3D registration of MR and X-ray spine images using an articulated model.

Présentation: Cet article a été publié dans le journal : Computerised medical imaging and graphics (CMIG). Le but de cet article est de recaler les vertèbres extraites à partir d’images RM avec des vertèbres extraites à partir d’images RX pour des patients scoliotiques, en tenant compte des déformations non-rigides due au changement de posture entre ces deux modalités. À ces fins, une méthode de recalage à l’aide d’un modèle articulé est proposée. Cette méthode a été comparée avec un recalage rigide en calculant l’erreur sur des points de repère, ainsi qu’en calculant la différence entre l’angle de Cobb avant et après recalage. Une validation additionelle de la méthode de recalage présentée ici se trouve dans l’annexe A. Ce travail servira de première étape dans la fusion des images RM, RX et TP du tronc complet. Donc, cet article vérifie l’hypothèse 1 décrite dans la section 3.2.1.

An fMRI Study of Emotional engagement in decicion-making

It has been suggested that decision making depends on sensitive feelings associated with cognitive processing rather than cognitive processing alone. From human lesions, we know the medial anterior inferior-ventral prefrontal cortex processes the sensitivity associated with cognitive processing, it being essentially responsible for decision making. In this fMRI (functional Magnetic Resonance Image) study 15 subjects were analyzed using moral dilemmas as probes to investigate the neural basis for painful-emotional sensitivity associated with decision making. We found that a network comprising the posterior and anterior cingulate and the medial anterior prefrontal cortex was significantly and specifically activated by painful moral dilemmas, but not by non-painful dilemmas. These findings provide new evidence that the cingulate and medial anterior prefrontal are involved in processing painful emotional sensibility, in particular, when decision making takes place. We speculate that decision making has a cognitive component processed by cognitive brain areas and a sensitivity component processed by emotional brain areas. The structures activated suggest that decision making depends on painful emotional feeling processing rather than cognitive processing when painful feeling processing happens

Trombosis de senos venosos cerebrales en pacientes mayores de 18 años en un hospital de cuarto nivel de Bogotá

Aunque la trombosis venosa cerebral representa una pequeña proporción de la enfermedad cerebrovascular, su incidencia y prevalencia se han incrementado en los últimos años. Este fenómeno puede ser explicado por la mejoría en el acceso a métodos diagnósticos no invasivos y el desarrollo de técnicas más especializadas de Resonancia Magnética. Por las razones anteriores es necesario conocer las características demográficas y el comportamiento clínico de esta entidad en nuestro medio. Objetivo. El propósito de este estudio es describir las características clínicas y demográficas de pacientes con trombosis venosa cerebral y sus complicaciones en una población clínica de un hospital de IV nivel de Bogotá, Colombia. Métodos. Se analizaron historias clínicas de pacientes con trombosis venosa cerebral para obtener datos sobre los aspectos demográficos, condición clínica y complicaciones. Resultados. Se encontraron 38 registros clínicos, 76,3% mujeres, con un 60,4% de este grupo menor de 40 años. La trombofilia fue el factor de riesgo más común, siendo el síndrome antifosfolípido su principal causa, otras causas importantes fueron el embarazo y puerperio. Conclusión. La trombosis venosa cerebral es una enfermedad frecuente en la práctica clínica. En este estudio las mujeres en edad fértil fueron el grupo más afectado. Aunque no se encontró una relación estadísticamente significativa, las mujeres con síndrome antifosfolípido representaron el grupo con mayor chance de complicaciones. Se necesitan más estudios a futuro con un mayor tamaño de muestra.

Evidencia actual sobre características demográficas en mastitis granulomatosa idiopática

Introducción: La mastitis granulomatosa idiopática es una enfermedad crónica benigna, rara y de etiología desconocida; tiende a confundirse con otras enfermedades debido a síntomas similares. Este estudio pretende identificar y cuantificar las características demográficas, los antecedentes ginecoobstétricos relevantes y las manifestaciones clínicas prediagnósticas de esta enfermedad Metodología: Se realizó una revisión sistemática con análisis agrupado de datos tipo meta análisis. Se utilizó una estrategia de búsqueda en PubMed. Todos los estudios relacionados con la definición, manifestaciones clínicas, diagnóstico, tratamiento y pronóstico de la mastitis granulomatosa idiopática fueron elegibles. Las variables de interés fueron edad, país, antecedente de contracepción hormonal, tiempo de evolución, tiempo desde el último embarazo, diagnóstico inicial, y manifestaciones clínicas previas a la consulta. No hubo restricción en fechas de publicación. Resultados: Fueron incluidas 641 mujeres con diagnóstico de MGI reportadas en 68 publicaciones que cumplieron los criterios de selección. La edad media fue 35.9 años, 14.1% de ellas estaba embarazada o lactando, el antecedente de consumo de anticonceptivos hormonales fue 21% y el tiempo promedio desde el último parto fue de 3.9 años. La afectación ocurre principalmente en mama izquierda y en cuadrante superoexterno. El cáncer de mama y el absceso mamario son diagnósticos diferenciales en la consulta. Discusión: El diagnóstico de MGI es un reto para el ginecólogo desde la consulta inicial. Debido a que sus manifestaciones clínicas no son específicas, su diagnóstico parece apuntar a la necesidad de un proceso de descarte de otras patologías más frecuentes e incluso de peor pronóstico. Palabras clave mastitis granulomatosa idiopática

Lumbar estrecho: experiencia de 10 años en la fundación santa fé de Bogotá

El canal lumbar estrecho de tipo degenerativo, es una enfermedad que se presenta en pacientes entre la quinta y la sexta década de vida; es la causa más común de cirugía lumbar después de los 65 años. Este trabajo busca determinar cuáles son los factores asociados a la presentación de eventos adversos o re-intervención en cirugía de canal lumbar estrecho en la Fundación Santa Fe de Bogotá en los años comprendidos entre 2003 y 2013. Métodos: se realizó un estudio de prevalencia de tipo analítico, en donde se analizaron 249 pacientes sometidos a intervención quirúrgica por cirugía de canal lumbar estrecho.

Aplicações da tomografia de ressonância magnética nuclear como método não-destrutivo para avaliar os efeitos de injúrias mecânicas em goiabas 'Paluma' e 'Pedro Sato'

Objetivou-se determinar o potencial do uso da tomografia de ressonância magnética, como método não-destrutivo, para avaliar os efeitos das injúrias mecânicas em goiabas. Foram utilizados frutos no estádio de maturação de vez das cultivares Paluma e Pedro Sato. Na injúria por impacto, os frutos foram deixados cair, em queda livre, de uma altura de 1,20 m, sofrendo dois impactos, em lados opostos de sua porção equatorial. Na injúria por compressão, os frutos foram submetidos a um peso de 29,4 N, por 15 minutos. Para a injúria por corte, foram efetuados dois cortes, no sentido longitudinal dos frutos, de exatamente 30 mm de comprimento por 2 mm de profundidade. Os frutos injuriados foram armazenados sob condições de ambiente (22 ± 2 °C e 40 %UR). Foram realizadas análises com tomógrafo de ressonância magnética Varian Inova de 2 Tesla. As imagens foram obtidas a partir da detecção dos prótons de hidrogênio (¹H). Para cada fruto, foram obtidos tomogramas simétricos a partir do centro do fruto. A tomografia de ressonância magnética nuclear mostrou-se uma ferramenta eficaz na detecção de injúrias internas de frutos. O estresse físico causado pelo impacto produziu um colapso interno nos lóculos desses frutos (internal bruising), levando à perda da integridade celular e a conseqüente liquefação dos tecidos placentários. A cultivar Pedro Sato mostrou uma suscetibilidade maior à injúria por impacto que a 'Paluma'. A injúria por compressão tornou-se mais evidente no pericarpo externo do fruto, de ambas as cultivares. A injúria por corte levou a lignificação dos tecidos no local injuriado e deformações superficiais devido à perda acentuada de matéria fresca no local da lesão, evidentes no sexto dia de avaliação.

Incidência de disfagia orofaríngea após acidente vascular encefálico em hospital público de referência

A doença vascular encefálica (AVE) é a principal causa de morte no Brasil. As seqüelas em indivíduos pós-acidente vascular encefálico incluem distúrbios motores, distúrbios de fala ou de linguagem e distúrbios de deglutição. A disfagia orofaríngea ocorre em cerca de 50% dos pacientes com AVE. Este estudo teve por objetivo determinar a incidência da disfagia após AVE. Foram avaliados todos os pacientes que deram entrada em hospital universitário de referência no período de um ano, tão logo apresentassem condições para avaliação clínica, fonoaudiológica e neurológica (102 pacientes), com análise objetiva da deglutição (61 pacientes). Foi observada incidência de disfagia em 76,5% dos pacientes avaliados clinicamente, este percentual elevando-se a 91% com avaliação videofluoroscópica. A alta incidência de disfagia observada neste estudo que avaliou pacientes com amplo espectro de gravidade, em diferentes fases de recuperação, ressalta a importância de equipe multidisciplinar, incluindo fonoaudiólogos capacitados, para avaliar os distúrbios da deglutição nos diversos momentos de recuperação dos AVEs.

Cauda equina syndrome after spinal tetracaine: Electromyographic evaluation-20 years follow-up

CAUDA equina syndrome (CES) has long been recognized as a rare complication of spinal anesthesia.(1) CES has been described after administration of spinal anesthetics with lidocaine(2) and bupivacaine.(3) In 1991,(4) CES was reported after continuous spinal anesthesia with 1% tetracaine. In 1980, at our university hospital, six adult female patients underwent perineal gynecologic surgery using a spinal anesthetic of 2 ml tetracaine, 1.2%, in 10% glucose. The concentration of the injected tetracaine was unknown by the anesthetists. In all cases, lumbar puncture was performed at the L3-L4 interspace with a disposable spinal needle while the patients were in the sitting position. CES was first diagnosed 72 h or later postoperatively; previous diagnosis was not possible because patients had an indwelling urethral catheter. The diagnosis of CES was confirmed in all patients. During the past year, after institutional approval and informed consent, clinical, magnetic resonance imaging, electromyographic examinations, and conduction studies were performed in three of the above patients. Examinations were not possible on the other three patients because one had recently died, another could not be located, and the third refused to participate. T1 and T2 magnetic resonance image readings were obtained with Gadolinium contrast from a 0.5 Tesla General Electric apparatus (General Electric, Tokyo, Japan). Bilateral sensory and motor conduction studies of the sciatic nerve branches were obtained using a two-channel Nihon-Kohden Neuropack 2 (Nihom-Kohden Corporation, Tokyo, Japan). Electromyography was performed in accordance with conventional techniques.(5,6)

Imagem por ressonância magnética das articulações temporomandibulares: avaliação da confiabilidade e da validade

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Patient-Specific Semi-Supervised Learning for Postoperative Brain Tumor Segmentation

In contrast to preoperative brain tumor segmentation, the problem of postoperative brain tumor segmentation has been rarely approached so far. We present a fully-automatic segmentation method using multimodal magnetic resonance image data and patient-specific semi-supervised learning. The idea behind our semi-supervised approach is to effectively fuse information from both pre- and postoperative image data of the same patient to improve segmentation of the postoperative image. We pose image segmentation as a classification problem and solve it by adopting a semi-supervised decision forest. The method is evaluated on a cohort of 10 high-grade glioma patients, with segmentation performance and computation time comparable or superior to a state-of-the-art brain tumor segmentation method. Moreover, our results confirm that the inclusion of preoperative MR images lead to a better performance regarding postoperative brain tumor segmentation.

Is the sedimentation sign associated with spinal stenosis surgical treatment effect in SPORT?

STUDY DESIGN Subgroup analysis of the lumbar spinal stenosis (LSS) without degenerative spondylolisthesis diagnostic cohort of the Spine Patient Outcomes Research Trial multicenter randomized clinical trial with a concurrent observational cohort. OBJECTIVE To determine if sedimentation sign on magnetic resonance image can help with LSS treatment decisions. SUMMARY OF BACKGROUND DATA LSS is one of the most common reasons for surgery in the US elderly, but there is a dearth of reliable diagnostic tools that give a clear indication for surgery. Recent studies have suggested that positive sedimentation sign on magnetic resonance image may be a possible prognostic indicator. METHODS All patients with LSS in both the randomized and observational cohorts had imaging-confirmed stenosis, were surgical candidates, and had neurogenic claudication for at least 12 weeks prior to enrollment. Patients were categorized as "mild," "moderate," or "severe" according to stenosis severity. Of the 654 patients with LSS enrolled in Spine Patient Outcomes Research Trial, complete T2-weighted axial and sagittal digitized images of 115 patients were available for retrospective review. An independent orthopedic spine surgeon evaluated these deidentified Digital Imaging and Communications in Medicine files for the sedimentation sign. RESULTS Sixty-six percent (76/115) of patients were found to have a positive sedimentation sign. Those with a positive sedimentation sign were more likely to have stenosis at L2-L3 (33% vs. 10% P=0.016) or L3-L4 76% vs. 51%, P=0.012), and to have severe (72% vs. 33%, P<0.0001) central stenosis (93% vs. 67% P<0.001) at 2 or more concurrent levels (57% vs. 18%, P=0.01). In multivariate models, the surgical treatment effect was significantly larger in the positive sedimentation sign group for Oswestry Disability Index (-16 vs. -7; P=0.02). CONCLUSION A positive sedimentation sign was associated with a small but significantly greater surgical treatment effect for Oswestry Disability Index in patients with symptomatic LSS, after adjusting for other demographic and imaging features. These findings suggest that positive sedimentation sign may potentially be a useful adjunct to help guide an informed treatment choice regarding surgery for LSS. LEVEL OF EVIDENCE 2.

Generación de modelos físicos personalizados y segmentación de la pared arterial y el trombo intraluminal en imágenes de aneurismas aórticos abdominales

Esta tesis doctoral está encuadrada dentro del marco general de la ingeniería biomédica aplicada al tratamiento de las enfermedades cardiovasculares, enfermedades que provocan alrededor de 1.9 millones (40%) de muertes al año en la Unión Europea. En este contexto surge el proyecto europeo SCATh-Smart Catheterization, cuyo objetivo principal es mejorar los procedimientos de cateterismo aórtico introduciendo nuevas tecnologías de planificación y navegación quirúrgica y minimizando el uso de fluoroscopía. En particular, esta tesis aborda el modelado y diagnóstico de aneurismas aórticos abdominales (AAA) y del trombo intraluminal (TIL), allí donde esté presente, así como la segmentación de estas estructuras en imágenes preoperatorias de RM. Los modelos físicos específicos del paciente, construidos a partir de imágenes médicas preoperatorias, tienen múltiples usos, que van desde la evaluación preoperatoria de estructuras anatómicas a la planificación quirúrgica para el guiado de catéteres. En el diagnóstico y tratamiento de AAA, los modelos físicos son útiles a la hora de evaluar diversas variables biomecánicas y fisiológicas de las estructuras vasculares. Existen múltiples técnicas que requieren de la generación de modelos físicos que representen la anatomía vascular. Una de las principales aplicaciones de los modelos físicos es el análisis de elementos finitos (FE). Las simulaciones de FE para AAA pueden ser específicas para el paciente y permiten modelar estados de estrés complejos, incluyendo los efectos provocados por el TIL. La aplicación de métodos numéricos de análisis tiene como requisito previo la generación de una malla computacional que representa la geometría de interés mediante un conjunto de elementos poliédricos, siendo los hexaédricos los que presentan mejores resultados. En las estructuras vasculares, generar mallas hexaédricas es un proceso especialmente exigente debido a la compleja anatomía 3D ramificada. La mayoría de los AAA se encuentran situados en la bifurcación de la arteria aorta en las arterias iliacas y es necesario modelar de manera fiel dicha bifurcación. En el caso de que la sangre se estanque en el aneurisma provocando un TIL, éste forma una estructura adyacente a la pared aórtica. De este modo, el contorno externo del TIL es el mismo que el contorno interno de la pared, por lo que las mallas resultantes deben reflejar esta particularidad, lo que se denomina como "mallas conformadas". El fin último de este trabajo es modelar las estructuras vasculares de modo que proporcionen nuevas herramientas para un mejor diagnóstico clínico, facilitando medidas de riesgo de rotura de la arteria, presión sistólica o diastólica, etc. Por tanto, el primer objetivo de esta tesis es diseñar un método novedoso y robusto para generar mallas hexaédricas tanto de la pared aórtica como del trombo. Para la identificación de estas estructuras se utilizan imágenes de resonancia magnética (RM). Deben mantenerse sus propiedades de adyacencia utilizando elementos de alta calidad, prestando especial atención al modelado de la bifurcación y a que sean adecuadas para el análisis de FE. El método tiene en cuenta la evolución de la línea central del vaso en el espacio tridimensional y genera la malla directamente a partir de las imágenes segmentadas, sin necesidad de reconstruir superficies triangulares. Con el fin de reducir la intervención del usuario en el proceso de generación de las mallas, es también objetivo de esta tesis desarrollar un método de segmentación semiautomática de las distintas estructuras de interés. Las principales contribuciones de esta tesis doctoral son: 1. El diseño, implementación y evaluación de un algoritmo de generación de mallas hexaédricas conformadas de la pared y el TIL a partir de los contornos segmentados en imágenes de RM. Se ha llevado a cabo una evaluación de calidad que determine su aplicabilidad a métodos de FE. Los resultados demuestran que el algoritmo desarrollado genera mallas conformadas de alta calidad incluso en la región de la bifurcación, que son adecuadas para su uso en métodos de análisis de FE. 2. El diseño, implementación y evaluación de un método de segmentación automático de las estructuras de interés. La luz arterial se segmenta de manera semiautomática utilizando un software disponible a partir de imágenes de RM con contraste. Los resultados de este proceso sirven de inicialización para la segmentación automática de las caras interna y externa de la pared aórtica utilizando métodos basado en modelos de textura y forma a partir de imágenes de RM sin contraste. Los resultados demuestran que el algoritmo desarrollado proporciona segmentaciones fieles de las distintas estructuras de interés. En conclusión, el trabajo realizado en esta tesis doctoral corrobora las hipótesis de investigación postuladas, y pretende servir como aportación para futuros avances en la generación de modelos físicos de geometrías biológicas. ABSTRACT The frame of this PhD Thesis is the biomedical engineering applied to the treatment of cardiovascular diseases, which cause around 1.9 million deaths per year in the European Union and suppose about 40% of deaths per year. In this context appears the European project SCATh-Smart Catheterization. The main objective of this project is creating a platform which improves the navigation of catheters in aortic catheterization minimizing the use of fluoroscopy. In the framework of this project, the specific field of this PhD Thesis is the diagnosis and modeling of abdominal aortic aneurysm (AAAs) and the intraluminal thrombus (ILT) whenever it is present. Patient-specific physical models built from preoperative imaging are becoming increasingly important in the area of minimally invasive surgery. These models can be employed for different purposes, such as the preoperatory evaluation of anatomic structures or the surgical planning for catheter guidance. In the specific case of AAA diagnosis and treatment, physical models are especially useful for evaluating pressures over vascular structures. There are multiple techniques that require the generation of physical models which represent the target anatomy. Finite element (FE) analysis is one the principal applications for physical models. FE simulations for AAA may be patient-specific and allow modeling biomechanical and physiological variables including those produced by ILT, and also the segmentation of those anatomical structures in preoperative MR images. Applying numeric methods requires the generation of a proper computational mesh. These meshes represent the patient anatomy using a set of polyhedral elements, with hexahedral elements providing better results. In the specific case of vascular structures, generating hexahedral meshes is a challenging task due to the complex 3D branching anatomy. Each patient’s aneurysm is unique, characterized by its location and shape, and must be accurately represented for subsequent analyses to be meaningful. Most AAAs are located in the region where the aorta bifurcates into the iliac arteries and it is necessary to model this bifurcation precisely and reliably. If blood stagnates in the aneurysm and forms an ILT, it exists as a conforming structure with the aortic wall, i.e. the ILT’s outer contour is the same as the wall’s inner contour. Therefore, resulting meshes must also be conforming. The main objective of this PhD Thesis is designing a novel and robust method for generating conforming hexahedral meshes for the aortic wall and the thrombus. These meshes are built using largely high-quality elements, especially at the bifurcation, that are suitable for FE analysis of tissue stresses. The method accounts for the evolution of the vessel’s centerline which may develop outside a single plane, and generates the mesh directly from segmented images without the requirement to reconstruct triangular surfaces. In order to reduce the user intervention in the mesh generation process is also a goal of this PhD. Thesis to develop a semiautomatic segmentation method for the structures of interest. The segmentation is performed from magnetic resonance image (MRI) sequences that have tuned to provide high contrast for the arterial tissue against the surrounding soft tissue, so that we determine the required information reliably. The main contributions of this PhD Thesis are: 1. The design, implementation and evaluation of an algorithm for generating hexahedral conforming meshes of the arterial wall and the ILT from the segmented contours. A quality inspection has been applied to the meshes in order to determine their suitability for FE methods. Results show that the developed algorithm generates high quality conforming hexahedral meshes even at the bifurcation region. Thus, these meshes are suitable for FE analysis. 2. The design, implementation and evaluation of a semiautomatic segmentation method for the structures of interest. The lumen is segmented in a semiautomatic way from contrast filled MRI using an available software. The results obtained from this process are used to initialize the automatic segmentation of the internal and external faces of the aortic wall. These segmentations are performed by methods based on texture and shape models from MRI with no contrast. The results show that the algorithm provides faithful segmentations of the structures of interest requiring minimal user intervention. In conclusion, the work undertaken in this PhD. Thesis verifies the investigation hypotheses. It intends to serve as basis for future physical model generation of proper biological anatomies used by numerical methods.

Advanced morphometric techniques applied to the study of human brain anatomy

El desarrollo de las técnicas de imágenes por resonancia magnética han permitido el estudio y cuantificación, in vivo, de los cambios que ocurren en la morfología cerebral ligados a procesos tales como el neurodesarrollo, el envejecimiento, el aprendizaje o la enfermedad. Un gran número de métodos de morfometría han sido desarrollados con el fin de extraer la información contenida en estas imágenes y traducirla en indicadores de forma o tamaño, tales como el volumen o el grosor cortical; marcadores que son posteriormente empleados para encontrar diferencias estadísticas entre poblaciones de sujetos o realizar correlaciones entre la morfología cerebral y, por ejemplo, la edad o la severidad de determinada enfermedad. A pesar de la amplia variedad de biomarcadores y metodologías de morfometría, muchos estudios sesgan sus hipótesis, y con ello los resultados experimentales, al empleo de un número reducido de biomarcadores o a al uso de una única metodología de procesamiento. Con el presente trabajo se pretende demostrar la importancia del empleo de diversos métodos de morfometría para lograr una mejor caracterización del proceso que se desea estudiar. En el mismo se emplea el análisis de forma para detectar diferencias, tanto globales como locales, en la morfología del tálamo entre pacientes adolescentes con episodios tempranos de psicosis y adolescentes sanos. Los resultados obtenidos demuestran que la diferencia de volumen talámico entre ambas poblaciones de sujetos, previamente descrita en la literatura, se debe a una reducción del volumen de la región anterior-mediodorsal y del núcleo pulvinar del tálamo de los pacientes respecto a los sujetos sanos. Además, se describe el desarrollo de un estudio longitudinal, en sujetos sanos, que emplea simultáneamente distintos biomarcadores para la caracterización y cuantificación de los cambios que ocurren en la morfología de la corteza cerebral durante la adolescencia. A través de este estudio se revela que el proceso de “alisado” que experimenta la corteza cerebral durante la adolescencia es consecuencia de una disminución de la profundidad, ligada a un incremento en el ancho, de los surcos corticales. Finalmente, esta metodología es aplicada, en un diseño transversal, para el estudio de las causas que provocan el decrecimiento tanto del grosor cortical como del índice de girificación en adolescentes con episodios tempranos de psicosis. ABSTRACT The ever evolving sophistication of magnetic resonance image techniques continue to provide new tools to characterize and quantify, in vivo, brain morphologic changes related to neurodevelopment, senescence, learning or disease. The majority of morphometric methods extract shape or size descriptors such as volume, surface area, and cortical thickness from the MRI image. These morphological measurements are commonly entered in statistical analytic approaches for testing between-group differences or for correlations between the morphological measurement and other variables such as age, sex, or disease severity. A wide variety of morphological biomarkers are reported in the literature. Despite this wide range of potentially useful biomarkers and available morphometric methods, the hypotheses and findings of the grand majority of morphological studies are biased because reports assess only one morphometric feature and usually use only one image processing method. Throughout this dissertation biomarkers and image processing strategies are combined to provide innovative and useful morphometric tools for examining brain changes during neurodevelopment. Specifically, a shape analysis technique allowing for a fine-grained assessment of regional thalamic volume in early-onset psychosis patients and healthy comparison subjects is implemented. Results show that disease-related reductions in global thalamic volume, as previously described by other authors, could be particularly driven by a deficit in the anterior-mediodorsal and pulvinar thalamic regions in patients relative to healthy subjects. Furthermore, in healthy adolescents different cortical features are extracted and combined and their interdependency is assessed over time. This study attempts to extend current knowledge of normal brain development, specifically the largely unexplored relationship between changes of distinct cortical morphological measurements during adolescence. This study demonstrates that cortical flattening, present during adolescence, is produced by a combination of age-related increase in sulcal width and decrease in sulcal depth. Finally, this methodology is applied to a cross-sectional study, investigating the mechanisms underlying the decrease in cortical thickness and gyrification observed in psychotic patients with a disease onset during adolescence.

Spatio-temporal imaging of corticaldesynchronization in migraine visual aura:a magnetoencephalography case study

Objective.-To determine cortical oscillatory changes involved in migraine visual aura using magnetoencephalography (MEG). Background.-Visual aura in the form of scintillating scotoma precedes migraine in many cases. The involvement of cortical spreading depression within striate and extra-striate cortical areas is implicated in the generation of the disturbance, but the details of its progression, the effects on cortical oscillations, and the mechanisms of aura generation are unclear. Methods.-We used MEG to directly image changes in cortical oscillatory power during an episode of scintillating scotoma in a patient who experiences aura without subsequent migraine headache. Using the synthetic aperture magnetometry method of MEG source imaging, focal changes in cortical oscillatory power were observed over a 20-minute period and visualized in coregistration with the patient's magnetic resonance image. Results.-Alpha band desynchronization in both the left extra-striate and temporal cortex persisted for the duration of reported visual disturbance, terminating abruptly upon disappearance of scintillations. Gamma frequency desynchronization in the left temporal lobe continued for 8 to 10 minutes following the reported end of aura. Conclusions.-Observations implicate the extra-striate and temporal cortex in migraine visual aura and suggest involvement of alpha desynchronization in generation of phosphenes and gamma desynchronization in sustained inhibition of visual function.

The development of constrained source localisation algorithms for human brain imaging

This work sets out to evaluate the potential benefits and pit-falls in using a priori information to help solve the Magnetoencephalographic (MEG) inverse problem. In chapter one the forward problem in MEG is introduced, together with a scheme that demonstrates how a priori information can be incorporated into the inverse problem. Chapter two contains a literature review of techniques currently used to solve the inverse problem. Emphasis is put on the kind of a priori information that is used by each of these techniques and the ease with which additional constraints can be applied. The formalism of the FOCUSS algorithm is shown to allow for the incorporation of a priori information in an insightful and straightforward manner. In chapter three it is described how anatomical constraints, in the form of a realistically shaped source space, can be extracted from a subject’s Magnetic Resonance Image (MRI). The use of such constraints relies on accurate co-registration of the MEG and MRI co-ordinate systems. Variations of the two main co-registration approaches, based on fiducial markers or on surface matching, are described and the accuracy and robustness of a surface matching algorithm is evaluated. Figures of merit introduced in chapter four are shown to given insight into the limitations of a typical measurement set-up and potential value of a priori information. It is shown in chapter five that constrained dipole fitting and FOCUSS outperform unconstrained dipole fitting when data with low SNR is used. However, the effect of errors in the constraints can reduce this advantage. Finally, it is demonstrated in chapter six that the results of different localisation techniques give corroborative evidence about the location and activation sequence of the human visual cortical areas underlying the first 125ms of the visual magnetic evoked response recorded with a whole head neuromagnetometer.