Os autores gostariam de agradecer a Anne Sandman, Keith Nishihara, e Brian Wilfley de Tecnologias Anel Triplo por sua contribuição neste projecto. Este trabalho é financiado pelo NIH Grant Desafio 5RC1HL100436-0.

1. Configuração do sistema <ol><li> Configure o fantasma de imagem no isocentro (ou seja, 40 cm do colimador). </li><li> Configure o medidor de DAP para medir a dose de raios X na frente do colimador (Figura 4). </li><li> Ligue o sistema SBDX. </li><li> Selecione o modo de operação do sistema. Estamos usando atualmente a 7 de campo &quot;de visão (FOV), com uma taxa de quadros de 15fps. O X-ray fonte de tensão de pico é definido para 80kVp em 9kW fonte de energia de raios-X. </li></ol> 2. Aquisição de dados <ol><li> Iniciar a aquisição de dados do computador de controle. Durante a aquisição de dados, imagens detector são salvos na memória do sistema. As etapas seguintes ocorrem no sistema SBDX: <ol><li> O feixe de elétrons varre cada posição ponto focal seqüencialmente de forma raster (Figura 5). </li><li> O feixe de elétrons atinge o alvo de transmissão e gera os raios X (Movie 2). </li><li> Em cada posição focal, o X-ray fótons iluminar o detector usando um colimador foco, projetando assim uma pequena parte do volume de imagens sobre o detector. </li><li> Para cada posição ponto focal, o detector cria uma imagem detector, que está diretamente armazenados na memória do sistema. </li><li> O modo de operação selecionado de 7&#39;&#39;15fps fornece 71x71 pontos focais. Cada posição ponto focal é iluminado por um total de 8 mS. O tempo de exposição deve ser dividido em incrementos de 1 mS devido às limitações térmicas da meta de raios-X. Assim, o feixe ilumina o alvo em cada posição para um ponto focal mS e se move para a posição à vista próxima focal. Em um momento posterior, cada ponto focal é revista para completar a exposição 8 mS. Como um detector de imagem é criada para cada iluminação focal, há um total de 40.328 imagens detector que são adquiridos e armazenados na memória em cerca de 60ms. </li></ol></li></ol> 3. Imagem de reconstrução <ol><li> O SBDX é intrinsecamente um sistema tomossíntese, como o objeto é iluminado sob diferentes ângulos a partir da fonte. Qualquer avião dentro do volume de imagem localizado entre colimador e detector pode ser reconstruída. Os passos seguintes ilustram como as imagens parciais são reconstruídas em planos individuais, ou em uma imagem composta ou plano selecionado. Nas etapas do sistema clínica SBDX 3,2-3,4 será realizada em tempo real. </li><li> Selecionar os parâmetros de reconstrução de imagem no simulador de reconstrução. </li><li> Executar o algoritmo de reconstrução de imagem. Durante a reconstrução da imagem do algoritmo realiza os seguintes passos: <ol><li> Leia cada imagem detector individual. </li><li> Escala das imagens detector para corresponder à escala do plano para reconstruir. </li><li> Turno as imagens de acordo com sua localização focal no local de origem e adicioná-los ao plano de reconstrução (Filme 3). </li><li> Repita os dois últimos passos para cada posição do ponto focal. </li><li> Realizar o pós-processamento de filtragem para remover o padrão criado pela operação de deslocamento. </li><li> Neste ponto, um plano é reconstruída (Figura 6), e da anatomia do nosso objeto é visível. </li></ol></li><li> Se solicitado, executar o algoritmo para criar uma imagem de plano selecionado. O algoritmo realiza os seguintes passos: <ol><li> Ponto 3.2.1 a 3.2.6 são repetidos para criar os 32 aviões necessários para a imagem do plano selecionado. Os aviões costumam ter um espaçamento de 0,5 mm (Movie 4, Figura 7 e Filme 5). </li><li> Para cada parte da imagem, o plano que contém o objeto em foco é selecionada para ser parte da imagem final selecionado avião (Figura 8 e filme 6). </li></ol></li><li> Se necessário, reposicionar o fantasma de colocar o coração no centro do campo de visão. </li><li> Executar a etapa 2,1-3,3 até o fantasma está corretamente colocada dentro do campo de visão. </li><li> Registro do produto da área da dose do medidor de DAP para esta imagem não empatou. </li></ol> 4. Nova operação de geração de arquivo de modo de exposição adaptativa <ol><li> Carregar as imagens detector anteriormente adquiridos no simulador de exposição adaptativa. </li><li> Selecionar os parâmetros de algoritmo adaptativo exposição. </li><li> Execute o simulador de exposição adaptativa. O simulador executa as seguintes etapas: <ol><li> O número alvo de fótons por imagem detector é determinada com base no limiar de usuário selecionado. </li><li> Para cada posição ponto focal, o número de fótons no detector de imagem é determinado. As imagens detector de posição de ponto focal, que são acumulados até que o número de fótons-alvo ou o máximo de oito rescans é atingido (Figura 9). </li><li> Como resultado obtém-se um mapa detalhando rescan quantas vezes cada posição à vista focal é iluminado (figura 10). </li><li> O mapa rescan é mesclado com o arquivo de modo de operação que é usado para executar o sistema SBDX. </li></ol></li></ol> 5. A aquisição das imagens equalizadas <ol><li> Carregar o arquivo de modo de operação atualizada para oSBDX sistema. </li><li> Iniciar a aquisição de dados do computador de controle. Aquisição de dados é realizada conforme detalhado em 2.1.1 para 2.1.5. Em contraste com a aquisição anterior, o feixe de raios X é ligado ou desligado nas posições ponto focal de acordo com nosso mapa rescan. Como o número total de iluminações é menor do que na aquisição normal, a dose de raios-X é reduzida. </li><li> Registro do produto da área dose medida pelo medidor de DAP. </li><li> Executar o algoritmo de reconstrução de imagens sobre os dados recém-adquirida equalizado conforme detalhado no 3,2-3,4. </li><li> A imagem reconstruída empatou (Figura 11) é apresentado. </li></ol> 6. Análise de dados <ol><li> Compare a dose medida para as imagens não empatou e as imagens equalizadas. </li><li> Observe a diferença entre as imagens empatou e não empatou reconstruído. </li></ol> 7. Resultados representativos: Figura 8 e Figura 11 mostram a comparação entre uma imagem padrão e uma imagem equalizada. Medições de dose com o medidor de DAP demonstrar uma poupança dose de 30% na imagem empatou usando a máscara rescan ilustrada na Figura 10. Além disso, a equalização é uma maneira muito eficaz para comprimir a faixa dinâmica, dando uma aparência mais agradável da imagem sem a necessidade de pós-processamento. Como mostrado, filtração equalização pode ser usado para salvar dose. No entanto, a equalização também pode ser usado para melhorar a qualidade de imagem, combinando a dose de radiação para a imagem não-equalizado pelo aumento da fonte de energia. Desta forma, as regiões escuras da imagem recebem mais fótons, resultando em ruído de imagem reduzido. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. Sistema de fluoroscopia convencional. Um sistema convencional tem um único ponto focal de raios-X de origem e um detector de grande área. O paciente é posicionado próximo ao detector. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. SBDX sistema. O sistema opera em SBDX geometria inversa. Uma grande varredura feixe da fonte de raios-X ilumina um detector pequena área. O paciente é posicionado longe do detector. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. Fluxograma de aquisição de dados. 1) A imagem não equalizados do fantasma é adquirido. 2) Os dados são extraídos da matriz de disco. 3) O algoritmo de exposição adaptativo obtém esses dados como entrada para criar uma exposição ou máscara rescan. 4) A máscara rescan é combinada com o modo de funcionamento original no computador de controle de origem. 5) Uma imagem equalizada do fantasma mesmo é adquirido e armazenado na matriz de disco. 6) Os conjuntos não empatou e empatou os dados são extraídos da matriz de disco, eo software de reconstrução de imagem reconstrói os diferentes planos de cada conjunto de dados. 7) As duas imagens são a saída do software de reconstrução. 8) Ambas as imagens são exibidas. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4. Configuração do sistema. O fantasma é colocado sobre a mesa paciente no isocentro entre a fonte de raios-X eo detector. Uma dose do produto metros área é colocado entre X-ray fonte e fantasma. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig5.jpg" alt="Figura 5" /> Figura 5. X-ray fonte. Um feixe de elétrons é gerado pelo canhão de elétrons e verifica cada buraco do colimador de forma raster. A partir de um lado do colimador, o feixe varre cada buraco seqüencialmente. No final da linha, o feixe é desligado e posicionado no início da próxima linha, ea digitalização é iniciado para essa linha. Desta forma, o feixe de elétrons varre o colimador todo, 71 por 71 buracos são verificados oito vezes em aproximadamente 60ms. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig6.jpg" alt="Figura 6" /> Figura 6. Imagem reconstruída padrão. Imagem reconstruída do nosso fantasma antropomórfica exibindo o coração com iodado artérias coronárias. A imagem foi tirada em 7&#39;&#39;FOV e 15 fps, e um único plano de 45 centímetros do alvo de raios-X foi reconstruída. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig7.jpg" alt="Figura 7" /> Figura 7. Vários plano de reconstrução Representação. Dos diferentes planos reconstruída entre o colimador eo detector. Os cones azuis ilustrar como as imagens são detector backprojected para os planos de reconstrução. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig8.jpg" alt="Figura 8" /> Figura 8. Plano selecionado imagem. Esta imagem é uma composição de 32 aviões. Em contraste com a Figura 6, onde apenas os navios na selected avião estão em foco, cada navio está em foco. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig9.jpg" alt="Figura 8" /> Figura 9. Etapas de equalização de filtração. Como o colimador é digitalizado (em cima), o detector recebe uma taxa de contagem diferentes dependendo da opacidade do objeto (em baixo). Cada buraco colimador é digitalizado até oito vezes (oito rescans). No rescan primeiro, os pontos focais são iluminadas sequencialmente ao longo da linha, a partir da esquerda, eo fluxo é medido para cada buraco. Na próxima rescan, a iluminação é repetido a partir do início da linha. Para cada ponto focal, as contagens são adicionados ao valor anterior. Se o número total de contagens exceder um limite definido anteriormente, este buraco não será acesa no rescan seguinte. Na implementação atual deste processo é realizada off-line e leva à criação de uma máscara rescan que posteriormente será usado para adquirir uma imagem equalizada. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig10.jpg" alt="Figura 10" /> Figura 10. Rescan mapa gerado pelo algoritmo de filtração de equalização. Cada pixel desta imagem representa um ponto focal do colimador. A imagem é, portanto, 71x71 pixels. O nível de cinza de cada pixel representa o número de rescan para esse ponto focal, a partir de zero (preto) a oito (branco). Observamos que na parte direita da imagem, o número de rescan é muito baixa. Como resultado, cada um destes pontos focais serão iluminadas apenas uma ou duas vezes. Esta região corresponde à área do campo de pulmão da nossa imagem reconstruída (Figura 6), onde a imagem está quase saturado por causa da absorção de raios-X de baixa desta área. <img src="/files/ftp_upload/3236/3236fig11.jpg" alt="Figura 11" /> Figura 11. Plano selecionado imagem equalizada. Esta imagem é a saída do algoritmo de reconstrução após a exposição de adaptação. Esta imagem foi adquirida com o mesmo modo de operação de 7 &quot;15fps como a imagem padrão (Figura 8), mas com a exposição de adaptação habilitado com base na máscara de varredura da Figura 10. A imagem é mais uniforme em termos de intensidade e, conseqüentemente, os vasos aparecem em maior contraste, especialmente em áreas escuras. No lado direito da imagem, já não há saturação no campo de pulmão. Filme 1. Animação do sistema SBDX. O sistema opera em SBDX geometria inversa. Uma grande varredura feixe da fonte de raios-X ilumina um detector pequena área. O paciente é posicionado longe do detector. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie1.swf">Clique aqui para ver o filme.</a> Filme 2. X-ray geração. Em cada ponto focal, o feixe de elétrons atinge o alvo de tungstênio e raios-X são gerados. O colimador focaliza o feixe de raios-X em direção ao detector. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie2.swf">Clique aqui para ver o filme.</a> Filme 3. Animação de imagem de reconstrução. Esta animação representa o processo de reconstrução da imagem final usando as imagens detector. Para cada ponto focal do colimador (canto inferior esquerdo), a imagem detector correspondente (superior esquerdo) é projetada no plano para reconstruir (à direita). Nesta animação que representam três planos que estão sendo reconstruídas em diferentes distâncias da fonte de raios-X. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie3.avi">Clique aqui para ver o filme.</a> Movie 4. Seleção do plano. O sistema SBDX é um sistema de imagem tomossíntese. O avião para ser reconstruída e visualizados podem ser selecionados pelo usuário. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie4.swf">Clique aqui para ver o filme.</a> Filme 5. Vários plano de animação. Este vídeo mostra os diferentes planos reconstruídos a aumentar a distância do colimador. Nomeadamente, as artérias coronárias iodado entram e saem de foco em função da sua localização física. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie5.avi">Clique aqui para ver o filme.</a> Filme 6. Plano 3D selecionados animação. Visualização 3D dos aviões reconstruída focal. Planos focais são deslocados mais com o aumento da profundidade. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3236/3236movie6.wmv">Clique aqui para ver o filme.</a>

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Os autores são funcionários de Tecnologias Anel Triplo que produzem o instrumento utilizado neste artigo.

Nós demonstramos que a poupança de dose são possíveis utilizando a técnica de equalização. Neste trabalho, apenas mostrar como a nossa técnica é aplicada, sem discutir implicações para a qualidade da imagem. No entanto, é importante ressaltar que nosso objetivo é manter um sinal meta-ruído nas imagens equalizadas. O pressuposto subjacente é que, em não-equalizado imagens, a relação sinal-ruído é altamente não-uniformes. Em particular, as áreas mais claras, como o campo pulmonar exibem maior sinal para relações de ruído do que o necessário para executar a tarefa de diagnóstico. Equalização nos permite reduzir a relação sinal-ruído nestas áreas e para manter o sinal para relações de ruído nas regiões mais escuras da imagem. Estamos actualmente a realizar estudos de medição de ruído para validar nossa abordagem. Os resultados preliminares mostram que a poupança de dose da ordem de 30% são realizáveis ​​em sinal equivalente à relação de ruído nas regiões escuras da imagem 7, 8. O potencial da filtração equalização tem sido reconhecido na literatura científica por muitos anos. Implementações no entanto, até agora todos publicados envolvidos obturadores mecânicos ou filtros, de forma significativa impedindo a utilidade desta abordagem 9,10. Aqui demonstramos que a equalização pode ser baseada em uma abordagem totalmente eletrônico, superando os problemas com implementações mecânica. No sistema SBDX clínica, a maioria das etapas apresentadas aqui serão implementadas em hardware e será realizada em tempo real durante a aquisição de dados. O algoritmo de equalização será executado em tempo real, ea imagem exibida será empatou por padrão. O algoritmo irá se adaptar dinamicamente seus parâmetros de acordo com o assunto a ser fotografado, o movimento do assunto, ea mudança da posição do gantry. Continuamos a melhorar o nosso algoritmo, eo desenvolvimento do nosso método, será necessário a fim de facilitar a implementação em tempo real.

x-ray dose reduction through adaptive exposure in fluoroscopic imaging

X-ray fluoroscopia é amplamente utilizado para a orientação de imagem durante a intervenção cardíaca. No entanto, a dose de radiação nestes procedimentos pode ser alto, e esta é uma preocupação significativa, particularmente em aplicações pediátrica. Procedimentos de pediatria são em geral muito mais complexos do que aqueles realizados em adultos e, portanto, são em média quatro a oito vezes mais 1. Além disso, as crianças podem passar até 10 procedimentos de fluoroscopia por 10 anos de idade, e tem sido demonstrado que têm um risco três vezes maior de desenvolver câncer fatal ao longo da sua vida do que a população em geral 2,3. Nós mostramos que a dose de radiação pode ser significativamente reduzido no adulto procedimentos cardíacos através do nosso feixe de varredura digital de raios-x do sistema (SBDX) 4 - um sistema de imagem fluoroscópica que emprega uma geometria de imagem inversa 5,6 (Figura 1, Movie 1 e Figura 2). Em vez de um único ponto focal e um detector estendida como usado em sistemas convencionais, a nossa abordagem utiliza uma fonte de raios-X estendida com várias manchas focal focada em um detector de pequeno porte. Nossa fonte de raios-X consiste de um feixe eletrônico de varredura seqüencialmente iluminando até 9.000 posições do ponto focal. Cada ponto focal projeta uma pequena porção do volume de imagens sobre o detector. Em contraste com um sistema convencional onde a imagem final é diretamente projetada no detector, o SBDX usa um algoritmo dedicado a reconstruir a imagem final do 9000 imagens detector. Para aplicações pediátricas, poupança dose com o sistema SBDX devem ser menores do que em procedimentos de adulto. No entanto, o sistema permite a poupança SBDX dose adicional através da implementação de uma técnica de exposição eletrônico adaptável. Chave para este método é a técnica de feixe multi-varredura do sistema SBDX: em vez de expor toda a parte da imagem com a mesma dose de radiação, podemos variar a exposição de forma dinâmica, dependendo da opacidade da região exposta. Portanto, podemos reduzir significativamente a exposição em áreas radiolúcidas e manter a exposição em regiões mais opaca. Em nossa implementação atual, a exposição de adaptação requer interação do usuário (Figura 3). No entanto, no futuro, a exposição será adaptativa em tempo real e totalmente automático. Temos realizado experiências com um fantasma antropomórficas e comparados medidos dose de radiação com e sem exposição de adaptação para usar um produto área dose (DAP) metros. No experimento aqui apresentado, encontramos uma redução da dose de 30%.

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X-ray Dose Reduction through Adaptive Exposure in Fluoroscopic Imaging

Estamos desenvolvendo uma técnica de exposição dinâmica adaptativa utilizando o nosso sistema digital de varredura do feixe de raios-X. Em vez de expor um objeto de maneira uniforme, a exposição é adaptada dependendo da opacidade do objeto. Aqui nós mostramos um experimento sobre um fantasma antropomórfico, que resultou em uma economia dose de 30%.

X-ray através da redução da dose de exposição Adaptive em Imaging fluoroscópicas

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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Research

JoVE Journal

Medicine

14.3K visualizações.  Triple Ring Technologies. Estamos desenvolvendo uma técnica de exposição dinâmica adaptativa utilizando o nosso sistema digital de varredura do feixe de raios-X. Em vez de expor um objeto de maneira uniforme, a exposição é adaptada dependendo da opacidade do objeto. Aqui nós mostramos um experimento sobre um fantasma antropomórfico, que resultou em uma economia dose de 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.

Segmentação e medição de volumes de gordura em modelos de obesidade em roedores usando raios-X Tomografia Computadorizada

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

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.

Avaliar as alterações teratogênicos em um modelo de Zebrafish de exposição fetal ao álcool

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.

Imagem Glioma Iniciação<em&gt; Em Vivo</em&gt; Através de um polido e reforçado Janela crânio-Thin craniana

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.

Eritema Dose (MED), testes mínimos

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.

Controlar a doença de Parkinson com Adaptive Estimulação Cerebral Profunda

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.

Voluntário Técnica de apneia para a Redução Coração Dose em Radioterapia mama esquerda

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.

Não fluoroscopic Cateter Rastreamento para a Redução de fluoroscopia em Eletrofisiologia Interventional

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.

Imagens de raios-X em tempo real de pulmão volumes de fluido em Neonatal mouse Lung

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.

Methods Article

X-ray através da redução da dose de exposição Adaptive em Imaging fluoroscópicas