חסידות גור רחל ממומן על ידי רוזלי ב הייט מלגת בוגר ואחווה אמריקאי הלגיון עזר. מחקריו זכו למימון קרלוס קרדנס לאחווה. ג'ורג ' מ Stancel PhD במדעים הביו-רפואית. הפיתוח של יעל מומן על ידי NCI (R03 CA178495).

<ol>
	<li>Lambin, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiomics:+extracting+more+information+from+medical+images+using+advanced+feature+analysis.">Radiomics: extracting more information from medical images using advanced feature analysis.</a> EJC. 48, 441-446 (2012).</li><li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IBEX:+an+open+infrastructure+software+platform+to+facilitate+collaborative+work+in+radiomics.">IBEX: an open infrastructure software platform to facilitate collaborative work in radiomics.</a> Med Phys. 42, 1341-1353 (2015).</li><li>Haralick, R. M., Shanmugam, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Textural+features+for+image+classification.">Textural features for image classification.</a> IEEE Trans Syst Man Cybern. , 610-621 (1973).</li><li>Galloway, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Texture+analysis+using+gray+level+run+lengths.">Texture analysis using gray level run lengths.</a> Comp Graphics and Im Proc. 4, 172-179 (1975).</li><li>Tang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Texture+information+in+run-length+matrices.">Texture information in run-length matrices.</a> IEEE Trans on Im Proc. 7, 1602-1609 (1998).</li><li>Amadasun, M., King, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Textural+features+corresponding+to+textural+properties.">Textural features corresponding to textural properties.</a> IEEE Trans Syst Man Cybern. 19, 1264-1274 (1989).</li><li>Fave, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preliminary+investigation+into+sources+of+uncertainty+in+quantitative+imaging+features.">Preliminary investigation into sources of uncertainty in quantitative imaging features.</a> Comp Med Imaging Graph. 44, 54-61 (2015).</li><li>Fave, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+radiomics+features+be+reproducibly+measured+from+CBCT+images+for+patients+with+non-small+cell+lung+cancer.">Can radiomics features be reproducibly measured from CBCT images for patients with non-small cell lung cancer.</a> Med Phys. 42, 6784-6797 (2015).</li><li>Fave, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+image+preprocessing+on+the+volume+dependence+and+prognostic+potential+of+radiomics+features+in+non-small+cell+lung+cancer.">Impact of image preprocessing on the volume dependence and prognostic potential of radiomics features in non-small cell lung cancer.</a> Trans Cancer Res. 5, 349-363 (2016).</li><li>Fave, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delta-radiomics+features+for+the+prediction+of+patient+outcomes+in+non-small+cell+lung+cancer.">Delta-radiomics features for the prediction of patient outcomes in non-small cell lung cancer.</a> Scientific Reports. 7, 588 (2017).</li><li>Fried, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stage+III+Non-Small+Cell+Lung+Cancer:+Prognostic+Value+of+FDG+PET+Quantitative+Imaging+Features+Combined+with+Clinical+Prognostic+Factors.">Stage III Non-Small Cell Lung Cancer: Prognostic Value of FDG PET Quantitative Imaging Features Combined with Clinical Prognostic Factors.</a> Radiology. 278, 214-222 (2016).</li><li>Fried, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+Use+of+(18)F-fluorodeoxyglucose+Positron+Emission+Tomography-Based+Quantitative+Imaging+Features+for+Guiding+Dose+Escalation+in+Stage+III+Non-Small+Cell+Lung+Cancer.">Potential Use of (18)F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography-Based Quantitative Imaging Features for Guiding Dose Escalation in Stage III Non-Small Cell Lung Cancer.</a> IJROBP. 94, 368-376 (2016).</li><li>Mackin, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+Computed+Tomography+Scanner+Variability+of+Radiomics+Features.">Measuring Computed Tomography Scanner Variability of Radiomics Features.</a> Invest radiol. 50, 757-765 (2015).</li><li>Yang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uncertainty+analysis+of+quantitative+imaging+features+extracted+from+contrast-enhanced+CT+in+lung+tumors.">Uncertainty analysis of quantitative imaging features extracted from contrast-enhanced CT in lung tumors.</a> Comp Med Imaging Graph. 48, 1-8 (2016).</li><li>van Rossum, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+incremental+value+of+subjective+and+quantitative+assessment+of+18F-FDG+PET+for+the+prediction+of+pathologic+complete+response+to+preoperative+chemoradiotherapy+in+esophageal+cancer.">The incremental value of subjective and quantitative assessment of 18F-FDG PET for the prediction of pathologic complete response to preoperative chemoradiotherapy in esophageal cancer.</a> JNM. 57, 691-700 (2016).</li><li>Hunter, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NSCLC+tumor+shrinkage+prediction+using+quantitative+image+features.">NSCLC tumor shrinkage prediction using quantitative image features.</a> Comp Med Imaging Graph. 49, 29-36 (2016).</li><li>Hunter, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+quality+machine-robust+image+features:+identification+in+nonsmall+cell+lung+cancer+computed+tomography+images.">High quality machine-robust image features: identification in nonsmall cell lung cancer computed tomography images.</a> Med Phys. 40, 121916 (2013).</li><li>Fried, D. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prognostic+value+and+reproducibility+of+pretreatment+CT+texture+features+in+stage+III+non-small+cell+lung+cancer.">Prognostic value and reproducibility of pretreatment CT texture features in stage III non-small cell lung cancer.</a> IJROBP. 90, 834-842 (2014).</li><li>Gan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MO-DE-207B-09:+A+Consistent+Test+for+Radiomics+Softwares.">MO-DE-207B-09: A Consistent Test for Radiomics Softwares.</a> Med Phys. 43, 3706-3706 (2016).</li><li>Klawikowski, S., Christian, J., Schott, D., Zhang, M., Li, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SU-D-207B-07:+Development+of+a+CT-Radiomics+Based+Early+Response+Prediction+Model+During+Delivery+of+Chemoradiation+Therapy+for+Pancreatic+Cancer.">SU-D-207B-07: Development of a CT-Radiomics Based Early Response Prediction Model During Delivery of Chemoradiation Therapy for Pancreatic Cancer.</a> Med Phys. 43, 3350-3350 (2016).</li><li>Huang, W., Tu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SU-F-R-22:+Malignancy+Classification+for+Small+Pulmonary+Nodules+with+Radiomics+and+Logistic+Regression.">SU-F-R-22: Malignancy Classification for Small Pulmonary Nodules with Radiomics and Logistic Regression.</a> Med Phys. 43, 3377-3378 (2016).</li><li>Hanania, A. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+imaging+to+evaluate+malignant+potential+of+IPMNs.">Quantitative imaging to evaluate malignant potential of IPMNs.</a> Oncotarget. 7, 85776-85784 (2016).</li><li>Court, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computational+resources+for+radiomics.">Computational resources for radiomics.</a> Trans Cancer Res. 5, 340-348 (2016).</li><li>. Matlab Add path Available from: <a target="_blank" href="https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/addpath.html">https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/addpath.html</a> (2017)</li><li>Zhao, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+of+radiomics+for+deciphering+tumor+phenotype+with+imaging.">Reproducibility of radiomics for deciphering tumor phenotype with imaging.</a> Sci Rep. 6, 23428 (2016).</li><li>Owens, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproducibility+and+Robustness+of+Radiomic+Features+Extracted+with+Semi-Automatic+Segmentation+Tools.">Reproducibility and Robustness of Radiomic Features Extracted with Semi-Automatic Segmentation Tools.</a> Med Phys. , (2017).</li><li>Kassner, A., Liu, F., Thornhill, R. E., Tomlinson, G., Mikulis, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+hemorrhagic+transformation+in+acute+ischemic+stroke+using+texture+analysis+of+postcontrast+T1-weighted+MR+images.">Prediction of hemorrhagic transformation in acute ischemic stroke using texture analysis of postcontrast T1-weighted MR images.</a> JMRI. 30, 933-941 (2009).</li><li>. IBEX Google Forum Available from: <a target="_blank" href="https://groups.google.com/forum/#!forum/ibex_users">https://groups.google.com/forum/#!forum/ibex_users</a> (2017)</li></ol>

המחברים יש אינטרסים כלכליים מתחרים לא לחשוף.

יעל היא כלי רב עוצמה עבור מחקר radiomics דימות רפואי. זה עד כה בעיקר שימש למטרות אונקולוגיה קרינה מחקרים שנערכו על ידי קבוצת radiomics MD אנדרסון. יעל מאפשר מניפולציה של ROIs וחישוב של תכונות בתוך 5 קטגוריות התכונה העיקרית. הגירסה קוד מקור של יעל מאפשר למשתמש יישומי עיצוב שעדיין אינן חלק יעל, כגון תכונות מטריצות אזור רמת האפור.
הצעדים העיקריים הכרוכים יעל הן הייבוא של תמונות, יצירת מיתאר של ROIs, מבחר ROIs עבור ערכת הנתונים, ויצירה של ערכת התכונות. קווי המתאר מדויק נחוצים כמו תכונות מחושבות רק בתוך אזורים אלו, ובכך קווי מתאר לא מדויקים נספק ערכי תכונה לא מדויק. לפיכך, כל מערכת יחסים למצוא בין תכונות אלה מחושבים על קווי מתאר לא מדויקים, תוצאות יהיה כדין. פרמטר בחירה עבור התכונות הוא גם צעד חיוני. לדוגמה, שינוי גודל צעד עבור המטריצה אפור מופע משותף ברמה יכולים להשפיע התכונות שמחושבים המטריקס. זה תלוי סוג תמונה (כלומר, MRI, CT, או חיית מחמד), אתר לצורכי חקירה (למשל, NSCLC נ' ראש וצוואר), מטרת המחקר (למשל, יצירת מודלים הישרדות לעומת קישור תכונות התמונה עם גנומיקה). תכונה פרמטרים יש לבחור בהתאם פיזית או ביולוגי הסקת מסקנות, למשל, האם יש סיבה זה גודל צעד של 4 יהיה רלוונטי מבחינה ביולוגית במטריצה מופע משותף? ניתן לבחור תכונה פרמטרים גם בהתבסס על מחקרים קודמים אשר נמצאו פרמטרים מסוימים תכונה לתאם עם תוצאות או ביטויים ביולוגי. יעל יש 27 preprocessing מודולים ותכונות 132 זמינה לבחירה, יחד עם המאפשר שינוי פרמטרים עבור כל מודול preprocessing וכל תכונה קטגוריה, מה שהופך אותו לכלי וישימה עבור סוגים רבים של מחקרים radiomics.
קיימות מספר מגבלות כללי במחקר radiomics חלות בעת השימוש בתוכנה. לדוגמה, תכונות תמונה הוכחו תלויות תמונות רכישה פרמטרים כגון voxel בגודל של הסורק15,27. מגבלה של כל התוכנות היא כי ישנם פרמטרים רבים, זה יכול להיות שונה עבור כל תכונה ערכי ברירת המחדל אולי לא יאה המחקר הספציפי. המשתמשים חייבים להיות על המשמר, מחקר משמש הגדרות הפרמטר מחקרים דומים בעבר ולהעריך את הישימות של ההגדרות. האיכות של קווי המתאר של ההשתנות הגלום אינטר - ו אינטרה-הצופה יכול להשפיע גם החישוב של תכונות. אוונס. et al. הראה כי תכונות מחושבות הם עמידים יותר בעת שימוש בכלים יצירת מיתאר אוטומטי28. התכונות מחושב ללימודי radiomics תכונות האדם מהונדסים, יכול לא מלא למסור את התכונות שנצפה על ידי מערכת התפיסה החזותית. בנוסף, תכונות אלה ייתכן בקורלציה גבוהה אחד לשני יוצר קשיים בעת ניתוח התוצאות. מגבלה ספציפית אחת של יעל היא כי הגרסה הנוכחית חסרה את הזמינות לחישוב תכונות דיסקרטית; עם זאת, הקבוצה שלנו מתכוונת כוללים תכונות אלה בגירסאות עתידיות.
יש מספר פלטפורמות תוכנה חלופית זמינים עבור החישוב של תכונות התמונה25. חלק מהיתרונות של יעל כוללים את העובדה כי זה זמין באופן חופשי, היא מתועדת היטב2, מאפשר למשתמשים שליטה מפורט של חישובים תכונה תמונה. יעל גם מציג את התמונות החולה מעובד (למשל, לאחר החלקה), כך שהמשתמש יכול להמחיש את ההשפעה של כל עיבוד תמונה - זו שימושית, לדוגמה, כאשר המאשר כי preprocessing יש לא יתר החליק את התמונות. באופן דומה, יעל ניתן לייצא את מופע משותף בפועל מטריקס, עוצמת היסטוגרמות; אפשרות זו שימושית כאשר העמקה לתוך התכונות התמונה.
יעל שימש אך ורק ללימודים סרטן, התמקדו בעיקר הקרנות. עם זאת, מחקרים עתידיים יכולים טיפולים אחרים בסרטן או אפילו מחוץ לשדה סרטן. זה בסדר. לדוגמה, Kassner. et al. השתמשו radiomics כדי לחזות טרנספורמציה hemorrhagic בחולים עם שבץ איסכמי אקוטי29. היעל יכול לשמש גם במחקרים radiomics מסוג זה.
יעל יש גם תחזוקה מתמדת. לדוגמה, מחקר על ידי המועדף. et al. נמצא כי 5 תכונות (busyness, גסות, אפור ברמה הלא-אחידות, אורך הריצה הלא-אחידות ואנרגיה) היו בתוקף האחסון התלויים, תיקן את נוסחאות11. נוסחאות מעודכנים אלה נכללו במהדורה המעודכנת של יעל. בנוסף, יש קבוצה גוגל30 שיש למשתמשים לפרסם שאלות משתמשים אחרים ואז לענות. זה שיפור מתמיד של יעל בנוסף ליכולות הנוכחיות של יעל וזמינות שלה לעשות את זה מקור עיקרי ללימודי radiomics.

ברפואה, אבחון מחלת המטופל בדרך כלל משלבת מספר רב של בחינות אבחון כגון צילומי רנטגן, אולטרסאונד, טומוגרפיה (CT), תהודה מגנטית הדמיה (MRI), וסריקות טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) כדי לסייע בקביעת קורס הטיפול בחולה. בעוד הרופאים להשתמש בתמונות אלה להעריך איכותית אבחון של המטופל, ייתכנו תכונות כמותיות נוספות אשר ניתן לחילוץ להנחות את הטיפול בחולה. הרציונל הוא כי תכונות אלה עשוי לייצג פרוטיאומיה מבנית ודפוסי גנומית לידי ביטוי את סולם מאקרוסקופית1. שילוב מידע כמותי זה עם המידע הקליני הנוכחי, למשל, המטופל דמוגרפיה, עשוי לאפשר יותר תגובותיהם בחולה. . זו התיאוריה מאחורי radiomics: כוללים ניתוח של תמונות ברמה voxel. התכונות מתחלקות בדרך כלל 5 קטגוריות עיקריות: אפור מופע משותף ברמה מטריקס, אפור אורך הריצה רמת מטריקס, השכונה בעוצמה ההבדל מטריקס, היסטוגרמה ודו צורה.
הדמיה סמן Explorer (יעל) הוא כלי קוד פתוח עבור עבודה radiomics2. ממשק המשתמש הגרפי (GUI) פותחה ב MD Anderson Cancer Center במטרה להקל את חילוץ וחישוב של תכונות כמותיות כדי לסייע בקבלת החלטות בטיפול בסרטן. קוד מקור3 וגירסה עצמאי4 זמינים באינטרנט. יעל מחשבת 5 הקטגוריות הנפוצות ביותר של תכונות בשימוש רפואי radiomics עם הפרמטרים שניתן להגדיר עבור כל קטגוריה תכונה. הקטגוריות הם: אפור מטריקס מופע משותף ברמת5,6,של מטריצה אפור אורך הריצה ברמה7, בעוצמה, השכונה בעוצמה ההבדל מטריקס8, ו צורה. מאז יעל הוא קוד פתוח, זה מאפשר תכונה ההרמונית הפקת תוצאות על פני מוסדות להשוות בקלות בין מחקרים שונים radiomics. כל התכונות בתוך יעל מתוארים בעיתון הראשונית על ידי ג'אנג. et al. 2
מטרתו של כתב יד זה נועד לספק הדרכה על איך להשתמש יעל כדי להדגים וביישומיה דרך מחקרים שפורסמו לאורגזמות מקבוצת radiomics MD אנדרסון. מאז השקתו לציבור בשנת 2015, יעל שימש לחישוב תכונות מתמונות סריקת CT, PET ו- MRI ע י קבוצת radiomics MD אנדרסון, בדרך כלל לחקור תכונות כדי לשפר את ההישרדות קליניים מודלים9,10, 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20 ועל ידי מחוץ למוסדות21,22,23,24. ניתן למצוא הדרכה נוספים על כלי תוכנה יכול לשמש עבור השלבים במחקר radiomics שאינם כלולים ביעל המשפט. et al. 25
מבוא כללי זרימת העבודה של יעל יסייע לארגון נתונים כראוי לפני התחלת פרויקטים radiomics ניצול יעל. אם ייבוא תמונות DICOM, יעל מחייב כל מטופל משלהם תיקיה עם תמונות שלהם DICOM. DICOM קרינה מבנה קבע הוא אופציונלי לכלול התיקייה, אך מומלץ במקום להשתמש פלטפורמת contouring יעל. כדי לסייע עם ייבוא כל המטופלים למחקר ספציפי, כל התיקיות החולה ניתן להציב לתוך תיקיה אחת ביחד כך כל הנתונים עשוי ניתן לייבא ליעל באמצעות צעד אחד בלבד. אם ייבוא חולים מ- Pinnacle, זה הכי טוב שיש את מבנה קבע עם התכנית המטופל. כפי חולים אולי מספר תמונות ערכות ותוכניות בתוך Pinnacle, זה הטוב ביותר לדעת איזו תמונת להגדיר תוכנית נכונים לפני הייבוא. אם חישוב זמן היא דאגה, צמצום מספר בפרוסות ' תמונה ' עבור חולה יכול להפחית באופן דרסטי זמן. לדוגמה, אם רק הכבד הוא עניין במחקר אבל החולים יש סריקות גוף מלא CT, להפחית את הפרוסות DICOM רק במידה של האזור עניין יכול לקצר זמן חישוב (למשל, צמצום של DICOM מ 300 פרוסות פרוסות 50 יכול לקחת 1/6t h הזמן). ישנם כלים שונים זמינים לבצע הפחתה זו פרוסה, החל מידנית ועד חצי אוטומטי.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:572px;" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Excel</td>
			<td style="width:71px;">Microsoft Office</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Any version of excel should work.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Matlab</td>
			<td style="width:71px;">MathWorks</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Only use IBEX on 32 bit Matlab 2011a or 64 bit Matlab 2014b.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

guidelines and experience using imaging biomarker explorer (ibex) for radiomics

הדמיה סמן Explorer (יעל) הוא כלי פתוח לעבודה radiomics דימות רפואי. מטרת המאמר היא לתאר איך להשתמש של יעל ממשק משתמש גרפי (GUI) כדי להדגים איך יעל מחושב תכונות השתמשו במחקרים קליניים. יעל מאפשרת ייבוא תמונות DICOM עם DICOM קרינה טיפול מבנה קבצים או פסגת קבצים. ברגע התמונות מיובאות, יעל יש כלים בתוך GUI מבחר נתונים כדי לתפעל את הצגת התמונות, למדוד מרחקים, וערכים voxel ולא ליצור ולערוך קווי המתאר. יעל מגיע עם 27 preprocessing ו- 132 כוללים אפשרויות לעיצוב תכונה מגדירה. לכל קטגוריה preprocessing וכוללים יש פרמטרים יכול להשתנות. הפלט של יעל היא גיליון אלקטרוני הכולל: 1) כל תכונה מן תכונה להגדיר מחושבת עבור כל קו מתאר בערכת נתונים, תמונה 2) מידע על מתאר כל ערכת נתונים, ו 3) סיכום של preprocessing התכונות המשמשות עם הנבחרת שלהם פרמטרים. תכונות שמחושבים יעל שימשו במחקרים לבחון את ההשתנות של תכונות בתנאים הדמיה שונים במודלים הישרדות לשיפור קליני המודלים הנוכחיים.

הפלט של יעל היא גיליון אלקטרוני (ראה איור 4) המכילה 3 לשוניות. הכרטיסיה "תוצאות" מכילה את ערכי תכונה עבור כל רועי בערכת הנתונים (איור 4א). הכרטיסיה "נתוני מידע.." מכילה מידע אודות התמונות נלקחו כל רועי בערכת הנתונים (איור 4B). הכרטיסיה "תכונה פרטי.." מכיל רשימה מקיפה של התכונות המשמשות עם הפרמטרים שנבחרו עבור הקטגוריה תכונה ומשמשת preprocessing עבור קטגוריה זו של תכונות (איור 4C).
ליעל מחושב תכונות מתמונות רפואי כבר מנוצל כמה הקשרים. . צייד ואח שישמש לזיהוי תמונות תכונות19גרסה מוקדמת של יעל. המועדף. et al. חקר הוודאות radiomics תכונות של 4 D CT בית החזה סריקות שייאסף שלבים שונים במערכת הנשימה, שיא צינור המתחים ואת זרמי התחתית9. מחקר זה מצא וריאציה התוך המטופל להיות פחות מוריאציה בין החולה לרוב תכונות צינור מתח זרם היו מגוונים, ביצוע גורמים אלה זניח. הפארמצבטית של התכונה מתמונות CT (CBCT) קרן חרוט הוערך אז ביעל10. במחקר זה, תכונות שמחושבים ריאות CBCT תמונות נמצאו להיות לשחזור כאשר הפרוטוקול לבין יצרן באותו שימשו רק כאשר נשימה תנועה היה קטן. התמונה preprocessing ההשפעה על ערכי תכונה הוערך לאחר מכן. המחקר הראה שיש 39 התכונות 55 למד לפחות אחת טכניקה preprocessing שתוצאתם ריבוד משמעותי עבור ההישרדות הכוללת שימוש קוקס מודלים מפגעים יחסיים המציינת את preprocessing שונים עשוי להיות נחוץ עבור כל אחד כוללים11. הוודאות תכונות מתמונות CT זלוף גם יוערכו באמצעות יעל. יאנג ואח . הראה כי תכונות radiomics לא היו תלויות זמן בין ניהול חדות סריקת סי. טי, וכי 86.9% מהתכונות לשחזור עם מפגש בין יציבות קונקורדנציה מתאמים מקדם גדול או שווה 0.916. לבסוף, פנטום נועד לבחון את השתנות סורק אינטר על קבוצת משנה של תכונות15. מרקם כוח נמצאה להיות התכונה הכי עקבי בעוד busyness נמצאה כדי להשתנות ביותר.
התכונות radiomics של יעל משמשים לעתים קרובות גם עבור דגם לבנייה, בדרך כלל מסתכל ההישרדות, מקומי-אזורי שליטה וחופש של גרורות מרוחקות. . פריד ואח זיהה תכונות radiomics 8 תאים שאינם קטנים שסריקות CT ריאות סרטן (NSCLC) המטופלים כי כשהוא מיושם לתוך מפגעים פרופורציונלי קוקס מודלים ההישרדות, לוקו-אזורי השליטה של גרורות מרוחקות באופן משמעותי ריבוד קפלן-מאייר משופרת בהשוואה בדגמי להשתמש רק נתונים קליניים20. באופן דומה, המועדף. et al. למצוא תכונות radiomics משופרת ריבוד החולה הישרדות עקומות12. המחקר שלהם בשימוש תמונות CT שבועי ושינויים מחושב התכונות radiomics של הריאה. החישוב תכונות במודל היה ארבע שיטות עיבוד מראש שונות: (1) קביעת סף, סף (2) ובעומק הסיביות, (3) קביעת סף החלקה, (4) קביעת סף, עומק סיביות ואני החלקה; הכי טוב מראש עיבוד שיטה נבחר עבור כל תכונה בנפרד לפני נבדק במודלים מפגעים פרופורציונלי קוקס. צייד. et al. הראה גם כי תכונות radiomics יכול לחזות הגידול מתכווץ חולי NSCLC בעת סיור סף שונים ונשך עומק rescale ערכים18.
תכונות radiomics של התמונה מחמד וערך prognostic שלהם גם נחקרו באמצעות יעל. . פריד ואח קנה המידה מתוקננת ספיגת ערכים (רכבי השטח) על ידי עיגול רכבי השטח למספר השלם הקרוב ביותר ולאחר מכן החסרת ברכב השטח המינימלי עבור זה רועי השאר13. אנרגיה ויציבות נמצאו סטטיסטית לשפר את מודל ההישרדות הכללית כאשר כללו לעומת הדגם כאשר רק קונבנציונליים הגורמים קליניים נכללו. שתי תכונות אלה, radiomics נמצאו גם כדי להיות מסוגל לזהות תת-קבוצות של חולים אשר קיבל טובת הנאה או לרעת של מנה הסלמה14. באופן דומה, ואן רוסום. et al. נמצאה עלייה c-אינדקס עבור מודל חיזוי קליני של פיפטות מענה מלא כאשר כולל תכונות radiomics לתוך מודלים קליניים17.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57132/57132fig1.jpg"> איור 1 : עמוד בית ראשי יעל- הדף הראשי עבור יעל עם סמלים עבור כל מקטע. כל אחד מהמדורים הללו מתוארים ב סעיפים 2-6. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57132/57132fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57132/57132fig2.jpg"> איור 2 : חלון בחירת נתונים. חלון GUI משמש מניפולציה על הנתונים הנבחר. החלון מגיע עם הכפתורים כדי לשנות את המראה של תמונות כמתואר בצעדים 4.4-4.10. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57132/57132fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57132/57132fig3.jpg"> איור 3 : רועי בחלון העורך. חלון GUI משמש רועי מניפולציה. החלון מגיע עם הכפתורים אותו כדי לשנות את המראה כמו בחירת הנתונים, כמו גם לחצנים כדי לשנות את ROIs. המניפולציה רועי המתואר בסעיף 5. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57132/57132fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57132/57132fig4.jpg"> איור 4 : יעל תוצאות גליון. יעל פלטי שלושה עמודים של מידע בגליון עבודה. בעמוד הראשון (A) מכילה את ערכי תכונה עבור כל רועי, העמוד השני (B) מכיל מידע אודות התמונות ROIs מצויירת, העמוד השלישי (C) מכיל מידע אודות התכונות, preprocessing בשימוש. התוצרים עבור איור זה ממחקר הפאנטום בו חושבו תכונות משתמש בהחלקת Butterworth ועומק 8 סיביות לשנות קנה מידה, שמוצג בחלונית ' ג, עמודה E, שורות 5 ו- 6. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57132/57132fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer IBEX for Radiomics at JoVE.com

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer IBEX for Radiomics

אנו מתארים יעל, כלי קוד פתוח המיועדת ללימודי הרפואה radiomics הדמיה, וכיצד להשתמש בכלי זה. בנוסף, כמה עבודות שפורסמו השתמשו יעל לניתוח אי ודאות, דגם בניין הן לראווה.

הנחיות וניסיון באמצעות הדמיה סמן Explorer (יעל) עבור Radiomics

Imaging Biomarker Explorer (IBEX) is an open-source tool for medical imaging radiomics work. The purpose of this paper is to describe how to use IBEX's ...

guidelines-experience-using-imaging-biomarker-explorer-ibex-for

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer (IBEX) for Radiomics

13.1K Views.  The University of Texas MD Anderson Cancer Center. אנו מתארים יעל, כלי קוד פתוח המיועדת ללימודי הרפואה radiomics הדמיה, וכיצד להשתמש בכלי זה. בנוסף, כמה עבודות שפורסמו השתמשו יעל לניתוח אי ודאות, דגם בניין הן לראווה.

Video: Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer IBEX for Radiomics

Compact Quantum Dots for Single-molecule Imaging

Single-molecule imaging is an important tool for understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the spatial and temporal heterogeneity of molecular behaviors that underlie cellular biology 1-4. To image an individual molecule of interest, it is typically conjugated to a fluorescent tag (dye, protein, bead, or quantum dot) and observed with epifluorescence or total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. While dyes and fluorescent proteins have been the mainstay of fluorescence imaging for decades, their fluorescence is unstable under high photon fluxes necessary to observe individual molecules, yielding only a few seconds of observation before complete loss of signal. Latex beads and dye-labeled beads provide improved signal stability but at the expense of drastically larger hydrodynamic size, which can deleteriously alter the diffusion and behavior of the molecule under study.
Quantum dots (QDs) offer a balance between these two problematic regimes. These nanoparticles are composed of semiconductor materials and can be engineered with a hydrodynamically compact size with exceptional resistance to photodegradation 5. Thus in recent years QDs have been instrumental in enabling long-term observation of complex macromolecular behavior on the single molecule level. However these particles have still been found to exhibit impaired diffusion in crowded molecular environments such as the cellular cytoplasm and the neuronal synaptic cleft, where their sizes are still too large 4,6,7.
Recently we have engineered the cores and surface coatings of QDs for minimized hydrodynamic size, while balancing offsets to colloidal stability, photostability, brightness, and nonspecific binding that have hindered the utility of compact QDs in the past 8,9. The goal of this article is to demonstrate the synthesis, modification, and characterization of these optimized nanocrystals, composed of an alloyed HgxCd1-xSe core coated with an insulating CdyZn1-yS shell, further coated with a multidentate polymer ligand modified with short polyethylene glycol (PEG) chains (Figure 1). Compared with conventional CdSe nanocrystals, HgxCd1-xSe alloys offer greater quantum yields of fluorescence, fluorescence at red and near-infrared wavelengths for enhanced signal-to-noise in cells, and excitation at non-cytotoxic visible wavelengths. Multidentate polymer coatings bind to the nanocrystal surface in a closed and flat conformation to minimize hydrodynamic size, and PEG neutralizes the surface charge to minimize nonspecific binding to cells and biomolecules. The end result is a brightly fluorescent nanocrystal with emission between 550-800 nm and a total hydrodynamic size near 12 nm. This is in the same size range as many soluble globular proteins in cells, and substantially smaller than conventional PEGylated QDs (25-35 nm).

We describe the preparation of colloidal quantum dots with minimized hydrodynamic size for single-molecule fluorescence imaging. Compared to conventional quantum dots, these nanoparticles are similar in size to globular proteins and are optimized for single-molecule brightness, stability against photodegradation, and resistance to nonspecific binding to proteins and cells.

נקודות קוונטיות קומפקטיות להדמית מולקולה בודדה

Single-molecule imaging is an important tool for  understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the  spatial and temporal ...

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold molecular beams. However, these beams often contain multiple conformers and clusters, even at low rotational temperatures. We present an experimental methodology that allows the spatial separation of these constituent parts of a molecular beam expansion. Using an electric deflector the beam is separated by its mass-to-dipole moment ratio, analogous to a bender or an electric sector mass spectrometer spatially dispersing charged molecules on the basis of their mass-to-charge ratio. This deflector exploits the Stark effect in an inhomogeneous electric field and allows the separation of individual species of polar neutral molecules and clusters. It furthermore allows the selection of the coldest part of a molecular beam, as low-energy rotational quantum states generally experience the largest deflection. Different structural isomers (conformers) of a species can be separated due to the different arrangement of functional groups, which leads to distinct dipole moments. These are exploited by the electrostatic deflector for the production of a conformationally pure sample from a molecular beam. Similarly, specific cluster stoichiometries can be selected, as the mass and dipole moment of a given cluster depends on the degree of solvation around the parent molecule. This allows experiments on specific cluster sizes and structures, enabling the systematic study of solvation of neutral molecules.

We present a technique that allows the spatial separation of different conformers or clusters present in a molecular beam. An electrostatic deflector is used to separate species by their mass-to-dipole moment ratio, leading to the production of gas-phase ensembles of a single conformer or cluster stoichiometry.

הפרדה מרחבית של קונפורמרים מולקולריים ואשכולות

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Reservoir Condition Pore-scale Imaging of Multiple Fluid Phases Using X-ray Microtomography

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space of a carbonate rock at pressures and temperatures representative of typical formations used for CO2 storage. Chemical equilibrium between the CO2, brine and rock phases was maintained using a high pressure high temperature reactor, replicating conditions far away from the injection site. Fluid flow was controlled using high pressure high temperature syringe pumps. To maintain representative in-situ conditions within the micro-CT scanner a carbon fiber high pressure micro-CT coreholder was used. Diffusive CO2 exchange across the confining sleeve from the pore-space of the rock to the confining fluid was prevented by surrounding the core with a triple wrap of aluminum foil. Reconstructed brine contrast was modeled using a polychromatic x-ray source, and brine composition was chosen to maximize the three phase contrast between the two fluids and the rock. Flexible flow lines were used to reduce forces on the sample during image acquisition, potentially causing unwanted sample motion, a major shortcoming in previous techniques. An internal thermocouple, placed directly adjacent to the rock core, coupled with an external flexible heating wrap and a PID controller was used to maintain a constant temperature within the flow cell. Substantial amounts of CO2 were trapped, with a residual saturation of 0.203 &#177; 0.013, and the sizes of larger volume ganglia obey power law distributions, consistent with percolation theory.

We present a methodology for the imaging of multiple fluid phases at reservoir conditions by the use of x-ray microtomography. We show some representative results of capillary trapping in a carbonate rock sample.

הדמיה מאגר מצב נקבובי בקנה מידה של שלבי נוזלים מרובים באמצעות Microtomography X-ray

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging (ECCI) in a scanning electron microscope (SEM). ECCI allows for imaging of defects and crystallographic features under specific diffraction conditions, similar to that possible via plan-view transmission electron microscopy (PV-TEM). A particular advantage of the ECCI technique is that it requires little to no sample preparation, and indeed can use large area, as-produced samples, making it a considerably higher throughput characterization method than TEM. Similar to TEM, different diffraction conditions can be obtained with ECCI by tilting and rotating the sample in the SEM. This capability enables the selective imaging of specific defects, such as misfit dislocations at the GaP/Si interface, with high contrast levels, which are determined by the standard invisibility criteria. An example application of this technique is described wherein ECCI imaging is used to determine the critical thickness for dislocation nucleation for GaP-on-Si by imaging a range of samples with various GaP epilayer thicknesses. Examples of ECCI micrographs of additional defect types, including threading dislocations and a stacking fault, are provided as demonstration of its broad, TEM-like applicability. Ultimately, the combination of TEM-like capabilities &#8211; high spatial resolution and richness of microstructural data &#8211; with the convenience and speed of SEM, position ECCI as a powerful tool for the rapid characterization of crystalline materials.

The use of electron channeling contrast imaging in a scanning electron microscope to characterize defects in III-V/Si heteroexpitaxial thin films is described. This method yields similar results to plan-view transmission electron microscopy, but in significantly less time due to lack of required sample preparation.

הדמיה ניגודיות אלקטרונים תקשור לראפיד III-V Heteroepitaxial אפיון

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due to fundamental constraints imposed by the hyperpolarized state, exotic imaging and reconstruction techniques are commonly used. A practical system for characterization of dynamic, multi-spectral imaging methods is critically needed. Such a system must reproducibly recapitulate the relevant chemical dynamics of normal and pathological tissues. The most widely utilized substrate to date is hyperpolarized [1-13C]-pyruvate for assessment of cancer metabolism. We describe an enzyme-based phantom system that mediates the conversion of pyruvate to lactate. The reaction is initiated by injection of the hyperpolarized agent into multiple chambers within the phantom, each of which contains varying concentrations of reagents that control the reaction rate. Multiple compartments are necessary to ensure that imaging sequences faithfully capture the spatial and metabolic heterogeneity of tissue. This system will aid the development and validation of advanced imaging strategies by providing chemical dynamics that are not available from conventional phantoms, as well as control and reproducibility that is not possible in vivo.

A multi-compartment dynamic phantom is used to simulate some biology of interest for metabolic studies using hyperpolarized magnet resonance agents.

שימוש פנטום אנזים יחיד דינמי רב-תא ללימודים של סוכני תהודה מגנטית Hyperpolarized

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve geologic seals and allow CO2 to escape. However, the dissolution processes at reservoir conditions are poorly understood. Thus, time-resolved experiments are needed to observe and predict the nature and rate of dissolution at the pore scale. Synchrotron fast tomography is a method of taking high-resolution time-resolved images of complex pore structures much more quickly than traditional &#181;-CT. The Diamond Lightsource Pink Beam was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 hours. The images were segmented and the porosity and permeability were measured using image analysis and network extraction. Porosity increased uniformly along the length of the sample; however, the rate of increase of both porosity and permeability slowed at later times.

Synchrotron fast tomography was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 h.

Dynamic נקבובית בקנה מידה Reservoir-מצב הדמיה של ריאקציה קרבונטים שימוש טומוגרפיה Synchrotron מהיר

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

High-resolution Thermal Micro-imaging Using Europium Chelate Luminescent Coatings

Micro-electronic devices often undergo significant self-heating when biased to their typical operating conditions. This paper describes a convenient optical micro-imaging technique which can be used to map and quantify such behavior. Europium thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) has a 612 nm luminescence line whose activation efficiency drops strongly with increasing temperature, due to T-dependent interactions between the Eu3+ ion and the organic chelating compound. This material may be readily coated on to a sample surface by thermal sublimation in vacuum. When the coating is excited with ultraviolet light (337 nm) an optical micro-image of the 612 nm luminescent response can be converted directly into a map of the sample surface temperature. This technique offers spatial resolution limited only by the microscope optics (about 1 micron) and time resolution limited by the speed of the camera employed. It offers the additional advantages of only requiring comparatively simple and non-specialized equipment, and giving a quantitative probe of sample temperature.

Europium thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) has an optical luminescence line at 612 nm, whose activation efficiency decreases strongly with temperature. If a sample coated with a thin film of this material is micro-imaged, the 612 nm luminescent response intensity may be converted into a direct map of sample surface temperature.

ציפוי מיקרו-הדמיה תרמית ברזולוציה גבוהה באמצעות אירופיום Chelate פלורסנט

Micro-electronic devices often undergo significant self-heating when biased to their typical operating conditions. This paper describes a convenient ...

Advanced Compositional Analysis of Nanoparticle-polymer Composites Using Direct Fluorescence Imaging

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise composition of these materials is essential, especially in the design of surface catalysts, where the surface concentration of the active component determines the activity of the material. Antimicrobial materials which utilize nanoparticles are a particular focus of this technology. Recently swell encapsulation has emerged as a technique for inserting antimicrobial nanoparticles into a host polymer matrix. Swell encapsulation provides the advantage of localizing the incorporation to the external surfaces of materials, which act as the active sites of these materials. However, quantification of this nanoparticle uptake is challenging. Previous studies explore the link between antimicrobial activity and surface concentration of the active component, but this is not directly visualized. Here we show a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of CdSe/ZnS nanoparticles can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging. Using this method, we can quantify the uptake of nanoparticles via swell encapsulation and measure the surface concentration of encapsulated particles, which is key in optimizing the activity of functional materials.

Here we present a reliable method to monitor the incorporation of nanoparticles into a polymer host matrix via swell encapsulation. We show that the surface concentration of cadmium selenide quantum dots can be accurately visualized through cross-sectional fluorescence imaging.

ניתוח ההלחנה מתקדם של מרוכבים Nanoparticle-פולימר באמצעות דימות פלואורסצנטי ישיר

The fabrication of polymer-nanoparticle composites is extremely important in the development of many functional materials. Identifying the precise ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high external quantum efficiencies (EQE) and spans the whole visible spectrum. It has been recently reported that the UV excited luminescence of partially Li-exchanged sodium Linde type A zeolites [LTA(Na)] containing luminescent silver clusters can be controlled by adjusting the water content of the zeolite. These samples showed a dynamic change in their emission color from blue to green and yellow upon an increase of the hydration level of the zeolite, showing the great potential that these materials can have as luminescence-based humidity sensors at the macro and micro scale. Here, we describe the detailed procedure to fabricate a humidity sensor prototype using silver-exchanged zeolite composites. The sensor is produced by suspending the luminescent Ag-zeolites in an aqueous solution of polyethylenimine (PEI) to subsequently deposit a film of the material onto a quartz plate. The coated plate is subjected to several hydration/dehydration cycles to show the functionality of the sensing film.

A protocol for the synthesis of moisture-responsive luminescent Ag-zeolite composites is described in this report.

מרוכבים Nanostructured Ag-זאוליט כמו חיישנים לחים מבוססות הארה

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine micro-organisms, and/or sediments in the ocean, or fluidized bed reactors and combustion processes in engineered systems. In order to study the effect of turbulence on the kinematics of particles in such flows, simultaneous measurements of both the flow and particle kinematics are required. Non-intrusive, optical flow measurement techniques for measuring turbulence, or for tracking particles, exist but measuring both simultaneously can be challenging due to interference between the techniques. The method presented herein provides a low cost and relatively simple method to make simultaneous measurements of the flow and particle kinematics. A cross section of the flow is measured using a particle image velocimetry (PIV) technique, which provides two components of velocity in the measurement plane. This technique utilizes a pulsed-laser for illumination of the seeded flow field that is imaged by a digital camera. The particle kinematics are simultaneously imaged using a light emitting diode (LED) line light that illuminates a planar cross section of the flow that overlaps with the PIV field-of-view (FOV). The line light is of low enough power that it does not affect the PIV measurements, but powerful enough to illuminate the larger particles of interest imaged using the high-speed camera. High-speed images that contain the laser pulses from the PIV technique are easily filtered by examining the summed intensity level of each high-speed image. By making the frame rate of the high-speed camera incommensurate with that of the PIV camera frame rate, the number of contaminated frames in the high-speed time series can be minimized. The technique is suitable for mean flows that are predominantly two-dimensional, contain particles that are at least 5 times the mean diameter of the PIV seeding tracers, and are low in concentration.

The technique described herein offers a low cost and relatively simple method to simultaneously measure particle kinematics and turbulence in flows with low particle concentrations. The turbulence is measured using particle image velocimetry (PIV), and particle kinematics are calculated from images obtained with a high-speed camera in an overlapping field-of-view.

מדידה סימולטני של מערבולת, קינמטיקה של חלקיקים באמצעות זרימת טכניקות הדמיה

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...