Noncontact evaluation of articular cartilage degeneration using a novel ultrasound water jet indentation system

Author name used in this publication: Y. P. ZhengAuthor name used in this publication: A. MakAuthor name used in this publication: Q.-H. HuangAuthor name used in this publication: M.-H. Lu2008-2009 > Academic research: refereed > Publication in refereed journalAccepted ManuscriptPublishe

Micrometastasis Detection Guidance by Whole-Slide Image Texture Analysis in Colorectal Lymph Nodes

Introduction/ Background Cancer is a disease that affects millions worldwide and accurate determination of whether lymph nodes (LNs) near the primary tumor contain metastatic foci is of critical importance for proper patient management. Histopathological evaluation is the only accepted method to make that determination. However, the current standard of care only examines a single central histological section per LN and yields an unacceptable false-negative rate. Aims To help pathologists in their examination we propose a method that extracts textural features from histopathological LN whole slide images (WSI) and then applies support vector machines (SVMs) to automatically identify regions suspicious for metastatic foci. Methods The database consisted of WSI from 44 LNs. Sections were stained with hematoxylin-eosin and examined at 20x (0.45μm resolution). Twenty-eight of the LNs were identified by an expert pathologist as positive for cancer (P), and the remaining sixteen were negative (N). This database was divided into two groups. Group 1 (15P and 5N) was used for training and Group 2 (13P and 11N) was used for testing the classification technique. For all analysis each WSI was divided into non-overlapping 1000 x 1000 pixel sub-images that will be referred to as high-power fields (HPFs). For each LN in Group 1, at least one WSI was annotated by a pathologist to identify rectangular, HPF-scale regions as locally cancerous or locally non-cancerous. From these annotated slides, 924 HPFs (462 P and 462 N) were obtained. For each of these HPFs, statistical features based on gray-level co-occurrence matrices [1] and Law’s texture energy measures [2, 3] were extracted from 9 derived images [4]. The extracted features were submitted to a sequential forward selection (SFS) method [5] to select few non-redundant features providing best class separation (cancerous vs. non-cancerous region). Combinations of the selected features were tested on the 924 HPFs using k-fold cross-validation to find those that produced the best results and consequently to train our SVM-based classifier. In Group 2, WSI were not annotated for cancerous and non-cancerous zones on a HPF scale. Each LN, however, had been labeled by a pathologist as positive or negative for cancer. For each WSI, each section was divided into contiguous HPFs, and those which mainly contain fatty tissue, background, and tears were automatically excluded. Each selected HPFs was classified as cancerous or non-cancerous using the previously trained classifier to obtain the total number of cancer-classified per LN. A receiver operating characteristics (ROC) curve was traced by changing the discriminator threshold (T) used to label the LN as P for cancer as a function of the total number of cancer-classified HPFs. Results During training, 5 Laws features were selected by SFS. Highly satisfactory k-fold cross-validation with a F-score of 0.996 ± 0.005 was obtained using only 2 statistical features computed at different scales. The ROC curve obtained by applying the SVM-classifier to the test set is shown in the next figure. Two valuable operating points can be identified which both guaranteed no false-negative. At T=11 we got 2 false-positives and an optimal F-score of 0.917, and with a more conservative approach, T=1, we got 7 false-positives and a F-score of 0.759. The top-left part of the slide displayed in next figure would have been proposed to the pathologist as the most suspicious region of the cancerous LN

Primary Schoolchildren’s Experiences of Participatory Theatre in a Heritage Site

There is a growing need for articulation of the theoretical framework underpinning performance as a learning medium in heritage sites and for an in-depth insight into the children's experiences therein. The aim of this paper is to explore some of the themes that emerged from researching participatory theatre in a historic house as experienced by two primary school groups. The methodology drawing upon the principles of participatory research with children and a constructivist theoretical framework employed interviews, observations and drawings as data generation methods to explore the children's individual and collective experiences. The research findings underline the interplay between the events' theatrical and interpretive format and advocate the significance of children's co-authorship of such events

Implémentation des Séquences d'Imagerie Non Linéaire de Contraste dans un Prototype Programmable à Haute Fréquence

National audienceUn système d'échographie haute fréquence a été développée pour l'imagerie ultrasonore chez la souris. Ce système large bande, permet la programmation de la forme d'onde à l'émission, l'acquisition des données radiofréquence (RF) et l'affichage d'images en temps réel. La flexibilité du système est un atout majeur pour l'implémentation des nouvelles méthodes d'imagerie. Nous y avons implémenté (sous MATLAB et C++) trois séquences d'imagerie : une séquence d'imagerie linéaire (impulsion conventionnelle) et deux séquences nonlinéaires pour la détection spécifique des agents de contraste ultrasonore (pulse-inversion, PI, [Simpson et al. 1999] et multi-pulse inversion, MPI, [Frijlink et al. 2008]). Des acquisitions in vitro ont été effectuées en utilisant un transducteur mono-élément avec une fréquence centrale de 32MHz focalisé sur un réflecteur plan situé dans une cellule remplie de liquide. Une série de mesures de référence a été réalisée pour chaque séquence dans la cellule remplie d'eau dégazée. Ensuite, des mesures ont été répétées avec la cellule remplie d'une solution de Sonovue (SonoVue®, 10 mg/ml). Pour chaque série des données, le spectre de puissance moyen a été calculé à partir de la transformée de Fourier de 256 signaux RF pour une fenêtre temporelle : 1) centrée sur l'écho du réflecteur plan et 2) dans la solution (réponse des microbulles de contraste). L'intensité à la fréquence fondamentale de l'écho du réflecteur linéaire a été réduite de 22 dB et 28 dB pour les séquences PI et MPI, respectivement, par rapport à l'intensité mesurée en imagerie linéaire. L'intensité de la réponse des microbulles de contraste à la deuxième harmonique est respectivement de 6dB et 8dB au-dessus de la valeur de référence pour les séquences PI et MPI, respectivement. Ces résultats représentent la première étape vers la sélection et l'implémentation des séquences d'imagerie nonlinéaires pour application à l'imagerie de contraste chez la souris avec notre prototype

Modélisation de Pics de Pression Large Bande Emis Suite à l'Excitation Acoustique de Microbulles Encapsulées

National audienceCe travail présente une modélisation de l'oscillation de microbulles encapsulées associée à l'émission de pics de pression large bande après la fin de l'excitation ultrasonore (signaux post-excitation). Les variations de pression radiée en fonction du temps ont été déterminées pour des microbulles à coques phospholipidiques (Definity et Sonovue) avec le modèle de Marmottant1 Ce modèle décrit la variation de la tension de surface des microbulles à coque lipidique et la cassure de la coque en fonction de l'expansion de la microbulle. Pour la modélisation de la réponse des microbulles à coque d'albumine (Optison), le terme de viscosité de la coque a été définitivement supprimé après rupture de la coque. La pression acoustique incidente utilisée pour simuler la réponse d'une microbulle a été mesurée expérimentalement avec un hydrophone calibré (2,8 MHz; 5-cycles; pic de pression de raréfaction de 2,0 MPa). Lors des simulations, le rayon de cassure du modèle a été fixé à 1,2 fois le rayon initial R0. Les signaux post-excitation prédits par le modèle sur une gamme de rayons de 0,4 à 5,0 µm sont alors apparus comme étant fonction de l'expansion relative maximale de la microbulle. Pour chaque type de microbulles, les signaux post-excitation apparaissent seulement quand la coque de la microbulle est déterminée comme ayant rompue (R &_geq; 1,2R0) et que l'expansion maximale est supérieure à 2R0. Des signaux post-excitation ont pu être observés expérimentalement par l'utilisation d'un détecteur passif de cavitation dans les mêmes conditions d'excitation. L'augmentation du bruit large bande sur la réponse modélisée de microbulles avec signaux post-excitation a été cohérente avec celle mesurée expérimentalement (4,0 à 8,9 dB). Ainsi, le modèle de Marmottant fournit une bonne description des signaux post-excitation observés expérimentalement. C'est à notre connaissance la première fois que cette propriété du modèle est démontrée. 1Marmottant et al JASA, 2005

Modélisation de Pics de Pression Large Bande Emis Suite à l'Excitation Acoustique de Microbulles Encapsulées

National audienceCe travail présente une modélisation de l'oscillation de microbulles encapsulées associée à l'émission de pics de pression large bande après la fin de l'excitation ultrasonore (signaux post-excitation). Les variations de pression radiée en fonction du temps ont été déterminées pour des microbulles à coques phospholipidiques (Definity et Sonovue) avec le modèle de Marmottant1 Ce modèle décrit la variation de la tension de surface des microbulles à coque lipidique et la cassure de la coque en fonction de l'expansion de la microbulle. Pour la modélisation de la réponse des microbulles à coque d'albumine (Optison), le terme de viscosité de la coque a été définitivement supprimé après rupture de la coque. La pression acoustique incidente utilisée pour simuler la réponse d'une microbulle a été mesurée expérimentalement avec un hydrophone calibré (2,8 MHz; 5-cycles; pic de pression de raréfaction de 2,0 MPa). Lors des simulations, le rayon de cassure du modèle a été fixé à 1,2 fois le rayon initial R0. Les signaux post-excitation prédits par le modèle sur une gamme de rayons de 0,4 à 5,0 µm sont alors apparus comme étant fonction de l'expansion relative maximale de la microbulle. Pour chaque type de microbulles, les signaux post-excitation apparaissent seulement quand la coque de la microbulle est déterminée comme ayant rompue (R &_geq; 1,2R0) et que l'expansion maximale est supérieure à 2R0. Des signaux post-excitation ont pu être observés expérimentalement par l'utilisation d'un détecteur passif de cavitation dans les mêmes conditions d'excitation. L'augmentation du bruit large bande sur la réponse modélisée de microbulles avec signaux post-excitation a été cohérente avec celle mesurée expérimentalement (4,0 à 8,9 dB). Ainsi, le modèle de Marmottant fournit une bonne description des signaux post-excitation observés expérimentalement. C'est à notre connaissance la première fois que cette propriété du modèle est démontrée. 1Marmottant et al JASA, 2005

Détection de la Cavitation Inertielle des Microbulles d'Agent de Contraste Ultrasonore dans un Fantôme de Flux Capillaire

National audienceIl a été montré que les pics de pression large bande détectés après insonification (post-excitation) de microbulles isolées sont liés à la destruction et la cavitation inertielle de ces microbulles. Cette étude a permis d'analyser la réponse post-excitation de microbulles de BR14 (Bracco Research Inc.) ainsi que de Definity dans un capillaire (diamètre interne 180 µm) en fonction du flux. Le détecteur passif de cavitation utilisé consiste en un émetteur de 2,25MHz (5 cycles) et de deux récepteurs à 5 et 15 MHz alignés confocalement sur le capillaire. La zone confocale est observée par le biais d'un microscope. Lorsqu'elles sont immobiles, les microbulles ont tendance à remonter vers le haut du capillaire. Par contre, lorsqu'elles sont dans un flux, les turbulences vont les éloigner de la paroi. Des microbulles uniques (N=5) de BR14 ont tout d'abord été isolées et maintenues immobiles dans la zone confocale puis soumises à des impulsions ultrasonores. La réponse obtenue (13,0 MHz) aux pics de pression de raréfaction de 0,4 à 1,8 MPa n'a pas permis de mettre en évidence de signaux post-excitation. Par la suite la vitesse du flux a été modifiée (5 à 400 mm/s) et un nombre de réponses de microbulles uniques a été alors acquis (N&_geq;10 pour chaque vitesse) lorsqu'elles ont été soumises à une impulsion ultrasonore (0,6 MPa). Le pourcentage de réponses présentant un signal post-excitation a augmenté avec la vitesse du flux pour atteindre un plateau autour de 100 mm/s. Les vitesses de flux ainsi que la fréquence de répétition des tirs sont telles que les microbulles ont été renouvelées entre chaque tir. Le fait que les signaux post-excitation sont observés plus fréquemment sur des microbulles en mouvement indique que la cavitation inertielle est potentiellement réduite dans des réseaux de capillaires à flux lent

Détection de la Cavitation Inertielle des Microbulles d'Agent de Contraste Ultrasonore dans un Fantôme de Flux Capillaire

National audienceIl a été montré que les pics de pression large bande détectés après insonification (post-excitation) de microbulles isolées sont liés à la destruction et la cavitation inertielle de ces microbulles. Cette étude a permis d'analyser la réponse post-excitation de microbulles de BR14 (Bracco Research Inc.) ainsi que de Definity dans un capillaire (diamètre interne 180 µm) en fonction du flux. Le détecteur passif de cavitation utilisé consiste en un émetteur de 2,25MHz (5 cycles) et de deux récepteurs à 5 et 15 MHz alignés confocalement sur le capillaire. La zone confocale est observée par le biais d'un microscope. Lorsqu'elles sont immobiles, les microbulles ont tendance à remonter vers le haut du capillaire. Par contre, lorsqu'elles sont dans un flux, les turbulences vont les éloigner de la paroi. Des microbulles uniques (N=5) de BR14 ont tout d'abord été isolées et maintenues immobiles dans la zone confocale puis soumises à des impulsions ultrasonores. La réponse obtenue (13,0 MHz) aux pics de pression de raréfaction de 0,4 à 1,8 MPa n'a pas permis de mettre en évidence de signaux post-excitation. Par la suite la vitesse du flux a été modifiée (5 à 400 mm/s) et un nombre de réponses de microbulles uniques a été alors acquis (N&_geq;10 pour chaque vitesse) lorsqu'elles ont été soumises à une impulsion ultrasonore (0,6 MPa). Le pourcentage de réponses présentant un signal post-excitation a augmenté avec la vitesse du flux pour atteindre un plateau autour de 100 mm/s. Les vitesses de flux ainsi que la fréquence de répétition des tirs sont telles que les microbulles ont été renouvelées entre chaque tir. Le fait que les signaux post-excitation sont observés plus fréquemment sur des microbulles en mouvement indique que la cavitation inertielle est potentiellement réduite dans des réseaux de capillaires à flux lent

Contrast-enhanced ultrasound after devascularisation of neuroendocrine liver metastases: functional and morphological evaluation.

OBJECTIVE: To evaluate morphological and perfusion changes in liver metastases of neuroendocrine tumours by contrast-enhanced ultrasound (CEUS) after transarterial embolisation with bead block (TAE) or trans-arterial chemoembolisation with doxorubicin-eluting beads (DEB-TACE). METHODS: In this retrospective study, seven patients underwent TAE, and ten underwent DEB-TACE using beads of the same size. At 1 day before embolisation, 2 days, 1 month and 3 months after the procedure, a destruction-replenishment study using CEUS was performed with a microbubble-enhancing contrast material on a reference tumour. Relative blood flow (rBF) and relative blood volume (rBV) were obtained from the ratio of values obtained in the tumour and in adjacent liver parenchyma. Morphological parameters such as the tumour's major diameter and the viable tumour's major diameter were also measured. A parameter combining functional and morphological data, the tumour vitality index (TVI), was studied. The Wilcoxon rank-sum test and Fisher's test were used to compare treatment groups. RESULTS: At 3 months rBF, rBV and TVI were significantly lower (P = 0.005, P = 0.04 and P = 0.03) for the group with doxorubicin. No difference in morphological parameters was found throughout the follow-up. CONCLUSIONS: One parameter, TVI, could evaluate the morphological and functional response to treatments