Model-based Segmentation and Image Fusion of 3D Computed Tomography and 3D Ultrasound of the Eye for Radiotherapy Planning

For radiotherapy treatment planning of retinoblastoma inchildhood, Computed Tomography (CT) represents thestandard method for tumor volume delineation, despitesome inherent limitations. CT scan is very useful inproviding information on physical density for dosecalculation and morphological volumetric information butpresents a low sensitivity in assessing the tumorviability. On the other hand, 3D ultrasound (US) allows ahigh accurate definition of the tumor volume thanks toits high spatial resolution but it is not currentlyintegrated in the treatment planning but used only fordiagnosis and follow-up. Our ultimate goal is anautomatic segmentation of gross tumor volume (GTV) in the3D US, the segmentation of the organs at risk (OAR) inthe CT and the registration of both. In this paper, wepresent some preliminary results in this direction. Wepresent 3D active contour-based segmentation of the eyeball and the lens in CT images; the presented approachincorporates the prior knowledge of the anatomy by usinga 3D geometrical eye model. The automated segmentationresults are validated by comparing with manualsegmentations. Then, for the fusion of 3D CT and USimages, we present two approaches: (i) landmark-basedtransformation, and (ii) object-based transformation thatmakes use of eye ball contour information on CT and USimages.

Sample size for measurement of root traits on common bean by image analysis

Evaluation of root traits may be facilitated if they are assessed on samples of the root system. The objective of this work was to determine the sample size of the root system in order to estimate root traits of common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivars by digital image analysis. One plant was grown per pot and harvested at pod setting, with 64 and 16 pots corresponding to two and four cultivars in the first and second experiments, respectively. Root samples were scanned up to the completeness of the root system and the root area and length were estimated. Scanning a root sample demanded 21 minutes, and scanning the entire root system demanded 4 hours and 53 minutes. In the first experiment, root area and length estimated with two samples showed, respectively, a correlation of 0.977 and 0.860, with these traits measured in the entire root. In the second experiment, the correlation was 0.889 and 0.915. The increase in the correlation with more than two samples was negligible. The two samples corresponded to 13.4% and 16.9% of total root mass (excluding taproot and nodules) in the first and second experiments. Taproot stands for a high proportion of root mass and must be deducted on root trait estimations. Samples with nearly 15% of total root mass produce reliable root trait estimates.

Empirical mode decomposition-based face recognition system

In this work we explore the multivariate empirical mode decomposition combined with a Neural Network classifier as technique for face recognition tasks. Images are simultaneously decomposed by means of EMD and then the distance between the modes of the image and the modes of the representative image of each class is calculated using three different distance measures. Then, a neural network is trained using 10- fold cross validation in order to derive a classifier. Preliminary results (over 98 % of classification rate) are satisfactory and will justify a deep investigation on how to apply mEMD for face recognition.

Impact of the Advisa MRI pacing system on the diagnostic quality of cardiac MR images and contraction patterns of cardiac muscle during scans: Advisa MRI randomized clinical multicenter study results.

BACKGROUND: The Advisa MRI system is designed to safely undergo magnetic resonance imaging (MRI). Its influence on image quality is not well known. OBJECTIVE: To evaluate cardiac magnetic resonance (CMR) image quality and to characterize myocardial contraction patterns by using the Advisa MRI system. METHODS: In this international trial with 35 participating centers, an Advisa MRI system was implanted in 263 patients. Of those, 177 were randomized to the MRI group and 150 underwent MRI scans at the 9-12-week visit. Left ventricular (LV) and right ventricular (RV) cine long-axis steady-state free precession MR images were graded for quality. Signal loss along the implantable pulse generator and leads was measured. The tagging CMR data quality was assessed as the percentage of trackable tagging points on complementary spatial modulation of magnetization acquisitions (n=16) and segmental circumferential fiber shortening was quantified. RESULTS: Of all cine long-axis steady-state free precession acquisitions, 95% of LV and 98% of RV acquisitions were of diagnostic quality, with 84% and 93%, respectively, being of good or excellent quality. Tagging points were trackable from systole into early diastole (360-648 ms after the R-wave) in all segments. During RV pacing, tagging demonstrated a dyssynchronous contraction pattern, which was not observed in nonpaced (n = 4) and right atrial-paced (n = 8) patients. CONCLUSIONS: In the Advisa MRI study, high-quality CMR images for the assessment of cardiac anatomy and function were obtained in most patients with an implantable pacing system. In addition, this study demonstrated the feasibility of acquiring tagging data to study the LV function during pacing.

Cross validation of experts versus registration methods for target localization in deep brain stimulation.

In the last five years, Deep Brain Stimulation (DBS) has become the most popular and effective surgical technique for the treatent of Parkinson's disease (PD). The Subthalamic Nucleus (STN) is the usual target involved when applying DBS. Unfortunately, the STN is in general not visible in common medical imaging modalities. Therefore, atlas-based segmentation is commonly considered to locate it in the images. In this paper, we propose a scheme that allows both, to perform a comparison between different registration algorithms and to evaluate their ability to locate the STN automatically. Using this scheme we can evaluate the expert variability against the error of the algorithms and we demonstrate that automatic STN location is possible and as accurate as the methods currently used.

Towards a diffusion image processing validation and accuracy prediction framework

Validation is the main bottleneck preventing theadoption of many medical image processing algorithms inthe clinical practice. In the classical approach,a-posteriori analysis is performed based on someobjective metrics. In this work, a different approachbased on Petri Nets (PN) is proposed. The basic ideaconsists in predicting the accuracy that will result froma given processing based on the characterization of thesources of inaccuracy of the system. Here we propose aproof of concept in the scenario of a diffusion imaginganalysis pipeline. A PN is built after the detection ofthe possible sources of inaccuracy. By integrating thefirst qualitative insights based on the PN withquantitative measures, it is possible to optimize the PNitself, to predict the inaccuracy of the system in adifferent setting. Results show that the proposed modelprovides a good prediction performance and suggests theoptimal processing approach.

A comparison of the imaging characteristics of the new Kodak Hyper Speed G film with the current T-MAT G/RA film and the CR 9000 system.

Three standard radiation qualities (RQA 3, RQA 5 and RQA 9) and two screens, Kodak Lanex Regular and Insight Skeletal, were used to compare the imaging performance and dose requirements of the new Kodak Hyper Speed G and the current Kodak T-MAT G/RA medical x-ray films. The noise equivalent quanta (NEQ) and detective quantum efficiencies (DQE) of the four screen-film combinations were measured at three gross optical densities and compared with the characteristics for the Kodak CR 9000 system with GP (general purpose) and HR (high resolution) phosphor plates. The new Hyper Speed G film has double the intrinsic sensitivity of the T-MAT G/RA film and a higher contrast in the high optical density range for comparable exposure latitude. By providing both high sensitivity and high spatial resolution, the new film significantly improves the compromise between dose and image quality. As expected, the new film has a higher noise level and a lower signal-to-noise ratio than the standard film, although in the high frequency range this is compensated for by a better resolution, giving better DQE results--especially at high optical density. Both screen-film systems outperform the phosphor plates in terms of MTF and DQE for standard imaging conditions (Regular screen at RQA 5 and RQA 9 beam qualities). At low energy (RQA 3), the CR system has a comparable low-frequency DQE to screen-film systems when used with a fine screen at low and middle optical densities, and a superior low-frequency DQE at high optical density.

Threading libraries performance when applied to image acquisition and processing in a forensic application

Peer-reviewed

Machine vision measurement system for paper printability assessments

This work had two primary objectives: 1) to produce a working prototype for automated printability assessment and 2) to perform a study of available machine vision and other necessary hardware solutions. The three printability testing methods, IGT Picking,He¬liotest, and mottling, considered in this work have several different requirements and the task was to produce a single automated testing system suitable for all methods. A system was designed and built and its performance was tested using the Heliotest. Working proto¬types are important tools for implementing theoretical methods into practical systems and testing and demonstrating the methodsin real life conditions. The system was found to be sufficient for the Heliotest method. Further testing and possible modifications related to other two test methods were left for future works. A short study of available systems and solutions concerning image acquisition of machine vision was performed. The theoretical part of this study includes lighting systems, optical systems and image acquisition tools, mainly cameras and the underlying physical aspects for each portion.

Development of a 3D very high-resolution seismic reflection system for lacustrine settings - a case study over a thrust fault zone in Lake Geneva

Un système efficace de sismique tridimensionnelle (3-D) haute-résolution adapté à des cibles lacustres de petite échelle a été développé. Dans le Lac Léman, près de la ville de Lausanne, en Suisse, des investigations récentes en deux dimension (2-D) ont mis en évidence une zone de faille complexe qui a été choisie pour tester notre système. Les structures observées incluent une couche mince (<40 m) de sédiments quaternaires sub-horizontaux, discordants sur des couches tertiaires de molasse pentées vers le sud-est. On observe aussi la zone de faille de « La Paudèze » qui sépare les unités de la Molasse du Plateau de la Molasse Subalpine. Deux campagnes 3-D complètes, d?environ d?un kilomètre carré, ont été réalisées sur ce site de test. La campagne pilote (campagne I), effectuée en 1999 pendant 8 jours, a couvert 80 profils en utilisant une seule flûte. Pendant la campagne II (9 jours en 2001), le nouveau système trois-flûtes, bien paramétrés pour notre objectif, a permis l?acquisition de données de très haute qualité sur 180 lignes CMP. Les améliorations principales incluent un système de navigation et de déclenchement de tirs grâce à un nouveau logiciel. Celui-ci comprend un contrôle qualité de la navigation du bateau en temps réel utilisant un GPS différentiel (dGPS) à bord et une station de référence près du bord du lac. De cette façon, les tirs peuvent être déclenchés tous les 5 mètres avec une erreur maximale non-cumulative de 25 centimètres. Tandis que pour la campagne I la position des récepteurs de la flûte 48-traces a dû être déduite à partir des positions du bateau, pour la campagne II elle ont pu être calculées précisément (erreur <20 cm) grâce aux trois antennes dGPS supplémentaires placées sur des flotteurs attachés à l?extrémité de chaque flûte 24-traces. Il est maintenant possible de déterminer la dérive éventuelle de l?extrémité des flûtes (75 m) causée par des courants latéraux ou de petites variations de trajet du bateau. De plus, la construction de deux bras télescopiques maintenant les trois flûtes à une distance de 7.5 m les uns des autres, qui est la même distance que celle entre les lignes naviguées de la campagne II. En combinaison avec un espacement de récepteurs de 2.5 m, la dimension de chaque «bin» de données 3-D de la campagne II est de 1.25 m en ligne et 3.75 m latéralement. L?espacement plus grand en direction « in-line » par rapport à la direction «cross-line» est justifié par l?orientation structurale de la zone de faille perpendiculaire à la direction «in-line». L?incertitude sur la navigation et le positionnement pendant la campagne I et le «binning» imprécis qui en résulte, se retrouve dans les données sous forme d?une certaine discontinuité des réflecteurs. L?utilisation d?un canon à air à doublechambre (qui permet d?atténuer l?effet bulle) a pu réduire l?aliasing observé dans les sections migrées en 3-D. Celui-ci était dû à la combinaison du contenu relativement haute fréquence (<2000 Hz) du canon à eau (utilisé à 140 bars et à 0.3 m de profondeur) et d?un pas d?échantillonnage latéral insuffisant. Le Mini G.I 15/15 a été utilisé à 80 bars et à 1 m de profondeur, est mieux adapté à la complexité de la cible, une zone faillée ayant des réflecteurs pentés jusqu?à 30°. Bien que ses fréquences ne dépassent pas les 650 Hz, cette source combine une pénétration du signal non-aliasé jusqu?à 300 m dans le sol (par rapport au 145 m pour le canon à eau) pour une résolution verticale maximale de 1.1 m. Tandis que la campagne I a été acquise par groupes de plusieurs lignes de directions alternées, l?optimisation du temps d?acquisition du nouveau système à trois flûtes permet l?acquisition en géométrie parallèle, ce qui est préférable lorsqu?on utilise une configuration asymétrique (une source et un dispositif de récepteurs). Si on ne procède pas ainsi, les stacks sont différents selon la direction. Toutefois, la configuration de flûtes, plus courtes que pour la compagne I, a réduit la couverture nominale, la ramenant de 12 à 6. Une séquence classique de traitement 3-D a été adaptée à l?échantillonnage à haute fréquence et elle a été complétée par deux programmes qui transforment le format non-conventionnel de nos données de navigation en un format standard de l?industrie. Dans l?ordre, le traitement comprend l?incorporation de la géométrie, suivi de l?édition des traces, de l?harmonisation des «bins» (pour compenser l?inhomogénéité de la couverture due à la dérive du bateau et de la flûte), de la correction de la divergence sphérique, du filtrage passe-bande, de l?analyse de vitesse, de la correction DMO en 3-D, du stack et enfin de la migration 3-D en temps. D?analyses de vitesse détaillées ont été effectuées sur les données de couverture 12, une ligne sur deux et tous les 50 CMP, soit un nombre total de 600 spectres de semblance. Selon cette analyse, les vitesses d?intervalles varient de 1450-1650 m/s dans les sédiments non-consolidés et de 1650-3000 m/s dans les sédiments consolidés. Le fait que l?on puisse interpréter plusieurs horizons et surfaces de faille dans le cube, montre le potentiel de cette technique pour une interprétation tectonique et géologique à petite échelle en trois dimensions. On distingue cinq faciès sismiques principaux et leurs géométries 3-D détaillées sur des sections verticales et horizontales: les sédiments lacustres (Holocène), les sédiments glacio-lacustres (Pléistocène), la Molasse du Plateau, la Molasse Subalpine de la zone de faille (chevauchement) et la Molasse Subalpine au sud de cette zone. Les couches de la Molasse du Plateau et de la Molasse Subalpine ont respectivement un pendage de ~8° et ~20°. La zone de faille comprend de nombreuses structures très déformées de pendage d?environ 30°. Des tests préliminaires avec un algorithme de migration 3-D en profondeur avant sommation et à amplitudes préservées démontrent que la qualité excellente des données de la campagne II permet l?application de telles techniques à des campagnes haute-résolution. La méthode de sismique marine 3-D était utilisée jusqu?à présent quasi-exclusivement par l?industrie pétrolière. Son adaptation à une échelle plus petite géographiquement mais aussi financièrement a ouvert la voie d?appliquer cette technique à des objectifs d?environnement et du génie civil.<br/><br/>An efficient high-resolution three-dimensional (3-D) seismic reflection system for small-scale targets in lacustrine settings was developed. In Lake Geneva, near the city of Lausanne, Switzerland, past high-resolution two-dimensional (2-D) investigations revealed a complex fault zone (the Paudèze thrust zone), which was subsequently chosen for testing our system. Observed structures include a thin (<40 m) layer of subhorizontal Quaternary sediments that unconformably overlie southeast-dipping Tertiary Molasse beds and the Paudèze thrust zone, which separates Plateau and Subalpine Molasse units. Two complete 3-D surveys have been conducted over this same test site, covering an area of about 1 km2. In 1999, a pilot survey (Survey I), comprising 80 profiles, was carried out in 8 days with a single-streamer configuration. In 2001, a second survey (Survey II) used a newly developed three-streamer system with optimized design parameters, which provided an exceptionally high-quality data set of 180 common midpoint (CMP) lines in 9 days. The main improvements include a navigation and shot-triggering system with in-house navigation software that automatically fires the gun in combination with real-time control on navigation quality using differential GPS (dGPS) onboard and a reference base near the lake shore. Shots were triggered at 5-m intervals with a maximum non-cumulative error of 25 cm. Whereas the single 48-channel streamer system of Survey I requires extrapolation of receiver positions from the boat position, for Survey II they could be accurately calculated (error <20 cm) with the aid of three additional dGPS antennas mounted on rafts attached to the end of each of the 24- channel streamers. Towed at a distance of 75 m behind the vessel, they allow the determination of feathering due to cross-line currents or small course variations. Furthermore, two retractable booms hold the three streamers at a distance of 7.5 m from each other, which is the same distance as the sail line interval for Survey I. With a receiver spacing of 2.5 m, the bin dimension of the 3-D data of Survey II is 1.25 m in in-line direction and 3.75 m in cross-line direction. The greater cross-line versus in-line spacing is justified by the known structural trend of the fault zone perpendicular to the in-line direction. The data from Survey I showed some reflection discontinuity as a result of insufficiently accurate navigation and positioning and subsequent binning errors. Observed aliasing in the 3-D migration was due to insufficient lateral sampling combined with the relatively high frequency (<2000 Hz) content of the water gun source (operated at 140 bars and 0.3 m depth). These results motivated the use of a double-chamber bubble-canceling air gun for Survey II. A 15 / 15 Mini G.I air gun operated at 80 bars and 1 m depth, proved to be better adapted for imaging the complexly faulted target area, which has reflectors dipping up to 30°. Although its frequencies do not exceed 650 Hz, this air gun combines a penetration of non-aliased signal to depths of 300 m below the water bottom (versus 145 m for the water gun) with a maximum vertical resolution of 1.1 m. While Survey I was shot in patches of alternating directions, the optimized surveying time of the new threestreamer system allowed acquisition in parallel geometry, which is preferable when using an asymmetric configuration (single source and receiver array). Otherwise, resulting stacks are different for the opposite directions. However, the shorter streamer configuration of Survey II reduced the nominal fold from 12 to 6. A 3-D conventional processing flow was adapted to the high sampling rates and was complemented by two computer programs that format the unconventional navigation data to industry standards. Processing included trace editing, geometry assignment, bin harmonization (to compensate for uneven fold due to boat/streamer drift), spherical divergence correction, bandpass filtering, velocity analysis, 3-D DMO correction, stack and 3-D time migration. A detailed semblance velocity analysis was performed on the 12-fold data set for every second in-line and every 50th CMP, i.e. on a total of 600 spectra. According to this velocity analysis, interval velocities range from 1450-1650 m/s for the unconsolidated sediments and from 1650-3000 m/s for the consolidated sediments. Delineation of several horizons and fault surfaces reveal the potential for small-scale geologic and tectonic interpretation in three dimensions. Five major seismic facies and their detailed 3-D geometries can be distinguished in vertical and horizontal sections: lacustrine sediments (Holocene) , glaciolacustrine sediments (Pleistocene), Plateau Molasse, Subalpine Molasse and its thrust fault zone. Dips of beds within Plateau and Subalpine Molasse are ~8° and ~20°, respectively. Within the fault zone, many highly deformed structures with dips around 30° are visible. Preliminary tests with 3-D preserved-amplitude prestack depth migration demonstrate that the excellent data quality of Survey II allows application of such sophisticated techniques even to high-resolution seismic surveys. In general, the adaptation of the 3-D marine seismic reflection method, which to date has almost exclusively been used by the oil exploration industry, to a smaller geographical as well as financial scale has helped pave the way for applying this technique to environmental and engineering purposes.<br/><br/>La sismique réflexion est une méthode d?investigation du sous-sol avec un très grand pouvoir de résolution. Elle consiste à envoyer des vibrations dans le sol et à recueillir les ondes qui se réfléchissent sur les discontinuités géologiques à différentes profondeurs et remontent ensuite à la surface où elles sont enregistrées. Les signaux ainsi recueillis donnent non seulement des informations sur la nature des couches en présence et leur géométrie, mais ils permettent aussi de faire une interprétation géologique du sous-sol. Par exemple, dans le cas de roches sédimentaires, les profils de sismique réflexion permettent de déterminer leur mode de dépôt, leurs éventuelles déformations ou cassures et donc leur histoire tectonique. La sismique réflexion est la méthode principale de l?exploration pétrolière. Pendant longtemps on a réalisé des profils de sismique réflexion le long de profils qui fournissent une image du sous-sol en deux dimensions. Les images ainsi obtenues ne sont que partiellement exactes, puisqu?elles ne tiennent pas compte de l?aspect tridimensionnel des structures géologiques. Depuis quelques dizaines d?années, la sismique en trois dimensions (3-D) a apporté un souffle nouveau à l?étude du sous-sol. Si elle est aujourd?hui parfaitement maîtrisée pour l?imagerie des grandes structures géologiques tant dans le domaine terrestre que le domaine océanique, son adaptation à l?échelle lacustre ou fluviale n?a encore fait l?objet que de rares études. Ce travail de thèse a consisté à développer un système d?acquisition sismique similaire à celui utilisé pour la prospection pétrolière en mer, mais adapté aux lacs. Il est donc de dimension moindre, de mise en oeuvre plus légère et surtout d?une résolution des images finales beaucoup plus élevée. Alors que l?industrie pétrolière se limite souvent à une résolution de l?ordre de la dizaine de mètres, l?instrument qui a été mis au point dans le cadre de ce travail permet de voir des détails de l?ordre du mètre. Le nouveau système repose sur la possibilité d?enregistrer simultanément les réflexions sismiques sur trois câbles sismiques (ou flûtes) de 24 traces chacun. Pour obtenir des données 3-D, il est essentiel de positionner les instruments sur l?eau (source et récepteurs des ondes sismiques) avec une grande précision. Un logiciel a été spécialement développé pour le contrôle de la navigation et le déclenchement des tirs de la source sismique en utilisant des récepteurs GPS différentiel (dGPS) sur le bateau et à l?extrémité de chaque flûte. Ceci permet de positionner les instruments avec une précision de l?ordre de 20 cm. Pour tester notre système, nous avons choisi une zone sur le Lac Léman, près de la ville de Lausanne, où passe la faille de « La Paudèze » qui sépare les unités de la Molasse du Plateau et de la Molasse Subalpine. Deux campagnes de mesures de sismique 3-D y ont été réalisées sur une zone d?environ 1 km2. Les enregistrements sismiques ont ensuite été traités pour les transformer en images interprétables. Nous avons appliqué une séquence de traitement 3-D spécialement adaptée à nos données, notamment en ce qui concerne le positionnement. Après traitement, les données font apparaître différents faciès sismiques principaux correspondant notamment aux sédiments lacustres (Holocène), aux sédiments glacio-lacustres (Pléistocène), à la Molasse du Plateau, à la Molasse Subalpine de la zone de faille et la Molasse Subalpine au sud de cette zone. La géométrie 3-D détaillée des failles est visible sur les sections sismiques verticales et horizontales. L?excellente qualité des données et l?interprétation de plusieurs horizons et surfaces de faille montrent le potentiel de cette technique pour les investigations à petite échelle en trois dimensions ce qui ouvre des voies à son application dans les domaines de l?environnement et du génie civil.

Brain surface non-rigid registration in auditory processing

Résumé: Le développement rapide de nouvelles technologies comme l'imagerie médicale a permis l'expansion des études sur les fonctions cérébrales. Le rôle principal des études fonctionnelles cérébrales est de comparer l'activation neuronale entre différents individus. Dans ce contexte, la variabilité anatomique de la taille et de la forme du cerveau pose un problème majeur. Les méthodes actuelles permettent les comparaisons interindividuelles par la normalisation des cerveaux en utilisant un cerveau standard. Les cerveaux standards les plus utilisés actuellement sont le cerveau de Talairach et le cerveau de l'Institut Neurologique de Montréal (MNI) (SPM99). Les méthodes de recalage qui utilisent le cerveau de Talairach, ou celui de MNI, ne sont pas suffisamment précises pour superposer les parties plus variables d'un cortex cérébral (p.ex., le néocortex ou la zone perisylvienne), ainsi que les régions qui ont une asymétrie très importante entre les deux hémisphères. Le but de ce projet est d'évaluer une nouvelle technique de traitement d'images basée sur le recalage non-rigide et utilisant les repères anatomiques. Tout d'abord, nous devons identifier et extraire les structures anatomiques (les repères anatomiques) dans le cerveau à déformer et celui de référence. La correspondance entre ces deux jeux de repères nous permet de déterminer en 3D la déformation appropriée. Pour les repères anatomiques, nous utilisons six points de contrôle qui sont situés : un sur le gyrus de Heschl, un sur la zone motrice de la main et le dernier sur la fissure sylvienne, bilatéralement. Evaluation de notre programme de recalage est accomplie sur les images d'IRM et d'IRMf de neuf sujets parmi dix-huit qui ont participés dans une étude précédente de Maeder et al. Le résultat sur les images anatomiques, IRM, montre le déplacement des repères anatomiques du cerveau à déformer à la position des repères anatomiques de cerveau de référence. La distance du cerveau à déformer par rapport au cerveau de référence diminue après le recalage. Le recalage des images fonctionnelles, IRMf, ne montre pas de variation significative. Le petit nombre de repères, six points de contrôle, n'est pas suffisant pour produire les modifications des cartes statistiques. Cette thèse ouvre la voie à une nouvelle technique de recalage du cortex cérébral dont la direction principale est le recalage de plusieurs points représentant un sillon cérébral. Abstract : The fast development of new technologies such as digital medical imaging brought to the expansion of brain functional studies. One of the methodolgical key issue in brain functional studies is to compare neuronal activation between individuals. In this context, the great variability of brain size and shape is a major problem. Current methods allow inter-individual comparisions by means of normalisation of subjects' brains in relation to a standard brain. A largerly used standard brains are the proportional grid of Talairach and Tournoux and the Montreal Neurological Insititute standard brain (SPM99). However, there is a lack of more precise methods for the superposition of more variable portions of the cerebral cortex (e.g, neocrotex and perisyvlian zone) and in brain regions highly asymmetric between the two cerebral hemipsheres (e.g. planum termporale). The aim of this thesis is to evaluate a new image processing technique based on non-linear model-based registration. Contrary to the intensity-based, model-based registration uses spatial and not intensitiy information to fit one image to another. We extract identifiable anatomical features (point landmarks) in both deforming and target images and by their correspondence we determine the appropriate deformation in 3D. As landmarks, we use six control points that are situated: one on the Heschl'y Gyrus, one on the motor hand area, and one on the sylvian fissure, bilaterally. The evaluation of this model-based approach is performed on MRI and fMRI images of nine of eighteen subjects participating in the Maeder et al. study. Results on anatomical, i.e. MRI, images, show the mouvement of the deforming brain control points to the location of the reference brain control points. The distance of the deforming brain to the reference brain is smallest after the registration compared to the distance before the registration. Registration of functional images, i.e fMRI, doesn't show a significant variation. The small number of registration landmarks, i.e. six, is obvious not sufficient to produce significant modification on the fMRI statistical maps. This thesis opens the way to a new computation technique for cortex registration in which the main directions will be improvement of the registation algorithm, using not only one point as landmark, but many points, representing one particular sulcus.

Innovative LIDAR 3D dynamic measurement system to estimate fruit-tree leaf area

In this work, a LIDAR-based 3D Dynamic Measurement System is presented and evaluated for the geometric characterization of tree crops. Using this measurement system, trees were scanned from two opposing sides to obtain two three-dimensional point clouds. After registration of the point clouds, a simple and easily obtainable parameter is the number of impacts received by the scanned vegetation. The work in this study is based on the hypothesis of the existence of a linear relationship between the number of impacts of the LIDAR sensor laser beam on the vegetation and the tree leaf area. Tests performed under laboratory conditions using an ornamental tree and, subsequently, in a pear tree orchard demonstrate the correct operation of the measurement system presented in this paper. The results from both the laboratory and field tests confirm the initial hypothesis and the 3D Dynamic Measurement System is validated in field operation. This opens the door to new lines of research centred on the geometric characterization of tree crops in the field of agriculture and, more specifically, in precision fruit growing.

Medication incidents in primary care medicine: protocol of a study by the Swiss Federal Sentinel Reporting System.

BACKGROUND/RATIONALE: Patient safety is a major concern in healthcare systems worldwide. Although most safety research has been conducted in the inpatient setting, evidence indicates that medical errors and adverse events are a threat to patients in the primary care setting as well. Since information about the frequency and outcomes of safety incidents in primary care is required, the goals of this study are to describe the type, frequency, seasonal and regional distribution of medication incidents in primary care in Switzerland and to elucidate possible risk factors for medication incidents. Label="METHODS AND ANALYSIS" ="METHODS"/> <AbstractText STUDY DESIGN AND SETTING: We will conduct a prospective surveillance study to identify cases of medication incidents among primary care patients in Switzerland over the course of the year 2015. PARTICIPANTS: Patients undergoing drug treatment by 167 general practitioners or paediatricians reporting to the Swiss Federal Sentinel Reporting System. INCLUSION CRITERIA: Any erroneous event, as defined by the physician, related to the medication process and interfering with normal treatment course. EXCLUSION CRITERIA: Lack of treatment effect, adverse drug reactions or drug-drug or drug-disease interactions without detectable treatment error. PRIMARY OUTCOME: Medication incidents. RISK FACTORS: Age, gender, polymedication, morbidity, care dependency, hospitalisation. STATISTICAL ANALYSIS: Descriptive statistics to assess type, frequency, seasonal and regional distribution of medication incidents and logistic regression to assess their association with potential risk factors. Estimated sample size: 500 medication incidents. LIMITATIONS: We will take into account under-reporting and selective reporting among others as potential sources of bias or imprecision when interpreting the results. ETHICS AND DISSEMINATION: No formal request was necessary because of fully anonymised data. The results will be published in a peer-reviewed journal. TRIAL REGISTRATION NUMBER: NCT0229537.

Environmental Monitoring using Image Analysis

Tärkeä tehtävä ympäristön tarkkailussa on arvioida ympäristön nykyinen tila ja ihmisen siihen aiheuttamat muutokset sekä analysoida ja etsiä näiden yhtenäiset suhteet. Ympäristön muuttumista voidaan hallita keräämällä ja analysoimalla tietoa. Tässä diplomityössä on tutkittu vesikasvillisuudessa hai vainuja muutoksia käyttäen etäältä hankittua mittausdataa ja kuvan analysointimenetelmiä. Ympäristön tarkkailuun on käytetty Suomen suurimmasta järvestä Saimaasta vuosina 1996 ja 1999 otettuja ilmakuvia. Ensimmäinen kuva-analyysin vaihe on geometrinen korjaus, jonka tarkoituksena on kohdistaa ja suhteuttaa otetut kuvat samaan koordinaattijärjestelmään. Toinen vaihe on kohdistaa vastaavat paikalliset alueet ja tunnistaa kasvillisuuden muuttuminen. Kasvillisuuden tunnistamiseen on käytetty erilaisia lähestymistapoja sisältäen valvottuja ja valvomattomia tunnistustapoja. Tutkimuksessa käytettiin aitoa, kohinoista mittausdataa, minkä perusteella tehdyt kokeet antoivat hyviä tuloksia tutkimuksen onnistumisesta.

Diagnosis by imaging : the case of textbooks of diseases of the nervous system (1850-1920)

Les traités scientifiques ne font que depuis peu d'années l'objet d'études en histoire des sciences. Pourtant, ces traités ont énormément à apporter car ils renseignent sur la manière de raisonner des auteurs, ainsi que sur le développement d'une discipline. Dans ce travail de doctorat, différents traités des maladies du système nerveux ont été dépouillés, notamment le traité de Sémiologie des affections du système nerveux (1914) de Jules Dejerine (1849-1917). Ce traité a été analysé de trois manières différentes. Il a tout d'abord été comparé à une édition précédente publiée sous forme de chapitre (1901), révélant un large remodelage du contenu du traité, suggérant une évolution rapide de la discipline neurologique en l'espace de quelques années. Deuxièmement, l'analyse de la Sémiologie a permis de recréer un réseau de professionnels avec qui Jules Dejerine était en contact et, en parcourant les livres publiés par ces auteurs, il a été possible de décrire de quelle manière ces auteurs se citent mutuellement. Finalement, ces livres contiennent de nombreuses illustrations, qui sont associées à la notion de « preuve » : les auteurs utilisent des images sous forme de dessins, de photographies ou de schémas qui illustrent des patients ou des pièces anatomiques pour « montrer » la maladie ou la lésion. Chaque illustration a un rôle à jouer pour décrire la lésion, montrer la progression de la maladie et elle aide le médecin à poser le diagnostic. Grâce à ces trois axes de recherche, un traité devient un outil de travail dynamique, qui évolue au fil des rééditions, influencé par les critiques et commentaires retrouvés dans d'autres traités et articles, et par les progrès accomplis dans la discipline traitée. Des, passages et certaines images de l'ouvrage circulent également de traité en traité et véhiculent l'autorité de l'auteur de ces passages et images qui en viennent à représenter la maladie. Ce transfert d'images joue également un rôle dans la standardisation du diagnostic et dans l'unification de la neurologie à travers le monde occidental au début du XXe siècle, une période charnière pour l'histoire de la médecine. -- Au début du XXe siècle, la neurologie est une jeune spécialité médicale qui se développe rapidement. Les différents médecins publient des traités, communiquent entre eux et échangent leurs données. Un traité scientifique est un outil de travail dynamique qui évolue avec les rééditions et le développement d'une discipline. Ces ouvrages recèlent toutes sortes d'informations et leur analyse ne fait que depuis peu de temps l'objet d'études en histoire des sciences. Ces traités regorgent notamment d'illustrations qui sont associées à la notion de « preuve » : les auteurs utilisent des images sous forme de dessins, de photographies ou de schémas qui représentent des patients ou des pièces anatomiques afin de « montrer » la maladie ou la lésion. Chaque illustration a un rôle à jouer pour décrire la pathologie, montrer la progression de la maladie et elle aide le médecin à poser le diagnostic. Les auteurs des traités, qui viennent d'Europe et d'Amérique du Nord, se citent mutuellement, permettant au lecteur de recréer leur réseau de professionnels au niveau international. De plus, comme ces auteurs réutilisent les observations et les illustrations des autres, celles-ci circulent de traité en traité et en viennent à représenter la maladie. Ce transfert d'images joue également un rôle dans la standardisation du diagnostic et dans l'unification de la neurologie à travers le monde occidental au début du XXe siècle, une période charnière pour l'histoire de la médecine. -- Until recently, the study of textbooks has been neglected in the history of the sciences. However, textbooks can provide fruitful sources of information regarding the way authors work and the development of a particular discipline. This dissertation reviews editions of a single textbook, the Sémiologie des affections du système nerveux (1914) by Jules Dejerine (1849-1917). This textbook enabled the description of three axes of research. Firstly, by comparing the book to a first edition published as a chapter, one can acknowledge an extensive remodeling of the content of the book, suggesting a vast increase in knowledge over time. Secondly, by looking at the authors that Dejerine quotes repeatedly, it becomes possible to recreate his professional network, to review the works of these authors and to determine how they cross-reference each other. Thirdly, these textbooks contain numerous medical illustrations, which are linked with the concept of "proof;" the authors demonstrate a willingness to "show" the lesion or the pathology by publishing an image. Drawings, schematic representations, radiographies, or photographs of patients or of anatomical preparations all have their own purpose in describing the lesion and the progression of the disease. They assist in the diagnosis of the pathology. By looking at all of these aspects, it is therefore possible to conclude that a neurological textbook is a dynamic object that evolves through re-editions, comments and references found in other textbooks and by the circulations of parts of these books, such as the images. The illustrations also carry the author's authority, since their ongoing use claims that the work by the owner of the image has been endorsed by others. At the same time, it validates the borrowers' arguments. By using medical illustrations from different authors worldwide, the authors are also making a claim to a common language, to a similar way of examining patients, and about how much they depend on medical imagery to prove their points. In that sense, by focusing upon these textbooks, one can affirm that neurology already existed as a worldwide specialty at the turn of the twentieth century. Much more than mere accompaniments to the text, images were of paramount importance to the unification of neurology.