Automatic mass segmentation in mammographic images

Aquesta tesi està emmarcada dins la detecció precoç de masses, un dels símptomes més clars del càncer de mama, en imatges mamogràfiques. Primerament, s'ha fet un anàlisi extensiu dels diferents mètodes de la literatura, concloent que aquests mètodes són dependents de diferent paràmetres: el tamany i la forma de la massa i la densitat de la mama. Així, l'objectiu de la tesi és analitzar, dissenyar i implementar un mètode de detecció robust i independent d'aquests tres paràmetres. Per a tal fi, s'ha construït un patró deformable de la massa a partir de l'anàlisi de masses reals i, a continuació, aquest model és buscat en les imatges seguint un esquema probabilístic, obtenint una sèrie de regions sospitoses. Fent servir l'anàlisi 2DPCA, s'ha construït un algorisme capaç de discernir aquestes regions són realment una massa o no. La densitat de la mama és un paràmetre que s'introdueix de forma natural dins l'algorisme.

Automated analysis of non-mass-enhancing lesions in breast MRI based on morphological, kinetic, and spatio-temporal moments and joint segmentation-motion compensation technique

Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) represents an established method for the detection and diagnosis of breast lesions. While mass-like enhancing lesions can be easily categorized according to the Breast Imaging Reporting and Data System (BI-RADS) MRI lexicon, a majority of diagnostically challenging lesions, the so called non-mass-like enhancing lesions, remain both qualitatively as well as quantitatively difficult to analyze. Thus, the evaluation of kinetic and/or morphological characteristics of non-masses represents a challenging task for an automated analysis and is of crucial importance for advancing current computer-aided diagnosis (CAD) systems. Compared to the well-characterized mass-enhancing lesions, non-masses have no well-defined and blurred tumor borders and a kinetic behavior that is not easily generalizable and thus discriminative for malignant and benign non-masses. To overcome these difficulties and pave the way for novel CAD systems for non-masses, we will evaluate several kinetic and morphological descriptors separately and a novel technique, the Zernike velocity moments, to capture the joint spatio-temporal behavior of these lesions, and additionally consider the impact of non-rigid motion compensation on a correct diagnosis.

The unequal segmentation of public preparedness for mass evacuation:a cross-national perspective

This thesis is concerned with understanding how Emergency Management Agencies (EMAs) influence public preparedness for mass evacuation across seven countries. Due to the lack of cross-national research (Tierney et al., 2001), there is a lack of knowledge on EMAs perspectives and approaches to the governance of public preparedness. This thesis seeks to address this gap through cross-national research that explores and contributes towards understanding the governance of public preparedness. The research draws upon the risk communication (Wood et al., 2011; Tierney et al., 2001) social marketing (Marshall et al., 2007; Kotler and Lee, 2008; Ramaprasad, 2005), risk governance (Walker et al., 2010, 2013; Kuhlicke et al., 2011; IRGC, 2005, 2007; Renn et al., 2011; Klinke and Renn, 2012), risk society (Beck, 1992, 1999, 2002) and governmentality (Foucault, 1978, 2003, 2009) literature to explain this governance and how EMAs responsibilize the public for their preparedness. EMAs from seven countries (Belgium, Denmark, Germany, Iceland, Japan, Sweden, the United Kingdom) explain how they prepare their public for mass evacuation in response to different types of risk. A cross-national (Hantrais, 1999) interpretive research approach, using qualitative methods including semi-structured interviews, documents and observation, was used to collect data. The data analysis process (Miles and Huberman, 1999) identified how the concepts of risk, knowledge and responsibility are critical for theorising how EMAs influence public preparedness for mass evacuation. The key findings grounded in these concepts include: - Theoretically, risk is multi-functional in the governance of public preparedness. It regulates behaviour, enables surveillance and acts as a technique of exclusion. - EMAs knowledge and how this influenced their assessment of risk, together with how they share the responsibility for public preparedness across institutions and the public, are key to the governance of public preparedness for mass evacuation. This resulted in a form of public segmentation common to all countries, whereby the public were prepared unequally.  - EMAs use their prior knowledge and assessments of risk to target public preparedness in response to particular known hazards. However, this strategy places the non-targeted public at greater risk in relation to unknown hazards, such as a man-made disaster. - A cross-national conceptual framework of four distinctive governance practices (exclusionary, informing, involving and influencing) are utilised to influence public preparedness. - The uncertainty associated with particular types of risk limits the application of social marketing as a strategy for influencing the public to take responsibility and can potentially increase the risk to the public.

The potential for consumer segmentation in the Finnish housing market

This article examines whether cluster analysis can be used to identify groups of Finnish residents with similar housing preferences. Because homebuilders in Finland have been providing relatively homogeneous products to an increasingly diverse population, current housing may not represent the occupiers' preferences so a segmentation approach relying on socioeconomic characteristics and expressed preferences may not be sufficient. We use data collected via questionnaire in a principal component analysis followed by a hierarchical cluster analysis to determine whether different combinations of housing attributes are important to groups of residents. We can identify four clusters of housing residents based on important characteristics when looking for a house. The clusters describe Finnish people in different phases of the life cycle and with different preferences based on their recreational activities and financial expenditures. Mass customization of housing could be used to better appeal to these different clusters of consumers who share similar preferences, increasing consumer satisfaction and improving profitability.

Market Segmentation by Financial lnstitution

The research problem selected for this study is one of the important issues in the field of financial market and its marketing dimensions on which researchers and academicians encourage more research studies. This research study may be relevant considering its significance in terms of some possible findings which may be useful to Fls in framing successful market segmentation approach to turn their dissatisfied and ‘merely' satisfied customers into ‘delighted’ customers, which in turn can result in better savings mobilisation. The household segments may also be benefited from the research findings if they bring about an attitudinal change in their savings behaviour. The importance of the study may be briefly highlighted in the following points. The research study examines existing theories on market segmentation by Fls and the findings might supplement the existing theories on this topic. The study brings to light certain clues to strengthen market segmentation approach of Fls.The study throws light on the existing beliefs and perceptions on customer behaviour which may be useful in effecting some positive changes in market segmentation approach by Fls. The study suggests certain relationship between market segmentation variables and customer behaviour in the context of marketing of financial products by Fls. The study supplements the existing knowledge on different dimension of market segmentation in the financial market which might encourage future research in the field.

Semiautomatic dental recognition using a graph-based segmentation algorithm and teeth shapes features

Dental recognition is very important for forensic human identification, mainly regarding the mass disasters, which have frequently happened due to tsunamis, airplanes crashes, etc. Algorithms for automatic, precise, and robust teeth segmentation from radiograph images are crucial for dental recognition. In this work we propose the use of a graph-based algorithm to extract the teeth contours from panoramic dental radiographs that are used as dental features. In order to assess our proposal, we have carried out experiments using a database of 1126 tooth images, obtained from 40 panoramic dental radiograph images from 20 individuals. The results of the graph-based algorithm was qualitatively assessed by a human expert who reported excellent scores. For dental recognition we propose the use of the teeth shapes as biometric features, by the means of BAS (Bean Angle Statistics) and Shape Context descriptors. The BAS descriptors showed, on the same database, a better performance (EER 14%) than the Shape Context (EER 20%). © 2012 IEEE.

Atlas-Based Segmentation of Brain Tumor Images Using a Markov Random Field-Based Tumor Growth Model and Non-Rigid Registration

We propose a new and clinically oriented approach to perform atlas-based segmentation of brain tumor images. A mesh-free method is used to model tumor-induced soft tissue deformations in a healthy brain atlas image with subsequent registration of the modified atlas to a pathologic patient image. The atlas is seeded with a tumor position prior and tumor growth simulating the tumor mass effect is performed with the aim of improving the registration accuracy in case of patients with space-occupying lesions. We perform tests on 2D axial slices of five different patient data sets and show that the approach gives good results for the segmentation of white matter, grey matter, cerebrospinal fluid and the tumor.

Segmentation of brain tumor images based on atlas-registration combined with a Markov-Random-Field lesion growth model

We present an automatic method to segment brain tissues from volumetric MRI brain tumor images. The method is based on non-rigid registration of an average atlas in combination with a biomechanically justified tumor growth model to simulate soft-tissue deformations caused by the tumor mass-effect. The tumor growth model, which is formulated as a mesh-free Markov Random Field energy minimization problem, ensures correspondence between the atlas and the patient image, prior to the registration step. The method is non-parametric, simple and fast compared to other approaches while maintaining similar accuracy. It has been evaluated qualitatively and quantitatively with promising results on eight datasets comprising simulated images and real patient data.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Beauty and personal care in mass market: A strategic analysis of perfumery and cosmetics at Sonae MC

Directed internship

Micropolar flow in a porous channel with high mass transfer

Two dimensional flow of a micropolar fluid in a porous channel is investigated. The flow is driven by suction or injection at the channel walls, and the micropolar model due to Eringen is used to describe the working fluid. An extension of Berman's similarity transform is used to reduce the governing equations to a set of non-linear coupled ordinary differential equations. The latter are solved for large mass transfer via a perturbation analysis where the inverse of the cross-flow Reynolds number is used as the perturbing parameter. Complementary numerical solutions for strong injection are also obtained using a quasilinearisation scheme, and good agreement is observed between the solutions obtained from the perturbation analysis and the computations.