Correction of through-plane deformation artifacts in stimulated echo acquisition mode cardiac imaging.

Attempts to use a stimulated echo acquisition mode (STEAM) in cardiac imaging are impeded by imaging artifacts that result in signal attenuation and nulling of the cardiac tissue. In this work, we present a method to reduce this artifact by acquiring two sets of stimulated echo images with two different demodulations. The resulting two images are combined to recover the signal loss and weighted to compensate for possible deformation-dependent intensity variation. Numerical simulations were used to validate the theory. Also, the proposed correction method was applied to in vivo imaging of normal volunteers (n = 6) and animal models with induced infarction (n = 3). The results show the ability of the method to recover the lost myocardial signal and generate artifact-free black-blood cardiac images.

Video analysis software increases the interrater reliability of video gait assessments in children with cerebral palsy.

The aim of this study was to determine the effect of using video analysis software on the interrater reliability of visual assessments of gait videos in children with cerebral palsy. Two clinicians viewed the same random selection of 20 sagittal and frontal video recordings of 12 children with cerebral palsy routinely acquired during outpatient rehabilitation clinics. Both observers rated these videos in a random sequence for each lower limb using the Observational Gait Scale, once with standard video software and another with video analysis software (Dartfish(®)) which can perform angle and timing measurements. The video analysis software improved interrater agreement, measured by weighted Cohen's kappas, for the total score (κ 0.778→0.809) and all of the items that required angle and/or timing measurements (knee position mid-stance κ 0.344→0.591; hindfoot position mid-stance κ 0.160→0.346; foot contact mid-stance κ 0.700→0.854; timing of heel rise κ 0.769→0.835). The use of video analysis software is an efficient approach to improve the reliability of visual video assessments.

Benchmarking therapeutic drug monitoring software: A systematic evaluation of available computer tools

Introduction: Therapeutic drug monitoring (TDM) aims at optimizing treatment by individualizing dosage regimen based on measurement of blood concentrations. Maintaining concentrations within a target range requires pharmacokinetic and clinical capabilities. Bayesian calculation represents a gold standard in TDM approach but requires computing assistance. In the last decades computer programs have been developed to assist clinicians in this assignment. The aim of this benchmarking was to assess and compare computer tools designed to support TDM clinical activities.¦Method: Literature and Internet search was performed to identify software. All programs were tested on common personal computer. Each program was scored against a standardized grid covering pharmacokinetic relevance, user-friendliness, computing aspects, interfacing, and storage. A weighting factor was applied to each criterion of the grid to consider its relative importance. To assess the robustness of the software, six representative clinical vignettes were also processed through all of them.¦Results: 12 software tools were identified, tested and ranked. It represents a comprehensive review of the available software's characteristics. Numbers of drugs handled vary widely and 8 programs offer the ability to the user to add its own drug model. 10 computer programs are able to compute Bayesian dosage adaptation based on a blood concentration (a posteriori adjustment) while 9 are also able to suggest a priori dosage regimen (prior to any blood concentration measurement), based on individual patient covariates, such as age, gender, weight. Among those applying Bayesian analysis, one uses the non-parametric approach. The top 2 software emerging from this benchmark are MwPharm and TCIWorks. Other programs evaluated have also a good potential but are less sophisticated (e.g. in terms of storage or report generation) or less user-friendly.¦Conclusion: Whereas 2 integrated programs are at the top of the ranked listed, such complex tools would possibly not fit all institutions, and each software tool must be regarded with respect to individual needs of hospitals or clinicians. Interest in computing tool to support therapeutic monitoring is still growing. Although developers put efforts into it the last years, there is still room for improvement, especially in terms of institutional information system interfacing, user-friendliness, capacity of data storage and report generation.

Preliminary report on in vivo coronary MRA at 3 Tesla in humans.

Current limitations of coronary magnetic resonance angiography (MRA) include a suboptimal signal-to-noise ratio (SNR), which limits spatial resolution and the ability to visualize distal and branch vessel coronary segments. Improved SNR is expected at higher field strengths, which may provide improved spatial resolution. However, a number of potential adverse effects on image quality have been reported at higher field strengths. The limited availability of high-field systems equipped with cardiac-specific hardware and software has previously precluded successful in vivo human high-field coronary MRA data acquisition. In the present study we investigated the feasibility of human coronary MRA at 3.0 T in vivo. The first results obtained in nine healthy adult subjects are presented.

Benchmarking therapeutic drug monitoring software: A systematic evaluation of available computer tools

Objectives: Therapeutic drug monitoring (TDM) aims at optimizing treatment by individualizing dosage regimen based on blood concentrations measurement. Maintaining concentrations within a target range requires pharmacokinetic (PK) and clinical capabilities. Bayesian calculation represents a gold standard in TDM approach but requires computing assistance. The aim of this benchmarking was to assess and compare computer tools designed to support TDM clinical activities.¦Methods: Literature and Internet were searched to identify software. Each program was scored against a standardized grid covering pharmacokinetic relevance, user-friendliness, computing aspects, interfacing, and storage. A weighting factor was applied to each criterion of the grid to consider its relative importance. To assess the robustness of the software, six representative clinical vignettes were also processed through all of them.¦Results: 12 software tools were identified, tested and ranked. It represents a comprehensive review of the available software characteristics. Numbers of drugs handled vary from 2 to more than 180, and integration of different population types is available for some programs. Nevertheless, 8 programs offer the ability to add new drug models based on population PK data. 10 computer tools incorporate Bayesian computation to predict dosage regimen (individual parameters are calculated based on population PK models). All of them are able to compute Bayesian a posteriori dosage adaptation based on a blood concentration while 9 are also able to suggest a priori dosage regimen, only based on individual patient covariates. Among those applying Bayesian analysis, MM-USC*PACK uses a non-parametric approach. The top 2 programs emerging from this benchmark are MwPharm and TCIWorks. Others programs evaluated have also a good potential but are less sophisticated or less user-friendly.¦Conclusions: Whereas 2 software packages are ranked at the top of the list, such complex tools would possibly not fit all institutions, and each program must be regarded with respect to individual needs of hospitals or clinicians. Programs should be easy and fast for routine activities, including for non-experienced users. Although interest in TDM tools is growing and efforts were put into it in the last years, there is still room for improvement, especially in terms of institutional information system interfacing, user-friendliness, capability of data storage and automated report generation.

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.

Performance of a chromatographic procedure used in the certification of reference material for polycyclic aromatic hydrocarbons in sewage sludge

Semi-automatic capillary gas chromatographic method with classical flame ionization detection, which satisfies the conditions for required performance and gave acceptable results within the framework of an interlaboratory certification programme for PAHs in sewage sludge, is described. The interesting feature of the procedure is that it incorporates automatic operations such as sample fractionation by semi-preparative HPLC, fraction collection at signal level recognition and evaporation under nitrogen flow. Multiple injections in the GC capillary column are performed in the on-column mode via an autosampler with temperature-programmable injector. Automatic data acquisition and chromatogram treatment are made via computer software. This partially automatic procedure releases personnel from tedious and time-consuming tasks and its robust character was validated through the certification of reference material for PAHs in sewage sludge, demonstrating its reliable performance.

ConnectomeViewer - Multi-Modal Multi-Level Network Visualization and Analysis.

Introduction: The field of Connectomic research is growing rapidly, resulting from methodological advances in structural neuroimaging on many spatial scales. Especially progress in Diffusion MRI data acquisition and processing made available macroscopic structural connectivity maps in vivo through Connectome Mapping Pipelines (Hagmann et al, 2008) into so-called Connectomes (Hagmann 2005, Sporns et al, 2005). They exhibit both spatial and topological information that constrain functional imaging studies and are relevant in their interpretation. The need for a special-purpose software tool for both clinical researchers and neuroscientists to support investigations of such connectome data has grown. Methods: We developed the ConnectomeViewer, a powerful, extensible software tool for visualization and analysis in connectomic research. It uses the novel defined container-like Connectome File Format, specifying networks (GraphML), surfaces (Gifti), volumes (Nifti), track data (TrackVis) and metadata. Usage of Python as programming language allows it to by cross-platform and have access to a multitude of scientific libraries. Results: Using a flexible plugin architecture, it is possible to enhance functionality for specific purposes easily. Following features are already implemented: * Ready usage of libraries, e.g. for complex network analysis (NetworkX) and data plotting (Matplotlib). More brain connectivity measures will be implemented in a future release (Rubinov et al, 2009). * 3D View of networks with node positioning based on corresponding ROI surface patch. Other layouts possible. * Picking functionality to select nodes, select edges, get more node information (ConnectomeWiki), toggle surface representations * Interactive thresholding and modality selection of edge properties using filters * Arbitrary metadata can be stored for networks, thereby allowing e.g. group-based analysis or meta-analysis. * Python Shell for scripting. Application data is exposed and can be modified or used for further post-processing. * Visualization pipelines using filters and modules can be composed with Mayavi (Ramachandran et al, 2008). * Interface to TrackVis to visualize track data. Selected nodes are converted to ROIs for fiber filtering The Connectome Mapping Pipeline (Hagmann et al, 2008) processed 20 healthy subjects into an average Connectome dataset. The Figures show the ConnectomeViewer user interface using this dataset. Connections are shown that occur in all 20 subjects. The dataset is freely available from the homepage (connectomeviewer.org). Conclusions: The ConnectomeViewer is a cross-platform, open-source software tool that provides extensive visualization and analysis capabilities for connectomic research. It has a modular architecture, integrates relevant datatypes and is completely scriptable. Visit www.connectomics.org to get involved as user or developer.

Isolated disturbance of written language-acquisition as an initial symptom of epileptic aphasia in a 7-year-old child - a 3-year follow-up-study

A 7-year-old right-handed girl developed partial complex seizures with a left-sided onset. A brief period of post-ictal aphasia of the conduction type was documented before seizure control and complete normalization of oral language were obtained. We also found that she had a history of previous unexplained difficulty with written language acquisition that had occurred prior to the clinically recognized epilepsy and a subsequent loss of this ability. This rapidly improved with control of the epilepsy. The evolution of written language were been followed for 3 years, and continued improvement has occurred with fluctuations related to her epilepsy. This observation adds support to the growing body of data indicating that specific cognitive disturbances can be due to epilepsy in young children. It shows the vulnerability of skills which are in a period of active development, and the possibility that oral/written language can be differentially involved by cerebral dysfunction in the young child.

Human-to-bovine jump of Staphylococcus aureus CC8 is associated with the loss of a β-hemolysin converting prophage and the acquisition of a new staphylococcal cassette chromosome.

Staphylococcus aureus can colonize and infect both humans and animals, but isolates from both hosts tend to belong to different lineages. Our recent finding of bovine-adapted S. aureus showing close genetic relationship to the human S. aureus clonal complex 8 (CC8) allowed us to examine the genetic basis of host adaptation in this particular CC. Using total chromosome microarrays, we compared the genetic makeup of 14 CC8 isolates obtained from cows suffering subclinical mastitis, with nine CC8 isolates from colonized or infected human patients, and nine S. aureus isolates belonging to typical bovine CCs. CC8 isolates were found to segregate in a unique group, different from the typical bovine CCs. Within this CC8 group, human and bovine isolates further segregated into three subgroups, among which two contained a mix of human and bovine isolates, and one contained only bovine isolates. This distribution into specific clusters and subclusters reflected major differences in the S. aureus content of mobile genetic elements (MGEs). Indeed, while the mixed human-bovine clusters carried commonly human-associated β-hemolysin converting prophages, the bovine-only isolates were devoid of such prophages but harbored an additional new non-mec staphylococcal cassette chromosome (SCC) unique to bovine CC8 isolates. This composite cassette carried a gene coding for a new LPXTG-surface protein sharing homologies with a protein found in the environmental bacterium Geobacillus thermoglucosidans. Thus, in contrast to human CC8 isolates, the bovine-only CC8 group was associated with the combined loss of β-hemolysin converting prophages and gain of a new SCC probably acquired in the animal environment. Remaining questions are whether the new LPXTG-protein plays a role in bovine colonization or infection, and whether the new SCC could further acquire antibiotic-resistance genes and carry them back to human.

3D coronary vessel wall imaging utilizing a local inversion technique with spiral image acquisition.

Current 2D black blood coronary vessel wall imaging suffers from a relatively limited coverage of the coronary artery tree. Hence, a 3D approach facilitating more extensive coverage would be desirable. The straightforward combination of a 3D-acquisition technique together with a dual inversion prepulse can decrease the effectiveness of the black blood preparation. To minimize artifacts from insufficiently suppressed blood signal of the nearby blood pools, and to reduce residual respiratory motion artifacts from the chest wall, a novel local inversion technique was implemented. The combination of a nonselective inversion prepulse with a 2D selective local inversion prepulse allowed for suppression of unwanted signal outside a user-defined region of interest. Among 10 subjects evaluated using a 3D-spiral readout, the local inversion pulse effectively suppressed signal from ventricular blood, myocardium, and chest wall tissue in all cases. The coronary vessel wall could be visualized within the entire imaging volume.