Semi-supervised segmentation of ultrasound images based on patch representation and continuous min cut.

Ultrasound segmentation is a challenging problem due to the inherent speckle and some artifacts like shadows, attenuation and signal dropout. Existing methods need to include strong priors like shape priors or analytical intensity models to succeed in the segmentation. However, such priors tend to limit these methods to a specific target or imaging settings, and they are not always applicable to pathological cases. This work introduces a semi-supervised segmentation framework for ultrasound imaging that alleviates the limitation of fully automatic segmentation, that is, it is applicable to any kind of target and imaging settings. Our methodology uses a graph of image patches to represent the ultrasound image and user-assisted initialization with labels, which acts as soft priors. The segmentation problem is formulated as a continuous minimum cut problem and solved with an efficient optimization algorithm. We validate our segmentation framework on clinical ultrasound imaging (prostate, fetus, and tumors of the liver and eye). We obtain high similarity agreement with the ground truth provided by medical expert delineations in all applications (94% DICE values in average) and the proposed algorithm performs favorably with the literature.

Cutting edge: influence of the TCR Vbeta domain on the selection of semi-invariant NKT cells by endogenous ligands.

Invariant Valpha14 (Valpha14i) NKT cells are a murine CD1d-dependent regulatory T cell subset characterized by a Valpha14-Jalpha18 rearrangement and expression of mostly Vbeta8.2 and Vbeta7. Whereas the TCR Vbeta domain influences the binding avidity of the Valpha14i TCR for CD1d-alpha-galactosylceramide complexes, with Vbeta8.2 conferring higher avidity binding than Vbeta7, a possible impact of the TCR Vbeta domain on Valpha14i NKT cell selection by endogenous ligands has not been studied. In this study, we show that thymic selection of Vbeta7(+), but not Vbeta8.2(+), Valpha14i NKT cells is favored in situations where endogenous ligand concentration or TCRalpha-chain avidity are suboptimal. Furthermore, thymic Vbeta7(+) Valpha14i NKT cells were preferentially selected in vitro in response to CD1d-dependent presentation of endogenous ligands or exogenously added self ligand isoglobotrihexosylceramide. Collectively, our data demonstrate that the TCR Vbeta domain influences the selection of Valpha14i NKT cells by endogenous ligands, presumably because Vbeta7 confers higher avidity binding.

Characterization of tumor antigen specific CD8+ T cells and semi-invariant Vα24/Vβ11 NKT cells in tumor invaded liver

Summary: Detailed knowledge on tumor antigen expression and specific immune cells is required for a rational design of immunotherapy for patients with tumor invaded liver. In this study, we confirmed that Cancer/Testis (CT) tumor-associated antigens are frequently expressed in hepatocellular carcinoma (HCC) and searched for the presence of CD8+ T cells specific for these antigens. In 2/10 HLA-A2+ patients with HCC, we found that MAGE-A10 and/or SSX-2 specific CD8+ T cells naturally responded to the disease, since they were enriched in tumor lesions but not in non-tumoral liver. Isolated T cells specifically and strongly killed tumor cells in vitro, suggesting that these CTL were selected in vivo for high avidity antigen recognition, providing the rational for specific immunotherapy of HCC, based on immunization with CT antigens such as MAGE-Al 0 and SSX-2. Type 1 NKT cells express an invariant TCR α chain (Vα24.1α18, paired with Vβ11 in human) and share a specific reactivity to αGalactosylceramide (αGC) presented by CD1d. These cells can display paradoxical immuno-regulatory properties including strong anti-tumor effects upon αGC administration in murine models. To understand why NKT cells were not sufficiently protective against tumor development in patients with tumor invaded liver, we characterized the diversity of Vα24/Vβ11 NKT cells in healthy donors (HD) and cancer patients: NKT cells from HD and patients were generally diverse in terms of TCR β chain (Vβ11) variability and NKT cells from HD showed a variable recognition of αGC loaded CD 1 d multimers. Vα24/ Vβ11 NKT cells can be divided in 3 populations, the CD4, DN (CD4-/CD8-) and CD8 NKT cell subsets that show distinct ability of cytokine production. In addition, our functional analysis revealed that DN and CD8 subsets displayed a higher cytolytic potential and a weaker IFNγ release than the CD4 NKT cell subset. NKT cell subsets were variably represented in the blood of HD and cancer patients. However, HD with high NKT cell frequencies displayed an enrichment of the DN and CD8 subsets, and few of them were suggestive of an oligoclonal expansion in vivo. Comparable NKT cell frequencies were found between blood, non-tumoral liver and tumor of patients. In contrast, we identified a gradual enrichment of CD4 NKT cells from blood to the liver and to the tumor, together with a decrease of DN and CD8 NKT cell subsets. Most patient derived NKT cells were unresponsive upon αGalactosylceramide stimulation ex vivo; NKT cells from few patients displayed a weak responsiveness with different cytokine polarization. The NKT cell repertoire was thus different in tumor tissue, suggesting that CD4 NKT cells infiltrating tumors may be detrimental for protection against tumors and instead may favour the tumor growth/recurrence as recently reported in mice. Résumé en français scientifique : Afin de développer le traitement des patients porteurs d'une tumeur dans le foie par immunothérapie, de nouvelles connaissances sont requises concernant l'expression d'antigènes par les tumeurs et les cellules immunitaires spécifiques de ces antigènes. Nous avons vérifié que des antigènes associés aux tumeurs, tels que les antigènes « Cancer-Testis » (CT), sont fréquemment exprimés par le carcinome hepatocéllulaire (CHC). La recherche de lymphocytes T CD8+ spécifiques (CTL) de ces antigènes a révélé que des CTL spécifiques de MAGE-A10 et/ou SSX-2 ont répondu naturellement à la tumeur chez 2/10 patients étudiés. Ces cellules étaient présentes dans les lésions tumorales mais pas dans le foie adjacent. De plus, ces CTL ont démontré une activité cytolytique forte et spécifique contre les cellules tumorales in vitro, ce qui suggère que ces CTL ont été sélectionnés pour une haute avidité de reconnaissance de l'antigène in vivo. Ces données fournissent une base pour l'immunothérapie spécifique du CHC, en proposant de cibler les antigènes CT tels que MAGE-A10 ou SSX-2. Les cellules NKT de type 1 ont une chaîne α de TCR qui est invariante (chez l'homme, Vα24Jα18, apparié avec Vβ11) et reconnaissent spécifiquement l'αGalactosylceramide (αGC) présenté par CD1d. Ces cellules ont des propriétés immuno¬régulatrices qui peuvent être parfois contradictoires et leur activation par l'αGC induit une forte protection anti-tumorale chez la souris: Afin de comprendre pourquoi ces cellules ne sont pas assez protectrices contre le développement des tumeurs dans le foie chez l'homme, nous avons étudié la diversité des cellules NKT Vα24/Vβ11 d'individus sains (IS) et de patients cancéreux. Les cellules NKT peuvent être sous-divisées en 3 populations : Les CD4, DN (CD4- /CD8-) ou CDS, qui ont la capacité de produire des cytokines différentes. Nos analyses fonctionnelles ont aussi révélé que les sous-populations DN et CD8 ont un potentiel cytolytique plus élevé et une production d'IFNγ plus faible que la sous-population CD4. Ces sous-populations sont représentées de manière variable dans le sang des IS ou des patients. Cependant, les IS avec un taux élevé de cellules NKT ont un enrichissement des sous- populations DN ou CDS, et certains suggèrent qu'il s'agit d'une expansion oligo-clonale in vivo. Les patients avaient des fréquences comparables de cellules NKT entre le sang, le foie et la tumeur. Par contre, la sous-population CD4 était progressivement enrichie du sang vers le foie et la tumeur, tandis que les sous-populations DN ou CD8 était perdues. La plupart des cellules NKT des patients ne réagissaient pas lors de stimulation avec l'αGC ex vivo et les cellules NKT de quelques patients répondaient faiblement et avec des polarisations de cytokines différentes. Ces données suggèrent que les cellules NKT CD4, prédominantes dans les tumeurs, sont inefficaces pour la lutte anti-tumorale et pourraient même favoriser la croissance ou la récurrence tumorale. Donc, une mobilisation spécifique des cellules NKT CD4 négatives par immunothérapie pourrait favoriser l'immunité contre des tumeurs chez l'homme. Résumé en français pour un large public Au sein des globules blancs, les lymphocytes T expriment un récepteur (le TCR), qui est propre à chacun d'entre eux et leur permet d'accrocher de manière très spécifique une molécule appelée antigène. Ce TCR est employé par les lymphocytes pour inspecter les antigènes associés avec des molécules présentatrices à la surface des autres cellules. Les lymphocytes T CD8 reconnaissent un fragment de protéine (ou peptide), qui est présenté par une des molécules du Complexe Majeur d'Histocompatibilité de classe I et tuent la cellule qui présente ce peptide. Ils sont ainsi bien adaptés pour éliminer les cellules qui présentent un peptide issu d'un virus quand la cellule est infectée. D'autres cellules T CD8 reconnaissent des peptides comme les antigènes CT, qui sont produits anormalement par les cellules cancéreuses. Nous avons confirmé que les antigènes CT sont fréquemment exprimés par le cancer du foie. Nous avons également identifié des cellules T CD8 spécifiques d'antigènes CT dans la tumeur, mais pas dans le foie normal de 2 patients sur 10. Cela signifie que ces lymphocytes peuvent être naturellement activés contre la tumeur et sont capables de la trouver. De plus les lymphocytes issus d'un patient ont démontré une forte sensibilité pour reconnaître l'antigène et tuent spécifiquement les cellules tumorales. Les antigènes CT représentent donc des cibles intéressantes qui pourront être intégrés dans des vaccins thérapeutiques du cancer du foie. De cette manière, les cellules T CD8 du patient lui-même pourront être induites à détruire de manière spécifique les cellules cancéreuses. Un nouveau type de lymphocytes T a été récemment découvert: les lymphocytes NKT. Quand ils reconnaissent un glycolipide présenté par la molécule CD1d, ils sont capables, de manière encore incomprise, d'initier, d'augmenter, ou à l'inverse d'inhiber la défense immunitaire. Ces cellules NKT ont démontré qu'elles jouent un rôle important dans la défense contre les tumeurs et particulièrement dans le foie des souris. Nous avons étudié les cellules NKT de patients atteints d'une tumeur dans le foie, afin de comprendre pourquoi elles ne sont pas assez protectrice chez l'homme. Les lymphocytes NKT peuvent être sous-divisés en 3 populations: Les CD4, les DN (CD4-/CD8-) et les CD8. Ces 3 classes de NKT peuvent produire différents signaux chimiques appelés cytokines. Contrairement aux cellules NKT DN ou CDS, seules les cellules NKT CD4 sont capables de produire des cytokines qui sont défavorables pour la défense anti-tumorale. Par ailleurs nous avons trouvé que les cellules NKT CD4 tuent moins bien les cellules cancéreuses que les cellules NKT DN ou CD8. L'analyse des cellules NKT, fraîchement extraites du sang, du foie et de la tumeur de patients a révélé que les cellules NKT CD4 sont progressivement enrichies du sang vers le foie et la tumeur. La large prédominance des NKT CD4 à l'intérieur des tumeurs suggère que, chez l'homme, ces cellules sont inappropriées pour la lutte anti-tumorale. Par ailleurs, la plupart des cellules NKT de patients n'étaient pas capables de produire des cytokines après stimulation avec un antigène. Cela explique également pourquoi ces cellules ne protègent pas contre les tumeurs dans le foie.

Evaluation of the GlideScope for tracheal intubation in patients with cervical spine immobilisation by a semi-rigid collar

RAPPORT DE SYNTHÈSE : Chez les patients présentant une pathologie de la colonne cervicale, l'instrumentation des voies aériennes peut s'avérer délicate. En effet, l'impossibilité d'effectuer une extension de la nuque afin d'aligner correctement l'axe oro-pharyngo-trachéal, ainsi que l'ouverture de bouche limitée par la présence d'une minerve cervicale, rendent la laryngoscopie standard extrêmement difficile. Le but de cette étude est de démontrer que l'intubation oro-trachéale avec une minerve cervicale semi-rigide est possible à l'aide d'un vidéolaryngoscope récemment développé, le GlideScope®. Celui-ci est formé d'une lame courbe présentant une angulation accentuée à 60° à partir de son milieu, avec une petite caméra haute résolution et une source lumineuse enchâssées dans la partie inférieure au point d'inflexion. Différents travaux ont montré les avantages du GlideScope® par rapport à la lame de Macintosh standard "pour l'instrumentation des voies aériennes de routine ou en situation difficile. Après acceptation par la Commission d'Ethique, 50 patients, adultes consentants et programmés pour une intervention chirurgicale élective nécessitant une anesthésie générale ont été inclus dans cette étude. Malgré la présence d'une minerve cervicale semi-rigide Philadelphia® Patriot correctement positionnée et la tête fixée à la table d'opération, tous les patients ont pu être intubés a l'aide du GlideScope®. Aucune complication n'a été documentée pendant la procédure ou en post-opératoire. De plus, nous avons démontré que dans cette situation la visualisation des structures laryngées est significativement améliorée grâce au GlideScope®, par rapport à la lame de Macintosh utilisée lors de toute intubation standard. En conclusion, l'intubation oro-trachéale chez les patients ayant une minerve cervicale et la tête fixée est possible à l'aide du GlideScope®. La meilleure façon de sécuriser les voies aériennes chez les patients présentant une instabilité de la colonne cervicale est un sujet fortement débattu. L'utilisation du GlideScope® pourrait s'avérer une alternative intéressante, en particulier dans les situations d'urgence.

Ectasie sclérale semi-annulaire pré-équatoriale chez un patient glaucomateux onchocerquien [Semi-annular pre-equatorial scleral ectasia in a patient with glaucoma and onchocerciasis].

We present the case of a glaucomatous young patient with onchocerciasis who developed a bilateral pre-equatorial scleral staphyloma with an important scleral thinness. The pathogenesis of anterior staphyloma is discussed: mechanical stress from very high ocular pressure, ocular onchocerciasis, scleral ischemia. A better understanding of scleral mechanical resistance could explain scleral thinness without any clinical scleritis.

Evaluation of the GlideScope (R) for tracheal intubation in patients with cervical spine immobilisation by a semi-rigid collar

Application of cervical collars may reduce cervical spine movements but render tracheal intubation with a standard laryngoscope difficult if not impossible. We hypothesised that despite the presence of a Philadelphia Patriot (R) cervical collar and with the patient's head taped to the trolley, tracheal intubation would be possible in 50 adult patients using the GlideScope (R) and its dedicated stylet. Laryngoscopy was attempted using a Macintosh laryngoscope with a size 4 blade, and the modified Cormack-Lehane grade was scored. Subsequently, laryngoscopy with the GlideScope was graded and followed by tracheal intubation. All patients' tracheas were successfully intubated with the GlideScope. The median (IQR) intubation time was 50 s (43-61 s). The modified Cormack-Lehane grade was 3 or 4 at direct laryngoscopy. It was significantly reduced with the GlideScope (p < 0.0001), reaching grade 2a in most patients. Tracheal intubation in patients wearing a semi-rigid collar and having their head taped to the trolley is possible with the help of the GlideScope.

L'arrêt cardio-respiratoire (ACR) au cabinet médical est-il une réalité et y a-t-il nécessité de s'équiper d'un défribillateur semi-automatique (DSA)?

Introduction: Cette étude a pour but de déterminer la fréquence de survenue de l'arrêt cardio-respiratoire (ACR) au cabinet médical qui constitue un élément de décision quant à la justification de la présence d'un défibrillateur semi-automatique (DSA) au cabinet médical. Matériel et Méthode: Analyse rétrospective des fiches d'intervention pré-hospitalière des ambulances et des SMUR (Service Mobile d'Urgence et de Réanimation) du canton de Vaud (650'000 habitants) entre 2003 et 2006 qui relataient un ACR. Les variables suivantes ont été analysées: chronologie de l'intervention, mesures de réanimation cardio-pulmonaire (RCP) appliquées, diagnostic présumé, suivi à 48 heures. Résultats: 17 ACR (9 _, 8 _) ont eu lieu dans les 1655 cabinets médicaux du canton de Vaud en 4 ans sur un total de 1753 ACR extrahospitaliers, soit 1% de ces derniers. Tous ont motivés une intervention simultanée d'une ambulance et d'un SMUR. L'âge moyen était de 70 ans. Le délai entre l'ACR et l'arrivée sur site d'un DSA était en moyenne de plus de 10 minutes (min-max: 4-25 minutes). Dans 13 cas évaluables, une RCP était en cours à l'arrivée des renforts, mais seulement 7 étaient qualifiées d'efficaces. Le rythme initial était une fibrillation ventriculaire (FV) dans 8 cas et ont tous reçu un choc électrique externe (CEE), dont 1 avant l'arrivée des secours administré dans un cabinet équipé d'un DSA. Le diagnostic était disponible pour 9 cas: 6 cardiopathies, 1 embolie pulmonaire massive, 1 choc anaphylactique et 1 tentamen médicamenteux. Le devenir de ces patients a été marqué par 6 décès sur site, 4 décès à l'admission à l'hôpital et 7 vivants à 48 heures. Les données ne permettent pas d'avoir un suivi ni à la sortie de l'hôpital ni ultérieurement. Conclusions: Bien que la survenue d'un ACR soit très rare au cabinet médical, il mérite une anticipation particulière de la part du médecin. En effet, le délai d'arrivée des services d'urgences nécessite la mise en oeuvre immédiate de mesures par le médecin. En outre, comme professionnel de la santé, il se doit d'intégrer la chaîne de survie en procédant à une alarme précoce du 144 et initier des gestes de premier secours («Basic Life Support»). La présence d'un DSA pourrait être envisagée en fonction notamment de l'éloignement de secours professionnels équipés d'un DSA.

Validation and reproducibility of a semi-quantitative Food Frequency Questionnaire for use in elderly Swiss women.

OBJECTIVE: The principal aim of this study was to develop a Swiss Food Frequency Questionnaire (FFQ) for the elderly population for use in a study to investigate the influence of nutritional factors on bone health. The secondary aim was to assess its validity and both short-term and long-term reproducibility. DESIGN: A 4-day weighed record (4 d WR) was applied to 51 randomly selected women of a mean age of 80.3 years. Subsequently, a detailed FFQ was developed, cross-validated against a further 44 4-d WR, and the short- (1 month, n = 15) and long-term (12 months, n = 14) reproducibility examined. SETTING: French speaking part of Switzerland. SUBJECTS: The subjects were randomly selected women recruited from the Swiss Evaluation of the Methods of Measurement of Osteoporotic Fracture cohort study. RESULTS: Mean energy intakes by 4-d WR and FFQ showed no significant difference [1564.9 kcal (SD 351.1); 1641.3 kcal (SD 523.2) respectively]. Mean crude nutrient intakes were also similar (with nonsignifcant P-values examining the differences in intake) and ranged from 0.13 (potassium) to 0.48 (magnesium). Similar results were found in the reproducibility studies. CONCLUSION: These findings provide evidence that this FFQ adequately estimates nutrient intakes and can be used to rank individuals within distributions of intake in specific populations.

Evaluation of the GlideScope (R) for tracheal intubation in patients with cervical spine immobilization by a semi-rigid collar

Background: In patients with cervical spine injury, a cervical collar may prevent cervical spine movements but renders tracheal intubation with a standard laryngoscope difficult if not impossible. We hypothesized that despite the presence of a semi-rigid cervical collar and with the patient's head taped to the trolley, we would be able to intubate all patients with the GlideScopeR and its dedicated stylet. Methods: 50 adult patients (ASA 1 or 2, BMI ≤35 kg/m2) scheduled for elective surgical procedures requiring tracheal intubation were included. After standardized induction of general anesthesia and neuromuscular blockade, the neck was immobilized with an appropriately sized semi-rigid Philadelphia Patriot® cervical collar, the head was taped to the trolley. Laryngoscopy was attempted using a Macintosh laryngoscope blade 4 and the modified Cormack Lehane grade was noted. Subsequently, laryngoscopy with the GlideScopeR was graded and followed by oro-tracheal intubation. Results: All patients were successfully intubated with the GlideScopeR and its dedicated stylet. The median intubation time was 50 sec [43; 61]. The modified Cormack Lehane grade was 3 or 4 at direct laryngoscopy. It was significantly reduced with the GlideScopeR (p <0.0001), reaching 2a in most of patients. Maximal mouth opening was significantly reduced with the cervical collar applied, 4.5 cm [4.5; 5.0] vs. 2.0 cm [1.8; 2.0] (p <0.0001). Conclusions: The GlideScope® allows oro-tracheal intubation in patients having their cervical spine immobilized by a semi-rigid collar and their head taped to the trolley. It furthermore decreases significantly the modified Cormack Lehane grade.

Uncertainty Quantification Of A Semi-Supervised Support Vector Regression Reservoir Model

Uncertainty quantification of petroleum reservoir models is one of the present challenges, which is usually approached with a wide range of geostatistical tools linked with statistical optimisation or/and inference algorithms. Recent advances in machine learning offer a novel approach to model spatial distribution of petrophysical properties in complex reservoirs alternative to geostatistics. The approach is based of semisupervised learning, which handles both ?labelled? observed data and ?unlabelled? data, which have no measured value but describe prior knowledge and other relevant data in forms of manifolds in the input space where the modelled property is continuous. Proposed semi-supervised Support Vector Regression (SVR) model has demonstrated its capability to represent realistic geological features and describe stochastic variability and non-uniqueness of spatial properties. On the other hand, it is able to capture and preserve key spatial dependencies such as connectivity of high permeability geo-bodies, which is often difficult in contemporary petroleum reservoir studies. Semi-supervised SVR as a data driven algorithm is designed to integrate various kind of conditioning information and learn dependences from it. The semi-supervised SVR model is able to balance signal/noise levels and control the prior belief in available data. In this work, stochastic semi-supervised SVR geomodel is integrated into Bayesian framework to quantify uncertainty of reservoir production with multiple models fitted to past dynamic observations (production history). Multiple history matched models are obtained using stochastic sampling and/or MCMC-based inference algorithms, which evaluate posterior probability distribution. Uncertainty of the model is described by posterior probability of the model parameters that represent key geological properties: spatial correlation size, continuity strength, smoothness/variability of spatial property distribution. The developed approach is illustrated with a fluvial reservoir case. The resulting probabilistic production forecasts are described by uncertainty envelopes. The paper compares the performance of the models with different combinations of unknown parameters and discusses sensitivity issues.

Breeding system and genetic variance in the monogamous, semi-social shrew, Crocidura russula

The population-genetic consequences of monogamy and male philopatry (a rare breeding system in mammals) were investigated using microsatellite markers in the semisocial and anthropophilic shrew Crocidura russula. A hierarchical sampling design over a 16-km geographical transect revealed a large genetic diversity (h = 0.813) with significant differentiation among subpopulations (F-ST = 5-6%), which suggests an exchange of 4.4 migrants per generation. Demic effective-size estimates were very high, due both to this limited gene inflow and to the inner structure of subpopulations. These were made of 13-20 smaller units (breeding groups), comprising an estimate of four breeding pairs each. Members of the same breeding groups displayed significant coancestries (F-LS = 9-10%), which was essentially due to strong male kinship: syntopic males were on average related at the half-sib level. Female dispersal among breeding groups was not complete (similar to 39%), and insufficient to prevent inbreeding. From our results, the breeding strategy of C. russula seems less efficient than classical mammalian systems (polygyny and male dispersal) in disentangling coancestry from inbreeding, but more so in retaining genetic variance.

Fick's law adapted to cationic diffusion in a semi-infinite solid: application to spinel megacrystals

In alkaline lavas, the chemical zoning of megacrystals of spinel is due to the cationic exchange between the latter and the host lava. The application of Fick's law to cationic diffusion profiles allows to calculate the time these crystals have stayed in the lava. Those which are in a chemical equilibrium were in contact with the lava during 20 to 30 days, whereas megacrystals lacking this equilibrium were in contact only for 3 or 4 days. The duration of the rise of an ultrabasic nodule in the volcanic chimney was calculated by applying Stokes' law.