Analysis of morphological and functional heterogeneity in ct perfusion images of lung tumours

Questa tesi si propone di innovare lo stato dell’arte dei metodi di analisi dell’eterogeneità in lesioni polmonari attualmente utilizzati, affiancando l’analisi funzionale (emodinamica) a quella morfologica, grazie allo sviluppo di nuove feature specifiche. Grazie alla collaborazione tra il Computer Vision Group (CVG) dell’Università di Bologna e l’Unità Operativa di Radiologia dell’IRCCS-IRST di Meldola (Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico – Istituto Scientifico Romagnolo per lo Studio e la Cura dei Tumori), è stato possibile analizzare un adeguato numero di casi reali di pazienti affetti da lesioni polmonari primitive, effettuando un’analisi dell’eterogeneità sia su sequenze di immagini TC baseline sia contrast-enhanced, consentendo quindi un confronto tra eterogeneità morfologica e funzionale. I risultati ottenuti sono infine discussi sulla base del confronto con le considerazioni di natura clinica effettuate in cieco da due esperti radiologi dell’IRCCS-IRST.

Analyse zur Auswirkung der irreversiblen Wavelet-Kompression (JPEG2000) auf CT-Bildverarbeitungs- und Darstellungsalgorithmen

Der technische Fortschritt konfrontiert die medizinische Bildgebung wie keine andere Sparte der Medizin mit einem rasanten Anstieg zu speichernder Daten. Anschaffung, Wartung und Ausbau der nötigen Infrastruktur entwickeln sich zunehmend zu einem ökonomischen Faktor. Ein Verfahren, welches diesem Trend etwas entgegensetzten könnte ist die irreversible Bilddatenkompression. Sie ist seit über 10 Jahren Gegenstand vieler Studien, deren Ergebnisse sich wiederum in Empfehlungen zum Einsatz irreversibler Kompression mehrerer nationaler und internationaler Organisation, wie CAR, DRG, RCR und ESR wiederspiegeln. Tenor dieser Empfehlungen ist, dass der Einsatz von moderater irreversibler Bilddatenkompression sicher und sinnvoll ist. Teil dieser Empfehlungen sind auch Angaben über das Maß an Kompression, ausgedrückt in Kompressionsraten, welche je nach Untersuchung und anatomischer Region als sicher anwendbar gelten und keinen diagnostisch relevanten Verlust der komprimierten Bilder erzeugen.rnVerschiedene Kompressionsalgorithmen wurden vorgeschlagen. Letztendlich haben sich vor allem die beiden weit verbreiteten Algorithmen JPEG und JPEG2000 bewährt. Letzterer erfährt in letzter Zeit zunehmen Anwendung, aufgrund seiner einfacheren Handhabung und seiner umfangreichen Zusatzfunktionen.rnAufgrund rechtlich-ethischer Bedenken hat die irreversible Kompression keine breite praktische Anwendung finden können. Dafür verantwortlich ist unter anderem auch die Unklarheit, wie sich irreversible Kompression auf Nach- und Weiterverarbeitung (sog. Postprocessing) medizinischer Bilder, wie Segmentierung, Volumetrie oder 3D-Darstellung, auswirkt. Bisherige Studien zu diesem Thema umfassen vier verschiedene Postprocessing-Algorithmen. Die untersuchten Algorithmen zeigten sich bei verlustbehafteter Kompression im Bereich der erwähnten, publizierten Kompressionsraten weitgehend unbeeinflusst. Lediglich die computergestützte Messung von Stenosegraden in der digitalen Koronarangiographie kollidiert mit den in Großbritannien geltenden Empfehlungen. Die Verwendung unterschiedlicher Kompressionsalgorithmen schränkt die allgemeinernAussagekraft dieser Studienergebnisse außerdem ein.rnZur Erweiterung der Studienlage wurden vier weitere Nach- und Weiterverarbeitungsalgorithmen auf ihre Kompressionstoleranz untersucht. Dabei wurden die Kompressionsraten von 8:1, 10:1 und 15:1 verwendet, welche um die empfohlenen Kompressionsraten von CAR, DRG, RCR und ESR liegen und so ein praxisnahes Setting bieten. Als Kompressionsalgorithmus wurde JPEG2000 verwendet, aufgrund seiner zunehmenden Nutzung in Studien sowie seiner bereits erwähnten Vorzüge in Sachen Handhabung und Zusatzfunktionen. Die vier Algorithmen umfassten das 3D-Volume rendering von CT-Angiographien der Becken-Bein-Gefäße, die Computer-assistierte Detektion von Lungenrundherden, die automatisierte Volumetrie von Leberrundherden und die funktionelle Bestimmung der Ejektionsfraktion in computertomographischen Aufnahmen des Herzens.rnAlle vier Algorithmen zeigten keinen Einfluss durch irreversibler Bilddatenkompression in denrngewählten Kompressionsraten (8:1, 10:1 und 15:1). Zusammen mit der bestehenden Literatur deuten die Ergebnisse an, dass moderate irreversible Kompression im Rahmen aktueller Empfehlungen keinen Einfluss auf Nach- und Weiterverarbeitung medizinischer Bilder hat. Eine explizitere Vorhersage zu einem bestimmten, noch nicht untersuchten Algorithmus ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Funktionsweisen und Programmierungen nicht sicher möglich.rnSofern ein Postprocessing Algorithmus auf komprimiertes Bildmaterial angewendet werden soll, muss dieser zunächst auf seine Kompressionstoleranz getestet werden. Dabei muss der Test eine rechtlich-ethische Grundlage für den Einsatz des Algorithmus bei komprimiertem Bildmaterial schaffen. Es sind vor allem zwei Optionen denkbar, die Testung institutsintern, eventuell unter Zuhilfenahme von vorgefertigten Bibliotheken, oder die Testung durch den Hersteller des Algorithmus.

Nuove tecniche di diagnostica per immagini: La pet/ct

L'obiettivo di questo studio è quello di mettere in luce i diversi fattori che, negli ultimi anni, hanno portato ad un impiego sempre più diffuso della PET in ambito clinico, in Italia e all'estero. La recente integrazione delle informazioni funzionali della PET con le informazioni morfologiche di una TC, mediante tomografi ibridi PET/CT, ha radicalmente cambiato l’approccio alla stadiazione e al follow-up dei pazienti, rendendo questa tecnica una delle massime espressioni della moderna diagnostica per immagini, al giorno d'oggi utilizzata principalmente in campo oncologico. Nei primi capitoli, dopo un breve richiamo alla struttura della materia, ai concetti di radiazione e decadimento radioattivo, si analizzano le apparecchiature e i principi di funzionamento della tecnica PET/TC. Successivamente, nel capitolo 4 sono illustrati i diversi tipi di radiofarmaci e le loro applicazioni, con un’attenzione particolare al PSMA, impiegato principalmente nei tumori alla prostata, reni, tiroide e mammella. Proprio alla cura e alla diagnosi del tumore alla prostata è dedicato il capitolo 5, con un breve confronto tra l’ormai accreditata PET/CT con 18F-Colina e l’innovativa Ga-PSMA PET/CT. Nel capitolo 6 si prendono in considerazione le procedure e i protocolli da seguire durante un esame PET/TC, le misure di preparazione, prevenzione e le precauzioni che pazienti e personale sanitario devono osservare. Nel capitolo 7, infine, un breve cenno alle ultime innovazioni tecnologiche: imaging ibrido PET/MRI e fotomoltiplicatori SiPM. Le fonti bibliografiche citate constano principalmente di articoli in lingua inglese pubblicati sul portale PubMed. Parte della documentazione relativa alla progettazione dell'apparecchiatura PET/CT e al suo utilizzo è, invece, stata fornita da personale dell'arcispedale Santa Maria Nuova di Reggio Emilia.

Sviluppo di un metodo di radioterapia adattativa tramite immagini portali e Cone-Beam CT

Il presente lavoro, svolto presso il servizio di Fisica Sanitaria dell’Azienda Ospedaliera Universitaria di Parma, consiste nello sviluppo di un metodo innovativo di radioterapia adattativa. Il metodo è stato applicato a pazienti affetti da varie patologie, trattati con tecnica VMAT, (Volumetric Modulated Arc Therapy), altamente conformata al target. Il metodo sviluppato si compone di due fasi: nella prima fase vengono effettuate due analisi su immagini portali, di ricostruzione della dose all'isocentro e l'analisi gamma 2D. Se almeno una di queste fallisce, si interviene con la seconda fase, che vede l'acquisizione della CBCT del paziente e la taratura in densità elettronica della stessa. Si calcola dunque il piano su CBCT, previa operazione di contouring da parte del medico e, infine, si esegue l'analisi gamma 3D sulle matrici di dose calcolate sulla CT e sulla CBCT del paziente, quantificando gli indici gamma sulle strutture PTV, CTV e OAR di interesse clinico. In base ai risultati, se necessario, si può intervenire sul piano di trattamento. Le analisi gamma 2D e 3D sono state svolte avvalendosi di un software toolkit chiamato GADD-23 (Gamma Analysis on 2D and 3D Dose Distributions) implementato e sviluppato appositamente in ambiente Matlab per questo lavoro di tesi; in particolare, la realizzazione di GADD-23 è stata resa possibile grazie all'interazione con due software di tipo open-source, Elastix e CERR, specifici per l’elaborazione e la registrazione di immagini mediche. I risultati ottenuti mostrano come il metodo sviluppato sia in grado di mettere in luce cambiamenti anatomici che alcuni pazienti hanno subìto, di tipo sistematico, in cui è possibile prendere in considerazione una ripianificazione del trattamento per correggerli, o di tipo casuale, sui quali può essere utile condurre l'attenzione del medico radioterapista, sebbene non sia necessario un replanning.

Internazionalizzare le imprese locali: localizzazione del sito web GreenVet per l'azienda APA-CT di Forlì

Cette étude s’encadre dans le projet Language Toolkit, qui dérive de la collaboration entre la Chambre de Commerce de Forlì-Cesena et la Scuola di Lingue e Letterature, Traduzione e Interpretazione de Forlì. L’objectif du projet est de permettre aux étudiants de dernière année de faculté de connaître l’univers des entreprises. Grâce à la collaboration avec APA-CT srl de Forlì, leader dans le secteur de la phytothérapie vétérinaire, et spécialisée dans la production de compléments alimentaires naturels destinés aux animaux, on a réalisé la localisation en français du site web GreenVet. Cette dissertation se compose de quatre chapitres. Le premier chapitre offre une présentation de APA-CT srl et de ses produits. De plus, on définit les détails du projet de localisation du site web GreenVet. Dans le deuxième chapitre on propose, en premier lieu, une réflexion sur les langues spéciales et sur la terminologie scientifique. En deuxième lieu, on aborde, aussi bien du point de vue théorique que du point de vue pratique (à travers des exemples), les caractéristiques de la terminologie de la phytothérapie vétérinaire. En troisième lieu, on explique la méthodologie de travail adoptée pendant la réalisation du projet de localisation, qui a été divisé en deux sous-phases : d’abord, on a effectué une recherche terminologique pour délimiter le domaine en question et, après, on a crée des ressources (corpus, glossaire) utiles pour la traduction. Le troisième chapitre offre une réflexion à propos de la localisation des sites web. Ensuite, on propose une analyse contrastive entre les sites web italiens et français traitant de la phytothérapie vétérinaire. Finalement, le quatrième chapitre est dédié à l’activité pratique de localisation. On a analysé le texte de départ au niveau de la structure, des aspects linguistiques et on a individué les difficultés de traduction. Après, on explique la méthodologie de travail suivie et les stratégies adoptées pendant la traduction.

Radiopaque stomach contents in postmortem CT in suicidal oral medication intoxication: report of three cases

In clinical medicine, plane radiography is used for detecting the remains of medications in the stomach in oral medication intoxication cases. Since postmortem computed tomography (CT), performed prior to autopsy, is currently intensively entering the forensic routine, the technique was applied to three fatal cases of oral medication intoxication. Here we report CT and autopsy findings for these cases. In all three cases, hyperdense areas within the stomach content were documented. The measurement of Hounsfield Units (HU) beyond 74HU showed mean values of 338, 88 and 98HU. Postmortem CT also showed brain edema and pulmonary aspiration in one case. At autopsy, tablet remains in the stomach were detected microscopically in all three cases. The ex vivo CT scans of the ingested medicaments showed similar HU values. Despite the fact that further case studies are necessary beyond this one, and in spite of its limitations, postmortem CT was found to be a useful screening and documentation method for stomach contents in oral medication intoxication.

Multidetector CT (MD-CT) in the diagnosis of uncertain open globe injuries

To evaluate the significance of multislice CT for the diagnosis of uncertain penetrating globe injuries.

Minimally invasive post-mortem CT-angiography in a case involving a gunshot wound

Non-contrast post-mortem computed tomography (pm-CT) is useful in the evaluation of bony pathologies, whereas minimally invasive pm-CT-angiography allows for the detection of subtle vascular lesions. We present a case of an accidentally self-inflicted fatal bullet wound to the chest where pm-CT-angiography revealed a small laceration of the anterior interventricular branch of the left coronary artery and a tiny disruption of the right ventricle with pericardial and pleural effusion. Subsequent autopsy confirmed our radiological findings. Post-mortem CT-angiography has a great potential for the detection of vascular lesions and can be considered equivalent to autopsy for selected cases in forensic medicine.

PET/CT-guided biopsies of metabolically active bone lesions: applications and clinical impact

In a minority of cases a definite diagnosis and stage grouping in cancer patients is not possible based on the imaging information of PET/CT. We report our experience with percutaneous PET/CT-guided bone biopsies to histologically verify the aetiology of hypermetabolic bone lesions.

Fire victim identification by post-mortem dental CT: Radiologic evaluation of restorative materials after exposure to high temperatures

The aim of this study was to evaluate the use of high resolution CT to radiologically define teeth filling material properties in terms of Hounsfield units after high temperature exposure.

A comparison between 2D and 3D cephalometry on CBCT scans of human skulls

The purpose of this study was to evaluate whether measurements on conventional cephalometric radiographs are comparable with 3D measurements on 3D models of human skulls, derived from cone beam CT (CBCT) data. A CBCT scan and a conventional cephalometric radiograph were made of 40 dry skulls. Standard cephalometric software was used to identify landmarks on both the 2D images and the 3D models. The same operator identified 17 landmarks on the cephalometric radiographs and on the 3D models. All images and 3D models were traced five times with a time-interval of 1 week and the mean value of repeated measurements was used for further statistical analysis. Distances and angles were calculated. Intra-observer reliability was good for all measurements. The reproducibility of the measurements on the conventional cephalometric radiographs was higher compared with the reproducibility of measurements on the 3D models. For a few measurements a clinically relevant difference between measurements on conventional cephalometric radiographs and 3D models was found. Measurements on conventional cephalometric radiographs can differ significantly from measurements on 3D models of the same skull. The authors recommend that 3D tracings for longitudinal research are not used in cases were there are only 2D records from the past.

Automated Intervertebral Disc Detection from Low Resolution, Sparse MRI Images for the Planning of Scan Geometries

Robust and accurate identification of intervertebral discs from low resolution, sparse MRI scans is essential for the automated scan planning of the MRI spine scan. This paper presents a graphical model based solution for the detection of both the positions and orientations of intervertebral discs from low resolution, sparse MRI scans. Compared with the existing graphical model based methods, the proposed method does not need a training process using training data and it also has the capability to automatically determine the number of vertebrae visible in the image. Experiments on 25 low resolution, sparse spine MRI data sets verified its performance.