Connectivity and tissue microstructural alterations in right and left temporal lobe epilepsy revealed by diffusion spectrum imaging.

Focal epilepsy is increasingly recognized as the result of an altered brain network, both on the structural and functional levels and the characterization of these widespread brain alterations is crucial for our understanding of the clinical manifestation of seizure and cognitive deficits as well as for the management of candidates to epilepsy surgery. Tractography based on Diffusion Tensor Imaging allows non-invasive mapping of white matter tracts in vivo. Recently, diffusion spectrum imaging (DSI), based on an increased number of diffusion directions and intensities, has improved the sensitivity of tractography, notably with respect to the problem of fiber crossing and recent developments allow acquisition times compatible with clinical application. We used DSI and parcellation of the gray matter in regions of interest to build whole-brain connectivity matrices describing the mutual connections between cortical and subcortical regions in patients with focal epilepsy and healthy controls. In addition, the high angular and radial resolution of DSI allowed us to evaluate also some of the biophysical compartment models, to better understand the cause of the changes in diffusion anisotropy. Global connectivity, hub architecture and regional connectivity patterns were altered in TLE patients and showed different characteristics in RTLE vs LTLE with stronger abnormalities in RTLE. The microstructural analysis suggested that disturbed axonal density contributed more than fiber orientation to the connectivity changes affecting the temporal lobes whereas fiber orientation changes were more involved in extratemporal lobe changes. Our study provides further structural evidence that RTLE and LTLE are not symmetrical entities and DSI-based imaging could help investigate the microstructural correlate of these imaging abnormalities.

Magnetic resonance imaging of the chest in the evaluation of cancer patients: state of the art

Magnetic resonance imaging (MRI) has several advantages in the evaluation of cancer patients with thoracic lesions, including involvement of the chest wall, pleura, lungs, mediastinum, esophagus and heart. It is a quite useful tool in the diagnosis, staging, surgical planning, treatment response evaluation and follow-up of these patients. In the present review, the authors contextualize the relevance of MRI in the evaluation of thoracic lesions in cancer patients. Considering that MRI is a widely available method with high contrast and spatial resolution and without the risks associated with the use of ionizing radiation, its use combined with new techniques such as cine-MRI and functional methods such as perfusion- and diffusion-weighted imaging may be useful as an alternative tool with performance comparable or complementary to conventional radiological methods such as radiography, computed tomography and PET/CT imaging in the evaluation of patients with thoracic neoplasias.

Magnetic resonance imaging of the vagina: an overview for radiologists with emphasis on clinical decision making

AbstractMagnetic resonance imaging is a method with high contrast resolution widely used in the assessment of pelvic gynecological diseases. However, the potential of such method to diagnose vaginal lesions is still underestimated, probably due to the scarce literature approaching the theme, the poor familiarity of radiologists with vaginal diseases, some of them relatively rare, and to the many peculiarities involved in the assessment of the vagina. Thus, the authors illustrate the role of magnetic resonance imaging in the evaluation of vaginal diseases and the main relevant findings to be considered in the clinical decision making process.

High-Resolution Magnetic Resonance Imaging Can Reliably Detect Orbital Tumor Recurrence after Enucleation in Children with Retinoblastoma.

PURPOSE: Orbital tumor recurrence is a rare but serious complication in children with retinoblastoma, leading to a high risk of metastasis and death. Therefore, we assume that these recurrences have to be detected and treated as early as possible. Preliminary studies used magnetic resonance imaging (MRI) to evaluate postsurgical findings in the orbit. In this study, we assessed the diagnostic accuracy of high-resolution MRI to detect orbital tumor recurrence in children with retinoblastoma in a large study cohort. DESIGN: Consecutive retrospective study (2007-2013) assessing MRI findings after enucleation. PARTICIPANTS: A total of 103 MRI examinations of 55 orbits (50 children, 27 male/23 female, mean age 16.3±12.4 months) with a median time of 8 months (range, 0-93) after enucleation for retinoblastoma. METHODS: High-resolution MRI using orbital surface coils was performed on 1.5 Tesla MRI systems to assess abnormal orbital findings. MAIN OUTCOME MEASURES: Five European experts in retinoblastoma imaging evaluated the MRI examinations regarding the presence of abnormal orbital gadolinium enhancement and judged them as "definitive tumor," "suspicious of tumor," "postsurgical condition/scar formation," or "without pathologic findings." The findings were correlated to histopathology (if available), MRI, and clinical follow-up. RESULTS: Abnormal orbital enhancement was a common finding after enucleation (100% in the first 3 months after enucleation, 64.3% >3 years after enucleation). All histopathologically confirmed tumor recurrences (3 of 55 orbits, 5.5%) were correctly judged as "definitive tumor" in MRI. Two orbits from 2 children rated as "suspicious of tumor" received intravenous chemotherapy without histopathologic confirmation; further follow-up (67 and 47 months) revealed no sign of tumor recurrence. In 90.2%, no tumor was suspected on MRI, which was clinically confirmed during follow-up (median follow-up after enucleation, 45 months; range, 8-126). CONCLUSIONS: High-resolution MRI with orbital surface coils may reliably distinguish between common postsurgical contrast enhancement and orbital tumor recurrence, and therefore may be a useful tool to evaluate orbital tumor recurrence after enucleation in children with retinoblastoma. We recommend high-resolution MRI as a potential screening tool for the orbit in children with retinoblastoma to exclude tumor recurrence, especially in high-risk patients within the critical first 2 years after enucleation.

Imaging and Characterisation of Dirt Particles in Pulp and Paper

Dirt counting and dirt particle characterisation of pulp samples is an important part of quality control in pulp and paper production. The need for an automatic image analysis system to consider dirt particle characterisation in various pulp samples is also very critical. However, existent image analysis systems utilise a single threshold to segment the dirt particles in different pulp samples. This limits their precision. Based on evidence, designing an automatic image analysis system that could overcome this deficiency is very useful. In this study, the developed Niblack thresholding method is proposed. The method defines the threshold based on the number of segmented particles. In addition, the Kittler thresholding is utilised. Both of these thresholding methods can determine the dirt count of the different pulp samples accurately as compared to visual inspection and the Digital Optical Measuring and Analysis System (DOMAS). In addition, the minimum resolution needed for acquiring a scanner image is defined. By considering the variation in dirt particle features, the curl shows acceptable difference to discriminate the bark and the fibre bundles in different pulp samples. Three classifiers, called k-Nearest Neighbour, Linear Discriminant Analysis and Multi-layer Perceptron are utilised to categorize the dirt particles. Linear Discriminant Analysis and Multi-layer Perceptron are the most accurate in classifying the segmented dirt particles by the Kittler thresholding with morphological processing. The result shows that the dirt particles are successfully categorized for bark and for fibre bundles.

CT and PET/CT Hybrid Imaging of Coronary Artery Disease

Coronary artery disease (CAD) is a chronic process that evolves over decades and may culminate in myocardial infarction (MI). While invasive coronary angiography (ICA) is still considered the gold standard of imaging CAD, non-invasive assessment of both the vascular anatomy and myocardial perfusion has become an intriguing alternative. In particular, computed tomography (CT) and positron emission tomography (PET) form an attractive combination for such studies. Increased radiation dose is, however, a concern. Our aim in the current thesis was to test novel CT and PET techniques alone and in hybrid setting in the detection and assessment of CAD in clinical patients. Along with diagnostic accuracy, methods for the reduction of the radiation dose was an important target. The study investigating the coronary arteries of patients with atrial fibrillation (AF) showed that CAD may be an important etiology of AF because a high prevalence of CAD was demonstrated within AF patients. In patients with suspected CAD, we demonstrated that a sequential, prospectively ECG-triggered CT technique was applicable to nearly 9/10 clinical patients and the radiation dose was over 60% lower than with spiral CT. To detect the functional significance of obstructive CAD, a novel software for perfusion quantification, CarimasTM, showed high reproducibility with 15O-labelled water in PET, supporting feasibility and good clinical accuracy. In a larger cohort of 107 patients with moderate 30-70% pre-test probability of CAD, hybrid PET/CT was shown to be a powerful diagnostic method in the assessment of CAD with diagnostic accuracy comparable to that of invasive angiography and fractional flow reserve (FFR) measurements. A hybrid study may be performed with a reasonable radiation dose in a vast majority of the cases, improving the performance of stand-alone PET and CT angiography, particularly when the absolute quantification of the perfusion is employed. These results can be applied into clinical practice and will be useful for daily clinical diagnosis of CAD.

Imaging of Dopamine and Serotonin Transporters. Pre-clinical Studies with Radiotracers for Positron Emission Tomography

The action of the neurotransmitters dopamine (DA) and serotonin (5-HT) at synapses is terminated by their rapid reuptake into presynaptic nerve endings via plasma membrane dopamine (DAT) and serotonin (SERT) transporters. Alterations in the function of these transporters have been suggested as a feature of several neurological and neuropsychiatric diseases, such as Parkinson’s disease (PD), depression, and anxiety. A suitable clinical method for studying these transporters non-invasively in vivo is positron emission tomography (PET) utilizing radiopharmaceuticals (tracers) labelled with short-lived positron-emitting radionuclides. The aim of this study was to evaluate in rats two novel radiotracers, [¹⁸F]beta -CFT-FP and ¹⁸FFMe-McN, for imaging DAT and SERT, respectively, using in vitro, ex vivo and in vivo methods. Substituting an N-methyl in [¹⁸F]beta-CFT, a well known DAT tracer, with a ¹⁸Ffluoropropyl group significantly changed the properties of the tracer. [¹⁸F]beta- CFT showed slow kinetics and metabolism, and a high specific uptake in the striatum, whereas [¹⁸F]beta-CFT-FP showed fast kinetics and metabolism, and a moderate specific uptake in the striatum. [¹⁸F]betaCFT-FP was selective for DAT; but [¹⁸F]beta-CFT also bound to the noradrenaline transporter. [¹⁸F]beta-CFT-FP may be a suitable PET tracer for imaging the striatal DAT sites, but a tracer with a higher affinity is needed for imaging extrastriatal DAT sites. In rats, ¹⁸FFMe-McN showed high target-to-non-target ratios, specificity and selectivity for SERT, but slow kinetics. However, ¹⁸FFMe-McN reveals potential for imaging SERT, at least in pre-clinical studies. In addition, the sensitivities of [¹⁸F]beta CFT and [¹⁸ F]FDOPA (a precursor of DA) for detecting mild nigrostriatal hypofunction were compared in an animal model of PD. The uptake of [¹⁸F]FDOPA was significantly affected by compensatory effects in dopaminergic cells, whereas [¹⁸F]beta-CFT was more sensitive and therefore more suitable for PET studies of mild dopaminergic symptoms. In conclusion, both novel tracers, [¹⁸F]-CFT-FP and ¹⁸FFMe-McN, have potential, but are not optimal PET tracers for DAT and SERT imaging in rats, respectively. [¹⁸F]beta-CFT is superior to [18F]FDOPA for imaging mild nigral lesions in rat brains.

Cadastral maps of irrigated areas by center pivots in the State of Minas Gerais, using CBERS-2B/CCD satellite imaging

Medium-resolution satellite images have been widely used for the identification and quantification of irrigated areas by center pivot. These areas, which present predominantly circular forms, can be easily identified by visual analyses of these images. In addition to identifying and quantifying areas irrigated by center pivot, other information that is associated to these areas is fundamental for producing cadastral maps. The goal of this work was to generate cadastral mapping of areas irrigated by center pivots in the State of Minas Gerais, Brazil, with the purpose of supplying information on irrigated agriculture. Using the satellite CBERS2B/CCD, images were used to identify and quantify irrigated areas and then associate these areas with a database containing information about: irrigated area, perimeter, municipality, path row, basin in which the pivot is located, and the date of image acquisition.3,781 center pivots systems were identified. The smallest area irrigated was 4.6 hectares and the largest one was 192.6 hectares. The total estimated value of irrigated area was 254,875 hectares. The largest number of center pivots appeared in the municipalities of Unaí and Paracatu, with 495 and 459 systems, respectively. Cadastral mapping is a very useful tool to assist and enhance information on irrigated agriculture in the State of Minas Gerais.

Optical coherence tomography imaging of the basal ganglia: feasibility and brief review

Optical coherence tomography (OCT) is a promising medical imaging technique that uses light to capture real-time cross-sectional images from biological tissues in micrometer resolution. Commercially available optical coherence tomography systems are employed in diverse applications, including art conservation and diagnostic medicine, notably in cardiology and ophthalmology. Application of this technology in the brain may enable distinction between white matter and gray matter, and obtainment of detailed images from within the encephalon. We present, herein, the in vivo implementation of OCT imaging in the rat brain striatum. For this, two male 60-day-old rats (Rattus norvegicus, Albinus variation, Wistar) were stereotactically implanted with guide cannulas into the striatum to guide a 2.7-French diameter high-definition OCT imaging catheter (Dragonfly™, St. Jude Medical, USA). Obtained images were compared with corresponding histologically stained sections to collect imaging samples. A brief analysis of OCT technology and its current applications is also reported, as well as intra-cerebral OCT feasibility on brain mapping during neurosurgical procedures.

Vector flow mapping using plane wave ultrasound imaging

Les diagnostics cliniques des maladies cardio-vasculaires sont principalement effectués à l’aide d’échographies Doppler-couleur malgré ses restrictions : mesures de vélocité dépendantes de l’angle ainsi qu’une fréquence d’images plus faible à cause de focalisation traditionnelle. Deux études, utilisant des approches différentes, adressent ces restrictions en utilisant l’imagerie à onde-plane, post-traitée avec des méthodes de délai et sommation et d’autocorrélation. L’objectif de la présente étude est de ré-implémenté ces méthodes pour analyser certains paramètres qui affecte la précision des estimations de la vélocité du flux sanguin en utilisant le Doppler vectoriel 2D. À l’aide d’expériences in vitro sur des flux paraboliques stationnaires effectuées avec un système Verasonics, l’impact de quatre paramètres sur la précision de la cartographie a été évalué : le nombre d’inclinaisons par orientation, la longueur d’ensemble pour les images à orientation unique, le nombre de cycles par pulsation, ainsi que l’angle de l’orientation pour différents flux. Les valeurs optimales sont de 7 inclinaisons par orientation, une orientation de ±15° avec 6 cycles par pulsation. La précision de la reconstruction est comparable à l’échographie Doppler conventionnelle, tout en ayant une fréquence d’image 10 à 20 fois supérieure, permettant une meilleure caractérisation des transitions rapides qui requiert une résolution temporelle élevée.

Analysis of the esophagogastric junction using the 3D high resolution manometry

Contexte & Objectifs : La manométrie perfusée conventionnelle et la manométrie haute résolution (HRM) ont permis le développement d’une variété de paramètres pour mieux comprendre la motilité de l'œsophage et quantifier les caractéristiques de la jonction œsophago-gastrique (JOG). Cependant, l'anatomie de la JOG est complexe et les enregistrements de manométrie détectent à la fois la pression des structures intrinsèques et des structures extrinsèques à l'œsophage. Ces différents composants ont des rôles distincts au niveau de la JOG. Les pressions dominantes ainsi détectées au niveau de la JOG sont attribuables au sphincter œsophagien inférieur (SOI) et aux piliers du diaphragme (CD), mais aucune des technologies manométriques actuelles n’est capable de distinguer ces différents composants de la JOG. Lorsqu’on analyse les caractéristiques de la JOG au repos, celle ci se comporte avant tout comme une barrière antireflux. Les paramètres manométriques les plus couramment utilisés dans ce but sont la longueur de la JOG et le point d’inversion respiratoire (RIP), défini comme le lieu où le pic de la courbe de pression inspiratoire change de positif (dans l’abdomen) à négatif (dans le thorax), lors de la classique manœuvre de « pull-through ». Cependant, l'importance de ces mesures reste marginale comme en témoigne une récente prise de position de l’American Gastroenterology Association Institute (AGAI) (1) qui concluait que « le rôle actuel de la manométrie dans le reflux gastro-œsophagien (RGO) est d'exclure les troubles moteurs comme cause des symptômes présentés par la patient ». Lors de la déglutition, la mesure objective de la relaxation de la JOG est la pression de relaxation intégrée (IRP), qui permet de faire la distinction entre une relaxation normale et une relaxation anormale de la JOG. Toutefois, puisque la HRM utilise des pressions moyennes à chaque niveau de capteurs, certaines études de manométrie laissent suggérer qu’il existe une zone de haute pression persistante au niveau de la JOG même si un transit est mis en évidence en vidéofluoroscopie. Récemment, la manométrie haute résolution « 3D » (3D-HRM) a été développée (Given Imaging, Duluth, GA) avec le potentiel de simplifier l'évaluation de la morphologie et de la physiologie de la JOG. Le segment « 3D » de ce cathéter de HRM permet l'enregistrement de la pression à la fois de façon axiale et radiale tout en maintenant une position fixe de la sonde, et évitant ainsi la manœuvre de « pull-through ». Par conséquent, la 3D-HRM devrait permettre la mesure de paramètres importants de la JOG tels que sa longueur et le RIP. Les données extraites de l'enregistrement fait par 3D-HRM permettraient également de différencier les signaux de pression attribuables au SOI des éléments qui l’entourent. De plus, l’enregistrement des pressions de façon radiaire permettrait d’enregistrer la pression minimale de chaque niveau de capteurs et devrait corriger cette zone de haute pression parfois persistante lors la déglutition. Ainsi, les objectifs de ce travail étaient: 1) de décrire la morphologie de la JOG au repos en tant que barrière antireflux, en comparant les mesures effectuées avec la 3D-HRM en temps réel, par rapport à celle simulées lors d’une manœuvre de « pull-through » et de déterminer quelles sont les signatures des pressions attribuables au SOI et au diaphragme; 2) d’évaluer la relaxation de la JOG pendant la déglutition en testant l'hypothèse selon laquelle la 3D-HRM permet le développement d’un nouveau paradigme (appelé « 3D eSleeve ») pour le calcul de l’IRP, fondé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteur de pression le long de la JOG. Ce nouveau paradigme sera comparé à une étude de transit en vidéofluoroscopie pour évaluer le gradient de pression à travers la JOG. Méthodes : Nous avons utilisé un cathéter 3D-HRM, qui incorpore un segment dit « 3D » de 9 cm au sein d’un cathéter HRM par ailleurs standard. Le segment 3D est composé de 12 niveaux (espacés de 7.5mm) de 8 capteurs de pression disposés radialement, soit un total de 96 capteurs. Neuf volontaires ont été étudiés au repos, où des enregistrements ont été effectués en temps réel et pendant une manœuvre de « pull-through » du segment 3D (mobilisation successive du cathéter de 5 mm, pour que le segment 3D se déplace le long de la JOG). Les mesures de la longueur du SOI et la détermination du RIP ont été réalisées. La longueur de la JOG a été mesurée lors du « pull-through » en utilisant 4 capteurs du segment 3D dispersés radialement et les marges de la JOG ont été définies par une augmentation de la pression de 2 mmHg par rapport à la pression gastrique ou de l’œsophage. Pour le calcul en temps réel, les limites distale et proximale de la JOG ont été définies par une augmentation de pression circonférentielle de 2 mmHg par rapport à la pression de l'estomac. Le RIP a été déterminée, A) dans le mode de tracé conventionnel avec la méthode du « pull-through » [le RIP est la valeur moyenne de 4 mesures] et B) en position fixe, dans le mode de représentation topographique de la pression de l’œsophage, en utilisant l’outil logiciel pour déterminer le point d'inversion de la pression (PIP). Pour l'étude de la relaxation de la JOG lors de la déglutition, 25 volontaires ont été étudiés et ont subi 3 études de manométrie (10 déglutitions de 5ml d’eau) en position couchée avec un cathéter HRM standard et un cathéter 3D-HRM. Avec la 3D-HRM, l’analyse a été effectuée une fois avec le segment 3D et une fois avec une partie non 3D du cathéter (capteurs standard de HRM). Ainsi, pour chaque individu, l'IRP a été calculée de quatre façons: 1) avec la méthode conventionnelle en utilisant le cathéter HRM standard, 2) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment standard du cathéter 3D-HRM, 3) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment « 3D » du cathéter 3D-HRM, et 4) avec le nouveau paradigme (3D eSleeve) qui recueille la pression minimale de chaque niveau de capteurs (segment 3D). Quatorze autres sujets ont subi une vidéofluoroscopie simultanée à l’étude de manométrie avec le cathéter 3D-HRM. Les données de pression ont été exportés vers MATLAB ™ et quatre pressions ont été mesurées simultanément : 1) la pression du corps de l’œsophage, 2cm au-dessus de la JOG, 2) la pression intragastrique, 3) la pression radiale moyenne de la JOG (pression du eSleeve) et 4) la pression de la JOG en utilisant la pression minimale de chaque niveau de capteurs (pression du 3D eSleeve). Ces données ont permis de déterminer le temps permissif d'écoulement du bolus (FPT), caractérisé par la période au cours de laquelle un gradient de pression existe à travers la JOG (pression œsophagienne > pression de relaxation de la JOG > pression gastrique). La présence ou l'absence du bolus en vidéofluoroscopie et le FPT ont été codés avec des valeurs dichotomiques pour chaque période de 0,1 s. Nous avons alors calculé la sensibilité et la spécificité correspondant à la valeur du FPT pour la pression du eSleeve et pour la pression du 3D eSleeve, avec la vidéofluoroscopie pour référence. Résultats : Les enregistrements avec la 3D-HRM laissent suggérer que la longueur du sphincter évaluée avec la méthode du « pull-through » était grandement exagéré en incorporant dans la mesure du SOI les signaux de pression extrinsèques à l’œsophage, asymétriques et attribuables aux piliers du diaphragme et aux structures vasculaires. L’enregistrement en temps réel a permis de constater que les principaux constituants de la pression de la JOG au repos étaient attribuables au diaphragme. L’IRP calculé avec le nouveau paradigme 3D eSleeve était significativement inférieur à tous les autres calculs d'IRP avec une limite supérieure de la normale de 12 mmHg contre 17 mmHg pour l’IRP calculé avec la HRM standard. La sensibilité (0,78) et la spécificité (0,88) du 3D eSleeve étaient meilleurs que le eSleeve standard (0,55 et 0,85 respectivement) pour prédire le FPT par rapport à la vidéofluoroscopie. Discussion et conclusion : Nos observations suggèrent que la 3D-HRM permet l'enregistrement en temps réel des attributs de la JOG, facilitant l'analyse des constituants responsables de sa fonction au repos en tant que barrière antireflux. La résolution spatiale axiale et radiale du segment « 3D » pourrait permettre de poursuivre cette étude pour quantifier les signaux de pression de la JOG attribuable au SOI et aux structures extrinsèques (diaphragme et artéfacts vasculaires). Ces attributs du cathéter 3D-HRM suggèrent qu'il s'agit d'un nouvel outil prometteur pour l'étude de la physiopathologie du RGO. Au cours de la déglutition, nous avons évalué la faisabilité d’améliorer la mesure de l’IRP en utilisant ce nouveau cathéter de manométrie 3D avec un nouveau paradigme (3D eSleeve) basé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteurs de pression. Nos résultats suggèrent que cette approche est plus précise que celle de la manométrie haute résolution standard. La 3D-HRM devrait certainement améliorer la précision des mesures de relaxation de la JOG et cela devrait avoir un impact sur la recherche pour modéliser la JOG au cours de la déglutition et dans le RGO.

Fluorescent Superparamagnetic Iron Oxide Core–Shell Nanoprobes for Multimodal Cellular Imaging

Multimodal imaging agents that combine magnetic and fluorescent imaging capabilities are desirable for the high spatial and temporal resolution. In the present work, we report the synthesis of multifunctional fluorescent ferrofluids using iron oxide as the magnetic core and rhodamine B as fluorochrome shell. The core–shell structure was designed in such a way that fluorescence quenching due to the inner magnetic core was minimized by an intermediate layer of silica. The intermediate passive layer of silica was realized by a novel method which involves the esterification reaction between the epoxy group of prehydrolysed 3-Glyidoxypropyltrimethoxysilane and the surfactant over iron oxide. The as-synthesized ferrofluids have a high saturation magnetization in the range of 62–65 emu/g and were found to emit light of wavelength 640 nm ( excitation = 446 nm). Time resolved life time decay analysis showed a bi-exponential decay pattern with an increase in the decay life time in the presence of intermediate silica layer. Cytotoxicity studies confirmed the cell viability of these materials. The in vitro MRI imaging illustrated a high contrast when these multimodal nano probes were employed and the R2 relaxivity of these ∗Author to whom correspondence should be addressed. Email: smissmis@gmail.com sample was found to be 334 mM−1s−1 which reveals its high potential as a T2 contrast enhancing agent

Femtosecond imaging-mode laser-induced breakdown spectroscopy

Many nonlinear optical microscopy techniques based on the high-intensity nonlinear phenomena were developed recent years. A new technique based on the minimal-invasive in-situ analysis of the specific bound elements in biological samples is described in the present work. The imaging-mode Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is proposed as a combination of LIBS, femtosecond laser material processing and microscopy. The Calcium distribution in the peripheral cell wall of the sunflower seedling (Helianthus Annuus L.) stem is studied as a first application of the imaging-mode LIBS. At first, several nonlinear optical microscopy techniques are overviewed. The spatial resolution of the imaging-mode LIBS microscope is discussed basing on the Point-Spread Function (PSF) concept. The primary processes of the Laser-Induced Breakdown (LIB) are overviewed. We consider ionization, breakdown, plasma formation and ablation processes. Water with defined Calcium salt concentration is used as a model of the biological object in the preliminary experiments. The transient LIB spectra are measured and analysed for both nanosecond and femtosecond laser excitation. The experiment on the local Calcium concentration measurements in the peripheral cell wall of the sunflower seedling stem employing nanosecond LIBS shows, that nanosecond laser is not a suitable excitation source for the biological applications. In case of the nanosecond laser the ablation craters have random shape and depth over 20 µm. The analysis of the femtosecond laser ablation craters shows the reproducible circle form. At 3.5 µJ laser pulse energy the diameter of the crater is 4 µm and depth 140 nm for single laser pulse, which results in 1 femtoliter analytical volume. The experimental result of the 2 dimensional and surface sectioning of the bound Calcium concentrations is presented in the work.

Angiorresonancia versus angiografía por sustracción digital en el seguimiento de aneurismas intracraneales embolizados. Comparación del desempeño diagnóstico

Introducción: La DSA es el método de elección para el seguimiento de pacientes con aneurismas intracraneales embolizados; esta se puede asociar a complicaciones incapacitantes o mortales. La MRA se ha propuesto como método alternativo por menor costo y menos morbi-mortalidad, aunque su desempeño diagnóstico permanece en discusión debido al desarrollo de nuevos protocolos, resonadores más potentes y nuevas aplicaciones de la DSA. Metodología: Exploramos la literatura hasta la actualidad y comparamos el desempeño diagnóstico de la MRA con la DSA para detectar flujo residual posterior a la embolización terapéutica de aneurismas intracraneales. Realizamos una revisión sistemática de la literatura y meta-análisis basados en 34 artículos detectados en la búsqueda que incluyó las bases de datos PubMed, Scopus, ScIELO y BVS. Resultados: La TOF-MRA demostró sensibilidad de 86.8% (84.3%-89.1%) y especificidad de 91.2% (89%-93.1%); la SROC para TOF-MRA demostró un AUC de 0.95. El desempeño de la CE-MRA demostró sensibilidad de 88.1% (84.6%-91.1%) y especificidad de 89.1% (85.7%-91.9%); la SROC presentó una AUC de 0.93. El análisis estratificado por potencia del resonador encontró que la TOF-MRA tiene mejor desempeño con el resonador de 3T, aunque no es estadísticamente significativo. La concordancia interobservador con TOF-MRA y CE-MRA fue moderada a muy buena. Discusión: El desempeño diagnóstico de la MRA en el seguimiento de aneurismas intracraneales embolizados demostró ser bueno, con sensibilidad mayor a 84%, siendo ligeramente mejor con TOF-MRA, sin lograr reemplazar la DSA. Sin embargo, los resultados deben ser evaluados con precaución por la heterogeneidad de los resultados de los estudios incluidos. (Abreviaturas: DSA: Angiografía por Sustracción Digital; MRA: Angiografía por Resonancia Magnética; TOF-MRA: Angiorresonancia por Tiempo de Vuelo; CE-MRA: Angiorresonancia contrastada).

VLSI architecture for motion estimation in underwater imaging

El treball desenvolupat en aquesta tesi aprofundeix i aporta solucions innovadores en el camp orientat a tractar el problema de la correspondència en imatges subaquàtiques. En aquests entorns, el que realment complica les tasques de processat és la falta de contorns ben definits per culpa d'imatges esborronades; un fet aquest que es deu fonamentalment a il·luminació deficient o a la manca d'uniformitat dels sistemes d'il·luminació artificials. Els objectius aconseguits en aquesta tesi es poden remarcar en dues grans direccions. Per millorar l'algorisme d'estimació de moviment es va proposar un nou mètode que introdueix paràmetres de textura per rebutjar falses correspondències entre parells d'imatges. Un seguit d'assaigs efectuats en imatges submarines reals han estat portats a terme per seleccionar les estratègies més adients. Amb la finalitat d'aconseguir resultats en temps real, es proposa una innovadora arquitectura VLSI per la implementació d'algunes parts de l'algorisme d'estimació de moviment amb alt cost computacional.