החומר מבוסס על העבודה הנתמכת בהחלק על ידי הקרן הלאומית למדע תחת גרנט מס IIS0758410. הנתונים סופקו על ידי מערכת בריאות קרוליינה.

1. סקירת מתודולוגיה המסגרת המוצעת מעבדת את תמונות CT המוח של פגיעה מוחית טראומטית (TBI) חולים כדי לחשב באופן אוטומטי שינוי קו אמצע במקרים פתולוגיים ולהשתמש בו, כמו גם מידע שחולץ אחר לנבא לחץ תוך גולגולתי (ICP). איור 1 מציג את התרשים סכמטי של כל מסגרת. מדידת שינוי קו האמצע האוטומטית ניתן לחלק לשלושה שלבים. ראשית, קו האמצע האידיאלי של המוח, כלומר קו האמצע, לפני פציעה, הוא מצא באמצעות חיפוש היררכי המבוסס על סימטרית גולגולת ותכונות רקמות 3. שנית, מערכת חדרית היא מפולחת עבור כל תמונת CT מוח 4. שלישית, קו האמצע בפועל מוערך מהמערכה המפולחת המעוותת חדרית באמצעות צורת התאמת שיטה 5. השינוי האופקי של מערכת חדרית הוא אז הוערך בהערכת קו האמצע האידיאלי וקו האמצע בפועל. לאחר tהוא שינוי קו אמצע מוערך ברציפות, תכונות, כולל שינוי קו אמצע, מרקם מידע של תמונות CT, כמו גם מידע דמוגרפי אחר משמשות כדי לחזות ICP. אלגוריתמי למידת מכונה משמשים למודל היחסים בין ICP והתכונות חולצו 6. 2. הערכת קו אמצע אידיאלית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שלב זה מאתר קו האמצע האידיאלי המשוער באמצעות סימטריה של הגולגולת. ראשית, שימוש בגוונים האפורים thresholding, הגולגולת צריכה להיות מקוטע משאר התוכן בתמונת CT. לאחר ש, לבצע חיפוש מקיף כדי לזהות את זוויות הסיבוב סביב מרכז המסה של הגולגולת. זווית הסיבוב האופטימלית מוגדרת כזווית שממקסם את הסימטריה של חצי תוצאה של הגולגולת. קו האמצע האידיאלי המשוער הוא פטירת השורה דרך נקודת מרכז המסה ויש מלאך הסיבוב אופטימלי מבחינת הכיוון האנכי המקורי של תמונת CT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שלב זה מאתר עמosterior החרמש cerebri וקשר קדמי חרמש לשולי מענית sagittal. צעד זה נעשה על מנת לחדד את קו האמצע המשוער האידיאלי המזוהה. ראשית להגדיר שני מלבני חיבוטים התרכזו בשתי נקודתי ההצטלבות בין קו האמצע האידיאלי המשוער וcalvarium. לאחר מכן, בחר בגדלים של המלבנים אמפיריים כך שהם מכסים את התכונות אנטומיות כדי להיות מזוהות כמוסבר להלן. הקובץ המצורף החרמש הקדמי מתגלה כנקודת השיא של הרכס על calvarium וחרמש cerebri הוא זוהה כקו האפור באזור האחורי 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צעד זה משתמש בתכונות אלה זוהו לעיל כדי לחדד את עמדת קו האמצע האידיאלית. ברגע שנקודת השיא של קובץ המצורף הקדמיים חרמש והנקודה הרחוקה ביותר בחרמש cerebri האחורי מcalvarum מצוינת, קו האמצע האידיאלי המעודן הוא הקו המחבר את שתי נקודות. </li></ol> 3. פילוח החלל <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראשית מרחי נמוכים leפילוח vel באמצעות מודל תערובת גאוס (GMM) לכל פרוסת CT 4,7. תמונות CT ניתן לחלק ל 4 סוגי רקמות: עצם / דם, נוזל השדרתי (CSF), חומר אפור וחומר לבן. לאתחול של דגם תערובת גאוס, הפרמטרים מוערכים בהתבסס על איטרטיבי K-אמצעי תוצאת פילוח של תמונת CT. לאחר מכן השתמשתי בציפייה-מקסום השיטה (EM) כדי לייעל GMM ערוך את יותר טוב כדי לייצג את תמונת CT. תוצאת הפילוח הקשה ניתן להשיג על ידי מחיצות תמונת CT לאזורים המבוססים על ההסתברות המרבית של חברות שכל פיקסל שייך לסוגי אזורים שונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הפילוח ברמה נמוכה של GMM, יחול מגבלות נוספות על תוצאת הפילוח כדי לזהות אזורי חדרית. אזורי חדרית רק עם גודל מעל סף מסוים נשמרים. תחול מגבלות על המיקום של האזורים כחדרית באמצעות תיבת המוח התוחם וקבוצה של ventricl גםתבניות ה. חלץ את הקבוצה של תבניות חדר לב מתמונות MR מוח הרגילות ולאחר מכן להגדילו באמצעות התרחבות מורפולוגי כדי להכיל וריאציות בין נושאים שונים ומקרים פתולוגיים. </li></ol> 4. הערכת קו אמצע בפועל <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ציין את נקודתי תכונה על תבניות החלל שחולצו מMR. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> האם צורת אזורי התאמה המרובה בין 5,8 חדרי לב מפולחים ותבנית MR. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעריך את קו האמצע בפועל, על פי את נקודתי התכונה שזוהו על צורות החלל באמצעות התאמת צורה. ואז משתמש בממוצע ממוצע צד שמאל וצד ימין אומר של-X הקואורדינטות של נקודתי תכונה אלה להגדיר קואורדינטת x של קו האמצע. </li></ol> 5. עקירות תכונה יותר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את עוצמת שטף דם / דימום תוך מוחי המבוססת על תוצאות מודל פילוח תערובת גאוס (GMM) שמתקבל מתמונות CT. התוצאה המפולחת ברשאיתclude אזורים קטנים כולל ורידי סינוס דם והחרמש cerebri, אבל הם בדרך כלל יכולים להיות מוזנחים בהשוואה לאזורים של שטף דם. ואז לספור את מספר הפיקסלים שסווגו כדם לכל פרוסה ולסכם אותם. הסכום הסופי מכמת את נפח דם extravasated בבדיקת CT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תמצית תכונות מרקם. ראשית בחר שישה חלונות בכל תמונת CT אשר לוכדת את החומר אפור ולבן אלא למנוע את מבני הדם וחלל בתמונת ה-CT, ראה איור 6. לאחר מכן לחלץ את תכונות המרקם המתאימות באמצעות השיטות הבאות: אורך גריי רמת הפעלה 9, ניתוח היסטוגרמה, פורה ניתוח, ניתוח כפול עץ מורכב Wavelet 10. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מידע דמוגרפי וניקוד חומרת פציעה גם נאספו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל התכונות חולצו של כל תמונת CT הם מגובשים לייצג את בדיקת ה-CT כולו. באופן ספציפי, דקות (ו), מקס (ו), חציון (ו), אומרות (ו), סטנדרטי (ו) מחושבים בקרב אלl התכונות שנבחרו השייכים לבדיקת CT, לדוגמא ƒ תכונה של קו אמצע המשמרת או תכונת מרקם. לתכונת כמות הדימום תוך גולגולתי, מלבד 5 המפעילים שפורטו לעיל, סכום (ו) הוא הוסיף גם להקליט את נפח הדם הכולל. </li></ol> 6. ICP הערכה הרעיון המרכזי של הערכת ICP הוא ליישם טכניקות למידת מכונה כדי לבנות מודל המבוסס על סדרה של דוגמאות אימון. אז המודל הבנוי מוערך על דגימות בדיקה הנותרות. בגלל הממד הגבוה של תכונות חולצו כוללים אלה מסריקות CT והמידע דמוגרפי, בחירת תכונה חשובה להסיר תכונות שאינן קשורות לכך מודל יציב יחסית פשוט. לכן יש שני צעדים שבוצעו עבור ICP הערכה / ניבוי. ראשית, בחר את התכונות היחסיות אשר אינפורמטיבי בניבוי ICPs. הצעד השני הוא להשתמש במכונות וקטור תמיכה (SVM) כלמידת אלגוריתם כדי לפתח ולהעריך את מודל אימון. תוכנות כגון 11 RapidMiner הן אידיאליות למשימה הזאת, כי זה כלי מאוד מפותח למרבית אלגוריתמי למידת מכונית ומספק ממשקים מאוד חזקים כדי לאמן ולהעריך מודלים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את בחירת התכונה בשני שלבים. הראשון להשתמש בקריטריון היחס הרווח המידע בשלב הראשון כדי לבחור את 50 תכונות המובילות. בשלב השני, משתמש בשילוב SVM אלגוריתם גנטי כדי לייעל את בחירת תכונה נוספת. לאחר מכן השתמשתי בסט האחרון של תכונות שנבחרה כדי לבנות את מודל חיזוי עבור ICP בשלב הבא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע סיווג והערכת ICP באמצעות טכניקות למידת מכונה. תרשים הרמה העליונה של אימונים ובדיקות מוצגים בRapidMiner באיור 8. להחיל ערכה פי 10-אימות צולבת כשכבת קצוני ביותר להערכה. על מנת לבנות מודל עם הכללה טובה יותר ולהימנע מעל לגוף לtהוא נתוני אימון, קן שכבה נוספת של אימות צולבת בתוך כל קיפול אימונים. במודולים אלה, להחיל תחילה את תהליך בחירת התכונה שתואר לעיל ולאחר מכן להשתמש SVM לסיווג עם מודול בפני עצמו פרמטר הבחירה 6. </li></ol>

<ol>
	<li>Langlois, J. A., Rutland-Brown, W., Thomas, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Traumatic brain injury in the united states: emergency department visits, hospitalizations, and deaths. , (2006).</li><li>Moore, E. E., Feliciano, D. V., Mattox, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Trauma. , (2003).</li><li>Chen, W., Smith, R., Ji, S. Y., Ward, K. R., Najarian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+Ventricular+Systems+Segmentation+in+Brain+CT+Images+by+Combining+Low-level+Segmentation+and+High-level+Template+Matching.">Automated Ventricular Systems Segmentation in Brain CT Images by Combining Low-level Segmentation and High-level Template Matching.</a> BMC Medical Informatics and Decision Making. 9, (2009).</li><li>Chen, W., Najarian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Segmentation+of+Ventricles+in+Brain+CT+Images+Using+Gaussian+Mixture+Model+Method.">Segmentation of Ventricles in Brain CT Images Using Gaussian Mixture Model Method.</a> , 15-20 (2009).</li><li>Chen, W., Ward, K. R., Najarian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actual+Midline+Estimation+from+Brain+CT+Scan+Using+Multiple+Regions+Shape+Matching.">Actual Midline Estimation from Brain CT Scan Using Multiple Regions Shape Matching.</a> , 2552-2555 (2010).</li><li>Chen, W., Cockrell, C., Ward, K. R., Najarian, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracranial+Pressure+Level+Prediction+in+Traumatic+Brain+Injury+by+Extracting+Features+from+Multiple+Sources+and+Using+Machine+Learning+Methods.">Intracranial Pressure Level Prediction in Traumatic Brain Injury by Extracting Features from Multiple Sources and Using Machine Learning Methods.</a> , 510-515 (2010).</li><li>Greenspan, H., Ruf, A., Goldberger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constrained+Gaussian+mixture+model+framework+for+automatic+segmentation+of+MR+brain+images.">Constrained Gaussian mixture model framework for automatic segmentation of MR brain images.</a> IEEE Trans. Med. Imaging. 25 (9), 1233-1245 (2006).</li><li>Belongie, S., Malik, J., Puzicha, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+matching+and+object+recognition+using+shape+contexts.">Shape matching and object recognition using shape contexts.</a> IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 24, 509-522 (2002).</li><li>Weszaka, J. S., Dyer, C. R., Rosenfeld, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+of+texture+measures+for+terrain+classification.">A comparative study of texture measures for terrain classification.</a> IEEE Trans. on Syst., Man, Cyber. , (1976).</li><li>Kingsbury, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+wavelets+for+shift+invariant+analysis+and+filtering+of+signals.">Complex wavelets for shift invariant analysis and filtering of signals.</a> Applied and Computational Harmonic Analysis. 10 (3), 234-253 (2002).</li><li>Mierswa, I., Wurst, M., Klinkenberg, R., Scholz, M., Euler, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=+Yale:+Rapid+prototyping+for+complex+data+mining+tasks."> Yale: Rapid prototyping for complex data mining tasks.</a> , 935-940 (2006).</li></ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

במחקר זה, מסגרת אינטואיטיבית וגמישה מוצעת להתייחס לשתי בעיות מאתגרות: ההערכה של השינוי בקו אמצע CT תמונות וחיזוי רמת ICP מבוסס על תכונות שחולצו. את תוצאות ההערכה להראות את האפקטיביות של השיטה המוצעת. עד כמה שאנחנו יודעים, זו הפעם הראשונה של מחקר שיטתי בהתמודדות עם שתי ב?...

בכל שנה יש כ 1,400,000 פגיעות טראומטיות במוח (TBI) במקרים הקשורים לרפואה דחוף בארצות הברית, מתוכם, מעל 50,000 בתוצאה 1 מוות. חמור TBI הוא בדרך כלל מלווה בעלייה בלחץ תוך גולגולתי (ICP) עם תסמינים כגון שטפי דם ונפיחות רקמת מוח. זה גורם ללחץ מופחת מוחות זלוף וזרימת דם במוח, הצבת המוח הפגוע בסיכון נוסף. עליית ICP חמורה יכולה להיות קטלנית, ולכן ניטור ICP עבור חולים עם TBI הוא קריטי. זה בדרך כלל דורש מיקום של שכינת צנתרים ישירות לתוך המוח לניטור של לחץ, הליך מסוכן לחולים שיכולים להתבצע רק במרכזים רפואיים מיוחדים. ההליך כרוך גם בסיכון כגון זיהום. עם זאת, כמה סימנים של ICP הגבוה עשויים להיות מורגשים בתחום הדמיה רפואית. בפרט, שינוי קו אמצע קשור לעתים קרובות עם עלייה בICP ויכול להיות שנתפס מהמוח הממוחשב tomography (CT) תמונות. ככזה, דימויים אלה מספקים הזדמנות לזיהוי בלתי פולשני של ICP הגבוה אשר יכול לשמש כצעד לפני הקרנה לפני הניקור גולגולתי. הדמיית CT היא עדיין את תקן הזהב להערכת TBI ראשונית בין כל שיטות הדמיה האחרות, כגון MRI, בגלל המהירות הגבוהה שלו והמחיר נמוך יחסית 2. יתר על כן, בדיקת ה-CT אינה דורשת חוסר תנועת חולה מחמיר, ויש יתרון בחשיפת ליקויים חמורים, כגון שברים בעצמות והמטומות. בעוד CT משמש בדרך כלל לאיתור פציעות במוח, המבוססות על הטכנולוגיה הנוכחית, שינוי קו האמצע אינו נמדד באופן אוטומטי ולכן רופאים צריכים להעריך גורם חשוב זה על ידי בדיקה חזותית. פרשנות CT לא מדויקת או לא עקבית קשורה לעתים קרובות עם אופיו של מערכת הראייה האנושית ומבנה המורכב של המוח. בעוד משמרות קו אמצע קטנות הן חמקמקות, לעתים קרובות הם לא יסולאו בפז להערכת פגיעה מוחית, בעמ &#39;מפרק בשלבים מוקדמים של פציעה לפני מצבו של חולה הופך חמור יותר. בצד השני של הספקטרום, שינוי קו אמצע גדול מרמז ICP הגבוה ביותר וחמור יותר TBI. עם זאת, הוא משימה מאתגרת מאוד עבור בני אדם חזותי לבדוק תמונות CT ולחזות את הרמה של ICP כמותית. בשל התקדמות בטכניקות חישוב אוטומטיות, תכונות חולצו מתמונות CT, כגון שינוי קו אמצע, נפח שטף דם, ומרקם של תמונות מוח CT, ניתן למדוד במדויק ובאופן אוטומטי תוך שימוש בשיטות עיבוד תמונה מתקדמות. עם זאת, הקשר בין ICP ושינוי קו אמצע, כמו גם תכונות נוספות כגון מידת הדימום, המרקם מתמונות CT לא נחקר. במאמר זה, מסגרת חישובית הוצעה למדוד מדידת תזוזת קו האמצע, כמו גם תכונות פיסיולוגיות / אנטומי אחרות בתמונות CT מוח ולחזות את מידת השימוש במכשיר ICP הלא חודרני לימוד טכניקות.

automated midline shift and intracranial pressure estimation based on brain ct images

במאמר זה אנו מציגים מערכת אוטומטית המתבססת בעיקר על תמונות טומוגרפיה הממוחשבת (CT), מורכבות משני מרכיבים עיקריים: הערכת שינוי קו האמצע ומערכת הקרנה טרום לחץ תוך גולגולתי (ICP). כדי לאמוד את שינוי קו האמצע, תחילה הערכה של קו האמצע האידיאלי מתבצעת על בסיס הסימטריה של הגולגולת ותכונות אנטומיות במוח בדיקת CT. ואז, פילוח של חדרים מבדיקת CT מבוצע ומשמש כמדריך לזיהוי של קו האמצע בפועל באמצעות התאמת צורה. תהליכים אלה לחקות את תהליך המדידה על ידי רופאים והראו תוצאות מבטיחות בהערכה. ברכיב השני, יותר תכונות מופקות קשור לICP, כגון מידע המרקם, כמות דם מסריקות CT ותכונות שנרשמו אחרות, כגון גיל, ניקוד חומרת פציעה להעריך ICP משולבות. מכונת טכניקות למידה, כולל בחירת תכונה וסיווג, כגון תמיכהמכונה וקטור (SVMs), מועסקים לבנות מודל החיזוי באמצעות RapidMiner. ההערכה של התחזית מראה תועלת פוטנציאלית של הדגם. שינוי האומדן האידיאלי קו האמצע וניבא רמות ICP יכול לשמש כצעד לפני הקרנה מהירה לרופאים כדי לקבל החלטות, כדי להמליץ ​​בעד או נגד ניטור ICP פולשנית.

את מערכי נתוני בדיקת CT נמסרו על ידי מערכת בריאות קרוליינה (CHS) באישור מועצה לביקורת מוסדי. כל הנבדקים אובחנו עם TBI קל עד חמור כאשר הודו תחילה לבית חולים. לכל חולה, ערך ICP נרשם בכל שעה באמצעות בדיקות ICP בתוך חדר לב האזור לפני ואחרי סריקות CT התקבלו. כדי לשייך את ערך ICP עם כל ב?...

Watch this Scientific Journal Video about Automated Midline Shift and Intracranial Pressure Estimation based on Brain CT Images at JoVE.com

Automated Midline Shift and Intracranial Pressure Estimation based on Brain CT Images

הערכה אוטומטית קו אמצע משמרת ומערכת הקרנה טרום מבוססת על תמונות טומוגרפיה ממוחשבת (CT) למטופלים עם פגיעה מוחית טראומטית (TBI) לחץ תוך גולגולתי (ICP) מוצעת באמצעות עיבוד תמונה ומכונת טכניקות למידה.

Shift אוטומטי קו אמצע והערכה לחץ תוך גולגולתי מבוססת על תמונות CT מוח

In this paper we present an automated system based mainly on the computed tomography (CT) images consisting of two main components: the midline shift ...

automated-midline-shift-intracranial-pressure-estimation-based-on

Research

JoVE Journal

Medicine

42.2K Views.  Virginia Commonwealth University. הערכה אוטומטית קו אמצע משמרת ומערכת הקרנה טרום מבוססת על תמונות טומוגרפיה ממוחשבת (CT) למטופלים עם פגיעה מוחית טראומטית (TBI) לחץ תוך גולגולתי (ICP) מוצעת באמצעות עיבוד תמונה ומכונת טכניקות למידה.

Video: Automated Midline Shift and Intracranial Pressure Estimation based on Brain CT Images

Epidural Intracranial Pressure Measurement in Rats Using a Fiber-optic Pressure Transducer

Elevated intracranial pressure (ICP) is a significant problem in several forms of ischemic brain injury including stroke, traumatic brain injury and cardiac arrest. This elevation may result in further neurological injury, in the form of transtentorial herniation1,2,3,4, midbrain compression, neurological deficit or increased cerebral infarct2,4. Current therapies are often inadequate to control elevated ICP in the clinical setting5,6,7 . Thus there is a need for accurate methods of ICP measurement in animal models to further our understanding of the basic mechanisms and to develop new treatments for elevated ICP.
In both the clinical and experimental setting ICP cannot be estimated without direct measurement. Several methods of ICP catheter insertion currently exist. Of these the intraventricular catheter has become the clinical 'gold standard' of ICP measurement in humans8. This method involves the partial removal of skull and the instrumentation of the catheter through brain tissue. Consequently, intraventricular catheters have an infection rate of 6-11%9. For this reason, subdural and epidural cannulations have become the preferred methods in animal models of ischemic injury. 
Various ICP measurement techniques have been adapted for animal models, and of these, fluid-filled telemetry catheters10 and solid state catheters are the most frequently used11,12,13,14,15. The fluid-filled systems are prone to developing air bubbles in the line, resulting in false ICP readings. Solid state probes avoid this problem (Figure 1). An additional problem is fitting catheters under the skull or into the ventricles without causing any brain injury that might alter the experimental outcomes. Therefore, we have developed a method that places an ICP catheter contiguous with the epidural space, but avoids the need to insert it between skull and brain. 
An optic fibre pressure catheter (420LP, SAMBA Sensors, Sweden) was used to measure ICP at the epidural location because the location of the pressure sensor (at the very tip of the catheter) was found to produce a high fidelity ICP signal in this model. There are other manufacturers of similar optic fibre technologies13 that may be used with our methodology. Alternative solid state catheters, which have the pressure sensor located at the side of the catheter tip, would not be appropriate for this model as the signal would be dampened by the presence of the monitoring screw. 
Here, we present a relatively simple and accurate method to measure ICP. This method can be used across a wide range of ICP related animal models.

A novel technique to record the pressures within the skull is described. The minimally invasive method uses a fibre-optic pressure sensing system to accurately measure intracranial pressure (ICP) in anaesthetized rats without causing significant brain trauma. The technique may be used in a wide range of experimental models.

מדידת לחץ תוך גולגולתי אפידורל בחולדות באמצעות מתמר סיבים אופטיים לחץ

Elevated intracranial pressure (ICP) is a significant problem in several forms of ischemic brain injury including stroke, traumatic brain injury and ...

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a novel platform that allows for direct long-term visualization of tissue structure changes intracranially. Imaging at a single cell resolution in a real-time fashion provides supplementary dynamic information beyond that provided by standard end-point histological analysis, which looks solely at 'snap-shot' cross sections of tissue.
Establishing this intravital imaging technique in fluorescent chimeric mice, we are able to image four fluorescent channels simultaneously. By incorporating fluorescently labeled cells, such as GFP+ bone marrow, it is possible to track the fate of these cells studying their long-term migration, integration and differentiation within tissue. Further integration of a secondary reporter cell, such as an mCherry glioma tumor line, allows for characterization of cell:cell interactions. Structural changes in the tissue microenvironment can be highlighted through the addition of intra-vital dyes and antibodies, for example CD31 tagged antibodies and Dextran molecules.
Moreover, we describe the combination of our ICW imaging model with a small animal micro-irradiator that provides stereotactic irradiation, creating a platform through which the dynamic tissue changes that occur following the administration of ionizing irradiation can be assessed.
Current limitations of our model include penetrance of the microscope, which is limited to a depth of up to 900 &mu;m from the sub cortical surface, limiting imaging to the dorsal axis of the brain. The presence of the skull bone makes the ICW a more challenging technical procedure, compared to the more established and utilized chamber models currently used to study mammary tissue and fat pads 5-7. In addition, the ICW provides many challenges when optimizing the imaging.

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We describe a novel in vivo imaging technique that couples fluorescent chimeric mice with intracranial windows and high-resolution 2-photon microscopy. This imaging platform aids studies of dynamic changes in brain tissue and microvasculature, at a single-cell level, following pathological insults and is adaptable to assess intracranial drug delivery and distribution.

רומן ברזולוציה גבוהה<em&gt; בvivo</em&gt; טכניקת הדמיה כדי לחקור את התגובה דינמית של מבנים תוך גולגולתי לצמיחה גידול וTherapeutics

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

Creating Anatomically Accurate and Reproducible Intracranial Xenografts of Human Brain Tumors

Orthotopic tumor models are currently the best way to study the characteristics of a tumor type, with and without intervention, in the context of a live animal &#8211;&#160;particularly in sites with unique physiological and architectural qualities such as the brain. In vitro and ectopic models cannot account for features such as vasculature, blood brain barrier, metabolism, drug delivery and toxicity, and a host of other relevant factors. Orthotopic models have their limitations too, but with proper technique tumor cells of interest can be accurately engrafted into tissue that most closely mimics conditions in the human brain. By employing methods that deliver precisely measured volumes to accurately defined locations at a consistent rate and pressure, mouse models of human brain tumors with predictable growth rates can be reproducibly created and are suitable for reliable analysis of various interventions. The protocol described here focuses on the technical details of designing and preparing for an intracranial injection, performing the surgery, and ensuring successful and reproducible tumor growth and provides starting points for a variety of conditions that can be customized for a range of different brain tumor models.

The brain is a unique site with qualities that are not well represented by in vitro or ectopic analyses. Orthotopic mouse models with reproducible location and growth characteristics can be reliably created with intracranial injections using a stereotaxic fixation instrument and a low pressure syringe pump.

יצירה אנטומית מדויק והשחזור תוך גולגולת xenografts של גידולים במוח אדם

Orthotopic tumor models are currently the best way to study the characteristics of a tumor type, with and without intervention, in the context of a live ...

Assessing Cortical Cerebral Microinfarcts on High Resolution MR Images

Cerebral microinfarcts are frequent findings in the post-mortem human brain, and are related to cognitive decline and dementia. Due to their small sizes it is challenging to study them on clinical MRI scans. It was recently demonstrated that cortical microinfarcts can be depicted with MRI scanners using high magnetic field strengths (7T). Based on this experience, a proportion of these lesions is also visible on lower resolution 3T MRI. These findings were corroborated with ex vivo imaging of post-mortem human brain tissue, accompanied by histopathological verification of possible cortical microinfarcts.
Here an ex vivo imaging protocol is presented, for the purpose of validating MR observed cerebral microvascular pathology with histological evaluation. Furthermore, guidelines are provided for the assessment of cortical microinfarcts on both in vivo 7T and 3T MR images. These guidelines provide researchers with a tool to rate cortical microinfarcts on in vivo images of larger patient samples, to further unravel their clinical relevance in cognitive decline and dementia, and establish these lesions as a novel biomarker of cerebral small vessel disease.

A high resolution ex vivo 7T MR imaging protocol is presented, to perform MR-guided histopathological validation of microvascular pathology in post-mortem human brain tissue. Furthermore, guidelines are provided for the assessment of cortical microinfarcts on in vivo 7T as well as 3T MR images.

הערכת Microinfarcts מוחין בקליפת המוח בתמונות ברזולוציה גבוהה MR

Cerebral microinfarcts are frequent findings in the post-mortem human brain, and are related to cognitive decline and dementia. Due to their small sizes ...

Proximal Cadaveric Femur Preparation for Fracture Strength Testing and Quantitative CT-based Finite Element Analysis

Cadaveric fracture testing is routinely used to understand factors that affect proximal femur strength. Because ex vivo biological tissues are prone to lose their mechanical properties over time, specimen preparation for experimental testing must be performed carefully to obtain reliable results that represent in vivo conditions. For that reason, we designed a protocol and a set of fixtures to prepare the femoral specimens such that their mechanical properties experienced minimal changes. The femora were kept in a frozen state except during preparation steps and mechanical testing. The relevant clinical measures of total hip and femoral neck bone mineral density (BMD) were obtained with a clinical dual X-ray absorptiometry (DXA) bone densitometer, and the 3D geometry and distribution of bone mineral were obtained using CT with a calibration phantom for quantitative estimations based on the greyscale values. Any possible bone disease, fracture, or the presence of implants or artifacts affecting the bone structure, was ruled out with X-ray scans. For preparation, all bones were carefully cleaned of excess soft tissue, and were cut and potted at the internal rotation angle of interest. A cutting fixture allowed the distal end of the bone to be cut off leaving the proximal femur at a desired length. To allow positioning of the femoral neck at prescribed angles during later CT scanning and mechanical testing, the proximal femoral shafts were potted in polymethylmethacrylate (PMMA) using a fixture designed specifically for desired orientations. The data collected from our experiments were then used for validation of quantitative computed tomography (QCT)-based finite element analysis (FEA), as described in a different protocol. In this manuscript, we present the protocol for the precise bone preparation for mechanical testing and subsequent QCT/FEA modeling. The current protocol was successfully applied to prepare about 200 cadaveric femora over a 6-year time period.

We present a robust protocol on how to carefully preserve and prepare cadaveric femora for fracture testing and quantitative computed tomography imaging. The method provides precise control over input conditions for the purpose of determining relationships between bone mineral density, fracture strength, and defining finite element model geometry and properties.

הכנת עצם הירך הפרוקסימלי cadaveric לשבר חוזק בדיקה כמותית CT מבוססי ניתוח אלמנטים סופיים

Cadaveric fracture testing is routinely used to understand factors that affect proximal femur strength.  Because ex vivo biological tissues are prone to ...

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). Impaired uptake and metabolism of glucose in multiple organ systems due to insulin resistance is a hallmark of type 2 diabetes. The ability of this technique to extract an image-derived input function from the vena cava using an iterative deconvolution method eliminates the requirement of the collection of arterial blood samples. Fitting of tissue and vena cava time activity curves to a two-tissue, three compartment model permits the estimation of kinetic micro-parameters related to the 18F-FDG uptake from the plasma to the intracellular space, the rate of transport from intracellular space to plasma and the rate of 18F-FDG phosphorylation. This methodology allows for multiple measures of glucose uptake and metabolism kinetics in the context of longitudinal studies and also provides insights into the efficacy of therapeutic interventions.

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

This study describes a protocol that uses 18F-FDG and positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) imaging, together with kinetic modelling, to quantify the in vivo, real-time uptake of 18F-FDG into tissues.

קביעת קינטיקס והגלוקוז שימוש<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG מיקרו-PET / CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). ...

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

The aim of this protocol presents an optimized procedure for the purification and cultivation of pBECs and to establish in vitro blood-brain barrier (BBB) models based on pBECs in mono-culture (MC), MC with astrocyte-conditioned medium (ACM), and non-contact co-culture (NCC) with astrocytes of porcine or rat origin. pBECs were isolated and cultured from fragments of capillaries from the brain cortices of domestic pigs 5-6 months old. These fragments were purified by careful removal of meninges, isolation and homogenization of grey matter, filtration, enzymatic digestion, and centrifugation. To further eliminate contaminating cells, the capillary fragments were cultured with puromycin-containing medium. When 60-95% confluent, pBECs growing from the capillary fragments were passaged to permeable membrane filter inserts and established in the models. To increase barrier tightness and BBB characteristic phenotype of pBECs, the cells were treated with the following differentiation factors: membrane permeant 8-CPT-cAMP (here abbreviated cAMP), hydrocortisone, and a phosphodiesterase inhibitor, RO-20-1724 (RO). The procedure was carried out over a period of 9-11 days, and when establishing the NCC model, the astrocytes were cultured 2-8 weeks in advance. Adherence to the described procedures in the protocol has allowed the establishment of endothelial layers with highly restricted paracellular permeability, with the NCC model showing an average transendothelial electrical resistance (TEER) of 1249 &#177; 80 &#937; cm2, and paracellular permeability (Papp) for Lucifer Yellow of 0.90 10-6 &#177; 0.13 10-6 cm sec-1 (mean &#177; SEM, n=55). Further evaluation of this pBEC phenotype showed good expression of the tight junctional proteins claudin 5, ZO-1, occludin and adherens junction protein p120 catenin. The model presented can be used for a range of studies of the BBB in health and disease and, with the highly restrictive paracellular permeability, this model is suitable for studies of transport and intracellular trafficking.

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

The aim of the protocol is to present an optimized procedure for the establishment of an in vitro blood-brain barrier (BBB) model based on primary porcine brain endothelial cells (pBECs). The model shows high reproducibility, high tightness, and is suitable for studies of transport and intracellular trafficking in drug discovery.

שיפור שיטה להקמת במבחנה מחסום הדם - מוח מודל המבוסס על תאי אנדותל המוח חזירי

The aim of this protocol presents an optimized procedure for the purification and cultivation of pBECs and to establish in vitro blood-brain barrier (BBB) ...

A Swin Transformer-Based Model for Thyroid Nodule Detection in Ultrasound Images

In recent years, the incidence of thyroid cancer has been increasing. Thyroid nodule detection is critical for both the detection and treatment of thyroid cancer. Convolutional neural networks (CNNs) have achieved good results in thyroid ultrasound image analysis tasks. However, due to the limited valid receptive field of convolutional layers, CNNs fail to capture long-range contextual dependencies, which are important for identifying thyroid nodules in ultrasound images. Transformer networks are effective in capturing long-range contextual information. Inspired by this, we propose a novel thyroid nodule detection method that combines the Swin Transformer backbone and Faster R-CNN. Specifically, an ultrasound image is first projected into a 1D sequence of embeddings, which are then fed into a hierarchical Swin Transformer. 
The Swin Transformer backbone extracts features at five different scales by utilizing shifted windows for the computation of self-attention. Subsequently, a feature pyramid network (FPN) is used to fuse the features from different scales. Finally, a detection head is used to predict bounding boxes and the corresponding confidence scores. Data collected from 2,680 patients were used to conduct the experiments, and the results showed that this method achieved the best mAP score of 44.8%, outperforming CNN-based baselines. In addition, we gained better sensitivity (90.5%) than the competitors. This indicates that context modeling in this model is effective for thyroid nodule detection.

Here, a new model for thyroid nodule detection in ultrasound images is proposed, which uses Swin Transformer as the backbone to perform long-range context modeling. Experiments prove that it performs well in terms of sensitivity and accuracy.

מודל מבוסס Swin Transformer לזיהוי קשריות בבלוטת התריס בתמונות אולטרסאונד

In recent years, the incidence of thyroid cancer has been increasing. Thyroid nodule detection is critical for both the detection and treatment of thyroid ...

מעבד אוטומטי לייצור תאי CAR-T בקנה מידה קליני

Chimeric Antigen Receptor T Cell Manufacturing on an Automated Cell Processor

Chimeric antigen receptor (CAR)-T cells represent a promising immunotherapeutic approach for the treatment of various malignant and non-malignant diseases. CAR-T cells are genetically modified T cells that express a chimeric protein that recognizes and binds to a cell surface target, resulting in the killing of the target cell. Traditional CAR-T cell manufacturing methods are labor-intensive, expensive, and may carry the risk of contamination. The CliniMACS Prodigy, an automated cell processor, allows for manufacturing cell therapy products at a clinical scale in a closed system, minimizing the risk of contamination. Processing occurs semi-automatically under the control of a computer and thus&#160;minimizes human involvement in the process, which saves time and reduces variability and errors.
This manuscript and video describes the T cell transduction (TCT) process for manufacturing CAR-T cells using this processor. The TCT process involves CD4+/CD8+ T cell enrichment, activation, transduction with a viral vector, expansion, and harvest. Using the Activity Matrix, a functionality that allows ordering and timing of these steps, the TCT process can be customized extensively. We provide a walk-through of CAR-T cell manufacturing in compliance with current Good Manufacturing Practice&#160;(cGMP) and discuss required release testing and preclinical experiments that will support an Investigational New Drug (IND) application. We demonstrate&#160;the feasibility and discuss the advantages and disadvantages of using a&#160;semi-automatic process for clinical CAR-T cell manufacturing. Finally, we describe an ongoing investigator-initiated clinical trial that targets pediatric B-cell malignancies [NCT05480449] as an example of how this manufacturing process can be applied in a clinical setting.

מחבר זרקור: התקדמות בייצור תאי CAR-T וייצור תרפיה גנטית 

This article details the manufacturing process for chimeric antigen receptor T cells for clinical use, specifically using an automated cell processor capable of performing viral transduction and cultivation of T cells. We provide recommendations and describe pitfalls that should be considered during the process development and implementation of an early-phase clinical trial.