Development of X-ray phase-contrast imaging techniques for medical diagnostics

The X-Ray phase-contrast techniques are innovative imaging methods allowing overtaking the limitations of classic radiology. In addition to the differential X-ray absorption on which standard radiology relies, in phase-contrast imaging the contrast is given by the effects of the refraction of X-rays inside the tissues. The combination of phase-contrast with quantitative computer tomography (CT) allows for a highly accurate reconstruction of the tissues’ index of refraction. Thanks to the high sensitivity of the method, tomographic images can be obtained at clinically compatible dose. For all these reasons phase-contrast imaging is a very promising approach, which can potentially revolutionize diagnostic X-Ray imaging. Several techniques are classified under the name of X-Ray phase-contrast imaging. This Thesis focused on the so-called analyzer-based imaging (ABI) method. ABI uses a perfect crystal, placed between the sample and the detector, to visualize the phase effects occurred within the sample. The quantitative reconstruction of the refraction index from CT data is not trivial and before this Thesis work it was documented only for small size objects. This Thesis has focused on two main scientific problems: (1) the development of theoretical and calculation strategies to determine the quantitative map of the refraction index of large biological tissues/organs (>10 cm) using the ABI technique; and (2) the preparation of accurate and efficient tools to estimate and simulate the dose deposited in CT imaging of large samples. For the determination of the refraction index, two CT geometries were considered and studied: the out-of-plane and the in-plane configurations. The first one, the most used in the works reported in the literature, foresees that the rotation axis of the sample occurs in a plane parallel to that of the sensitivity of the analyzer crystal; while, in the second CT geometry, the rotation axis is perpendicular to that plane. The theoretical study, technical design and experimental implementation of the in-plane geometry have been main tasks of this Thesis. A first experiment has been performed in order to compare the results obtained with in-plane quantitative phase contrast CT with the absorption-based CT ones. An improved accuracy and a better agreement with the theoretical density values have been obtained by exploiting the refraction effect while keeping the dose to sample low. A second campaign of experiments has been performed on large human breasts to investigate the efficiency of the in-plane and out-of-plane CT geometries and the performances of the associated image reconstruction procedures. The same experimental conditions were also studied by numerical simulations and the results were compared. This analysis shows that the in-plane geometry allows producing more accurate quantitative three dimensional maps of the index of refraction, while the out-of-plane case is preferable for qualitative investigations. A study for developing advanced procedures for improving the quality of the obtained CT images has been also conducted. As a result, a two-step procedure has been tested and identified: first the noise level of the experimental images is reduced by applying a wavelet decomposition algorithm and then a deconvolution procedure. The obtained images show an enhanced sharpness of the interfaces and of the object edges and high signal to noise ratio values are preserved. The second problem of this Thesis was to find strategies to calculate, in a fast way, the delivered dose in CT imaging of complex biological samples. For this purpose an acceleration method to speed-up the convergence of Monte Carlo simulations based on the Track Length Estimator method has been computed and included in the open-source software GATE. Results show that this method can lead to the same accuracy of conventional Monte Carlo methods while reducing the required computation time of up to two orders of magnitude, with the respect to the considered geometry. A database of dose curves for the case of monochromatic breast CT has been produced: it allows for a quick estimation of the delivered dose. A way to choose the best energy and the optimal photon flux was also proposed, which leads to a significant reduction of the delivered dose without any loss in terms of image quality. Most of the experimental and data reconstruction methods developed within this Thesis work can be applied also to other phase-contrast techniques. This Thesis shows that high resolution three dimensional diagnostic imaging of large and complex biological organs can, in principle, be performed at clinical compatible doses; this is the most significant contribution of the Thesis towards the clinical implementation of phase-contrast CT.Auf Phasenkontrast basierende Röntgentechniken sind innovative bildgebende Methoden, welche die Limitierungen der klassischen Radiologie überschreiten. Auβer der differentiellen Röntgenabsorption, auf der die herkömmliche Radiologie beruht, ist der Kontrast bei Phasenkontrast-Bildgebung durch die Brechungseffekte der Röntgenstrahlen innerhalb eines Gewebes gegeben. Die Kombination zwischen Phasenkontrast und quantitativer Computertomographie (CT) erlaubt eine höchstgenaue Rekonstruktion der Brechzahl der Gewebe. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit dieser Methode, können tomographische Bilder mit einer klinisch verträglichen Dosis erzeugt werden. Aus all diesen Gründen, stellt Phasenkontrast-Bildgebung einen vielversprechenden Ansatz dar, welcher die diagnostische Röntgenbildgebung revolutionieren könnte. Verschiedene röntgenbildgebende Techniken werden als Phasenkontrast-Verfahren bezeichnet. Die vorliegende Doktorarbeit befasst sich mit der sogenannten Bildgebungsmethode mithilfe eines Analysatorkristalls (auf englisch: analyser-based imaging (ABI) ). ABI benutzt ein perfektes, zwischen der Probe und dem Detektor angeordnetes Kristall, um in der Probe stattfindenden Phaseneffekte zu veranschaulichen. Die quantitative Rekonstruktion des Brechungsindizes aus den CT-Daten ist jedoch nicht trivial und war vor dieser Arbeit nur für kleine Gegenstände beschrieben. Im Mittelpunkt dieser Dissertation stehen folgende wissenschaftliche Fragestellungen: (1) die Entwicklung theoretischer und rechnerischer Strategien, um die quantitative räumliche Verteilung des Brechungsindizes in größeren Organen aus biologischen Geweben (10 cm) unter Verwendung der ABI-Technik zu bilden und (2) die Vorbereitung von genauen und leistungsfähigen Rechenmitteln zur Abschätzung und Simulation der in größeren Proben bei einem CT-Bildgebungsversuch abgelagerten Strahlendosis zu treffen. Für die Bestimmung des Brechungsindizes wurden zwei geometrische Anordnungen in Betracht gezogen und untersucht, und zwar die Konfiguration auβerhalb (out-of-plane) bzw. in der Ebene (in-plane) der Probe. Erstere wird am häufigsten in der Fachliteratur zitiert und sieht vor, dass die Probe-Drehachse sich in der parallelen Ebene zur Achse des Analysatorkristalls befindet, wobei in der zweiteren Geometrie die Drehachse orthogonal zu jener Ebene ist. Die theoretische Studie, der technische Entwurf und die experimentelle Umsetzung der geometrischen Anordnung in der Probe-Ebene stellen die Hauptaufgaben dieser Arbeit dar. Ein erstes Experiment wurde durchgeführt, um die durch quantitative Phasenkontrast-CT nach in-plane-Modus erlangten Ergebnisse mit entsprechenden, auf Absorption basierenden CT-Versuchen zu vergleichen. Eine höhere Genauigkeit sowie eine bessere Übereinstimmung mit den theoretischen Dichtewerten wurden dadurch erzielt, dass man sich die Brechungseffekte zunutze macht, indem man die an die Probe gelieferte Dosis niedrig hält. Eine zweite Versuchsreihe wurde auβerdem auf menschliche Brüste ausgeführt, um die Effizienz sowohl der in-plane- als auch der out-of-plane-CT-Geometrien sowie die Leistungsfähigeit der entsprechenden Bildrekonstruktionsverfahren zu überprüfen. Die gleichen Experimentalbedingungen wurden auch anhand von numerischen Simulationen untersucht und die Ergebnisse miteinander verglichen. Diese Analyse zeigt, dass die in-plane-Geometrie die Erstellung genauerer dreidimensionaler Verteilungen der Brechzahl ermöglicht, während der out-of-plane-Fall eher für die Zwecke qualitativer Untersuchungen vorzuziehen ist. Fortschrittliche Prozeduren zur Verbesserung der Qualität von aufgezeichneten CT-Bildern wurden im Rahmen dieser Doktorarbeit konzipiert und entwickelt. Das Fazit: eine zweistufige Vorgehensweise wurde ermittelt und geprüft. Zunächst wird der Rauschpegel der Meβdaten über die Anwendung eines Zerlegungsalgorithmus mittels Wavelets gesenkt, anschlieβend gefolgt von einem Entfaltung-Verfahren. Die damit gewonnenen Bilder weisen eine erhöhte Schärfe der Schnittstellen auf. Die Objektkanten und das Signal-zu-Rausch-Verhältnis bleiben damit erhalten. Die zweite Fragestellung dieser Arbeit war es, Lösungansätze zu erarbeiten, um die während CT-Bildgebung-Messungen über complexe biologische Proben abgegebene Dosis möglichst rapide zu berechnen. Zu diesem Zweck wurde ein Verfahren zur Beschleunigung der Konvergenz von Monte-Carlo-Simulationen auf der Grundlage der Track-Length-Estimator-Methode entwickelt und in die Open-Source-Software GATE eingegliedert. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass dieses Verfahren zur selben Genauigkeit der herkömmlichen Monte-Carlo-Methoden bei gleichzeitiger Minderung bis zu zwei Gröβenordnungen der zur Berechnung einer und der selben Geometrie notwendigen Rechenzeit führt. Eine Datenbank von Dosiskurven für den Fall von monochromatischer Brust-CT ist erzeugt worden, die eine schnelle Schätzung der abgegebenen Dosis erlaubt. Darüber hinaus wurde ein Lösungsweg zur Auswahl der besten Energie und des optimalen Photonenflusses vorgeschlagen, welcher eine bedeutende Abnahme der abgelieferten Dosis zur Folge hat, und zwar ohne Bildqualitätsverluste. Die meisten, im Rahmen dieser Doktorarbeit entwickelten Experimental- und Datenrekonstruktion-Verfahren können freilich auch an andere Phasenkontrast-Techniken angewendet werden. Es wird hiermit gezeigt, dass hochauflösende dreidimensionale bildgebende Verfahren zur Diagnostik gröβerer und komplexer biologischer Gegenstände bei klinisch verträglichen Dosen grundsätzlich eingesetzt werden können. Dies ist der nennenwerteste Beitrag dieser Dissertation zur klinischen Umsetzung der Phasenkontrast-CT

Development of X-ray phase-contrast imaging techniques for medical diagnostics

The X-Ray phase-contrast techniques are innovative imaging methods allowing overtaking the limitations of classic radiology. In addition to the differential X-ray absorption on which standard radiology relies, in phase-contrast imaging the contrast is given by the effects of the refraction of X-rays inside the tissues. The combination of phase-contrast with quantitative computer tomography (CT) allows for a highly accurate reconstruction of the tissues’ index of refraction. Thanks to the high sensitivity of the method, tomographic images can be obtained at clinically compatible dose. For all these reasons phase-contrast imaging is a very promising approach, which can potentially revolutionize diagnostic X-Ray imaging. Several techniques are classified under the name of X-Ray phase-contrast imaging. This Thesis focused on the so-called analyzer-based imaging (ABI) method. ABI uses a perfect crystal, placed between the sample and the detector, to visualize the phase effects occurred within the sample. The quantitative reconstruction of the refraction index from CT data is not trivial and before this Thesis work it was documented only for small size objects. This Thesis has focused on two main scientific problems: (1) the development of theoretical and calculation strategies to determine the quantitative map of the refraction index of large biological tissues/organs (>10 cm) using the ABI technique; and (2) the preparation of accurate and efficient tools to estimate and simulate the dose deposited in CT imaging of large samples. For the determination of the refraction index, two CT geometries were considered and studied: the out-of-plane and the in-plane configurations. The first one, the most used in the works reported in the literature, foresees that the rotation axis of the sample occurs in a plane parallel to that of the sensitivity of the analyzer crystal; while, in the second CT geometry, the rotation axis is perpendicular to that plane. The theoretical study, technical design and experimental implementation of the in-plane geometry have been main tasks of this Thesis. A first experiment has been performed in order to compare the results obtained with in-plane quantitative phase contrast CT with the absorption-based CT ones. An improved accuracy and a better agreement with the theoretical density values have been obtained by exploiting the refraction effect while keeping the dose to sample low. A second campaign of experiments has been performed on large human breasts to investigate the efficiency of the in-plane and out-of-plane CT geometries and the performances of the associated image reconstruction procedures. The same experimental conditions were also studied by numerical simulations and the results were compared. This analysis shows that the in-plane geometry allows producing more accurate quantitative three dimensional maps of the index of refraction, while the out-of-plane case is preferable for qualitative investigations. A study for developing advanced procedures for improving the quality of the obtained CT images has been also conducted. As a result, a two-step procedure has been tested and identified: first the noise level of the experimental images is reduced by applying a wavelet decomposition algorithm and then a deconvolution procedure. The obtained images show an enhanced sharpness of the interfaces and of the object edges and high signal to noise ratio values are preserved. The second problem of this Thesis was to find strategies to calculate, in a fast way, the delivered dose in CT imaging of complex biological samples. For this purpose an acceleration method to speed-up the convergence of Monte Carlo simulations based on the Track Length Estimator method has been computed and included in the open-source software GATE. Results show that this method can lead to the same accuracy of conventional Monte Carlo methods while reducing the required computation time of up to two orders of magnitude, with the respect to the considered geometry. A database of dose curves for the case of monochromatic breast CT has been produced: it allows for a quick estimation of the delivered dose. A way to choose the best energy and the optimal photon flux was also proposed, which leads to a significant reduction of the delivered dose without any loss in terms of image quality. Most of the experimental and data reconstruction methods developed within this Thesis work can be applied also to other phase-contrast techniques. This Thesis shows that high resolution three dimensional diagnostic imaging of large and complex biological organs can, in principle, be performed at clinical compatible doses; this is the most significant contribution of the Thesis towards the clinical implementation of phase-contrast CT.Auf Phasenkontrast basierende Röntgentechniken sind innovative bildgebende Methoden, welche die Limitierungen der klassischen Radiologie überschreiten. Auβer der differentiellen Röntgenabsorption, auf der die herkömmliche Radiologie beruht, ist der Kontrast bei Phasenkontrast-Bildgebung durch die Brechungseffekte der Röntgenstrahlen innerhalb eines Gewebes gegeben. Die Kombination zwischen Phasenkontrast und quantitativer Computertomographie (CT) erlaubt eine höchstgenaue Rekonstruktion der Brechzahl der Gewebe. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit dieser Methode, können tomographische Bilder mit einer klinisch verträglichen Dosis erzeugt werden. Aus all diesen Gründen, stellt Phasenkontrast-Bildgebung einen vielversprechenden Ansatz dar, welcher die diagnostische Röntgenbildgebung revolutionieren könnte. Verschiedene röntgenbildgebende Techniken werden als Phasenkontrast-Verfahren bezeichnet. Die vorliegende Doktorarbeit befasst sich mit der sogenannten Bildgebungsmethode mithilfe eines Analysatorkristalls (auf englisch: analyser-based imaging (ABI) ). ABI benutzt ein perfektes, zwischen der Probe und dem Detektor angeordnetes Kristall, um in der Probe stattfindenden Phaseneffekte zu veranschaulichen. Die quantitative Rekonstruktion des Brechungsindizes aus den CT-Daten ist jedoch nicht trivial und war vor dieser Arbeit nur für kleine Gegenstände beschrieben. Im Mittelpunkt dieser Dissertation stehen folgende wissenschaftliche Fragestellungen: (1) die Entwicklung theoretischer und rechnerischer Strategien, um die quantitative räumliche Verteilung des Brechungsindizes in größeren Organen aus biologischen Geweben (10 cm) unter Verwendung der ABI-Technik zu bilden und (2) die Vorbereitung von genauen und leistungsfähigen Rechenmitteln zur Abschätzung und Simulation der in größeren Proben bei einem CT-Bildgebungsversuch abgelagerten Strahlendosis zu treffen. Für die Bestimmung des Brechungsindizes wurden zwei geometrische Anordnungen in Betracht gezogen und untersucht, und zwar die Konfiguration auβerhalb (out-of-plane) bzw. in der Ebene (in-plane) der Probe. Erstere wird am häufigsten in der Fachliteratur zitiert und sieht vor, dass die Probe-Drehachse sich in der parallelen Ebene zur Achse des Analysatorkristalls befindet, wobei in der zweiteren Geometrie die Drehachse orthogonal zu jener Ebene ist. Die theoretische Studie, der technische Entwurf und die experimentelle Umsetzung der geometrischen Anordnung in der Probe-Ebene stellen die Hauptaufgaben dieser Arbeit dar. Ein erstes Experiment wurde durchgeführt, um die durch quantitative Phasenkontrast-CT nach in-plane-Modus erlangten Ergebnisse mit entsprechenden, auf Absorption basierenden CT-Versuchen zu vergleichen. Eine höhere Genauigkeit sowie eine bessere Übereinstimmung mit den theoretischen Dichtewerten wurden dadurch erzielt, dass man sich die Brechungseffekte zunutze macht, indem man die an die Probe gelieferte Dosis niedrig hält. Eine zweite Versuchsreihe wurde auβerdem auf menschliche Brüste ausgeführt, um die Effizienz sowohl der in-plane- als auch der out-of-plane-CT-Geometrien sowie die Leistungsfähigeit der entsprechenden Bildrekonstruktionsverfahren zu überprüfen. Die gleichen Experimentalbedingungen wurden auch anhand von numerischen Simulationen untersucht und die Ergebnisse miteinander verglichen. Diese Analyse zeigt, dass die in-plane-Geometrie die Erstellung genauerer dreidimensionaler Verteilungen der Brechzahl ermöglicht, während der out-of-plane-Fall eher für die Zwecke qualitativer Untersuchungen vorzuziehen ist. Fortschrittliche Prozeduren zur Verbesserung der Qualität von aufgezeichneten CT-Bildern wurden im Rahmen dieser Doktorarbeit konzipiert und entwickelt. Das Fazit: eine zweistufige Vorgehensweise wurde ermittelt und geprüft. Zunächst wird der Rauschpegel der Meβdaten über die Anwendung eines Zerlegungsalgorithmus mittels Wavelets gesenkt, anschlieβend gefolgt von einem Entfaltung-Verfahren. Die damit gewonnenen Bilder weisen eine erhöhte Schärfe der Schnittstellen auf. Die Objektkanten und das Signal-zu-Rausch-Verhältnis bleiben damit erhalten. Die zweite Fragestellung dieser Arbeit war es, Lösungansätze zu erarbeiten, um die während CT-Bildgebung-Messungen über complexe biologische Proben abgegebene Dosis möglichst rapide zu berechnen. Zu diesem Zweck wurde ein Verfahren zur Beschleunigung der Konvergenz von Monte-Carlo-Simulationen auf der Grundlage der Track-Length-Estimator-Methode entwickelt und in die Open-Source-Software GATE eingegliedert. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass dieses Verfahren zur selben Genauigkeit der herkömmlichen Monte-Carlo-Methoden bei gleichzeitiger Minderung bis zu zwei Gröβenordnungen der zur Berechnung einer und der selben Geometrie notwendigen Rechenzeit führt. Eine Datenbank von Dosiskurven für den Fall von monochromatischer Brust-CT ist erzeugt worden, die eine schnelle Schätzung der abgegebenen Dosis erlaubt. Darüber hinaus wurde ein Lösungsweg zur Auswahl der besten Energie und des optimalen Photonenflusses vorgeschlagen, welcher eine bedeutende Abnahme der abgelieferten Dosis zur Folge hat, und zwar ohne Bildqualitätsverluste. Die meisten, im Rahmen dieser Doktorarbeit entwickelten Experimental- und Datenrekonstruktion-Verfahren können freilich auch an andere Phasenkontrast-Techniken angewendet werden. Es wird hiermit gezeigt, dass hochauflösende dreidimensionale bildgebende Verfahren zur Diagnostik gröβerer und komplexer biologischer Gegenstände bei klinisch verträglichen Dosen grundsätzlich eingesetzt werden können. Dies ist der nennenwerteste Beitrag dieser Dissertation zur klinischen Umsetzung der Phasenkontrast-CT

Convolutional neuronal networks combined with X-ray phase-contrast imaging for a fast and observer-independent discrimination of cartilage and liver diseases stages

We applied transfer learning using Convolutional Neuronal Networks to high resolution X-ray phase contrast computed tomography datasets and tested the potential of the systems to accurately classify Computed Tomography images of different stages of two diseases, i.e. osteoarthritis and liver fibrosis. The purpose is to identify a time-effective and observer-independent methodology to identify pathological conditions. Propagation-based X-ray phase contrast imaging WAS used with polychromatic X-rays to obtain a 3D visualization of 4 human cartilage plugs and 6 rat liver samples with a voxel size of 0.7x0.7x0.7 mu m(3) and 2.2x2.2x2.2 mu m(3), respectively. Images with a size of 224x224 pixels are used to train three pre-trained convolutional neuronal networks for data classification, which are the VGG16, the Inception V3, and the Xception networks. We evaluated the performance of the three systems in terms of classification accuracy and studied the effect of the variation of the number of inputs, training images and of iterations. The VGG16 network provides the highest classification accuracy when the training and the validation-test of the network are performed using data from the same samples for both the cartilage (99.8%) and the liver (95.5%) datasets. The Inception V3 and Xception networks achieve an accuracy of 84.7% (43.1%) and of 72.6% (53.7%), respectively, for the cartilage (liver) images. By using data from different samples for the training and validation-test processes, the Xception network provided the highest test accuracy for the cartilage dataset (75.7%), while for the liver dataset the VGG16 network gave the best results (75.4%). By using convolutional neuronal networks we show that it is possible to classify large datasets of biomedical images in less than 25 min on a 8 CPU processor machine providing a precise, robust, fast and observer-independent method for the discrimination/classification of different stages of osteoarthritis and liver diseases

Laminography as a tool for imaging large-size samples with high resolution

Despite the increased brilliance of the new generation synchrotron sources, there is still a challenge with high-resolution scanning of very thick and absorbing samples, such as a whole mouse brain stained with heavy elements, and, extending further, brains of primates. Samples are typically cut into smaller parts, to ensure a sufficient X-ray transmission, and scanned separately. Compared with the standard tomography setup where the sample would be cut into many pillars, the laminographic geometry operates with slab-shaped sections significantly reducing the number of sample parts to be prepared, the cutting damage and data stitching problems. In this work, a laminography pipeline for imaging large samples (>1 cm) at micrometre resolution is presented. The implementation includes a low-cost instrument setup installed at the 2-BM micro-CT beamline of the Advanced Photon Source. Additionally, sample mounting, scanning techniques, data stitching procedures, a fast reconstruction algorithm with low computational complexity, and accelerated reconstruction on multi-GPU systems for processing large-scale datasets are presented. The applicability of the whole laminography pipeline was demonstrated by imaging four sequential slabs throughout an entire mouse brain sample stained with osmium, in total generating approximately 12 TB of raw data for reconstruction

Generalized pupil function of a compound X-ray refractive lens

Quality of a refractive compound X-ray lens can be limited by imperfections in surfaces of unit lenses and stacking precision. In general case both the lens transmission and optical aberrations define properties of a beam in the lens exit plane; together they can be expressed in terms of the generalized pupil function. In this work we measure this function for a diamond single crystal compound refractive lens. Consequently, we apply the pupil function to evaluate the performance of the examined compound refractive X-ray lens. A number of practically important conclusions can be drawn from such analysis

Auditory chain reaction: Effects of sound pressure and particle motion on auditory structures in fishes

Despite the diversity in fish auditory structures, it remains elusive how otolith morphology and swim bladder-inner ear (= otophysic) connections affect otolith motion and inner ear stimulation. A recent study visualized sound-induced otolith motion;but tank acoustics revealed a complex mixture of sound pressure and particle motion. To separate sound pressure and sound-induced particle motion, we constructed a transparent standing wave tubelike tank equipped with an inertial shaker at each end while using X-ray phase contrast imaging. Driving the shakers in phase resulted in maximised sound pressure at the tank centre, whereas particle motion was maximised when shakers were driven out of phase (180 degrees). We studied the effects of two types of otophysic connections-i.e. the Weberian apparatus (Carassius auratus) and anterior swim bladder extensions contacting the inner ears (Etroplus canarensis)-on otolith motion when fish were subjected to a 200 Hz stimulus. Saccular otolith motion was more pronounced when the swim bladder walls oscillated under the maximised sound pressure condition. The otolith motion patterns mainly matched the orientation patterns of ciliary bundles on the sensory epithelia. Our setup enabled the characterization of the interplay between the auditory structures and provided first experimental evidence of how different types of otophysic connections affect otolith motion

Characterization of mouse spinal cord vascular network by means of synchrotron radiation X-ray phase contrast tomography

High resolution Synchrotron-based X-ray Phase Contrast Tomography (XPCT) allows the simultaneous detection of three dimensional neuronal and vascular networks without using contrast agents or invasive casting preparation. We show and discuss the different features observed in reconstructed XPCT volumes of the ex vivo mouse spinal cord in the lumbo-sacral region, including motor neurons and blood vessels. We report the application of an intensity-based segmentation method to detect and quantitatively characterize the modification in the vascular networks in terms of reduction in experimental visibility. In particular, we apply our approach to the case of the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), i.e. human multiple sclerosis animal model