Applications of Deep Learning in Medical Image Analysis : Grading of Prostate Cancer and Detection of Coronary Artery Disease

A wide range of medical examinations are using analysis of images from different types of equipment. Using artificial intelligence, the assessments could be done automatically. This can have multiple benefits for the healthcare; reduce workload for medical doctors, decrease variations in diagnoses and cut waiting times for the patient as well as improve the performance. The aim of this thesis has been to develop such solutions for two common diseases: prostate cancer and coronary artery disease. The methods used are mainly based on deep learning, where the model teaches itself by training on large datasets.Prostate cancer is one of the most common cancer diagnoses among men. The diagnosis is most commonly determined by visual assessment of prostate biopsies in a light microscope according to the Gleason scale. Deep learning methods to automatically detect and grade the cancer areas are presented in this thesis. The methods have been adapted to improve the generalisation performance on images from different hospitals, images which have inevitable variations in e.g.\ stain appearance. The methods include the usage of digital stain normalisation, training with extensive augmentation or using models such as a domain-adversarial neural network. One Gleason grading algorithm was evaluated on a small cohort with biopsies annotated in detail by two pathologists, to compare the performance with pathologists' inter-observer variability. Another cancer detection algorithm was evaluated on a large active surveillance cohort, containing patients with small areas of low-grade cancer. The results are promising towards a future tool to facilitate grading of prostate cancer.Cardiovascular disease is the leading cause of death world-wide, whereof coronary artery disease is one of the most common diseases. One way to diagnose coronary artery disease is by using myocardial perfusion imaging, where disease in the three main arteries supplying the heart with blood can be detected. Methods based on deep learning to perform the detection automatically are presented in this thesis. Furthermore, an algorithm developed to predict the degree of coronary artery stenosis from myocardial perfusion imaging, by means of quantitative coronary angiography, has also been developed. This assessment is normally done using invasive coronary angiography. Making the prediction automatically from myocardial perfusion imaging could save suffering for patients and free resources within the healthcare system

Heterogeneous Multi-Sensor Camera

Today's security cameras typically capture either color images based on visible light or grayscale images based on both visible and near-infrared (NIR) light. This means that the performance is limited in situations where it is unclear which kind of image to capture. At dusk, for example, the visible light may not be sufficient to capture good-quality color images. On the other hand, capturing grayscale images at dusk means that useful color information is disregarded. Thus, there is a need for a hybrid-mode camera which can utilize the best of both the color and the grayscale images. In order to build a prototype camera which can achieve just this, a dichroic beam-splitter was placed in between the lens and the image sensor of a conventional camera. This way, the incident light is split up into its visible and NIR components which then can be detected separately by two image sensors. Different approaches on how to merge color and grayscale images into one superior image were investigated, where the basic idea was to extract the overall intensity from the color image and partly replace it with the intensity of the grayscale image. The prototype camera developed proved to outperform conventional security cameras in certain situations, such as in low light conditions as well as when the illumination is highly varying. While more development is needed, the technique looks promising overall and should offer new imaging capabilities to the security camera market

Deponigas - Mätmetoder för utsläpp och passiva gashanteringssystem. Med fältstudie på tre äldre nedlagda deponier

Landfill gas is produced in all landfills containing organic material. Landfill gas consists of mainly methane and carbon dioxide. Methane is a potent greenhouse gas which can be explosive and inflammable. Landfill gas can be collected and used as fuel, for instant for heating. In Sweden and globally there is a large number of landfills where too little gas is produced to enable active gas collection. On these landfills, the control of the landfill gas is often limited. The purpose of this master thesis has been to investigate how methane gas is released through the cap of landfills to the atmosphere and how these emissions can be mitigated and reduced. The project includes both literature and field studies. Several factors influence the emissions of landfill gas. Meteorological factors such as changes in atmospheric pressure, precipitation and temperature are important as well as the type of cap on the landfill. Often, a lion share of the methane emissions occur from a limited number of smaller locations at the landfill surface, so called hot spots. Passive landfill gas mitigation systems are designed to optimize the microbial methane oxidation which will oxidize the unwanted methane. Examples of passive mitigation systems are biocovers, biowindows and biofilters. Passive mitigation systems are suitable for landfills with low landfill gas flows or low methane content. These systems have a permeable surface, which reduce the risk of horizontal migration of gas compared to an impermeable cap. Field studies have been undertaken at three older landfills in southern Sweden. The method used included measurements with flux box on the landfill surface and with gas probes one meter below the landfill surface. The results show that landfill gas is present, but indicate that surface emissions are small. Since measurements have only been done twice at each landfill, it cannot be excluded that larger emissions occur under other circumstances. The method used has shortcomings, but can provide valuable results when performing risk assessments and when designing passive landfill gas mitigation systems.I deponier bildas en gasblandning bestående av främst koldioxid och metan. Metan är en stark växthusgas och kan vara explosiv. Deponigasen kan samlas in och användas som bränsle. I Sverige och världen finns ett stort antal äldre deponier där de producerade gasmängderna är för små för att motivera aktiv gasuppsamling. Idag finns ofta ingen kontroll av förekomst eller utsläpp av deponigas på dessa deponier. Syftet med detta examensarbete har varit att genom fält- och litteraturstudier undersöka hur metangas släpps ut till atmosfären genom deponiers ytskikt samt hur dessa utsläpp kan mätas och minskas. Flera faktorer påverkar hur utsläpp av deponigas sker, däribland meteorologiska faktorer såsom lufttrycksförändringar, nederbörd och temperatur. Även vilken typ av täckning som finns över avfallet på deponin har betydelse för utsläppsmängderna. Ofta sker en stor del av metanutsläppen från några få punkter på deponin– så kallade hot spots, som är viktiga att identifiera vid mätning av utsläpp. Passiva gashanteringssystem är utformade för att optimera förutsättningarna för metanoxiderande bakterier att oxidera och oskadliggöra metan i deponigasen. Exempel på passiva gashanteringssystem är metanoxidationsskikt (biocovers), biofönster (biowindows) och biofilter. De passiva systemen är lämpliga för deponier med låga deponigasflöden och/eller låga metanhalter. Då lösningarna ger ett delvis permeabelt täckskikt kan de passiva lösningarna innebära en minskad risk för horisontell migration av deponigas jämfört med en tät sluttäckning. I fältstudien har mätningar gjorts på tre äldre nedlagda deponier i Skåne. Metoden har innefattat mätning av ytutsläpp med en så kallad fluxbox (öppen statisk kammare) kombinerat med mätning i gasspjut, vilket ger gassammansättning en meter under markytan. Resultaten från fältstudien visar att deponigas finns i de tre undersökta deponierna, men att utsläppen genom deponins yta är små. Då mätning enbart skett vid två tillfällen per deponi går det inte att utesluta att större utsläpp sker vid andra förhållanden. Mätmetoden som använts har vissa brister, men kan vara ett bra alternativ för mätning i samband med riskbedömningar och för utformning av passiva gashanteringssystem.Gamla deponier – Explosionsrisk och klimathot? I deponier bildas deponigas. Deponigas innehåller bland annat metan, som är en kraftig växthusgas och dessutom är explosivt. Därför är det viktigt att ta reda på hur mycket metan som släpps ut till atmosfären, samt om vi kan omvandla den till mindre skadlig koldioxid innan den släpps ut. Examensarbetet undersöker hur detta kan göras på gamla deponier, där riskerna med deponigas inte alltid utreds ordentligt. De senaste decennierna har mängden avfall som deponeras minskat i Sverige och det är numera förbjudet att deponera avfall som ger extra mycket deponigas. Det finns regler för hur gasen som bildas ska tas omhand. Med hjälp av rör och pumpar kan deponigasen samlas in och användas som energikälla, exempelvis till uppvärmning av byggnader. Men så här ser det inte ut överallt. I världen slängs mer än 1,3 miljarder ton avfall varje år. Mer än hälften av soporna hamnar på deponier. Också i Sverige finns flera tusen äldre deponier som inte längre används, men som innehåller deponigas. Ibland finns för lite gas för att det ska vara lönsamt att samla upp och bränna den. Då kan man använda sig av metanoxidation. Här omvandlar bakterier den starka växthus-gasen metan till den mindre kraftiga växthusgasen koldioxid. Genom att lägga rätt sorts material ovanpå avfallet kan metanoxidation främjas och utsläppen av metan till atmosfären minskas. Kompostjord är ett exempel på material som är bra för att minska utsläppen. Deponigas kan röra sig i marken ut från en deponi. Om det finns hus i närheten kan deponigasen ansamlas i ett stängt utrymme, till exempel en källare. Då kan gasen orsaka en explosion om det tänds en gnista. Om man vill bygga hus i närheten av eller på en gammal deponi är det därför mycket viktigt att undersöka om det finns risk för att deponigas kan komma in i huset. Det görs tyvärr inte alltid idag. I examensarbetet har mätningar gjorts med en så kallad fluxbox, vilket lite förenklat är en låda som ställs upp och ner på markytan. Gas som tränger upp genom markytan samlas upp i lådan och ett mätinstrument visar hur mycket metan och koldioxid som finns i luften i lådan och hur det förändras över tid. Mätningar har också gjorts i rör som tryckts ner i marken. Genom att suga ut luften i rören kan man mäta vad gasen i marken innehåller, exempelvis hur många procent som är metan. Mätningar har gjorts på tre äldre nedlagda deponier i Skåne. Resultaten tyder på att det finns mycket metan inuti deponierna, men att utsläppen av metan är små. Att utsläppen är låga skulle kunna bero på metanoxidation i jorden ovanför avfallet. Mätmetoden som använts har fungerat ganska bra, men skulle kunna göras bättre till en annan gång exempelvis genom att mäta i fler punkter och med ett mer noggrant mätinstrument. I framtiden skulle det behövas bättre och enklare mätmetoder, både för att mäta utsläpp av metan och för att kunna kontrollera om metanoxidation sker i jorden ovanför avfallet. I så fall kan man också ställa krav på att utsläppen av växthusgasen metan från deponier ska minskas

A Novel Mechanism of Bacterial Toxin Transfer within Host Blood Cell-Derived Microvesicles.

Shiga toxin (Stx) is the main virulence factor of enterohemorrhagic Escherichia coli, which are non-invasive strains that can lead to hemolytic uremic syndrome (HUS), associated with renal failure and death. Although bacteremia does not occur, bacterial virulence factors gain access to the circulation and are thereafter presumed to cause target organ damage. Stx was previously shown to circulate bound to blood cells but the mechanism by which it would potentially transfer to target organ cells has not been elucidated. Here we show that blood cell-derived microvesicles, shed during HUS, contain Stx and are found within patient renal cortical cells. The finding was reproduced in mice infected with Stx-producing Escherichia coli exhibiting Stx-containing blood cell-derived microvesicles in the circulation that reached the kidney where they were transferred into glomerular and peritubular capillary endothelial cells and further through their basement membranes followed by podocytes and tubular epithelial cells, respectively. In vitro studies demonstrated that blood cell-derived microvesicles containing Stx undergo endocytosis in glomerular endothelial cells leading to cell death secondary to inhibited protein synthesis. This study demonstrates a novel virulence mechanism whereby bacterial toxin is transferred within host blood cell-derived microvesicles in which it may evade the host immune system

”Go for it” – En studie om grundskoleelevers tankar kring drama i undervisningen

Sammanfattning: Syftet med vår undersökning var att utifrån ett elevperspektiv se till hur drama upplevs i undervisningen. Vi utgick ifrån frågeställningarna: Vilka erfarenheter har elever av drama i undervisningen? Hur resonerar elever kring drama i skolan? Hur kan drama legitimeras i undervisning mot bakgrund av elevers uppfattningar? Vår undersökning utfördes i en niondeklass vi själva arbetat med i ett musikalprojekt hösten 010. Vi använde oss av en enkät, till samtliga elever, som innehöll frågor med både fasta och öppna svarsalternativ, samt genomförde intervjuer med fyra av eleverna som utgick från enkätens frågor. Resultatet visade på att elevernas uppfattning om drama skiljde sig åt. Dock var upplevelsen till största del positiv. De ansåg att drama var ett medel för att jobba med självförtroende och trygghet i gruppen, samt att skapa en tillåtande miljö och bättre sammanhållning i klassen. Eleverna upplevde att de främst arbetat med drama i årskurserna 7-9 och därefter F-3, medan de under årskurserna 4-6 upplevt att drama i undervisning närmast upphörde. Användandet av drama tycks också variera inom ämnena. Musik, SO och ibland även språk ses som de största bärarna av dramaarbetet. Inom idrott, NO och matematik var användandet av drama mycket lågt eller inget alls. Vi ser att en anledning till frånvaron av drama ligger i lärarnas brist på kunskap om drama som verktyg i undervisningen. Detta anser vi kan kopplas till att de estetiska läroprocesserna, där drama ingår, inte har någon nämnvärd plats i lärarutbildning. Att arbeta med elevers självkänsla och trygghet i gruppen ser vi som en viktig del i läraryrket. Vi fick här se att eleverna upplever att detta är ett av resultaten av arbetet med drama. 


Tv-reklam för söta drycker : En studie av hur antalet reklaminslag förändrats under åren 1999-2014

Inledning: Tv-reklam för söta drycker kan leda till ökad konsumtion av ohälsosamma och energirika drycker med högt sockerinnehåll. Under år 2014 inhandlades i genomsnitt 92 liter läskedryck i Sverige per konsument, vilket är en ökning med tio liter jämfört med år 2000. Vid regelbunden konsumtion av söta drycker ökar risken för att utveckla såväl övervikt och fetma som karies. Syfte: Syftet är att undersöka om antalet reklaminslag för söta drycker på tv har förändrats under åren 1999-2014 och om det finns några skillnader mellan olika tv-kanaler när det gäller antalet reklaminslag. Material och metod: I studien undersöks tv-reklam för de söta dryckerna läsk, saft och juice med utgångspunkt från ett Exceldokument baserat på reklamdata från TvChecks databas. Genom att filtrera data efter livsmedelsnummer och år kunde olika tabeller och diagram skapas för att se vilka förändringar som skett i antalet reklaminslag för söta drycker under åren 1999-2014. Resultat: Tv-reklam för söta drycker har ökat markant mellan åren 2013 och 2014. De tv-kanaler som i genomsnitt visat mest reklam för söta drycker är Kanal 5 och TV3, samtidigt som TV4 och TV7 sänt minst tv-reklam i genomsnitt under åren 1999-2014. Utöver detta syns en tydlig ökning av antalet reklaminslag för drycker sötade med sötningsmedel under perioden 1999-2014 från 586 till 8716 reklaminslag. Slutsats: Antalet reklaminslag för söta drycker har ökat markant under åren 2013-2014, samtidigt som antalet reklaminslag under åren 1999-2009 legat på en relativt konstant nivå.Introduction: TV commercials for sweetened drinks may result in an increased consumption of unhealthy and energy dense drinks with a high content of sugar. In 2014 the swedes purchased an average of 92 litres of soft drinks per consumer, which is an increase by ten litres compared to the year 2000. Regular consumption of sugary drinks increases the risk of developing overweight, obesity and caries. Aim: The aim of the study is to investigate whether the number of commercials for sweetened drinks on TV has changed during the years 1999-2014 and if there are any differences between various TV channels regarding the number of commercials. Material and method: The study examines TV commercials for sweetened drinks such as juice and soft drinks (with and without carbonic acid) using an Excel document based on data from TvChecks database. By filtering the data by different food numbers and year various tables and graphs were created to show what changes occurred in the number of commercials for sweetened drinks during the years 1999-2014. Results: TV commercials for sweetened drinks has increased largely between the years 2013 and 2014. The TV channels that in average showed the most commercials for sweetened drinks are the Swedish Channel 5 and TV3, while TV4 and TV7 showed the least commercials in average during the years 1999-2014. Moreover, the TV commercials for drinks sweetened with sweeteners shows a clear increase during the years 1999-2014 from 586 to 8716 commercials. Conclusion: The number of TV commercials for sweetened drinks has increased considerably over the years 2013-2014, while the number of commercials during the years 1999-2009 was relatively constant

Studies of the pathogenesis of Shiga toxin-producing Escherichia coli-induced hemolytic uremic syndrome

Hemolytic uremic syndrome (HUS) is characterized by non-immune hemolytic anemia, thrombocytopenia and acute kidney failure. The most common form of HUS is associated with gastrointestinal Shiga toxin-producing enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) infection. EHEC are non-invasive strains with Shiga toxin as the unique virulence factor. The aim of this study was to describe host-pathogen interactions during EHEC infection using patient samples, an established mouse model and blood cells in vitro. In the first study the mechanism by which hemolysis is induced was investigated. Red blood cells from HUS patients and from controls were utilized to demonstrate complement activation on red blood cells in patients and show that Shiga toxin could induce hemolysis mediated by complement activation. Shiga toxin also induced the release of complement-coated red blood cell-derived microvesicles. The toxin may thus contribute to the induction of hemolysis. After intestinal colonization Shiga toxin is released into the circulation but does not circulate in free form. In the second study the means by which toxin reaches the kidney was investigated showing that the toxin circulated within blood cell-derived microvesicles (in patients and in the mouse model). These toxin-containing microvesicles were internalized in renal endothelial and epithelial cells where they emptied their cargo. The study thereby identified a novel mechanism of bacterial virulence by which virulence factors evade the host response. In the third study the importance of the antimicrobial peptide cathelicidin in EHEC infection was investigated using cathelicidin-deficient mice. These mice exhibited a thinner colonic mucosa layer, increased intestinal colonization, severe symptoms accompanied by intestinal and renal damage, in comparison to the wild-type cathelicidin-producing mice, which remained asymptomatic. Thus cathelicidin was found to be protective in murine EHEC infection. In the fourth study the protective effect of complement blockade during murine EHEC infection was determined, showing that early blockade, or inherent deficiency, of the terminal complement complex was protective whereas late blockade was not. In summary, this thesis unraveled mechanisms of induction of hemolysis and of toxin transfer and as well as the protective role of the anti-microbial cathelicidin and the terminal complement cascade in EHEC-HUS

Missbruk av visstidsanställningar, Nya regler – nya möjligheter till missbruk?

Huvudregeln är att anställningar ska gälla tillsvidare, detta enligt både EU-domstolens praxis och svensk rätt. I svensk rätt regleras detta i 4 § LAS. Tidsbegränsade anställningar får dock träffas för de fall som anges i 5-6 §§ LAS. Dessa regler är dispositiva och det är möjligt att göra avsteg från LAS genom specialförfattningar eller kollektivavtal. Görs detta har specialförfattning eller kollektivavtal företräde framför LAS regler. Enligt klausul 5.1 i visstidsdirektivet ska medlemsstaterna införa en eller flera åtgärder för att förhindra missbruk av tidsbegränsade anställningar: bestämmelser om objektiva grunder för förnyad anställning, bestämmelser om en övre sammanlagd tidsgräns för på varandra följande visstidsanställningar och bestämmelser om hur många gånger en visstidsanställning får förnyas. Medlemsstaterna besitter ett stort skönsmässigt utrymme att tolka begreppen och det finns endast en viss ledning från EU-domstolens praxis. LAS har varit ett ämne för ständig förändring under åren. Då ändringar gjordes i LAS beträffande visstidsanställningar år 2007 anmälde TCO Sverige till kommissionen för bristande genomförande av visstidsdirektivet. Ett överträdelseärende inleddes mot Sverige där huvudkritiken var att det inte fanns några begränsningar med anställningsformen allmän visstidsanställning, detta då det ej längre krävdes några objektiva grunder för att ingå denna anställningsform. Hot om fördragsbrottstalan har därför länge hängt över den svenska regeringen och tvingat fram en lagändring. Prop. 2015/16 presenterar det förslag som träder ikraft den 16 maj 2016. En kompletterande omvandlingsregel för allmän visstidsanställning kommer att införas och innebär att en allmän visstidsanställning kommer att övergå till en tillsvidareanställning om den sammanlagda tiden överstiger två år, men inte som idag endast om det skett inom en femårsperiod, utan helt oberoende av en sådan tidsram om de tidsbegränsade anställningarna, enligt 5 § LAS, har följt på varandra. Syftet med uppsatsen är således att fastställa gällande rätt och undersöka om den är förenlig med EU-rätten. Uppsatsen har även till avsikt att besvara vilka krav EU-rätten ställer på nationell rätt för att förhindra missbruk av tidsbegränsade anställningar och vad som har föranlett ändringarna i LAS. För att besvara dessa frågor tillämpas den rättsdogmatiska metoden. I uppsatsen presenteras bland annat slutsatsen att ändringarna med största sannolikhet uppfyller de krav som gemenskapsrätten ställer upp. Stöd för detta är att det går att se en tydlig linje från regeringens sida i utformningen av reglerna. Detta då ändringarna tar sin utgångspunkt i kommissionens kritik angående allmän visstidsanställning, en åtgärd från klausul 5.1 i visstidsdirektivets har införts i nationell rätt och EU-domstolens praxis har beaktas.The main principle is that employment shall last until further notice, this is stated both by the European Court of Justice practice and Swedish law. In Swedish labor law this is regulated in the 4 § of the Employment Protection act. Fixed-term contracts can be entered into by the examples that are listed in 5-6 §§ of the Employment Protection act. These rules are dispositive rules and it’s possible to deviate from the Employment Protection act through special statutes or a collective agreement. If deviations are made then special statutes and collective agreements take precedence over the Employment Protection act. According to clause 5.1 in the framework agreement on fixed-term work the Member States have to implement one or more of the measures to prevent abuse: regulations regarding objective reasons justifying the renewal of such contracts or relationships, regulations regarding the maximum total duration of successive fixed-term employment contracts or relationships and regulations regarding the number of renewals of such contracts or relationships. The Member States have a large discretionary scope to interpret the different concepts and there is little guidance from the European Court of Justice’s practice. The Employment Protection act has been a constant subject for modification during the years. When the amendments were made regarding temporary employment in the year of 2007, TCO then reported Sweden to the commission because of insufficient implementation of the framework agreement on fixed-term work. A case of infringement started against Sweden where the main critic was that there were no limitations for temporary employment, this because there is no requirements on objective reasons justifying the renewal of such contracts. A threat to prelude a violation against the treaty suit has for a long time saddled the Swedish government and forced them to an amendment. The purpose of the thesis is therefore to prescribe what the established law is and investigate if it is in compliance with the framework agreement on fixed-term work. The thesis also intends to answer what demands the body of EU law has on the national systems to prevent abuse of temporary employment and what caused the amendments in the Employment protection act. To answer these questions the legal dogma will be applied. Bill. 2015/16 presents the proposals, which will come into force the 1st of May 2016. A supplementary conversion rule will be imposed for temporary employment, which says that temporary employment contracts will turn into an indefinite duration contract if the total time exceeds over two years, but not like today only if it happened during a five-year period, but in total irrespective of that sort of timeframe if the temporary employments have been consecutive according to 5 § of the Employment protection act. The thesis presents inter alia the conclusion that the amendments are more than likely to fulfill the demands of the body of EU law. To support this, it is easy to see a clear approach from the government to make the amendments out of the criticism from the EU commission, a measure from clause 5 has been implemented into national law and the practice of the European Court of Justice has been taken into account

Visual arts as a nomad? : A posthumanistic study on visual artsnomadic functions in school

Hur fungerar bildämnet i dagens skola? I relation till skolämnenas snarlika strukturer, där ett slutresultat bedöms, särskiljer sig bildämnets metoder och lärande som mer processorienterat. Traditionella, hantverksmässiga arbetssätt kompletteras med nya digitala medier och arbetssätt, som resulterar i urvalsproblem och stoffträngsel. Dessa faktorer bidrar till stora klyftor mellan kunskapsnivå, betygssättning och en likvärdig bildundervisning. Syftet med denna studie är att bidra med kunskap om hur bildämnet påverkar och påverkas av att samexistera i skolan. Genom att analysera formulärsvar från tolv bildlärare dels utifrån våra egna erfarenheter och dels mot bakgrund av en posthumanistisk teoretisk ansats fick vi syn på bildämnets nomadiska funktioner. Bildämnet, liksom bildlärare, fungerar likt en kil i skolans kontext, både förenande och separerande. I bildämnet kan det genom friktion skapas rörelse mot olika typer av tillblivelser som möjliggör för nya arbetssätt. Slutsatsen visar på att en målinriktad undervisningsstruktur och seglivade traditioner i skolan riskerar att kila fast bildämnet i ofördelaktiga normer, där friktion behövs allra mest för att bildämnet ska utvecklas och dess status höjas