Dual energy subtraction method for breast calcification imaging

The aim of this work was to present an experimental dual energy (DE) method for the visualization of microcalcifications (μCsμCs). A modified radiographic X-ray tube combined with a high resolution complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) active pixel sensor (APS) X-ray detector was used. A 40/70 kV spectral combination was filtered with 100 μmμm cadmium (Cd) and 1000 μmμm copper (Cu) for the low/high-energy combination. Homogenous and inhomogeneous breast phantoms and two calcification phantoms were constructed with various calcification thicknesses, ranging from 16 to 152 μmμm. Contrast-to-noise ratio (CNR) was calculated from the DE subtracted images for various entrance surface doses. A calcification thickness of 152 μmμm was visible, with mean glandular doses (MGD) in the acceptable levels (below 3 mGy). Additional post-processing on the DE images of the inhomogeneous breast phantom resulted in a minimum visible calcification thickness of 93 μmμm (MGD=1.62 mGy). The proposed DE method could potentially improve calcification visibility in DE breast calcification imaging

Moving Domain Computational Fluid Dynamics to Interface with an Embryonic Model of Cardiac Morphogenesis

Peristaltic contraction of the embryonic heart tube produces time- and spatial-varying wall shear stress (WSS) and pressure gradients (∇P) across the atrioventricular (AV) canal. Zebrafish (Danio rerio) are a genetically tractable system to investigate cardiac morphogenesis. The use of Tg(fli1a:EGFP)y1 transgenic embryos allowed for delineation and two-dimensional reconstruction of the endocardium. This time-varying wall motion was then prescribed in a two-dimensional moving domain computational fluid dynamics (CFD) model, providing new insights into spatial and temporal variations in WSS and ∇P during cardiac development. The CFD simulations were validated with particle image velocimetry (PIV) across the atrioventricular (AV) canal, revealing an increase in both velocities and heart rates, but a decrease in the duration of atrial systole from early to later stages. At 20-30 hours post fertilization (hpf), simulation results revealed bidirectional WSS across the AV canal in the heart tube in response to peristaltic motion of the wall. At 40-50 hpf, the tube structure undergoes cardiac looping, accompanied by a nearly 3-fold increase in WSS magnitude. At 110-120 hpf, distinct AV valve, atrium, ventricle, and bulbus arteriosus form, accompanied by incremental increases in both WSS magnitude and ∇P, but a decrease in bi-directional flow. Laminar flow develops across the AV canal at 20-30 hpf, and persists at 110-120 hpf. Reynolds numbers at the AV canal increase from 0.07±0.03 at 20-30 hpf to 0.23±0.07 at 110-120 hpf (p< 0.05, n=6), whereas Womersley numbers remain relatively unchanged from 0.11 to 0.13. Our moving domain simulations highlights hemodynamic changes in relation to cardiac morphogenesis; thereby, providing a 2-D quantitative approach to complement imaging analysis. © 2013 Lee et al

Développement de nouveaux outils statistiques pour l'analyse d'images spectrales à faibles comptes

Le projet de maîtrise était axé sur l’utilisation de traitements multivariables afin d’analyser adéquatement des ensembles de données provenant d’imagerie spectrale. Ce mémoire met premièrement en relief la particularité des détecteurs utilisés dans les microscopes, ainsi que les caractéristiques du bruit dans les données acquises. L’analyse en composantes principales est une méthode qui se trouve dans plusieurs méthodologies de traitements de données d’imagerie spectrale. Celle-ci comprend certains désavantages, dont l’impossibilité d’extraire de réels spectres et des distributions de concentrations des composés en présence dans l’échantillon. La résolution multivariée de courbes – moindres carrés alternatifs est une méthodologie qui a été popularisée dans les années 2000. Celle-ci permet de contrer les désavantages de l’analyse en composantes principales en extrayant des spectres physiquement cohérents et en créant des cartes de concentrations associées à ces spectres. Cependant, ce mémoire démontre que cette méthode est inefficace lorsque les données ont un très faible ratio signal sur bruit et que plusieurs composants sont à extraire. Des améliorations à la résolution multivariée de courbes – moindres carrés alternatifs sont donc apportées. Notamment, la caractéristique du bruit des données, connue et documentée à la suite de nombreuses études, est utilisée afin d’améliorer la convergence de l’algorithme vers la bonne solution. Ce mémoire démontre que ces améliorations sont appliquées avec succès sur des ensembles de données d’imagerie spectrale provenant de spectrométrie photoélectronique X, d’analyse dispersive en énergie et de spectroscopie des pertes d’énergie