1,720,983 research outputs found
Stability assessment of first order statistics features computed on ADC maps in soft-tissue sarcoma
Full text linkRadiomics extracts a large number of features from medical images to perform a quantitative characterization. Aim of this study was to assess radiomic features stability and relevance. Apparent diffusion coefficient (ADC) maps were computed from diffusion-weighted magnetic resonance images (DW-MRI) of 18 patients diagnosed with soft-tissue sarcomas (STSs). Thirty-seven intensity-based features were computed on the regions of interest (ROIs). First, ROIs of the images were subjected to translations and rotations in specific ranges. The 37 features computed on the original and transformed ROIs were compared in terms of percentage of variations. The intra-class correlation coefficient (ICC) was computed. To be accepted, a feature should satisfy the following conditions: the ICC after a minimum entity transformation is > 0.6 and the ICC after a maximum entity translation is < 0.4. In total, 31 features out of 37 were accepted by the algorithm. This stability analysis can be used as a first step in the features selection process
Radiotherapy effect assessment through diffusion weighted imaging on patients affected by prostate cancer
No full textLAUREA MAGISTRAL
Characterization of the lymph nodes in nasopharyngeal carcinoma through registered magnetic resonance images
No full textLAUREA MAGISTRALEL'imaging tomografico ha rivoluzionato l'efficacia del trattamento del Carcinoma Rinofaringeo (NPC), e ha consentito di visualizzare il grado di estensione del tumore principale con una precisione senza precedenti. La sua accuratezza consente uno sviluppo e una gestione migliori del trattamento radioterapico, perfezionando i risultati del trattamento stesso. Attualmente, l'imaging PET è ritenuto più sensibile rispetto all'imaging in MR nell'individuazione di carcinomi rinofaringei residui e persistenti. Nonostante ciò, l'imaging in MR è adatto per la visualizzazione del tessuto molle nasofaringeo superficiale e profondo, ed è in grado di differenziare il tumore dal tessuto molle stesso. Inoltre, l'imaging pesato in diffusione (DWI) consente di valutare la diffusione delle molecole d'acqua in relazione ai tessuti patologici. Nel seguente lavoro di tesi è stato sviluppato un metodo di caratterizzazione dei linfonodi patologici in pazienti affetti da NPC basandosi sullo stesso set di immagini in MRI e DWI usato dai radiologici per stabilire le zone tumorali. Le immagini del dataset sono state registrate su un'immagine di riferimento per ottenere dei volumi finali ricampionati, con una risoluzione isotropica orientata nel sistema di coordinate del paziente. Il punto di partenza della procedura di caratterizzazione è stato la creazione di una funzione di appartenenza della nell'immagine b-1000 di pre trattamento. La funzione è stata poi applicata all'immagine b-1000 di post trattamento e il risultato è una mappa di probabilità usata per condurre il test statistico di Wilcoxon Somma dei Ranghi sulle mappe di multi ADC. La mappa di identificazione finale ottenuta è stata confrontata con i linfonodi segmentati da un radiologo sull'immagine pesata in diffusione b-1000. La tecnica è semi automatica dal momento che l'aiuto di un radiologo esperto è necessaria. I volumi finali definiscono mappe di identificazione che potrebbero essere degli strumenti utili per una migliore valutazione del tessuto affetto da NPC.
La tecnica implementata è semi-automatica dal momento che l'aiuto di un radiologo esperto è necessario. I volumi risultanti definiscono mappe di identificazione dei tessuti che possono essere considerate dei validi strumenti per valutare meglio i tessuti affetti da NPC.Cross-sectional imaging has revolutionised the effectiveness of treatment for Nasopharyngeal Carcinoma (NPC). Cross-sectional imaging displays the extent of the primary tumour with unprecedented precision. This accuracy enables radiotherapy treatment to be designed and administered more accurately, effectively improving the outcomes for this form of treatment. Nowadays, PET has been reported to be more sensitive than MRI at detecting residual and recurrent nasopharyngeal carcinoma. However, MRI is suitable in displaying both superficial and deep nasopharyngeal soft tissue, and for differentiating tumour from soft tissue. Moreover, Diffusion Weighted Imaging evaluates the water diffusion related to pathological tissues. The current study developed a characterization method to identify pathological lymph nodes in patients affected by NPC on the same MRI and DWI dataset used by the radiologist to evaluate the tumoral area. The dataset, composed by an anatomical T VIBE enhanced with Gadolinium image and DWI series, underwent a previous registration procedure in order to have resampled and isotropic resolution volumes oriented in a patient-based coordinate system. The characterization procedure started with the creation of a membership fuction of the in a pre treatment b-1000 examination, which was then applied to the post treatment b-1000 image. The result was a probability map whose voxels' intensities indicated the probability of \textit{belonging} to a lymph node. The map was used to perform the statistic Wilcoxon Rank Sum Test on the multi ADC maps. The final identification map obtained was then compared to the lymph nodes segmented on the post treatment b-1000 DW image segmented by a radiologist. The technique is semi-automated since the help of an experienced radiologist is necessary. The resulting volumes define tissue identification maps which could be useful tools for a better NPC tissue evaluation
Validation of an image registration algorithm to control radiation-induced damage in childhooh brain cancer
Full text linkLAUREA MAGISTRALELa radioterapia è una terapia medica consistente nell'utilizzo di radiazione ionizzante, in grado di danneggiare il DNA del tessuto bersaglio rendendo questo trattamento dannoso anche per i tessuti sani.
Nel caso di pazienti pediatrici che hanno subito radioterapia all'encefalo, questa può essere a distanza di anni una potenziale causa di morbilità neurocomportamentale che interessa diversi aspetti della funzione cognitiva, in particolare l'attenzione, la memoria e la velocità di ragionamento.
In questo contesto clinico risulta dunque importante valutare eventuali danni ai tessuti causati dalla radioterapia a distanza di anni per poter eventualmente ottenere miglioramenti nelle tecniche di pianificazione in radiochirurgia.
Il principale obiettivo del lavoro quindi è la validazione di un algoritmo automatico di registrazione di immagini che permetta un corretto confronto tra le strutture encefaliche dopo la radioterapia e le stesse dopo un periodo di follow up di almeno 4 anni in assenza di recidive. Tutto ciò per valutare il corretto sviluppo dei tessuti che hanno subito dose di radiazione ionizzante.
E' stata quindi implementata una struttura di validazione per verificare se l'algoritmo utilizzato per la registrazione sia in grado di allineare correttamente le due immagini di Risonanza Magnetica (RM) acquisite a distanza di anni, le quali presentano differenze in risoluzione, campo di vista, ma soprattutto nella grandezza delle strutture di interesse dovute alla fisiologica crescita encefalica degli infanti.It is well known that radiotherapy for cranial tumors induce toxicity to the central nervous system. This neurotoxicity is a potential cause of neurobehavioral morbidity in childhood cancer survivors affecting different aspects of cognitive function.
It is important in this context to evaluate the damage caused by radiation-therapy at distance of years in order to obtain better pianifications of the future treatments, thus improving the quality of life of the treated subjects.
For this purpose it is important to well compare images at distance of time, with different features, to control the proper growth of the brain structures that have undergone radiation therapy.
The main issue of this work is the validation of an automatic algorithm of image registration to compare post-radiotherapy cerebral structures with the same after a period of follow up, in pediatric subjects with brain tumors all treated with radiation therapy and without recidive.
So a validation framework was produced to verify if the algorithm used for the registration, is able to align correctly Magnetic Resonance Images (with different resolutions and field of view) scanned at distance of years, accounting for physiological growth of the patients
A novel image registration strategy for oncological pediatric brain images fusion
No full textLa registrazione di immagini è una delle procedure fondamentali nel campo dell'imaging biomedico.
L'imaging biomedico è ampiamente utilizzato per la diagnosi, la pianificazione del trattamento e il monitoraggio delle malattie.
Questo tipo di immagini può essere acquisito utilizzando differenti scanner come nel caso di immagini di risonanza magnetica o tomografia computerizzata.
Le immagini ottenute mediante diverse modalità vengono solitamente acquisite per essere successivamente confrontate e / o combinate tra loro per diagnosi più accurate.
In questo scenario lo scopo della registrazione d'immagine è di trovare il miglior allineamento tra un'immagine fissa (riferimento) e una mobile (sorgente) valutandone la somiglianza.
La registrazione d'immagine è simile ad un problema di ottimizzazione che massimizza la similitudine tra diverse immagini modificando i parametri di una trasformazione geometrica che mappa i punti di una immagine ai punti corrispondenti sull'altra.
Le procedure di registrazione d'immagine sono composte principalmente da tre componenti: un modello geometrico di trasformazione, una misura di similarità ed un metodo di ottimizzazione.
A causa della diversità delle immagini da registrare e i diversi tipi di deformazione delle stesse, è impossibile progettare un metodo di registrazione universale.
Quindi, per ottenere una soluzione ottimale, una maggiore attenzione deve essere prestata durante la selezione di queste tre componenti, definendole in funzione della specifica natura dei problemi da risolvere.
Tra queste tre componenti, un ruolo importante è svolto dalla metrica. Le metriche basate sull'intensità dei livelli di grigio dell'immagine si basano sul fatto che alcune caratteristiche particolari estratte dall'immagine siano più simili quando è applicata la deformazione ottimale tra le due.
In relazione al tipo di allineamenti che permettono di ottenere, le metriche basate sull'intensità dei livelli di grigio si possono dividere in due gruppi: metriche per la registrazione mono- e multi modale. Le prime risolvono i problemi di riallineamento di immagini acquisite mediante lo stesso scanner e con sequenze con impostazioni dei parametri simili, mentre la registrazione multi-modale risolve tutti gli altri casi. Uno dei problemi più difficili nel campo della fusione d'immagine nasce dalla registrazione di immagini multi-modale.
In questo ambito molte metriche riportate in letteratura si basano sulla teoria dell'informazione.
Tra loro, la Mutua informazione (MI) è considerata lo stato dell'arte per la registrazione di immagini multimodali. Essa sta ottenendo un grande successo sperimentale soprattutto per le registrazioni rigide.
Nonostante ciò, l'ottimizzazione della MI è considerata un compito difficile per via dei molti svantaggi intrinseci della metrica come ad esempio la non convessità della metrica nello spazio dei parametri.
Pertanto, le strategie di registrazione basate sulla MI sono di solito vincolate per ottenere campi di deformazione più morbidi.
Questa morbidezza della deformazione non è sempre desiderabile in campo oncologico dove la presenza di lesione può indurre enormi modifiche localizzate sui tessuti.
Pertanto, in questa tesi è stata proposta e implementata una misura di similitudine differente.
La metrica integra la MI con un descrittore locale delle immagini da registrare in un approccio pluri-metrico.
Dal momento che due immagini sono considerate registrate quando i cambiamenti di intensità avvengono nella stessa posizione nelle due immagini da registrare, come descrittore locale è stato utilizzato un filtro basato sul gradiente.
L'affidabilità di questa nuova metrica è stata valutata in confronto alle metriche della letteratura ed infine utilizzata in un vero e proprio caso oncologico.
Lo scopo di questo studio clinico è stato la rivalutazione di immagini acquisite in età pediatrica a confronto con quelle in età adolescenziale, mediante Diffusion Tensor Imaging (DTI).
L'attività in questione prevedeva il riallineamento delle immagini derivanti da diversi scanner, da diverse modalità di imaging, differenti stadi evolutivi del paziente e terapie.
Le principali sfide di questo compito nascono sia dai problemi di registrazione classici (come ad esempio il movimento dei pazienti durante le scansioni) sia la crescita del paziente durante queste valutazioni che potrebbero essere anche maggiori di 9 anni.Image registration is one of the fundamental procedures of image processing in the field of medical imaging.
Medical images are widely used for diagnosis, treatment planning, disease monitoring and image guided surgery and can be acquired using different imaging modalities like Magnetic Resonance Imaging (MRI), Computed Tomography (CT), X–ray, Positron Emission Tomography (PET). Images obtained using different modalities, usually, need to be compared to one another and/or combined for analysis and decision making. In this scenario the aim of image registration is to find the best alignment between a fixed (reference) image and a moving one (source) by evaluating their similarity. Image registration can be visualized as an optimization problem which maximizes the matching between these images by changing the parameters of a geometrical transformation which maps points in one image to the corresponding points in the other one.
An image registration procedure is mainly composed by three components: a geometric transformation model, a similarity measure and an optimization algorithm. Due to the diversity of images to be registered and the diverse types of degradations, it is impossible to design a universal method applicable to all the fusion tasks. Hence, in order to obtain an optimal solution, a greater attention has to be paid during the selection of the above components which have to be defined according to the nature of the specific registration problems. Among these three components an important role is played by the metric. Intensity based fusion metrics assume that some particular features extracted by image voxels will be most similar when the correct registration transform is applied. They can be sub-divided in two macro groups in relation to the kind of registration task they solve: mono-modal and multi-modal. The first one solve registration task of images acquired with similar parameter settings, conversely, multi-modal one solve all the others.
Therefore, one of the most challenging problem in the image fusion field arises from multi-modal images registration. Literature metrics based on information theoretic techniques had great experimental success and are becoming widely used in the multi-modality fusion activity. Among them, Mutual Information (MI) is considered the elective state-of-the-art . However, MI optimization is still considered a hard task because of the several well-known drawbacks e.g. the non-convexity of the metric in the parameter space. Therefore, registration strategies based on MI are usually constrained in order to obtain smooth deformation fields. This deformation smoothness is not always desirable in oncological field where the lesion presence may induce huge localized tissues changes. Therefore in this thesis, an alternative similarity measure has been proposed and implemented. The metric integrates MI with a local descriptor of the images to be matched in
a pluri-metric approach. Since two images are considered fused when intensity changes occur in the same location in the two images to be registered, the elected local descriptor was a gradient based filter. The reliability of this metric was evaluated in comparison to the literature ones and finally utilized in a real clinical oncological cases.
The main aim of this study was the reassessment of images acquired in pediatric age in comparison to the adolescent one, by means of Diffusion Tensor Imaging (DTI). The activity concerned the late realignments of images arising from different scanners, modalities, patient age and therapies. The main challenges of this task arise from both the classical registration problems (such as patients movement during the scans) and the growth of the patient during these evaluations which could be also more the 9 years.DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA, INFORMAZIONE E BIOINGEGNERIA26RAVAZZANI, PAOLO GIUSEPPEALIVERTI, ANDRE
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Quantitative characterization and identification of lymph nodes and nasopharingeal carcinoma by coregistered MR images
Full text linkLAUREA SPECIALISTICANei casi di carcinoma della rinofaringe (NPC), per identificare il carcinoma ed i linfonodi patologici coinvolti vengono utilizzati gli esami CT-PET. Si utilizza anche un'indagine MR per valutare adeguatamente i tessuti molli, mentre la Diffusion Weighted MRI è stata introdotta per misurare la diffusività dell'acqua, la cui variazione è correlata ai tessuti patologici.
In questo studio abbiamo sviluppato un metodo per migliorare l'identificazione del carcinoma e dei linfonodi nei casi di NPC, dando una caratterizzazione quantitativa dei tessuti, basata sullo stesso set di immagini MR valutate dal radiologo. Dato un campione di tessuto, questa tecnica semiautomatica emula il riconoscimento effettuato dal medico, definendo una mappa 3D di caratterizzazione dei tessuti.
Sono stati esaminati 15 pazienti affetti da NPC. Ciascuna sessione MR era composta da T1-Gd anatomica, T1 TSE, T2 TSE e immagini DW per i b-values 0,300,500,700,1000. Le immagini DICOM sono state ricollocate spazialmente e ricampionate con una risoluzione isotropica di 0.5mm. La coregistrazione è stata implementata, usando il volume T1-Gd come riferimento, tramite due trasformazioni rigide multirisoluzione, l'unione dei volumi testa e collo, e una trasformazione non rigida multirisoluzione. Per ogni sessione si sono ottenuti 8 volumi coregistrati.
Abbiamo utilizzato i volumi alla diagnosi per localizzare due ROI. Sono stati selezionati, con l'aiuto del radiologo, il carcinoma e dei linfonodi attivi. Partendo dagli istogrammi delle ROI abbiamo ricavato due funzioni di appartenenza 8-dimensionali, per applicare ai tessuti una clusterizzazione di tipo fuzzy. Il risultato è stata la creazione di due mappe di identificazione, che, mostrando caratterizzazioni complementari dei tessuti, sono state valutate insieme, sovrapposte all'immagine anatomica.
La mappa, se confrontata con la PET, ha mostra informazioni coerenti. I linfonodi presenti in PET (sopra i 5mm) sono visibili anche con questo metodo. Grazie alla risoluzione maggiore, esso mostra molti linfonodi più piccoli e permette anche di distinguere linfonodi adiacenti. La lesione principale è anch'essa identificata ed i suoi bordi sono ben delineati.In nasopharyngeal carcinoma (NPC), CT-PET examinations are currently used to identify and locate the carcinoma and the involved pathological lymph nodes. MRI is needed to evaluate the soft tissues of carcinoma and surrounding mucosa, while Diffusion Weighted MRI have been introduced to evaluate the water diffusion, related to pathological tissues.
This study developed a technique to improve the identification of carcinoma and pathological lymph nodes in cases of NPC, giving a quantitative characterization of the tissues, based on the same MR set of images evaluated by the radiologist. The technique is semi-automated, and, once the template tissue is given, it emulates the radiologist decision making, defining a 3D tissue characterization map.
In this study were examined 15 patient affected by NPC. Each MR session was represented by an anatomical T1-Gd, an axial T1 TSE, an axial T2 TSE and DW images for b-values 0,300,500,700,1000. The DICOM images were reassembled spatially and resampled, with isotropic 0.5mm resolution. Coregistration was performed by two multiresolution rigid transformations, merging head and neck volumes, and a multiresolution non rigid transformation, all using T1-Gd as template. We obtained 8 fused volumes for each examination session.
We used diagnosis volumes for each patient, to locate two ROIs. The tissues from main carcinoma and active lymph nodes were selected with the aid of the radiologist. Starting from the histograms of ROIs, we generated a couple of 8-dimensional membership functions to perform a fuzzy-like clustering of the matching tissues. The result of this procedure was the generation of two identification maps, which showed a complementary characterization of tissues, and thus we suggested to evaluate them together superimposed to the anatomical image.
The map, compared with PET, showed a coherent information content. Lymph nodes found with PET (larger than 5mm) are also retrieved with this technique. Thank to the higher resolution of the map, many more smaller lymph nodes are detectable and also we can distinguish adjacent lymph nodes. The main lesion is also identified and its boundaries are usually clearly defined
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
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