Experimental imaging of asthma progression and therapeutic response in mouse lung models

Asthma ist eine Erkrankung die das komplette Immunsystems involviert, ein System so komplex, dass es sich nur unzureichend in-vitro studieren lässt. Daher haben sich Mausmodelle als ein unverzichtbares Werkzeug in der präklinischen Asthmaforschung etabliert. Da es sich weiterhin bei Asthma um eine Erkrankung handelt, die durch eine schnelle Änderung der Symptome gekennzeichnet ist, wäre longitudinale vorzugsweise nicht-invasive Bildgebung, insbesondere bei der Entwicklung und Bewertung neuer Therapiekonzepte von großem Interesse. Nachteilig hingegen ist, dass die Darstellung der Mauslunge in der Praxis auf Grund der Größe des Organs und, im Falle einer in vivo Bildgebung, durch die Bewegung des Brustkorbes sich als äußerst schwierig herausstellt. Die Vielzahl der Luft-Gewebe-Grenzflächen erzeugt starke Streuung in der optischen Bildgebung, der große Hohlraum der Lunge verursacht Suszeptibilitätsartefakte bei der MRT und die Rippen erschweren eine Ultraschallbildgebung. Aus diesen Gründen besteht ein großer Bedarf an neuen Bildgebungsverfahren, um die durch Asthma verursachten anatomischen, funktionalen und molekularen Veränderungen darstellen zu können. Um die Schwierigkeiten in der Lungenbildgebung bei Mäusen zu umgehen, habe ich mich auf drei wesentliche Bildgebungsstrategien fokussiert: A) anatomische Bildgebung durch “inline free propagation phase contrast computed tomography”, B) direkte Messung der Lungenfunktion durch “low dose planar cinematic x-ray imaging” und C) funktionale Bildgebung mit Hilfe der „near infrared fluorescence imaging“ in Kombination mit Antikörpern, die mit einem Fluoreszenzfarbstoff markiert wurden, oder “smart probes”, die in Gegenwart von Entzündungen aktiviert werden. Durch die Anwendung von “phase contrast computed tomography” für die anatomische Bildgebung war ich in der Lage morphologische Veränderung des Lungengewebes zu quantifizieren, indem ich lokal das Verhältnis zwischen Weichgewebe und Luft, das Zusammenziehen der Luftwege sowie das Anschwellen der Bronchialwände im asthmatischen Lungengewebe ausgewertet habe. Diese Parameter erlaubten es zwischen Mäusen von Asthmamodellen unterschiedlicher Schweregrade, therapierten und gesunden Mäusen zu unterscheiden. Zusätzlich ermöglichte diese Technik die Darstellung intra-tracheal applizierter Bariumsulfat markierter Makrophagen im Lungengewebe. Dies stellt meines Wissens die erste Kombination einer funktionalisierten Kontrastierung und hochauflösender Lungenbildgebung mittels CT unter in vivo ähnlichen Bedingungen dar. Um diese Ergebnisse mit dem Grad der asthmabedingten Kurzatmigkeit zu korrelieren, habe ich eine einfache und verlässige Methode entwickelt die es, basierend auf 2D Röntgen-videos niedriger Röntgendosis (~6,5mGy) erlaubt, in narkotisierten Mäusen die Lungenfunktion zu bewerten. Mit Hilfe dieser neuen Methode gelang es mir charakteristische Unterschiede in der Lungenfunktion von asthmatischen, therapierten und gesunden Mäusen in vivo über die Zeit nachzuweisen, und diese Resultate mit den Ergebnissen von CT und Histologie zu korrelieren. Das Verfahren wird derzeit von mir für die Anwendung an frei beweglichen und nicht narkotisierten Mäusen weiterentwickelt. Dies sollte zu einer deutlichen Stressreduktion für die Maus bei der Untersuchung führen und somit, vor allem in Asthma, im Gegensatz zu etablierten Verfahren wie Plethysmographie, die Erhebung validerer Messdaten erlauben. Mit Hilfe von „near infrared fluorescence imaging“ konnten wir in vivo und longitudinal erfolgreich verschiedene durch Asthma ausgelöste molekulare Veränderungen in der Mauslunge verfolgen. Erstens erlaubte die Verwendung einer neuen Polyglyzerol Probe mit dendritischer Struktur (MN2012) die spezifisch an Selektine bindet, die Darstellung der durch Asthma verursachten Entzündung der Lunge. Im Zuge dessen konnten wir nachweisen, dass sich MN2012  zur Darstellung von Enzymkinetiken bei Entzündungsreaktionen durch eine schnellere Kinetik und höher Spezifität als kommerziell erhältliche Proben auszeichnet. Zweitens haben wir gezeigt, dass in Kombination mit einem Fluoreszenz markiertem Antikörper gegen SiglecF, einem Antigen das hauptsächlich auf Eosinophilen exprimiert ist, Eosinophilie in asthmatischen Mäusen verfolgt und der Effekt einer Dexamethason Behandlung  ebenso dargestellt werden kann. Drittens konnten wir den Verbleib inhalierter fluoreszierender Nanopartikel in der Lunge der Maus in vivo untersuchen und dabei nachweisen, dass diese hauptsächlich von endogenen Makrophagen im Lungengewebe aufgenommen werden. Alle diese Techniken wurden gegeneinander und mittels histologischer Analyse und Fluoreszenzmikroskopie korreliert und validiert.  Zusammenfassend bilden die in meiner Dissertation entwickelten Lungenbildgebungsstrategien für Asthmamausmodelle eine Bildgebungsplattform, um sowohl spezifische Effekte in asthmatischen Mäusen unterschiedlichen Schweregrades als auch die Auswirkungen neuer Therapien abzubilden und im Detail zu untersuchen

Deformable Medical Image Registration: A Survey

Deformable image registration is a fundamental task in medical image processing. Among its most important applications, one may cite: i) multi-modality fusion, where information acquired by different imaging devices or protocols is fused to facilitate diagnosis and treatment planning; ii) longitudinal studies, where temporal structural or anatomical changes are investigated; and iii) population modeling and statistical atlases used to study normal anatomical variability. In this technical report, we attempt to give an overview of deformable registration methods, putting emphasis on the most recent advances in the domain. Additional emphasis has been given to techniques applied to medical images. In order to study image registration methods in depth, their main components are identified and studied independently. The most recent techniques are presented in a systematic fashion. The contribution of this technical report is to provide an extensive account of registration techniques in a systematic manner.Le recalage déformable d'images est une des tâches les plus fondamentales dans l'imagerie médicale. Parmi ses applications les plus importantes, on compte: i) la fusion d' information provenant des différents types de modalités a n de faciliter le diagnostic et la planification du traitement; ii) les études longitudinales, oú des changements structurels ou anatomiques sont étudiées en fonction du temps; et iii) la modélisation de la variabilité anatomique normale d'une population et les atlas statistiques. Dans ce rapport de recherche, nous essayons de donner un aperçu des différentes méthodes du recalage déformables, en mettant l'accent sur les avancées les plus récentes du domaine. Nous avons particulièrement insisté sur les techniques appliquées aux images médicales. A n d'étudier les méthodes du recalage d'images, leurs composants principales sont d'abord identifiés puis étudiées de manière indépendante, les techniques les plus récentes étant classifiées en suivant un schéma logique déterminé. La contribution de ce rapport de recherche est de fournir un compte rendu détaillé des techniques de recalage d'une manière systématique

Aerospace Medicine and Biology: A cumulative index to the 1974 issues of a continuing bibliography

This publication is a cumulative index to the abstracts contained in supplements 125 through 136 of Aerospace Medicine and Biology: A Continuing Bibliography. It includes three indexes--subject, personal author, and corporate source

2016 Oklahoma Research Day Full Program

This document contains all abstracts from the 2016 Oklahoma Research Day held at Northeastern State University

An Evaluation of the Use of 360° Photographic Technology in a Forensic Context

Crime scenes represent ephemeral and complex environments and the intelligence and evidence that they contain requires them to be documented and collected quickly and efficiently so as to limit any loss of evidence. With the continuous developments of new imaging and recording technologies, there is the opportunity for more innovative and appropriate methods for documenting and managing crime scenes that may improve investigative proffered to the Criminal Justice system and indeed the public. This thesis has explored the potential of new panoramic imaging technologies and crime scene management content software to assist and develop the way in which criminal investigations are investigated, and conducted starting with how crime scenes are recorded and evidence linked with them. There is currently a vast array of differing panoramic imaging technologies available to Police services such as SceneVision Panorama, Panoscan MK-3, iStar (NCTech), SceneCam (Spheron VR AG), ScanStation C10 (Leica) and Focus3D X 330 (FARO), with each reporting to offer unique merits to an investigation. This can present difficulties for police services when considering the purchase and use of such technologies. With declining budgets, Police services do not have the time and resources to evaluate technology prior to its adoption. Thorough research evaluating the technology would allow Police services to make informed decisions about the adoption of technology which is fit for purpose and cost effective. This research explored panoramic technologies available to Police services and the considerations which organisations must account for prior to the adoption and integration into current standard operating procedures. An important adoption criteria is the accuracy and precision of capture and measurement of the technology’s hardware and software and these factors are essential factors for the successful integration of such equipment within the Criminal Justice System. The accuracy and precision of measurements taken using a 360o panoramic imaging system, ‘SceneCam’ and its complimentary content management system, ‘SceneCenter’ (Spheron VR AG) was examined and compared to traditional measurement methods. Measurements taken using the photogrammetry software were identified as being more reproducible than the any manual approach, and this offered flexibility with regards to the time and location of the documentation process in a crime scene

Biohacking, Bodies and Do-It-Yourself

From self-help books and nootropics, to self-tracking and home health tests, to the tinkering with technology and biological particles - biohacking brings biology, medicine, and the material foundation of life into the sphere of »do-it-yourself«. This trend has the potential to fundamentally change people's relationship with their bodies and biology but it also creates new cultural narratives of responsibility, authority, and differentiation. Covering a broad range of examples, this book explores practices and representations of biohacking in popular culture, discussing their ambiguous position between empowerment and requirement, promise and prescription

Morris Catalog, 2015-17

https://digitalcommons.morris.umn.edu/catalog/1001/thumbnail.jp

Morris Catalog 2011-13

This catalog covers academic years 2011–12 and 2012–13.https://digitalcommons.morris.umn.edu/catalog/1010/thumbnail.jp

Biohacking, Bodies and Do-It-Yourself

From self-help books and nootropics, to self-tracking and home health tests, to the tinkering with technology and biological particles - biohacking brings biology, medicine, and the material foundation of life into the sphere of »do-it-yourself«. This trend has the potential to fundamentally change people's relationship with their bodies and biology but it also creates new cultural narratives of responsibility, authority, and differentiation. Covering a broad range of examples, this book explores practices and representations of biohacking in popular culture, discussing their ambiguous position between empowerment and requirement, promise and prescription