Gli autori desiderano ringraziare Anne Sandman, Keith Nishihara, e Brian Wilfley Technologies Anello triplo per il loro contributo a questo progetto. Questo lavoro è finanziato dal NIH sovvenzione sfida 5RC1HL100436-0.

1. Configurazione del sistema <ol><li> Impostare il fantasma di immagine a all&#39;isocentro (cioè 40 cm dal collimatore). </li><li> Impostare il multimetro per misurare DAP dose di raggi X di fronte al collimatore (Figura 4). </li><li> Accendere il sistema SBDX. </li><li> Selezionare la modalità di funzionamento del sistema. Attualmente stiamo utilizzando un 7 &quot;campo visivo (FOV) con un frame rate di 15fps. X-ray source tensione di picco è impostato su 80kVp 9kW a raggi X fonte di alimentazione. </li></ol> 2. Acquisizione dati <ol><li> Avviare l&#39;acquisizione dei dati dal computer di controllo. Durante l&#39;acquisizione dati, immagini rivelatore vengono salvate nella memoria del sistema. I passi seguenti hanno luogo nel sistema SBDX: <ol><li> Il fascio di elettroni scandisce ogni posizione focale posto in sequenza in modo raster (Figura 5). </li><li> Il fascio di elettroni colpisce il bersaglio di trasmissione e genera raggi X (Movie 2). </li><li> Ad ogni posizione macchia focale, a raggi X fotoni illuminare il rivelatore utilizzando un collimatore di messa a fuoco, proiettando così una piccola parte del volume di imaging sul rivelatore. </li><li> Per ogni posizione macchia focale, il rivelatore crea una sola immagine rivelatore, che è direttamente memorizzati nella memoria del sistema. </li><li> La modalità operativa selezionata di 7&#39;&#39;15fps offre 71x71 punti focali. Ogni posizione macchia focale è illuminato per un totale di 8 ms. Il tempo di esposizione deve essere suddiviso in incrementi di 1 ms a causa delle limitazioni termica dei raggi X di destinazione. Così, il raggio illumina il bersaglio a ogni posizione macchia focale per 1 microsecondo e si sposta alla posizione successiva macchia focale. In un secondo momento, ogni punto focale è rivisitato per completare l&#39;esposizione 8 ms. Come un&#39;unica immagine rivelatore è creato per ogni illuminazione macchia focale, ci sono un totale di 40328 immagini rivelatore che vengono acquisiti e memorizzati nella memoria di circa 60ms. </li></ol></li></ol> 3. Ricostruzione dell&#39;immagine <ol><li> Il SBDX è intrinsecamente un sistema tomosintesi, in quanto l&#39;oggetto viene illuminato sotto diverse angolazioni dalla sorgente. Qualsiasi piano all&#39;interno del volume di imaging trova tra collimatore e del rivelatore può essere ricostruita. I passaggi seguenti illustrano come le immagini parziali sono ricostruite in piani singoli, o in una immagine composita o piano selezionato. Nella clinica passi di un sistema SBDX 3,2-3,4 verrà eseguita in tempo reale. </li><li> Selezionare i parametri di ricostruzione dell&#39;immagine sul simulatore ricostruzione. </li><li> Eseguire l&#39;algoritmo di ricostruzione delle immagini. Durante la ricostruzione delle immagini l&#39;algoritmo esegue le seguenti operazioni: <ol><li> Leggere ogni singola immagine rivelatore. </li><li> Scala le immagini del rivelatore, pari alla portata del piano di ricostruzione. </li><li> Spostare le immagini in base alla loro posizione focale fonte spot e aggiungerli al piano di ricostruzione (Movie 3). </li><li> Ripetere gli ultimi due passaggi per ogni posizione macchia focale. </li><li> Eseguire la post-elaborazione di filtraggio per rimuovere il modello creato dalla operazione di spostamento. </li><li> A questo punto, un aereo viene ricostruito (Figura 6), e l&#39;anatomia del nostro oggetto è visibile. </li></ol></li><li> Se richiesto, eseguire l&#39;algoritmo per creare un&#39;immagine piano selezionato. L&#39;algoritmo esegue le seguenti operazioni: <ol><li> Punto 3.2.1 a 3.2.6 si ripetono per creare i 32 aerei necessari per l&#39;immagine piano selezionato. Gli aerei di solito hanno una distanza di 0,5 mm (Movie 4, Figura 7 e Movie 5). </li><li> Per ogni porzione di immagine, il piano che contiene l&#39;oggetto a fuoco è stato selezionato per far parte del piano immagine finale selezionato (Figura 8 e Movie 6). </li></ol></li><li> Se necessario, riposizionare il fantasma di mettere il cuore al centro del campo visivo. </li><li> Eseguire il passaggio 2,1-3,3 fino a quando il fantasma è posizionato correttamente all&#39;interno del campo visivo. </li><li> Registra il prodotto zona dose da il metro DAP per questa immagine non equalizzato. </li></ol> 4. Nuova operazione di generazione di file in modalità di esposizione adattivo <ol><li> Caricare le immagini rivelatore precedentemente acquisite nel simulatore esposizione adattivo. </li><li> Selezionare l&#39;algoritmo adattivo parametri di esposizione. </li><li> Esegui il simulatore adattivo dell&#39;esposizione. Il simulatore esegue le seguenti operazioni: <ol><li> Il numero di destinazione di fotoni per immagine rivelatore è determinato sulla base della soglia utente selezionato. </li><li> Per ogni posizione macchia focale, il numero di fotoni nell&#39;immagine detector è determinata. Le immagini rivelatore da quella posizione macchia focale sono accumulati fino a quando il numero di destinazione di fotoni o al massimo di otto ripetere le scansioni è raggiunto (Figura 9). </li><li> Come risultato si ottiene una mappa nuova scansione dettagli quante volte ogni posizione macchia focale è illuminata (Figura 10). </li><li> La mappa nuova scansione è fusa con il file di modalità di funzionamento che viene utilizzato per eseguire il sistema SBDX. </li></ol></li></ol> 5. Immagine acquisizione equalizzato <ol><li> Caricare il file aggiornato modalità di funzionamento inSBDX sistema. </li><li> Avviare l&#39;acquisizione dei dati dal computer di controllo. Di acquisizione dati viene eseguito come descritto al punto 2.1.1 a 2.1.5. In contrasto con la precedente acquisizione, il fascio di raggi X è attivata o disattivata nelle posizioni macchia focale secondo la nostra mappa nuova scansione. Poiché il numero totale di illuminazioni è inferiore a quello di acquisizione standard, la dose di raggi X viene ridotta. </li><li> Registrare il prodotto zona dose misurata dal contatore DAP. </li><li> Eseguire l&#39;algoritmo di ricostruzione delle immagini sui dati di nuova acquisizione equalizzato come descritto al punto 3.2 a 3.4. </li><li> L&#39;immagine ricostruita equalizzato (Figura 11) viene visualizzato. </li></ol> 6. Analisi dei dati <ol><li> Confrontare la dose misurata per le immagini non equalizzato e le immagini equalizzato. </li><li> Osservare la differenza tra le immagini equalizzato e non equalizzato ricostruito. </li></ol> 7. Rappresentante dei risultati: Figura 8 e Figura 11 mostrano il confronto tra un&#39;immagine standard e un&#39;immagine equalizzato. Misure di dose con il metro DAP dimostrare un risparmio della dose del 30% a immagine equalizzata utilizzando la maschera rescan illustrato in Figura 10. Inoltre, l&#39;equalizzazione è un modo molto efficace per comprimere la gamma dinamica, dando un aspetto più gradevole l&#39;immagine senza la necessità di post-elaborazione. Come indicato, la filtrazione equalizzazione possono essere usati per salvare la dose. Tuttavia, equalizzazione può anche essere usato per migliorare la qualità dell&#39;immagine facendo corrispondere la dose di radiazione per l&#39;immagine non equalizzato aumentando la fonte di alimentazione. In questo modo, le zone buie dell&#39;immagine ricevere più fotoni, con conseguente riduzione del rumore dell&#39;immagine. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. Sistema di fluoroscopia convenzionale. Un sistema convenzionale ha un unico punto focale sorgente di raggi X ed un rilevatore di vasta area. Il paziente viene posizionato vicino al rivelatore. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. Sistema SBDX. SBDX Il sistema opera in geometria inversa. Un ampio raggio di scansione sorgente di raggi X illumina un rilevatore di piccola area. Il paziente viene posizionato lontano dal rivelatore. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. Diagramma di flusso della acquisizione dei dati. 1) Un&#39;immagine non equalizzato del fantasma è acquisito. 2) I dati sono estratti dal array di dischi. 3) L&#39;algoritmo adattivo esposizione prende questi dati come input per creare una esposizione o maschera di una nuova scansione. 4) La maschera nuova scansione è combinata con la modalità di funzionamento originale nel computer di controllo del codice sorgente. 5) Un&#39;immagine pareggio dello stesso fantasma è acquisiti e conservati nei disk array. 6) I set non equalizzato e equalizzato dati sono estratti da l&#39;array di dischi, e il software di ricostruzione delle immagini ricostruisce i diversi piani di ogni set di dati. 7) Entrambe le immagini sono il risultato del software di ricostruzione. 8) Entrambe le immagini sono visualizzate. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4. Configurazione del sistema. Il fantoccio viene posizionato sul tavolo paziente isocentro tra il sorgente di raggi X e il rivelatore. Una zona dosimetro prodotto è posto tra sorgente di raggi X e fantasma. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig5.jpg" alt="Figura 5" /> Figura 5. Sorgente di raggi X. Un fascio di elettroni viene generato dal cannone elettronico e le scansioni ogni foro del collimatore in modo raster. Partendo da un lato del collimatore, il fascio scansiona ogni foro in modo sequenziale. Alla fine della riga, il fascio viene spento e posizionato all&#39;inizio della riga successiva, e la scansione viene avviato per quella riga. In questo modo il fascio di elettroni analizza il collimatore intero, 71 da 71 fori vengono analizzati otto volte in circa 60ms. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig6.jpg" alt="Figura 6" /> Figura 6. Standard di immagine ricostruita. Dell&#39;immagine ricostruita del nostro fantoccio antropomorfo visualizzando il cuore con iodati arterie coronarie. L&#39;immagine è stata presa a 7&#39;&#39;FOV e 15 fps, e un unico piano a 45 centimetri dal bersaglio raggi X è stato ricostruito. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig7.jpg" alt="Figura 7" /> Figura 7. Multi-piano di ricostruzione. Rappresentanza dei diversi piani ricostruita tra il collimatore e del rivelatore. I coni blu mostrano come rivelatore delle immagini sono backprojected nei piani di ricostruzione. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig8.jpg" alt="Figura 8" /> Figura 8. Piano selezionato un&#39;immagine. Questa immagine è una composizione di 32 aerei. A differenza di Figura 6, dove solo i vasi sul selected aereo sono a fuoco, ogni nave è a fuoco. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig9.jpg" alt="Figura 8" /> Figura 9. Fasi di filtrazione equalizzazione. Poiché il collimatore viene sottoposto a scansione (in alto), il rivelatore riceve un tasso variabile a seconda contare l&#39;opacità dell&#39;oggetto (in basso). Ogni buca collimatore viene sottoposto a scansione fino a otto volte (otto ripetere le scansioni). Al primo nuova scansione, i punti focali sono illuminate in sequenza lungo la fila, a partire da sinistra, e il flusso è misurato per ciascuna buca. Sul prossimo una nuova scansione, l&#39;illuminazione si ripete a partire dall&#39;inizio della riga. Per ogni punto focale, i conti sono aggiunti al valore precedente. Se il numero totale di conteggi supera una soglia impostata in precedenza, questo buco non si illuminerà sul seguente scansione. Nell&#39;implementazione attuale questo processo viene eseguito in linea e porta alla creazione di una maschera nuova scansione che successivamente verrà utilizzato per acquisire un&#39;immagine equalizzato. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig10.jpg" alt="Figura 10" /> Figura 10. Rescan mappa generata dall&#39;algoritmo di filtrazione equalizzazione. Ciascun pixel di questa immagine rappresenta un punto focale del collimatore. L&#39;immagine è quindi 71x71 pixel. Il livello di grigio di ogni pixel rappresenta il numero di una nuova scansione per quella macchia focale, da zero (nero) e otto (bianco). Osserviamo che sulla parte destra dell&#39;immagine, il numero di una nuova scansione è molto bassa. Come risultato, ognuno di questi punti focali saranno illuminate solo una volta o due volte. Questa regione corrisponde alla zona di polmone campo della nostra immagine ricostruita (Figura 6), dove l&#39;immagine è quasi saturo a causa del basso assorbimento di raggi X di questa zona. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig11.jpg" alt="Figura 11" /> Figura 11. Piano selezionato immagine equalizzata. Questa immagine è il risultato dell&#39;algoritmo di ricostruzione dopo l&#39;esposizione di adattamento. Questa immagine è stata acquisita con la stessa modalità di funzionamento 7 &quot;15 fps come l&#39;immagine standard (Figura 8), ma con l&#39;esposizione di adattamento abilitato in base alla scansione maschera della figura 10. L&#39;immagine è più uniforme in termini di intensità, e di conseguenza i vasi appaiono in contrasto superiore, specialmente nelle aree scure. Sul lato destro dell&#39;immagine, non vi è nessuna saturazione più nel campo del polmone. Movie 1. Animazione del sistema SBDX. SBDX Il sistema opera in geometria inversa. Un ampio raggio di scansione sorgente di raggi X illumina un rilevatore di piccola area. Il paziente viene posizionato lontano dal rivelatore. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie1.swf">Clicca qui per visualizzare il filmato.</a> Movie 2. Generazione di raggi X. Ad ogni macchia focale, il fascio di elettroni colpisce il bersaglio di tungsteno e raggi X sono generati. Il collimatore si concentra il fascio di raggi X verso il rivelatore. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie2.swf">Clicca qui per visualizzare il filmato.</a> Movie 3. Ricostruzione animazione immagine. Questa animazione rappresenta il processo di ricostruzione dell&#39;immagine finale utilizzando le immagini rivelatore. Per ogni punto focale del collimatore (in basso a sinistra), l&#39;immagine del rivelatore corrispondente (in alto a sinistra) è proiettata sul piano di ricostruzione (a destra). In questa animazione rappresentiamo tre aerei che vengono ricostruiti a diverse distanze dalla sorgente di raggi X. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie3.avi">Clicca qui per visualizzare il filmato.</a> Movie 4. Selezione del piano. SBDX Il sistema è un sistema di imaging tomosintesi. L&#39;aereo per essere ricostruito e visualizzate possono essere selezionate dall&#39;utente. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie4.swf">Clicca qui per visualizzare il filmato.</a> Movie 5. Multi-piano di animazione. Questo video mostra i diversi piani ricostruita ad aumentare distanza dal collimatore. In particolare, le arterie coronarie iodati andare dentro e fuori fuoco a seconda della loro ubicazione fisica. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie5.avi">Clicca qui per visualizzare il filmato.</a> Film 6. Piano 3D selezionati animazione. Visualizzazione 3D degli aerei ricostruito focale. Piani focali sono spostati di più con crescente profondità. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie6.wmv">Clicca qui per visualizzare il filmato.</a>

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Gli autori sono dipendenti delle Tecnologie tripla corona che producono lo strumento utilizzato in questo articolo.

Abbiamo dimostrato che il risparmio della dose sono possibili utilizzando la tecnica di equalizzazione. In questo lavoro solo mostrare come la nostra tecnica è applicata, senza discutere le implicazioni per la qualità delle immagini. Tuttavia, è importante notare che il nostro obiettivo è quello di mantenere un segnale obiettivo di rumore nelle immagini equalizzato. L&#39;ipotesi sottostante è che in non-equalizzato immagini, il rapporto segnale-rumore è altamente non uniformi. In particolare, le aree luminose come il campo superiore del polmone mostra segnale rumore rispetto ai rapporti necessari per eseguire l&#39;attività di diagnostica. Equalizzazione ci permette di abbassare il rapporto segnale-rumore in questi settori e di mantenere i rapporti segnale rumore nelle zone più scure dell&#39;immagine. Attualmente stiamo eseguendo studi di misurazione del rumore per validare il nostro approccio. I risultati preliminari mostrano che il risparmio di dose dell&#39;ordine del 30% sono realizzabili a segnale equivalente di rumore nelle zone scure dell&#39;immagine 7, 8. Il potenziale di filtrazione equalizzazione è stata riconosciuta nella letteratura scientifica per molti anni. Implementazioni Tuttavia, finora tutti pubblicati coinvolti persiane meccanico o filtri, ostacolare in modo significativo l&#39;utilità di questo approccio 9,10. Qui mostriamo che l&#39;equalizzazione può essere basata su un approccio completamente elettronico, superando i problemi con le implementazioni meccaniche. Nel sistema clinico SBDX, la maggior parte dei passi presentati qui saranno realizzate in hardware e verrà eseguita in tempo reale durante l&#39;acquisizione dei dati. L&#39;algoritmo di equalizzazione verrà eseguito in tempo reale, e l&#39;immagine visualizzata viene equalizzato per default. L&#39;algoritmo si adattano dinamicamente i parametri in base al soggetto ripreso, il movimento del soggetto, e la posizione cambiando portale. Continuiamo a migliorare il nostro algoritmo, e l&#39;ulteriore sviluppo del nostro metodo sarà necessario al fine di agevolare in tempo reale attuazione.

x-ray dose reduction through adaptive exposure in fluoroscopic imaging

Raggi X fluoroscopia è ampiamente utilizzato per l&#39;orientamento dell&#39;immagine durante l&#39;intervento cardiaco. Tuttavia, la dose di radiazioni in queste procedure possono essere elevati, e questo è un problema significativo, in particolare nelle applicazioni pediatriche. Procedure di Pediatria sono in generale molto più complesse di quelle effettuate su adulti e quindi sono in media 4-8 volte più a lungo 1. Inoltre, i bambini possono subire fino a 10 procedure fluoroscopica, all&#39;età di 10 anni, e hanno dimostrato di avere un triplice rischio maggiore di sviluppare cancro mortale per tutta la vita rispetto alla popolazione generale 2,3. Abbiamo dimostrato che la dose di radiazioni può essere ridotto significativamente in adulti procedure cardiache utilizzando il nostro raggio di scansione digitale a raggi X (SBDX) Sistema 4 - un sistema di imaging fluoroscopico che si avvale di una geometria inversa di imaging 5,6 (Figura 1, Movie 1 e Figura 2). Invece di un unico punto focale e un rivelatore esteso come quello usato nei sistemi convenzionali, il nostro approccio utilizza un esteso sorgente di raggi X con più punti focali focalizzata su un rivelatore di piccole dimensioni. La nostra sorgente di raggi X è costituito da un fascio elettronico a scansione in sequenza illuminante fino a 9.000 posizioni macchia focale. Ogni macchia focale progetti di una piccola porzione del volume di imaging sul rivelatore. A differenza di un sistema convenzionale in cui l&#39;immagine finale è direttamente proiettato sul rivelatore, il SBDX utilizza un algoritmo dedicato a ricostruire l&#39;immagine finale dal 9000 immagini rivelatore. Per le applicazioni pediatriche, risparmio di dose con il sistema SBDX dovrebbero essere inferiori a quelle di procedure adulti. Tuttavia, il sistema consente un risparmio SBDX dose aggiuntiva mediante l&#39;attuazione di una tecnica elettronica esposizione adattiva. La chiave di questo metodo è il multi-beam tecnica di scansione del sistema SBDX: invece di esporre ogni parte dell&#39;immagine con la stessa dose di radiazioni, si può variare dinamicamente l&#39;esposizione a seconda della opacità della regione esposta. Pertanto, siamo in grado di ridurre significativamente l&#39;esposizione in aree radiotrasparente e mantenere l&#39;esposizione nelle regioni più opaca. Nella nostra implementazione attuale, l&#39;esposizione di adattamento richiede l&#39;interazione dell&#39;utente (Figura 3). Tuttavia, in futuro, l&#39;esposizione di adattamento sarà tempo reale e completamente automatico. Abbiamo effettuato esperimenti con un fantoccio antropomorfo misurato e confrontato dose di radiazioni con e senza esposizione adattiva uso di un prodotto zona dose (DAP) metro. Nell&#39;esperimento qui presentati, troviamo una riduzione della dose del 30%.

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X-ray Dose Reduction through Adaptive Exposure in Fluoroscopic Imaging

Stiamo sviluppando una tecnica di esposizione dinamica adattiva con il nostro raggio di scansione digitale a raggi X di sistema. Invece di esporre un oggetto in modo uniforme, l&#39;esposizione è adattato in funzione l&#39;opacità dell&#39;oggetto. Qui mostriamo un esperimento su un fantoccio antropomorfo che ha portato un risparmio della dose del 30%.

X-ray riduzione della dose in caso di esposizione Adaptive in Imaging fluoroscopici

X-ray fluoroscopy is widely used for image guidance during cardiac intervention. However, radiation dose in these procedures can be high, and this is a ...

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14.3K Views.  Triple Ring Technologies. Stiamo sviluppando una tecnica di esposizione dinamica adattiva con il nostro raggio di scansione digitale a raggi X di sistema. Invece di esporre un oggetto in modo uniforme, l'esposizione è adattato in funzione l'opacità dell'oggetto. Qui mostriamo un esperimento su un fantoccio antropomorfo che ha portato un risparmio della dose del 30%.

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Segmentation and Measurement of Fat Volumes in Murine Obesity Models Using X-ray Computed Tomography

Obesity is associated with increased morbidity and mortality as well as reduced metrics in quality of life.1 Both environmental and genetic factors are associated with obesity, though the precise underlying mechanisms that contribute to the disease are currently being delineated.2,3 Several small animal models of obesity have been developed and are employed in a variety of studies.4 A critical component to these experiments involves the collection of regional and/or total animal fat content data under varied conditions.
Traditional experimental methods available for measuring fat content in small animal models of obesity include invasive (e.g. ex vivo measurement of fat deposits) and non-invasive (e.g. Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA), or Magnetic Resonance (MR)) protocols, each of which presents relative trade-offs. Current invasive methods for measuring fat content may provide details for organ and region specific fat distribution, but sacrificing the subjects will preclude longitudinal assessments. Conversely, current non-invasive strategies provide limited details for organ and region specific fat distribution, but enable valuable longitudinal assessment. With the advent of dedicated small animal X-ray computed tomography (CT) systems and customized analytical procedures, both organ and region specific analysis of fat distribution and longitudinal profiling may be possible. Recent reports have validated the use of CT for in vivo longitudinal imaging of adiposity in living mice.5,6 Here we provide a modified method that allows for fat/total volume measurement, analysis and visualization utilizing the Carestream Molecular Imaging Albira CT system in conjunction with PMOD and Volview software packages.

Fat content analysis is routinely conducted in studies utilizing murine obesity models. Emerging methods in small animal CT imaging and analysis are providing for longitudinal detail rich fat content analysis. Here we detail step by step procedures for performing small animal CT imaging, analysis, and visualization.

Segmentazione e misurazione dei volumi FAT nei modelli murini di obesità Utilizzo di X-ray Tomografia Computerizzata

Obesity is associated with increased morbidity and mortality as well as reduced metrics in quality of life.1 Both environmental and genetic factors are ...

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Medicina

Assessing Teratogenic Changes in a Zebrafish Model of Fetal Alcohol Exposure

Fetal alcohol syndrome (FAS) is a severe manifestation of embryonic exposure to ethanol. It presents with characteristic defects to the face and organs, including mental retardation due to disordered and damaged brain development. Fetal alcohol spectrum disorder (FASD) is a term used to cover a continuum of birth defects that occur due to maternal alcohol consumption, and occurs in approximately 4% of children born in the United States. With 50% of child-bearing age women reporting consumption of alcohol, and half of all pregnancies being unplanned, unintentional exposure is a continuing issue2. In order to best understand the damage produced by ethanol, plus produce a model with which to test potential interventions, we developed a model of developmental ethanol exposure using the zebrafish embryo. Zebrafish are ideal for this kind of teratogen study3-8. Each pair lays hundreds of eggs, which can then be collected without harming the adult fish. The zebrafish embryo is transparent and can be readily imaged with any number of stains. Analysis of these embryos after exposure to ethanol at different doses and times of duration and application shows that the gross developmental defects produced by ethanol are consistent with the human birth defect. Described here are the basic techniques used to study and manipulate the zebrafish FAS model.

In order to understand the molecular mechanisms of the ethanol-induced developmental damage, we have developed a zebrafish model of ethanol exposure and are exploring the physical, cellular, and genetic alterations that occur after ethanol exposure1. We then seek to find potential interventions and rapidly test them in this animal model.

Valutare i cambiamenti teratogeni in un modello di Zebrafish di esposizione alcolica fetale

Fetal alcohol syndrome (FAS) is a severe manifestation of embryonic exposure to ethanol. It presents with characteristic defects to the face and organs, ...

Imaging Glioma Initiation In Vivo Through a Polished and Reinforced Thin-skull Cranial Window

Glioma is the one of the most lethal forms of human cancer. The most effective glioma therapy to date-surgery followed by radiation treatment-offers patients only modest benefits, as most patients do not survive more than five years following diagnosis due to glioma relapse 1,2. The discovery of cancer stem cells in human brain tumors holds promise for having an enormous impact on the development of novel therapeutic strategies for glioma 3. Cancer stem cells are defined by their ability both to self-renew and to differentiate, and are thought to be the only cells in a tumor that have the capacity to initiate new tumors 4. Glioma relapse following radiation therapy is thought to arise from resistance of glioma stem cells (GSCs) to therapy 5-10. In vivo, GSCs are shown to reside in a perivascular niche that is important for maintaining their stem cell-like characteristics 11-14. Central to the organization of the GSC niche are vascular endothelial cells 12. Existing evidence suggests that GSCs and their interaction with the vascular endothelial cells are important for tumor development, and identify GSCs and their interaction with endothelial cells as important therapeutic targets for glioma. The presence of GSCs is determined experimentally by their capability to initiate new tumors upon orthotopic transplantation 15. This is typically achieved by injecting a specific number of GBM cells isolated from human tumors into the brains of severely immuno-deficient mice, or of mouse GBM cells into the brains of congenic host mice. Assays for tumor growth are then performed following sufficient time to allow GSCs among the injected GBM cells to give rise to new tumors-typically several weeks or months. Hence, existing assays do not allow examination of the important pathological process of tumor initiation from single GSCs in vivo. Consequently, essential insights into the specific roles of GSCs and their interaction with the vascular endothelial cells in the early stages of tumor initiation are lacking. Such insights are critical for developing novel therapeutic strategies for glioma, and will have great implications for preventing glioma relapse in patients. Here we have adapted the PoRTS cranial window procedure 16and in vivo two-photon microscopy to allow visualization of tumor initiation from injected GBM cells in the brain of a live mouse. Our technique will pave the way for future efforts to elucidate the key signaling mechanisms between GSCs and vascular endothelial cells during glioma initiation.

Imaging Glioma Initiation In Vivo Through a Polished and Reinforced Thin-skull Cranial Window

By combining a polished and reinforced thin-skull (PoRTS) cranial window and glioblastoma (GBM) cell injection, we can observe glioma initiation and growth from injected GBM cells in the brain of a live mouse longitudinally.

Imaging Glioma Iniziazione<em&gt; In Vivo</em&gt; Attraverso un lucido e sottile rinforzato cranio finestra craniale

Glioma is the one of the most lethal forms of human cancer. The most effective glioma therapy to date-surgery followed by radiation treatment-offers ...

Minimal Erythema Dose (MED) Testing

Ultraviolet radiation (UV) therapy is sometimes used as a treatment for various common skin conditions, including psoriasis, acne, and eczema. The dosage of UV light is prescribed according to an individual's skin sensitivity. Thus, to establish the proper dosage of UV light to administer to a patient, the patient is sometimes screened to determine a minimal erythema dose (MED), which is the amount of UV radiation that will produce minimal erythema (sunburn or redness caused by engorgement of capillaries) of an individual's skin within a few hours following exposure. This article describes how to conduct minimal erythema dose (MED) testing. There is currently no easy way to determine an appropriate UV dose for clinical or research purposes without conducting formal MED testing, requiring observation hours after testing, or informal trial and error testing with the risks of under- or over-dosing. However, some alternative methods are discussed.

Minimal Erythema Dose MED Testing

This article describes how to conduct minimal erythema dose (MED) testing in order to determine the lowest dose of ultraviolet radiation that will cause erythema (burning) when administered to an individual.

Minimal Eritema Dose (MED) Testing

Ultraviolet radiation (UV) therapy is  sometimes used as a treatment for various common skin conditions, including  psoriasis, acne, and eczema. The ...

Dual-phase Cone-beam Computed Tomography to See, Reach, and Treat Hepatocellular Carcinoma during Drug-eluting Beads Transarterial Chemo-embolization

The advent of cone-beam computed tomography (CBCT) in the angiography suite has been revolutionary in interventional radiology. CBCT offers 3 dimensional&#160;(3D) diagnostic imaging in the interventional suite and can enhance minimally-invasive therapy beyond the limitations of 2D angiography alone. The role of CBCT has been recognized in transarterial chemo-embolization (TACE) treatment of hepatocellular carcinoma (HCC). The recent introduction of a CBCT technique: dual-phase CBCT (DP-CBCT) improves intra-arterial HCC treatment with drug-eluting beads (DEB-TACE). DP-CBCT can be used to localize liver tumors with the diagnostic accuracy of multi-phasic multidetector computed tomography (M-MDCT) and contrast enhanced magnetic resonance imaging (CE-MRI) (See the tumor), to guide intra-arterially guidewire and microcatheter to the desired location for selective therapy (Reach the tumor), and to evaluate treatment success during the procedure (Treat the tumor). The purpose of this manuscript is to illustrate how DP-CBCT is used in DEB-TACE to see, reach, and treat HCC.

Dual-phase cone-beam computed tomography (DP-CBCT) is a useful intraprocedural imaging technique for transarterial chemo-embolization treatment with drug-eluting beads of hepatocellular carcinoma. DP-CBCT has been used to perform three major steps in oncologic interventional radiology: tumor localization (see), navigation and intraprocedural catheter guidance (reach), and intraprocedural evaluation of treatment success (treat).

The advent of cone-beam computed tomography (CBCT) in the angiography suite has been revolutionary in interventional radiology. CBCT offers 3 ...

Controlling Parkinson's Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time according to fluctuating disease and medication state. In the present realization of adaptive DBS we record and stimulate from the DBS electrodes implanted in the subthalamic nucleus of patients with Parkinson&#39;s disease in the early post-operative period. Local field potentials are analogue filtered between 3 and 47 Hz before being passed to a data acquisition unit where they are digitally filtered again around the patient specific beta peak, rectified and smoothed to give an online reading of the beta amplitude. A threshold for beta amplitude is set heuristically, which, if crossed, passes a trigger signal to the stimulator. The stimulator then ramps up stimulation to a pre-determined clinically effective voltage over 250 msec and continues to stimulate until the beta amplitude again falls down below threshold. Stimulation continues in this manner with brief episodes of ramped DBS during periods of heightened beta power.
Clinical efficacy is assessed after a minimum period of stabilization (5 min) through the unblinded and blinded video assessment of motor function using a selection of scores from the Unified Parkinson&#39;s Rating Scale (UPDRS). Recent work has demonstrated a reduction in power consumption with aDBS as well as an improvement in clinical scores compared to conventional DBS. Chronic aDBS could now be trialed in Parkinsonism.

Controlling Parkinson&#039;s Disease With Adaptive Deep Brain Stimulation

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) is effective for Parkinson&#8217;s disease, improving symptoms and reducing power consumption compared to conventional deep brain stimulation (cDBS). In aDBS we track a local field potential biomarker (beta oscillatory amplitude) in real time and use this to control the timing of stimulation.

Controllo della Malattia di Parkinson con Adaptive stimolazione cerebrale profonda

Adaptive deep brain stimulation (aDBS) has the potential to improve the treatment of Parkinson&#39;s disease by optimizing stimulation in real time ...

Voluntary Breath-hold Technique for Reducing Heart Dose in Left Breast Radiotherapy

Breath-holding techniques reduce the amount of radiation received by cardiac structures during tangential-field left breast radiotherapy. With these techniques, patients hold their breath while radiotherapy is delivered, pushing the heart down and away from the radiotherapy field. Despite clear dosimetric benefits, these techniques are not yet in widespread use. One reason for this is that commercially available solutions require specialist equipment, necessitating not only significant capital investment, but often also incurring ongoing costs such as a need for daily disposable mouthpieces. The voluntary breath-hold technique described here does not require any additional specialist equipment. All breath-holding techniques require a surrogate to monitor breath-hold consistency and whether breath-hold is maintained. Voluntary breath-hold uses the distance moved by the anterior and lateral reference marks (tattoos) away from the treatment room lasers in breath-hold to monitor consistency at CT-planning and treatment setup. Light fields are then used to monitor breath-hold consistency prior to and during radiotherapy delivery.

The current priority in breast cancer radiotherapy is to reduce cardiac doses without compromising target tissue coverage. The voluntary breath-hold technique described here is a simple, inexpensive solution to this problem and capable of being instituted widely without the need for specialized equipment.

Volontariato Tecnica Breath-hold per la riduzione Cuore Dose in Radioterapia della mammella sinistra

Breath-holding techniques reduce the amount of radiation received by cardiac structures during tangential-field left breast radiotherapy. With these ...

Non-fluoroscopic Catheter Tracking for Fluoroscopy Reduction in Interventional Electrophysiology

A technological platform (MediGuide) has been recently introduced for non-fluoroscopic catheter tracking. In several studies, we have demonstrated that the application of this non-fluoroscopic catheter visualization system (NFCV) reduces fluoroscopy time and dose by 90-95% in a variety of electrophysiology (EP) procedures. This can be of relevance not only to the patients, but also to the nurses and physicians working in the EP lab. Furthermore, in a subset of indications such as supraventricular tachycardias, NFCV enables a fully non-fluoroscopic procedure and allows the lab staff to work without wearing lead aprons. With this protocol, we demonstrate that even complex procedures such as ablations of atrial fibrillation, that are typically associated with fluoroscopy times of &#62;30 min in conventional settings, can safely be performed with a reduction of &#62;90% in fluoroscopy exposure by the additional use of NFCV.

Radiation exposure is an underestimated risk in complex ablation procedures. Here, we describe a protocol to significantly decrease fluoroscopy time and dosage for both the patient and the lab staff by using a novel non-fluoroscopic catheter visualization system.

Non fluoroscopia Catetere tracking per fluoroscopia Riduzione Elettrofisiologia Interventistica

A technological platform (MediGuide) has been recently introduced for non-fluoroscopic catheter tracking. In several studies, we have demonstrated that ...

Real-time X-ray Imaging of Lung Fluid Volumes in Neonatal Mouse Lung

At birth, the lung undergoes a profound phenotypic switch from secretion to absorption, which allows for adaptation to breathing independently. Promoting and sustaining this phenotype is critically important in normal alveolar growth and gas exchange throughout life. Several in vitro studies have characterized the role of key regulatory proteins, signaling molecules, and steroid hormones that can influence the rate of lung fluid clearance. However, in vivo examinations must be performed to evaluate whether these regulatory factors play important physiological roles in regulating perinatal lung liquid absorption. As such, the utilization of real time X-ray imaging to determine perinatal lung fluid clearance, or pulmonary edema, represents a technological advancement in the field. Herein, we explain and illustrate an approach to assess the rate of alveolar lung fluid clearance and alveolar flooding in C57BL/6 mice at post natal day 10 using X-ray imaging and analysis. Successful implementation of this protocol requires prior approval from institutional animal care and use committees (IACUC), an in vivo small animal X-ray imaging system, and compatible molecular imaging software.

We present a protocol to assess the rate of alveolar fluid clearance or pulmonary edema in neonatal mouse lung using X-ray imaging technology.

In tempo reale a raggi X Imaging del polmone volumi di fluido in neonatale topo polmone

At birth, the lung undergoes a profound phenotypic switch from secretion to absorption, which allows for adaptation to breathing independently. Promoting ...

Two-Dimensional X-Ray Angiography to Examine Fine Vascular Structure Using a Silicone Rubber Injection Compound

Angiography is an essential tool for the study of vascular structures in various research fields. The aim of this study is to introduce a simple angiographic method for examining the fine vascular structure of unfixed, fresh tissue using a silicone rubber injection compound and soft tissue X-ray system. This study is especially focused on flap territories used in reconstructive surgery. This study employs angiography with a silicone rubber injection compound in various experimental conditions using Sprague-Dawley rats. First, 15 mL of MV compound and 15 mL of diluent is mixed. Then, 1.5 mL of the curing agent is prepared, and a 24G catheter is cannulated in the common carotid artery of the rat. A three-way stopcock is then connected to a catheter, and the radiopaque agent, after being mixed with the prepared curing agent, is injected immediately without spillage. Finally, as the agent solidifies, the specimen is harvested, and an angiographic image is obtained using a soft tissue X-ray system. This method indicates that high-quality angiography showing fine vascular structures can be easily and simply obtained within in a short period of time.

This study presents a simple two-dimensional angiographic method to examine fine vascular structures using a silicone rubber injection compound and soft tissue X-ray system.