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.

Gamma-ray emission from massive young stellar objects

Context.Massive stars form in dense and massive molecular cores. The exact formation mechanism is unclear, but it is possible that some massive stars are formed by processes similar to those that produce the low-mass stars, with accretion/ejection phenomena occurring at some point of the evolution of the protostar. This picture seems to be supported by the detection of a collimated stellar wind emanating from the massive protostar IRAS 16547-4247. A triple radio source is associated with the protostar: a compact core and two radio lobes. The emission of the southern lobe is clearly non-thermal. Such emission is interpreted as synchrotron radiation produced by relativistic electrons locally accelerated at the termination point of a thermal jet. Since the ambient medium is determined by the properties of the molecular cloud in which the whole system is embedded, we can expect high densities of particles and infrared photons. Because of the confirmed presence of relativistic electrons, inverse Compton and relativistic Bremsstrahlung interactions are unavoidable. Aims.We aim to make quantitative predictions of the spectral energy distribution of the non-thermal spots generated by massive young stellar objects, with emphasis on the particular case of IRAS 16547-4247. Methods.We study the high-energy emission generated by the relativistic electrons which produce the non-thermal radio source in IRAS 16547-4247. We also study the result of proton acceleration at the terminal shock of the thermal jet and make estimates of the secondary gamma rays and electron-positron pairs produced by pion decay. Results.We present spectral energy distributions for the southern lobe of IRAS 16547-4247, for a variety of conditions. We show that high-energy emission might be detectable from this object in the gamma-ray domain. The source may also be detectable in X-rays through long exposures with current X-ray instruments. Conclusions.Gamma-ray telescopes such as GLAST, and even ground-based Cherenkov arrays of new generation can be used to study non-thermal processes occurring during the formation of massive stars.

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.

Explanatory factors of CO2 per capita emission inequality in the European Union

The design of European mitigation policies requires a detailed examination of the factors explaining the unequal emissions in the different countries. This research analyzes the evolution of inequality in CO2 per capita emissions in the European Union (EU-27) in the 1990-2006 period and its explanatory factors. For this purpose, we decompose the Theil index of inequality into the contributions of the different Kaya factors. The decomposition is also applied to the inequality between and within groups of countries (North Europe, South Europe, and East Europe). The analysis shows an important reduction in inequality, to a large extent due to the smaller differences between groups and because of the lower contribution of the energy intensity factor. The importance of the GDP per capita factor increases and becomes the main explanatory factor. However, within the different groups of countries the carbonization index appears to be the most relevant factor in explaining inequalities.

Uranium reserve, nuclear fuel cycle delusion, CO2 emission from the sea, and electricity supply: reflections after the fuel meltdown of Fukushima nuclear power units

The Great Tohoku-Kanto earthquake and resulting tsunami has brought considerable attention to the issue of the construction of new power plants. We argue in this paper, nuclear power is not a sustainable solution to energy problems. First, we explore the stock of uranium-235 and the different schemes developed by the nuclear power industry to exploit this resource. Second, we show that these methods, fast breeder and MOX fuel reactors, are not feasible. Third, we show that the argument that nuclear energy can be used to reduce CO2 emissions is false: the emissions from the increased water evaporation from nuclear power generation must be accounted for. In the case of Japan, water from nuclear power plants is drained into the surrounding sea, raising the water temperature which has an adverse affect on the immediate ecosystem, as well as increasing CO2 emissions from increased water evaporation from the sea. Next, a short exercise is used to show that nuclear power is not even needed to meet consumer demand in Japan. Such an exercise should be performed for any country considering the construction of additional nuclear power plants. Lastly, the paper is concluded with a discussion of the implications of our findings.

Defectos paradójicos en regiones con necrosis miocárdica. análisis mediante gated-spect de perfusión miocárdica.

Objectius: Valorar el significat dels defectes paradoxals (DP) segmentaris (captació en esforç més gran que en repòs) a la gated-SPECT (Single Photon Emission Computer Tomography) de perfusió miocàrdica amb compostos tecneciats en regions amb necrosi miocàrdica. Material i mètodes: Es van revisar 1764 SPECT de perfusió miocàrdica estrès-repòs consecutives de pacients amb infart (IM) previ i es van identificar 117 pacients (6,6%) en els quals els DPs corresponien a una regió amb necrosi miocàrdica. Es van valorar els criteris gammagràfics de viabilitat (intensitat del defecte, valor d'aquesta intensitat ponderat pel nombre de segments compromesos-VIP-, la motilitat i l'engrossiment miocàrdic sistòlic) en els segments d'aquestes regions i les característiques de l'artèria responsable en els 96 pacients en els quals s'havia practicat una coronariografia. Resultats: Es van analitzar 160 necrosis, 125 (75%) paradoxals (67 (54%) en regió AnteroSeptoApical i 58 (46%) en regió InferoLateral) i 35 (25%) no paradoxals (19 (54%) ASA i 16 ( 46%) IL). Els valors de severitat de la necrosi i del VIP van ser inferiors en l'estudi d'estrès respecte al repòs i la diferència d'aquests va ser sempre negativa, evidenciant un comportament gammagràfic paradoxal. Per contra, aquests valors van ser inferiors al repòs respecte a l'estrès en les necrosi no paradoxals posant de manifest un comportament gammagràfic de mínima o nul reversibilitat. Així mateix, es van trobar alteracions lleus en la motilitat i engrossiment de les necrosi paradoxals i moderats en les necrosi no paradoxals. Es van trobar 102 necrosis amb DP i coronariografia dels quals, 84 (88%) tenien permeabilitat a l'artèria responsable de la necrosi i 12 pacients (12%) tenien circulació colateral per compensar l'oclusió de l'artèria responsable. Conclusions: Tots els segments amb DP en regions amb necrosi complien criteris gammagràfics de viabilitat en les imatges d'estrès, considerant aquestes imatges millors per a l'avaluació d'aquest tipus de lesions. El vas responsable de la regió amb DP es trobava permeable o bé presentava circulació colateral evident en els casos en què la coronària es trobava closa.

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.

Oxidation of silicon: further tests for the interfacial silicon emission model

The classical description of Si oxidation given by Deal and Grove has well-known limitations for thin oxides (below 200 Ã). Among the large number of alternative models published so far, the interfacial emission model has shown the greatest ability to fit the experimental oxidation curves. It relies on the assumption that during oxidation Si interstitials are emitted to the oxide to release strain and that the accumulation of these interstitials near the interface reduces the reaction rate there. The resulting set of differential equations makes it possible to model diverse oxidation experiments. In this paper, we have compared its predictions with two sets of experiments: (1) the pressure dependence for subatmospheric oxygen pressure and (2) the enhancement of the oxidation rate after annealing in inert atmosphere. The result is not satisfactory and raises serious doubts about the model’s correctness