Diversity of the Quality Criteria in Qualitative Research in the Health Sciences: Lessons from a Lexicometric Analysis Composed of 133 Guidelines

A review of health sciences literature shows a substantial increase in qualitative publications. This work incorporates a certain number of research quality guidelines. We present the results of the Alceste® lexicometric analysis, which includes 133 quality grids for qualitative research covering five disciplinary fields of the health sciences: medicine and epidemiology, public health and health education, nursing, health sociology and anthropology, psychiatry and psychology. This analysis helped to cross-check the disciplinary fields with the various objectives assigned to the different criteria in the grids examined. The results obtained with Alceste® show the variability of the objectives sought by the authors of the guidelines. These discrepancies are not directly associated to disciplinary fields, and appear to be more closely linked to different qualitative research conceptualizations within the disciplines, and with essential qualitative research validation criteria. These conceptualizations must be clarified to help users better understand the objectives targeted by the grids, and promote more appreciation for qualitative research in the health sciences.

A statistical shape model of the human second cervical vertebra.

PURPOSE: Statistical shape and appearance models play an important role in reducing the segmentation processing time of a vertebra and in improving results for 3D model development. Here, we describe the different steps in generating a statistical shape model (SSM) of the second cervical vertebra (C2) and provide the shape model for general use by the scientific community. The main difficulties in its construction are the morphological complexity of the C2 and its variability in the population. METHODS: The input dataset is composed of manually segmented anonymized patient computerized tomography (CT) scans. The alignment of the different datasets is done with the procrustes alignment on surface models, and then, the registration is cast as a model-fitting problem using a Gaussian process. A principal component analysis (PCA)-based model is generated which includes the variability of the C2. RESULTS: The SSM was generated using 92 CT scans. The resulting SSM was evaluated for specificity, compactness and generalization ability. The SSM of the C2 is freely available to the scientific community in Slicer (an open source software for image analysis and scientific visualization) with a module created to visualize the SSM using Statismo, a framework for statistical shape modeling. CONCLUSION: The SSM of the vertebra allows the shape variability of the C2 to be represented. Moreover, the SSM will enable semi-automatic segmentation and 3D model generation of the vertebra, which would greatly benefit surgery planning.

Bilateral symmetry of radial pulse in high-level tennis players: implications for the validity of central aortic pulse wave analysis.

BACKGROUND: Reconstruction of the central aortic pressure wave from the noninvasive recording of the radial pulse with applanation tonometry has become a standard tool in the field of hypertension. It is not presently known whether recording the radial pulse on the dominant or the nondominant side has any effect on such reconstruction. METHOD: We carried out radial applanation tonometry on both forearms in young, healthy, male volunteers, who were either sedentary (n = 11) or high-level tennis players (n = 10). The purpose of including tennis players was to investigate individuals with extreme asymmetry between the dominant and nondominant upper limb. RESULTS: In the sedentary individuals, forearm circumference and handgrip strength were slightly larger on the dominant (mean +/- SD respectively 27.9 +/- 1.5 cm and 53.8 +/- 10 kg) than on nondominant side (27.3 +/- 1.6 cm, P < 0.001 vs. dominant, and 52.1 +/- 11 kg, P = NS). In the tennis players, differences between sides were more conspicuous (forearm circumference: dominant 28.0 +/- 1.7 cm nondominant 26.4 +/- 1.5 cm, P < 0.001; handgrip strength 61.4 +/- 10.8 vs. 53.4 +/- 9.7 kg, P < 0.001). We found that in both sedentary individuals and tennis players, the radial pulse had identical shape on both sides and, consequently, the reconstructed central aortic pressure waveforms, as well as derived indices of central pulsatility, were not dependent on the side where applanation tonometry was carried out. CONCLUSION: Evidence from individuals with maximal asymmetry of dominant vs. nondominant upper limb indicates that laterality of measurement is not a methodological issue for central pulse wave analysis carried out with radial applanation tonometry.

Confounding effects of heart rate on pulse wave velocity in paced patients with a low degree of atherosclerosis.

BACKGROUND: Pulse wave velocity (PWV), an index of arterial wall stiffness, is modulated by blood pressure (BP). Whether heart rate (HR) is also a modulator of PWV is controversial. Recent research involving mainly patients with high aortic PWV have found either no change or a positive correlation between the two. Given that PWV is increasingly being measured in cardiovascular studies, the relationship between HR and PWV should be known in patients with preserved arterial wall elasticity. OBJECTIVE: The aim of this study was to evaluate the importance of HR as a determinant of the variability in PWV in patients with a low degree of atherosclerosis. DESIGN AND METHODS: Fourteen patients (five female, nine male; aged 68 +/- 8 years) were evaluated post pacemaker implantation due to sick sinus or carotid hypersensitivity syndromes. Carotid-femoral PWV was measured at rest and during atrial pacing at 80, 90 and 100 bpm (paced HR). Arterial femoral blood flow (AFBF) was measured by echodoppler. RESULTS: PWV increased from 6.2 +/- 1.5 m/s (mean +/- SD) during resting sinus rhythm (HR 62 +/- 8 bpm; mean +/- SD) to 6.8 +/- 1.0, 7.0 +/- 0.9, and 7.6 +/- 1.1 m/s at pacing rates of 80, 90 and 100 bpm, respectively (P < 0.0001). Systolic (SBP) and mean blood pressure (MBP) remained constant at all HR levels, whereas AFBF increased in a linear fashion. CONCLUSIONS: These results demonstrate that even in patients with a low degree of atherosclerosis, HR is a potential modulator of carotid-femoral PWV.

Bilateral symmetry of radial pulse in high-level tennis players : implications for the validity of central aortic pulse wave analysis

Rapport de synthèse Ce travail de thèse s'articule autour de l'importance de l'évaluation de la fonction vasculaire et des répercussions au niveau central, cardiaque, des perturbations du réseau vasculaire. Les maladies cardiovasculaires sont prédominantes dans notre société et causes de morbidité et mortalité importante. La mesure de la pression artérielle classique reste le moyen le plus utilisé pour suivre la santé des vaisseaux, mais ne reflète pas directement ce qui se passe au niveau du coeur. La tonométrie d'aplanation permet depuis quelques années de mesurer l'onde de pouls radial, et par le biais d'une fonction mathématique de transfert validée, il est possible d'en déduire la forme et Γ amplitude de l'onde de pouls central, donc de la pression aortique centrale. Cette dernière est un reflet bien plus direct de la post-charge cardiaque, et de nombreuses études cliniques actuelles s'intéressent à cette mesure pour stratifier le risque ou évaluer l'effet d'un traitement vasculaire. Toutefois, bien que cet outil soit de plus en plus utilisé, il est rarement précisé si la latéralité de la mesure joue un rôle, sachant que certaines propriétés des membres supérieurs peuvent être affectées par un usage préférentiel (masse musculaire, densité osseuse, diamètre des artères, capillarisation musculaire, et même fonction endothéliale). On a en effet observé que ces divers paramètre étaient tous augmentés sur un bras entraîné. Dès lors on peut se poser la question de l'influence de ces adaptations physiologiques sur la mesure indirecte effectuée par le biais du pouls radial. Nous avons investigué les deux membres supérieurs de sujets jeunes et sédentaires (SED), ainsi que ceux de sujets sportifs avec un développement fortement asymétrique des bras, soit des joueurs de tennis de haut niveau (TEN). Des mesures anthropométriques incluant la composition corporelle et la circonférence des bras et avant-bras ont montré que TEN présente une asymétrie hautement significative aux deux mesures entre le bras dominant (entraîné) et l'autre, ce qui est aussi présent pour la force de serrage (mesurée au dynamomètre de Jamar). L'analyse des courbes centrales de pouls ne montre aucune différence entre les deux membres dans chaque groupe, par contre on peut observer une différence entre SED et TEN, avec un index d'augmentation diastolique qui est 50 % plus élevé chez TEN. Les index d'augmentation systolique sont identiques dans les deux groupes. On peut retenir de cette étude la validité de la méthode de tonométrie d'aplanation quel que soit le bras utilisé (dominant ou non-dominant) et ce même si une asymétrie conséquente est présente. Ces données sont clairement nouvelles et permettent de s'affranchir de cette variable dans la mesure d'un paramètre cardiovasculaire dont l'importance est actuellement grandissante. Les différences d'index diastolique sont expliquées par la fréquence cardiaque et la vitesse de conduction de l'onde de pouls plus basses chez TEN, causant un retard diastolique du retour de l'onde au niveau central, phénomène précédemment bien décrit dans la littérature.

Parametric estimation of pulse arrival time: a robust approach to pulse wave velocity.

Pulse wave velocity (PWV) is a surrogate of arterial stiffness and represents a non-invasive marker of cardiovascular risk. The non-invasive measurement of PWV requires tracking the arrival time of pressure pulses recorded in vivo, commonly referred to as pulse arrival time (PAT). In the state of the art, PAT is estimated by identifying a characteristic point of the pressure pulse waveform. This paper demonstrates that for ambulatory scenarios, where signal-to-noise ratios are below 10 dB, the performance in terms of repeatability of PAT measurements through characteristic points identification degrades drastically. Hence, we introduce a novel family of PAT estimators based on the parametric modeling of the anacrotic phase of a pressure pulse. In particular, we propose a parametric PAT estimator (TANH) that depicts high correlation with the Complior(R) characteristic point D1 (CC = 0.99), increases noise robustness and reduces by a five-fold factor the number of heartbeats required to obtain reliable PAT measurements.

Pulse wave analysis of aortic pressure: diastole should also be considered.

BACKGROUND: : The systolic augmentation index (sAix), calculated from the central aortic pulse wave (reconstructed from the noninvasive recording of the radial pulse with applanation tonometry), is widely used as a simple index of central arterial stiffness, but has the disadvantage of also being influenced by the timing of the reflected with respect to the forward pressure wave, as shown by its inverse dependence on heart rate (HR). During diastole, the central aortic pulse also contains reflected waves, but their relationship to arterial stiffness and HR has not been studied. METHODS: : In 48 men and 45 women, all healthy, with ages ranging from 19 to 70 years, we measured pulse wave velocity (PWV, patients supine), a standard evaluator of arterial stiffness, and carried out radial applanation tonometry (patients sitting and supine). The impact of reflected waves on the diastolic part of the aortic pressure waveform was quantified in the form of a diastolic augmentation index (dAix). RESULTS: : Across ages, sexes, and body position, there was an inverse relationship between the sAix and the dAix. When PWV and HR were added as covariates to a prediction model including age, sex and body position as main factors, the sAix was directly related to PWV (P < 0.0001) and inversely to HR (P < 0.0001). With the same analysis, the dAix was inversely related to PWV (P < 0.0001) and independent of HR (P = 0.52). CONCLUSION: : The dAix has the same degree of linkage to arterial stiffness as the more conventional sAix, while being immune to the confounding effect of HR. The quantification of diastolic aortic pressure augmentation by reflected waves could be a useful adjunct to pulse wave analysis.

Waveform inversion of crosshole georadar data: influence of source wavelet variability and the suitability of a single wavelet assumption

Waveform-based tomographic imaging of crosshole georadar data is a powerful method to investigate the shallow subsurface because of its ability to provide images of electrical properties in near-surface environments with unprecedented spatial resolution. A critical issue with waveform inversion is the a priori unknown source signal. Indeed, the estimation of the source pulse is notoriously difficult but essential for the effective application of this method. Here, we explore the viability and robustness of a recently proposed deconvolution-based procedure to estimate the source pulse during waveform inversion of crosshole georadar data, where changes in wavelet shape with location as a result of varying near-field conditions and differences in antenna coupling may be significant. Specifically, we examine whether a single, average estimated source current function can adequately represent the pulses radiated at all transmitter locations during a crosshole georadar survey, or whether a separate source wavelet estimation should be performed for each transmitter gather. Tests with synthetic and field data indicate that remarkably good tomographic reconstructions can be obtained using a single estimated source pulse when moderate to strong variability exists in the true source signal with antenna location. Only in the case of very strong variability in the true source pulse are tomographic reconstructions clearly improved by estimating a different source wavelet for each transmitter location.

Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

P-wave velocities of samples from the Penninic of the western Alps along NFP20-west seismic-reflection profiles

Using the transit pulse method, we have determined compressional wave velocities of rocks from various geological units belonging to the Penninic zone along the NFP20-West profiles of the Swiss western Alps. The velocities have been measured at confining pressures up to 400 MPa, along three orthogonal axes defined by the macrostructure of the rocks. The samples analysed show a degree of metamorphism ranging from greenschist to eclogite facies. This collection includes schists, dolomites, gneisses and ophiolitic rocks. The mean velocities range from 5.9 km/s for a quartzitic calcschist to 7.9 km/s for an eclogitic metagabbro. The velocity anisotropy is as high as 20 %. The range of acoustic impedance is wide, from 15 to 27 10(6) kg/m2s. From these measurements, normal incident reflection coefficients for likely rock assemblages within and between geological units were estimated in order to interpret zone of the strong reflections recorded along the seismic profiles. Reflection coefficients as high as 0.17 could be determined.

The role of the right parietal cortex in sound localization: a chronometric single pulse transcranial magnetic stimulation study.

Auditory spatial functions, including the ability to discriminate between the positions of nearby sound sources, are subserved by a large temporo-parieto-frontal network. With the aim of determining whether and when the parietal contribution is critical for auditory spatial discrimination, we applied single pulse transcranial magnetic stimulation on the right parietal cortex 20, 80, 90 and 150 ms post-stimulus onset while participants completed a two-alternative forced choice auditory spatial discrimination task in the left or right hemispace. Our results reveal that transient TMS disruption of right parietal activity impairs spatial discrimination when applied at 20 ms post-stimulus onset for sounds presented in the left (controlateral) hemispace and at 80 ms for sounds presented in the right hemispace. We interpret our finding in terms of a critical role for controlateral temporo-parietal cortices over initial stages of the building-up of auditory spatial representation and for a right hemispheric specialization in integrating the whole auditory space over subsequent, higher-order processing stages.

Magnetic resonance imaging determinants of intraindividual variability in the elderly: combined analysis of grey and white matter.

Elderly individuals display a rapid age-related increase in intraindividual variability (IIV) of their performances. This phenomenon could reflect subtle changes in frontal lobe integrity. However, structural studies in this field are still missing. To address this issue, we computed an IIV index for a simple reaction time (RT) task and performed magnetic resonance imaging (MRI) including voxel based morphometry (VBM) and the tract based spatial statistics (TBSS) analysis of diffusion tensor imaging (DTI) in 61 adults aged from 22 to 88 years. The age-related IIV increase was associated with decreased fractional anisotropy (FA) as well as increased radial (RD) and mean (MD) diffusion in the main white matter (WM) fiber tracts. In contrast, axial diffusion (AD) and grey matter (GM) densities did not show any significant correlation with IIV. In multivariate models, only FA has an age-independent effect on IIV. These results revealed that WM but not GM changes partly mediated the age-related increase of IIV. They also revealed that the association between WM and IIV could not be only attributed to the damage of frontal lobe circuits but concerned the majority of interhemispheric and intrahemispheric corticocortical connections.

Free-breathing 3 T magnetic resonance t(2)-mapping of the heart.

OBJECTIVES: This study sought to establish an accurate and reproducible T(2)-mapping cardiac magnetic resonance (CMR) methodology at 3 T and to evaluate it in healthy volunteers and patients with myocardial infarct. BACKGROUND: Myocardial edema affects the T(2) relaxation time on CMR. Therefore, T(2)-mapping has been established to characterize edema at 1.5 T. A 3 T implementation designed for longitudinal studies and aimed at guiding and monitoring therapy remains to be implemented, thoroughly characterized, and evaluated in vivo. METHODS: A free-breathing navigator-gated radial CMR pulse sequence with an adiabatic T(2) preparation module and an empirical fitting equation for T(2) quantification was optimized using numerical simulations and was validated at 3 T in a phantom study. Its reproducibility for myocardial T(2) quantification was then ascertained in healthy volunteers and improved using an external reference phantom with known T(2). In a small cohort of patients with established myocardial infarction, the local T(2) value and extent of the edematous region were determined and compared with conventional T(2)-weighted CMR and x-ray coronary angiography, where available. RESULTS: The numerical simulations and phantom study demonstrated that the empirical fitting equation is significantly more accurate for T(2) quantification than that for the more conventional exponential decay. The volunteer study consistently demonstrated a reproducibility error as low as 2 ± 1% using the external reference phantom and an average myocardial T(2) of 38.5 ± 4.5 ms. Intraobserver and interobserver variability in the volunteers were -0.04 ± 0.89 ms (p = 0.86) and -0.23 ± 0.91 ms (p = 0.87), respectively. In the infarction patients, the T(2) in edema was 62.4 ± 9.2 ms and was consistent with the x-ray angiographic findings. Simultaneously, the extent of the edematous region by T(2)-mapping correlated well with that from the T(2)-weighted images (r = 0.91). CONCLUSIONS: The new, well-characterized 3 T methodology enables robust and accurate cardiac T(2)-mapping at 3 T with high spatial resolution, while the addition of a reference phantom improves reproducibility. This technique may be well suited for longitudinal studies in patients with suspected or established heart disease.

Estimation of the lateral correlation structure of subsurface water content from surface-based ground-penetrating radar reflection images

Over the past decade, significant interest has been expressed in relating the spatial statistics of surface-based reflection ground-penetrating radar (GPR) data to those of the imaged subsurface volume. A primary motivation for this work is that changes in the radar wave velocity, which largely control the character of the observed data, are expected to be related to corresponding changes in subsurface water content. Although previous work has indeed indicated that the spatial statistics of GPR images are linked to those of the water content distribution of the probed region, a viable method for quantitatively analyzing the GPR data and solving the corresponding inverse problem has not yet been presented. Here we address this issue by first deriving a relationship between the 2-D autocorrelation of a water content distribution and that of the corresponding GPR reflection image. We then show how a Bayesian inversion strategy based on Markov chain Monte Carlo sampling can be used to estimate the posterior distribution of subsurface correlation model parameters that are consistent with the GPR data. Our results indicate that if the underlying assumptions are valid and we possess adequate prior knowledge regarding the water content distribution, in particular its vertical variability, this methodology allows not only for the reliable recovery of lateral correlation model parameters but also for estimates of parameter uncertainties. In the case where prior knowledge regarding the vertical variability of water content is not available, the results show that the methodology still reliably recovers the aspect ratio of the heterogeneity.