroscòpiques d’aquest material. Mesures de difracció de neutrons sobre mostra de pols cristal•lí mostren que els ions Nb5+ i Ln3+ només substitueixin posicions de Ti4+ (8-9). Estudis molt recents d'EPR (electron paramagnetic resonance) semblen indicar que quan la concentració d'ió Ln3+ es baixa, aquest ió presenta la tendència a substituir l'ió alcalí present a l'estructura (10).Després dels resultats obtinguts en el present treball a partir de la tècnica EXAFS a la instal•lació sincrotò del Brookhaven National Laboratory/State University of New York (Stony Brook) es pot concloure definitivament que els ions Nb s’ubiquen en la posició Ti (1) i que els ions Yb3+ es distribueixen paritariament en les dues posicions del Ti (1 i 2). Aquests resultats aporten una valuosa informació per a la correcta interpretació dels espectres, tant d’absorció com d’emissió, del material i per la avaluació dels paràmetres del seu comportament durant l'acció làser.

II Workshop on the use of Computed Tomography (CT) in pig carcass classification. Other CT applications: live animals and meat technology, 16-17th April 2009, Monells (Girona), Spain

Es va realitzar el II Workshop en Tomografia Computeritzada (TC) a Monells. El primer dia es va dedicar íntegrament a la utilització del TC en temes de classificació de canals porcines, i el segon dia es va obrir a altres aplicacions del TC, ja sigui en animals vius o en diferents aspectes de qualitat de la carn o els productes carnis. Al workshop hi van assistir 45 persones de 12 països de la UE. The II workshop on the use of Computed Tomography (CT) in pig carcass classification. Other CT applications: live animals and meat technology was held in Monells. The first day it was dedicated to the use of CT in pig carcass classification. The segond day it was open to otehr CT applications, in live animals or in meat and meat products quality. There were 45 assistants of 12 EU countries.

Estimation of lean meat content in pig carcasses using X-ray Computed Tomography and PLS regression

Lean meat percentage (LMP) is an important carcass quality parameter. The aim of this work is to obtain a calibration equation for the Computed Tomography (CT) scans with the Partial Least Square Regression (PLS) technique in order to predict the LMP of the carcass and the different cuts and to study and compare two different methodologies of the selection of the variables (Variable Importance for Projection — VIP- and Stepwise) to be included in the prediction equation. The error of prediction with cross-validation (RMSEPCV) of the LMP obtained with PLS and selection based on VIP value was 0.82% and for stepwise selection it was 0.83%. The prediction of the LMP scanning only the ham had a RMSEPCV of 0.97% and if the ham and the loin were scanned the RMSEPCV was 0.90%. Results indicate that for CT data both VIP and stepwise selection are good methods. Moreover the scanning of only the ham allowed us to obtain a good prediction of the LMP of the whole carcass.

Vigilance behavior of Pyrenean chamois (Rupicapra pyrenaica pyrenaica): Effect of sex and position in the herd

The Pyrenean chamois (Rupicapra pyrenaica pyrenaica) is a mountain-dwelling ungulate with an extensive presence in open areas. Optimal group size results from the trade off between advantages (a reduction in the risk of predation) and disadvantages (competition between members of the herd) of group living. In addition, advantages and disadvantages of group living may vary depending on the position of each individual within the herd. Our objective was to study the effect of central vs. peripheral position in the herd on feeding and vigilance behavior in male and female Pyrenean chamois and to ascertain if a group size effect existed. We used focal animal sampling and recorded social interactions when a focal animal was involved. With males, vigilance rate was higher in the central part of the group than at the periphery, probably due to a higher density of animals in the central part of the herd and a higher probability of being disturbed by conspecifics. With females, vigilance rate did not differ according to position in the herd. Females spent more time feeding than males, and males showed a higher frequency of the vigilance behavior than females. We did not observe a clear relationship between group size and vigilance behavior. The differences in vigilance behavior might be due to social interactions.

Estudi de la configuració magnètica de l'experiment LTP (LISA Technology Package)

La Teoria de la Relativitat General preveu que quan un objecte massiu és sotmès a una certa acceleració en certes condicions ha d’emetre ones gravitacionals. Es tracta d’un tipus d’on altament energètica però que interacciona amb la matèria de manera molt feble i el seu punt d’emissió és força llunyà. Per la qual cosa la seva detecció és una tasca extraordinàriament complicada. Conseqüentment, la detecció d’aquestes ones es creu molt més factible utilitzant instruments situats a l’espai. Amb aquest objectiu, neis la missió LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Es tracta aquesta d’una missió conjunta entre la NASA i l’ESA amb llançament previst per 2020-2025. Per reduir els riscs que comporta una primera utilització de tecnologia no testejada, unit a l’alt cost econòmic de la missió LISA. Aquesta missió contindrà instruments molt avançats: el LTP (LISA Technoplogy Package), desenvolupat per la Unió Europea, que provarà la tecnologia de LISA i el Drag Free flying system, que s’encarregarà de provar una sèrie de propulsors (thrusters) utilitzats per al control d’actitud i posició de satèl•lit amb precisió de nanòmetres. Particularment, el LTP, està composat per dues masses de prova separades per 35 centímetres, i d’un interferòmetre làser que mesura la variació de la distància relativa entre elles. D’aquesta manera, el LTP mesurarà les prestacions dels equips i les possibles interferències que afecten a la mesura. Entre les fonts de soroll es troben, entre d’altres, el vent i pressió de radiació solar, les càrregues electrostàtiques, el gradient tèrmic, les fluctuacions de voltatge o les forces internes. Una de les possibles causes de soroll és aquella que serà l’objecte d’estudi en aquest projecte de tesi doctoral: la presència dintre del LTP de camps magnètics, que exerceixen una força sobre les masses de prova, la seva estimació i el seu control, prenent en compte les caracterírstiques magnètiques de l’experiment i la dinàmica del satèl•lit.