Copper complexes as a source of redox active MRI contrast agents

The study reports an advance in designing copper-based redox sensing MRI contrast agents. Although the data demonstrate that copper(II) complexes are not able to compete with lanthanoids species in terms of contrast, the redox-dependent switch between diamagnetic copper(I) and paramagnetic copper(II) yields a novel redox-sensitive contrast moiety with potential for reversibility.

Network approaches for the analysis of resting state fMRI data

Negli ultimi anni la teoria dei network è stata applicata agli ambiti più diversi, mostrando proprietà caratterizzanti tutti i network reali. In questo lavoro abbiamo applicato gli strumenti della teoria dei network a dati cerebrali ottenuti tramite MRI funzionale “resting”, provenienti da due esperimenti. I dati di fMRI sono particolarmente adatti ad essere studiati tramite reti complesse, poiché in un esperimento si ottengono tipicamente più di centomila serie temporali per ogni individuo, da più di 100 valori ciascuna. I dati cerebrali negli umani sono molto variabili e ogni operazione di acquisizione dati, così come ogni passo della costruzione del network, richiede particolare attenzione. Per ottenere un network dai dati grezzi, ogni passo nel preprocessamento è stato effettuato tramite software appositi, e anche con nuovi metodi da noi implementati. Il primo set di dati analizzati è stato usato come riferimento per la caratterizzazione delle proprietà del network, in particolare delle misure di centralità, dal momento che pochi studi a riguardo sono stati condotti finora. Alcune delle misure usate indicano valori di centralità significativi, quando confrontati con un modello nullo. Questo comportamento `e stato investigato anche a istanti di tempo diversi, usando un approccio sliding window, applicando un test statistico basato su un modello nullo pi`u complesso. Il secondo set di dati analizzato riguarda individui in quattro diversi stati di riposo, da un livello di completa coscienza a uno di profonda incoscienza. E' stato quindi investigato il potere che queste misure di centralità hanno nel discriminare tra diversi stati, risultando essere dei potenziali bio-marcatori di stati di coscienza. E’ stato riscontrato inoltre che non tutte le misure hanno lo stesso potere discriminante. Secondo i lavori a noi noti, questo `e il primo studio che caratterizza differenze tra stati di coscienza nel cervello di individui sani per mezzo della teoria dei network.

The Feasibly of Functionally Guided Intensity Modulated Radiation Therapy Treatment Planning Using Perfluoropropane-Enhanced MRI for Lung Cancer

Radiotherapy is commonly used to treat lung cancer. However, radiation induced damage to lung tissue is a major limiting factor to its use. To minimize normal tissue lung toxicity from conformal radiotherapy treatment planning, we investigated the use of Perfluoropropane(PFP)-enhanced MR imaging to assess and guide the sparing of functioning lung. Fluorine Enhanced MRI using Perfluoropropane(PFP) is a dynamic multi-breath steady state technique enabling quantitative and qualitative assessments of lung function(1).

Imaging data was obtained from studies previously acquired in the Duke Image Analysis Laboratory. All studies were approved by the Duke IRB. The data was de-identified for this project, which was also approved by the Duke IRB. Subjects performed several breath-holds at total lung capacity(TLC) interspersed with multiple tidal breaths(TB) of Perfluoropropane(PFP)/oxygen mixture. Additive wash-in intensity images were created through the summation of the wash-in phase breath-holds. Additionally, model based fitting was utilized to create parametric images of lung function(1).

Varian Eclipse treatment planning software was used for putative treatment planning. For each subject two plans were made, a standard plan, with no regional functional lung information considered other than current standard models. Another was created using functional information to spare functional lung while maintaining dose to the target lesion. Plans were optimized to a prescription dose of 60 Gy to the target over the course of 30 fractions.

A decrease in dose to functioning lung was observed when utilizing this functional information compared to the standard plan for all five subjects. PFP-enhanced MR imaging is a feasible method to assess ventilatory lung function and we have shown how this can be incorporated into treatment planning to potentially decrease the dose to normal tissue.