Optimization of Radiation Dose and Image Quality in Musculoskeletal CT: Emphasis on Iterative Reconstruction Techniques (Part 1).

Computed tomography (CT) is a modality of choice for the study of the musculoskeletal system for various indications including the study of bone, calcifications, internal derangements of joints (with CT arthrography), as well as periprosthetic complications. However, CT remains intrinsically limited by the fact that it exposes patients to ionizing radiation. Scanning protocols need to be optimized to achieve diagnostic image quality at the lowest radiation dose possible. In this optimization process, the radiologist needs to be familiar with the parameters used to quantify radiation dose and image quality. CT imaging of the musculoskeletal system has certain specificities including the focus on high-contrast objects (i.e., in CT of bone or CT arthrography). These characteristics need to be taken into account when defining a strategy to optimize dose and when choosing the best combination of scanning parameters. In the first part of this review, we present the parameters used for the evaluation and quantification of radiation dose and image quality. In the second part, we discuss different strategies to optimize radiation dose and image quality at CT, with a focus on the musculoskeletal system and the use of novel iterative reconstruction techniques.

Effect of Antecolic versus Retrocolic Gastroenteric Reconstruction after Pancreaticoduodenectomy on Delayed Gastric Emptying: A Meta-Analysis of Six Randomized Controlled Trials.

BACKGROUND: One of the most frequent complications of pancreaticoduodenectomy (PD) is delayed gastric emptying (DGE). The study aim was to evaluate the impact of the type of gastro/duodenojejunal reconstruction (antecolic vs. retrocolic) after PD on DGE incidence. METHODS: A systematic review was made according to the PRISMA guidelines. Randomized controlled trials (RCTs) comparing antecolic vs. retrocolic reconstruction were included irrespective of the PD techniques. A meta-analysis was then performed. RESULTS: Six RCTs were included for a total of 588 patients. The overall quality was good. General risk of bias was low. DGE was not statistically significantly different between the antecolic and retrocolic group (OR 0.6, 95% CI 0.31-1.16, p = 0.13). The other main surgery-related complications (pancreatic fistula, hemorrhage, intra-abdominal abscess, bile leak and wound infection) were not dependent on the reconstruction route (OR 0.84, 95% CI 0.41-1.70, p = 0.63). No statistically significant difference in terms of length of hospital stay was found between the 2 groups. There was also no difference of DGE incidence if only pylorus-preserving PD was considered and between the DGE grades A, B or C. CONCLUSION: This meta-analysis shows that antecolic reconstruction after PD is not superior to retrocolic reconstruction in terms of DGE.

Optimization of Radiation Dose and Image Quality in Musculoskeletal CT: Emphasis on Iterative Reconstruction Techniques (Part 2).

Computed tomography (CT) is a modality of choice for the study of the musculoskeletal system for various indications including the study of bone, calcifications, internal derangements of joints (with CT arthrography), as well as periprosthetic complications. However, CT remains intrinsically limited by the fact that it exposes patients to ionizing radiation. Scanning protocols need to be optimized to achieve diagnostic image quality at the lowest radiation dose possible. In this optimization process, the radiologist needs to be familiar with the parameters used to quantify radiation dose and image quality. CT imaging of the musculoskeletal system has certain specificities including the focus on high-contrast objects (i.e., in CT of bone or CT arthrography). These characteristics need to be taken into account when defining a strategy to optimize dose and when choosing the best combination of scanning parameters. In the first part of this review, we present the parameters used for the evaluation and quantification of radiation dose and image quality. In the second part, we discuss different strategies to optimize radiation dose and image quality of CT, with a focus on the musculoskeletal system and the use of novel iterative reconstruction techniques.

Comparação entre os volumes pulmonares irradiados com técnica bidimensional e tridimensional conformada na radioterapia de pacientes com tumores de pulmão localmente avançados

OBJETIVO: Comparar e quantificar os volumes pulmonares irradiados utilizando planejamentos bidimensional (2D) e tridimensional (3D) conformado na radioterapia de tumores de pulmão. MATERIAIS E MÉTODOS: Em 27 pacientes portadores de câncer de pulmão foi feito planejamento 3D e outro correspondente em 2D. As doses prescritas variaram de 45 a 66 Gy. Foram avaliadas as doses no volume alvo planejado (PTV), volume tumoral macroscópico (GTV) e pulmões (volume de pulmão que recebe 20 Gy ou 30 Gy - V20 e V30, respectivamente, e dose média). Os órgãos de risco adjacentes (medula espinhal, esôfago e coração) receberam doses abaixo dos limites de tolerância. RESULTADOS: O GTV variou de 10,5 a 1.290,0 cm³ (média de 189,65 cm³). Nos planejamentos 2D foi utilizado, em média, um total de 59,33 campos, e nos planejamentos 3D, 75,65 campos. Em todas as situações analisadas houve significante (p < 0,05) preservação dos volumes pulmonares com o planejamento 3D, com diminuição de cerca de 15% dos volumes irradiados. O pulmão sem tumor foi mais beneficiado. CONCLUSÃO: A radioterapia 3D permitiu maior preservação dos pulmões, tanto para tumores iniciais quanto avançados. A radioterapia 3D deve ser utilizada nos pacientes com tumores de pulmão, mesmo que volumosos.

Correlação do volume da vesícula vitelínica obtida por meio da ultrassonografia tridimensional com a idade gestacional entre a 7ª e a 10ª semanas usando o método multiplanar

OBJETIVO: Avaliar a correlação do volume da vesícula vitelínica aferida por meio da ultrassonografia tridimensional com a idade gestacional entre a 7ª e a 10ª semanas. MATERIAIS E MÉTODOS: Realizou-se um estudo do tipo corte transversal envolvendo 72 gestantes normais entre a 7ª e a 10ª semanas de gestação. Para o cálculo do volume da vesícula vitelínica, utilizou-se o método multiplanar com intervalo de 1,0 mm entre os planos. Para o volume da vesícula vitelínica foram determinadas médias, medianas, desvios-padrão e valores máximo e mínimo. Para avaliar a correlação entre o volume da vesícula vitelínica e a idade gestacional, foram criados modelos de regressão, sendo os ajustes realizados pelo coeficiente de determinação (R²). RESULTADOS: O volume da vesícula vitelínica (VV) mostrou-se fracamente correlacionado com a idade gestacional (IG), melhor representado pela regressão quadrática, representada pela equação: volume VV = 0,9757 - 0,2499 × IG + 0,0172 × IG² (R² = 0,234). O volume médio da vesícula vitelínica variou de 0,07 cm³ (0,02-0,11) a 0,20 cm³ (0,02-0,74) entre a 7ª e a 10ª semanas de gestação, com média de 0,11 cm³ (± 0,10 cm³). CONCLUSÃO: O volume da vesícula vitelínica correlacionou-se fracamente com a idade gestacional.

Efficient total variation algorithm for fetal MRI reconstruction

Fetal MRI reconstruction aims at finding a high-resolution image given a small set of low-resolution images. It is usually modeled as an inverse problem where the regularization term plays a central role in the reconstruction quality. Literature has considered several regularization terms s.a. Dirichlet/Laplacian energy [1], Total Variation (TV)based energies [2,3] and more recently non-local means [4]. Although TV energies are quite attractive because of their ability in edge preservation, standard explicit steepest gradient techniques have been applied to optimize fetal-based TV energies. The main contribution of this work lies in the introduction of a well-posed TV algorithm from the point of view of convex optimization. Specifically, our proposed TV optimization algorithm for fetal reconstruction is optimal w.r.t. the asymptotic and iterative convergence speeds O(1/n(2)) and O(1/root epsilon), while existing techniques are in O(1/n) and O(1/epsilon). We apply our algorithm to (1) clinical newborn data, considered as ground truth, and (2) clinical fetal acquisitions. Our algorithm compares favorably with the literature in terms of speed and accuracy.

Avaliação do volume da placenta no primeiro trimestre de gestação por meio da ultrassonografia tridimensional utilizando o método XI VOCAL

OBJETIVO: Determinar valores de referência para o volume da placenta entre 7 e 10 semanas e 6 dias de gestação por meio da ultrassonografia tridimensional utilizando o método XI VOCAL (eXtended Imaging Virtual Organ Computer-aided Analysis). MATERIAIS E MÉTODOS: Realizou-se estudo de corte transversal com 70 gestantes normais entre 7 e 10 semanas e 6 dias. Para o cálculo de volume, utilizou-se o método XI VOCAL com delimitação de dez planos adjacentes. Foram determinadas médias, medianas, desvios-padrão, valores máximo e mínimo para o volume da placenta. Para avaliar a correlação do volume da placenta com a idade gestacional, foi criado gráfico de dispersão, sendo o ajuste realizado pelo coeficiente de determinação (R²). RESULTADOS: A média do volume da placenta variou de 4,6 cm³ (2,6-8,6 cm³) a 28,9 cm³ (11,4-66,9 cm³). O volume da placenta (VP) se mostrou altamente correlacionado com a idade gestacional (IG), sendo o melhor ajuste com a regressão exponencial [VP = exp(0,582 × IG + 0,063); R² = 0,82]. CONCLUSÃO: Valores de referência para o volume da placenta no primeiro trimestre de gestação utilizando o método XI VOCAL foram determinados.

Reprodutibilidade interobservador dos índices vasculares do Doppler de amplitude tridimensional do embrião entre 7 e 10 semanas e 6 dias de gestação

OBJETIVO: Avaliar a reprodutibilidade interobservador dos índices de vascularização do Doppler de amplitude tridimensional (Doppler de amplitude 3D) no primeiro trimestre de gestação. MATERIAIS E MÉTODOS: Realizou-se estudo de reprodutibilidade com 32 gestantes normais entre 7 e 10 semanas e 6 dias. Para o cálculo do volume tridimensional dos embriões utilizou-se o método VOCAL (Virtual Organ Computer-aided AnaLysis) com ângulo de rotação de 12°. Em seguida obtiveram-se, automaticamente, os três índices vasculares do Doppler de amplitude 3D: índice de vascularização (VI), índice de fluxo (FI) e índice de vascularização e fluxo (VFI). Para o cálculo da variabilidade interobservador, um examinador realizou uma segunda medida dos 32 embriões e um segundo examinador realizou uma terceira medida dos mesmos volumes, ambos desconhecendo os resultados do outro. Utilizaram-se, para análise estatística, o coeficiente de correlação intraclasse (CCI) e gráficos de Bland-Altman. RESULTADOS: Observou-se boa reprodutibilidade interobservador dos três índices vasculares. O VI apresentou CCI = 0,9 e média da diferença = -1,1; o FI apresentou CCI = 0,9 e média da diferença = -0,5; e o VFI apresentou CCI = 0,9 e média da diferença = -1,1. CONCLUSÃO: Os índices vasculares do Doppler de amplitude 3D do embrião no primeiro trimestre de gestação foram altamente reprodutíveis, em especial o FI.

Reprodutibilidade do volume de membros fetais pela ultrassonografia tridimensional utilizando o método XI VOCAL

OBJETIVO: Avaliar a reprodutibilidade do volume do braço e coxa fetais aferido pela ultrassonografia tridimensional utilizando o método eXtended Imaging Virtual Organ Computer-aided AnaLysis (XI VOCAL). MATERIAIS E MÉTODOS: Realizou-se estudo de reprodutibilidade com 43 fetos normais entre 20 e 37 semanas. Para o cálculo do volume do braço e coxa fetais utilizou-se o método XI VOCAL com delimitação de 10 planos consecutivos. Para o cálculo da variabilidade interobservador, um examinador realizou uma medida do volume do braço e coxa dos 43 fetos, enquanto um segundo examinador, sem o conhecimento prévio dos resultados do primeiro examinador, realizou uma segunda medida dos mesmos volumes. Utilizaram-se, para os cálculos estatísticos, o coeficiente de correlação intraclasse (ricc), gráficos de Bland-Altman e teste t-Student pareado (p). RESULTADOS: Observou-se alta reprodutibilidade interobservador. Para o volume do braço, obtiveram-se ricc = 0,996 (intervalo de confiança [IC] 95%: 0,992; 0,998) e média das diferenças = 0,13 ± 1,29% (95% limites de concordância: -2,54; +2,54%). Para o volume da coxa, obtiveram-se ricc = 0,997 (IC 95%: 0,995; 0,999) e média das diferenças = 0,24 ± 7,60% (95% limites de concordância: -7,6; +7,6%). CONCLUSÃO: O volume do braço e coxa fetais aferido pela ultrassonografia tridimensional utilizando o método XI VOCAL apresentou elevada reprodutibilidade interobservador.

Cell type-specific expression and localization of cytochrome P450 isoforms in tridimensional aggregating rat brain cell cultures.

Within the Predict-IV FP7 project a strategy for measurement of in vitro biokinetics was developed, requiring the characterization of the cellular model used, especially regarding biotransformation, which frequently depends on cytochrome P450 (CYP) activity. The extrahepatic in situ CYP-mediated metabolism is especially relevant in target organ toxicity. In this study, the constitutive mRNA levels and protein localization of different CYP isoforms were investigated in 3D aggregating brain cell cultures. CYP1A1, CYP2B1/B2, CYP2D2/4, CYP2E1 and CYP3A were expressed; CYP1A1 and 2B1 represented almost 80% of the total mRNA content. Double-immunolabeling revealed their presence in astrocytes, in neurons, and to a minor extent in oligodendrocytes, confirming the cell-specific localization of CYPs in the brain. These results together with the recently reported formation of an amiodarone metabolite following repeated exposure suggest that this cell culture system possesses some metabolic potential, most likely contributing to its high performance in neurotoxicological studies and support the use of this model in studying brain neurotoxicity involving mechanisms of toxication/detoxication.

Análise da reprodutibilidade do Doppler de amplitude tridimensional na avaliação da circulação do cérebro fetal

OBJETIVO: Avaliar a reprodutibilidade intra e interobservador do Doppler de amplitude tridimensional (3D power Doppler) na avaliação do fluxo sanguíneo cerebral do território da artéria cerebral média. MATERIAIS E MÉTODOS: Foi realizado estudo transversal com 20 gestantes normais entre 26 e 34 semanas. O território da artéria cerebral média mais próximo ao transdutor foi selecionado e o volume foi calculado utilizando-se o método Virtual Organ Computer-aided AnaLysis. Posteriormente, obtiveram-se os índices do 3D power Doppler: índice de vascularização (VI), índice de fluxo (FI) e índice de vascularização-fluxo (VFI). Utilizaram-se, para os cálculos, o coeficiente de correlação intraclasse (CCI) e gráficos de Bland-Altman. RESULTADOS: Foi observada boa concordância intra e interobservador, com CCI > 0,90 para todos os índices do 3D power Doppler: VI [CCI = 0,992 (IC 95%: 0,981-0,997)], FI [CCI = 0,999 (IC 95%: 0,998-0,999)], VFI [CCI = 0,995 (IC 95%: 0,987-0,998)]. Reprodutibilidade interobservador: VI [CCI = 0,988 (IC 95%: 0,970-0,995)], FI [CCI = 0,999 (IC 95%: 0,997-1,000)], VFI [CCI = 0,994 (IC 95%: 0,994-0,998)]. CONCLUSÃO: O 3D power Doppler mostrou-se um método prático, fácil e com boa reprodutibilidade intra e interobservador, com o IF evidenciando a melhor concordância intra e interobservador

Aortic root morphology: a paradigm for successful reconstruction.

Aortic root (AoR) components provide synchronous and precise 3D deformation of the aortic root during the cardiac cycle in order to ensure closure and opening of the three leaflets over a lifetime. Any deviation from the natural 3D morphology, such as with AoR annulus dilatation, enlarged sinuses and/or dilatation of the sinotubular junction, as in the case of ascending aortic dilatation, may result in disruption of the natural AoR function. Surgical treatment of AoR pathology has two modalities: the replacement of the aortic valve by artificial prosthesis or by preservation of the three leaflets and reconstruction of the aortic root components. Currently, there are two basic aortic root reconstruction procedures: aortic root sparing and aortic valve reimplantation techniques. Regardless of the technique used, the restoration of adequate cusp coaptation, is from a technical point of view, the most important element to consider. To achieve this, there are two requirements that need to be met: (i) the valve coaptation should be superior to the level of the aortic root base by at least 8 mm and (ii) the coaptation height per se has to be ≥5 mm. Successful restoration of the aortic root requires adequate technical skills, detailed knowledge of aortic root anatomy and topography, and also knowledge of the spatial pattern of AoR elements. Recently, there has been growing interest in aortic root reconstructive procedures as well their modifications. As such, the aim of this review is to analyse aortic root topography and 3D anatomy from a surgical point of view. The review also focuses on potential risk regions that one should be aware of before the surgical journey into the 'deep waters area' of the AoR begins.