Journal of Medical Imaging and Radiation Sciences

Message from the Editor

John French — 2010-06-01

Welcome to the summer issue of the Journal of Medical Imaging and Radiation Sciences. As I mentioned in the spring issue, we have a new, internationally based Editorial Board in place; please see the end of this message for their impressive biographies. The board has met face-to-face and through teleconference several times in 2010, and I am very excited about all the new ideas that have been generated to help us achieve our long-term goals—namely, to publish more original research, establish and nurture a research culture at the JMIRS, and guide the transition of medical imaging from “discipline” to “profession.” As we iterated in our vision statement, we aim to be the premiere journal in the field of medical radiation sciences, and I look forward to seeing these ideas realized—both in the short and long term—in pursuit of this ambition.

Liver MRI Technique: Pulse Sequences and Contrast Agents

Joseph Trieu, Louis Wu — 2010-04-20

Abstract: Developments in magnetic resonance imaging (MRI) techniques have expanded the role of MRI in evaluating the liver. Although a single optimized protocol for standard hepatic MRI examination has not been established or agreed on, key elements to a successful exam are generally accepted. In determining the “best” protocol, one must first understand the numerous pulse sequences and contrast agents available to the technologist and how each contributes to the final interpretation by the radiologist. This article will attempt to review the most commonly used pulse sequences for imaging the liver, with comment on their uses, advantages, and limitations. The spectrum of contrast agents available for use in liver MRI will also be discussed.Résumé: Le développement des techniques de RM a élargi le rôle de l'IRM dans l’évaluation du foie. Bien qu'aucun protocole optimisé particulier n'ait été établi ou accepté pour un examen du foie standard par IRM, les éléments principaux d'un examen réussi sont généralement acceptés. Dans la détermination du « meilleur » protocole, il faut d'abord comprendre les nombreuses séquences d'impulsion et les agents de contrastes dont dispose le technologue et comment chacun de ces éléments contribue à l'interprétation finale faite par le radiologiste. Cet article tente de passer en revue les séquences d'impulsions les plus fréquemment utilisées en imagerie du foie, avec des commentaires sur leur utilisation, leurs avantages et leurs limites. L'article examine également la gamme d'agents de contraste disponibles en IRM hépatique.

Investigating User Perspective on Training and Clinical Implementation of Volumetric Imaging

2010-04-20

Abstract: Purpose: Volumetric imaging (VI) is gaining momentum as a clinical tool for image guidance. The purpose of this study was to explore radiation therapists' (RTs) perception of VI training and clinical implementation. The results provide an evaluation of current training for continuous improvement, identify educational needs for the future, and chart a path for higher level evaluation of the learning activities.Methods: Sixty-five RTs who received initial training and subsequent front-end user experience with VI were contacted with an electronic posttraining questionnaire. Defined with assistance from a pilot group to encompass relevant aspects of training and VI, the survey consisted of 16 questions using a 4-point Likert scale and 1 open-ended comment box. The main sections of the survey were: demographics, current training satisfaction, user perception of competence with VI software manipulation, and assessment of future training needs for RTs.Results: Forty-five returned surveys (69%) were used for analysis. Results were examined for all participants, and then separated by subgroups for comparison with the Fisher exact test. The subgroups used were years of RT experience (<2 years, 2–5 years, 6–10 years, >10 years), and length of hands-on practice with VI (<3 months, 3–6 months, 7–9 months, >9 months). There was a consensus that training was organized (93%), comprehensive (89%), and adequate for VI clinical application (91%). Although 62% of respondents were confident with soft-tissue visualization, 95% agreed with the need for further training. Proposed cross-sectional anatomy review was seen as beneficial in 73%, though analysis with subgroups (experience with VI [P = .042], experience as an RT [P = .019]) showed that less experienced staff perceived a supplemental review session valuable. A total of 93% had confidence using VI for image matching; however, subgroup analysis revealed that the more experienced RTs are less confident (P = .016). Although only 58% agreed that workflow is improved with VI, 93% felt that volumetric imaging increased accuracy of radiotherapy. Common themes for improvement of future training sessions included conducting training closer to VI unit placement, and increased hands-on use of the software complemented case studies.Conclusions: RTs felt the initial VI image training assisted them in gaining confidence in interpreting and analyzing information obtained from VI. They found this training organized, comprehensive, and adequate for their needs. Continuous training for implementation of new technology is essential to the success of image guidance methods.Résumé: Objet: L'imagerie volumétrique (IV) gagne en popularité comme outil clinique de guidage de l'imagerie. Cette étude a pour but d'explorer, chez les radiothérapeutes (RT), la perception de la formation en IV et de la mise en œuvre clinique. Les résultats constituent une évaluation de la formation actuelle dans une perspective d'amélioration continue et de recensement des besoins en éducation pour l'avenir et indiquent la voie à suivre pour une évaluation de plus haut niveau des activités d'apprentissage.Matériel / méthodes: 65 RT ayant reçu une formation initiale et ayant acquis une expérience de première ligne de l'IV ont reçu un questionnaire électronique post-formation. Préparé avec l'aide d'un groupe-pilote afin de tenir compte de tous les aspects pertinents de la formation et de l'IV, le questionnaire comptait 16 questions évaluées selon une échelle Likert à quatre niveaux et une boîte de commentaires ouverts. Les principales sections du questionnaire étaient : renseignements démographiques, satisfaction face à la formation, perception de l'utilisateur face à la compétence dans la manipulation du logiciel d'IV et évaluation des besoins de formation future des RT.Résultats: 45 questionnaires ont été retournés (69 %) et analysés. Les résultats ont été examinés pour l'ensemble des participants puis répartis en sous-groupes pour comparaison avec la méthode exacte de Fisher. Les sous-groupes ont été établis selon les années d'expérience (< 2 ans, 2-5 ans, 6-10 ans, >10 ans), et la durée de l'expérience pratique (<3 mois, 3-6 mois, 7-9 mois, > 9 mois). Il y a eu consensus parmi les répondants selon lequel la formation était (93 %), complète (89 %) et adéquate pour les applications cliniques de l'IV (91 %). Bien que 62 % des répondants soient confiants face à la visualisation des tissus mous, 95 % conviennent de la nécessité d'une formation plus poussée. La formation proposée en anatomie inter-fonctionnelle a été jugée bénéfique par 73 % des répondants, bien que l'analyse par sous-groupes [expérience de l'IV (p=0,042), expérience en RT (p=0,019)] montre que les technologues les moins expérimentés sont plus susceptibles de juger utile une formation supplémentaire. 93 % des répondants expriment leur confiance dans l'utilisation de l'IV pour l'appariement des images; l'analyse par sous-groupes montre que les TR plus expérimentés sont moins confiants (p=0,016). Bien que 58 % des répondants seulement voient une amélioration du déroulement des opérations avec l'IV, 93 % croient que l'imagerie volumétrique permet d'augmenter la précision de la radiothérapie. Les thèmes communs pour l'amélioration des séances de formation futures comprennent le rapprochement de la formation et du placement en unité d'IV et une plus grande utilisation pratique du logiciel associée à des études de cas.Conclusions: les RT considèrent que la formation initiale en imagerie volumétrique leur a donné plus de confiance dans l'interprétation et l'analyse de l'information obtenue de l'IV. Ils considèrent que la formation était organisée, complète et suffisante pour leurs besoins. La formation continue dans la mise en œuvre des nouvelles technologies est essentielle au succès des méthodes de guidage par l'image.

Neuro-Fuzzy Approach Toward Segmentation of Brain MRI Based on Intensity and Spatial Distribution

Kaliyil Janardhan Shanthi, Madhavan Nair Sasikumar, Chandrasekharan Kesavadas — 2010-05-06

Abstract: Segmentation in image processing finds immense application in various areas. Image processing techniques can be used in medical applications for various diagnoses. In this article, we attempt to apply segmentation techniques to the brain images. Segmentation of brain magnetic resonance images (MRI) can be used to identify various neural disorders. We can segment abnormal tissues from the MRI, which and can be used for early detection of brain tumors. The segmentation, when applied to MRI, helps in extracting the different brain tissues such as white matter, gray matter and cerebrospinal fluid. Segmentation of these tissues helps in determining the volume of these tissues in the three-dimensional brain MRI. The study of volume changes helps in analyzing many neural disorders such as epilepsy and Alzheimer disease. We have proposed a hybrid method combining the classical Fuzzy C Means algorithm with neural network for segmentation.Résumé: La segmentation dans le traitement de l'image trouve d'immenses applications dans différents domaines. Les techniques de traitement de l'image peuvent être utilisées dans des applications médicales pour différents diagnostics. Nous avons tenté d'appliquer la segmentation de l'image à l'imagerie du cerveau. La segmentation des images par résonance magnétique (IRM) du cerveau peut être utilisée pour l'identification de différents troubles neurologiques. Nous pouvons segmenter les tissus anormaux de l'IR, ce qui peut être utilisé pour la détection hâtive des tumeurs cérébrales. La segmentation appliquée à l'IRM aide à extraire les différents tissus cérébraux comme la substance blanche, la matière grise et le fluide cérébrospinal. La segmentation de ces tissus aide à en déterminer le volume dans les images IRM tridimensionnelles du cerveau. L'étude des changements volumétriques est utile dans l'analyse de plusieurs troubles neuraux, notamment l'épilepsie et la maladie d'Alzheimer. Nous avons proposé une méthode hybride combinant l'approche FCM (Famille d'algorithmes de classification floue) classique et le réseau neural pour effectuer la segmentation.

A Student Portfolio: The Golden Key to Reflective, Experiential, and Evidence-based Learning

Aloysius Gonzaga Mubuuke, Elsie Kiguli-Malwadde, Sarah Kiguli, Francis Businge — 2010-06-01

Abstract: Introduction: In 2003, the College of Health Sciences, Makerere University, changed its curriculum from a traditional one to a student-centred problem-based/community-based type for all undergraduate students. Since then, radiography students have been using a logbook to record their learning experiences. However, the logbook shows only a daily record of numbers of examinations done, with neither increased understanding nor reflection. The purpose of this study was to assess the effectiveness of a student portfolio as a tool for showing evidence of learning and devise a practical portfolio assessment strategy.Methods: This was a descriptive cross-sectional study involving both radiography students and teachers. Self-administered questionnaires and focus group discussions were used to collect information on portfolios. SPSS was used for quantitative data and chi-square to test significance and also multivariate analysis. For qualitative data, thematic analysis was used.Results: Initially, the students did not know about portfolios. Only 33.3% of the teachers competently knew about them. There was general confusion between a portfolio and a logbook. After implementation, respondents said that the student learning experiences were now evident through the portfolio work. We discovered that assessing the entire portfolio content was not practical, but rather assessing few selected items using an oral interview was more feasible and sustainable.Conclusions: With portfolios, students reflect on what they learn, which is not possible with a logbook only. Carefully selecting manageable portfolio content and assessing the portfolio work are the major factors that can sustain the process.Résumé: Introduction: en 2003, le Collège des sciences de la santé de l’Université Makerere a abandonné son curriculum traditionnel pour se tourner vers un curriculum centré sur l’étudiant et basé sur les problèmes et la collectivité pour tous ses étudiants de premier cycle. Depuis ce temps, les étudiants en radiographie utilisent un journal pour faire le suivi de leurs expériences d’apprentissage. Cependant, le journal ne présente que l’enregistrement quotidien des examens subis, sans preuve d’apprentissage. Le but de cette étude était d’évaluer l’efficacité d’un portfolio d’étudiant comme outil de démonstration de l’apprentissage et de proposer une stratégie pratique d’évaluation du portfolio.Méthodologie: il s’agit d’une enquête transversale descriptive engageant les étudiants et les enseignants en radiographie. Nous avons utilisé des questionnaires autoadministrés et des groupes de discussion pour recueillir de l’information sur les portfolios. Nous avons utilisé SPSS pour les données quantitatives, avec un chi carré pour en évaluer la signification, ainsi que l’analyse multivariable. Pour les données qualitatives, nous avons eu recours à l’analyse thématique.Résultats: au début, aucun des étudiants ne connaissait les portfolios. Seuls 33,3 % des enseignants en avaient une connaissance compétente. Il y avait une confusion généralisée sur la différence entre les journaux et les portfolios. Après la mise en œuvre, les répondants ont indiqué que les expériences d’apprentissage des étudiants étaient maintenant apparentes par l’utilisation du portfolio. Nous avons constaté qu’il n’était pas pratique d’évaluer la totalité du contenu du portfolio, mais qu’il était plus facile et durable d’en évaluer certains éléments dans le cadre d’une entrevue orale.Conclusion: le portfolio permet à l’étudiant de réfléchir sur ses apprentissages, ce qui n’est pas possible avec le journal seulement. La sélection prudente d’éléments gérables pour le portfolio et l’évaluation du travail présenté dans le portfolio en sont les principaux facteurs de succès.

Perspectives in Implementing Radiogenomics to Radiotherapy

William Tyler Tran, Carol Gillies — 2010-06-01

Abstract: Genomics is the study of all nucleotide sequences, including structural genes, regulatory sequences and noncoding DNA segments, in the chromosomes of an organism. Radiogenomics focuses on the underlying genetic causes of cellular responses to radiation and its applications to radiation oncology practice. The purpose of this review is to introduce the technology behind radiogenomics and discuss how it may impact radiotherapy practice for practitioners. A literature search was conducted on PubMed using the key words genomics, genes, pharmacogenomics, radiogenomics, dose painting and dose sculpting. A review of the literature shows much promise for future radiation oncology health care practices. Current findings from radiogenomics research require much work in translational research via rigorous testing, evaluation and validation to corroborate data and research methodologies. This review consolidates the theoretical basis of radiogenomics research and discusses the considerations of genomics technology in the context of how it will impact radiotherapy practice. The promise of radiogenomics applications holds a future role in identifying tissue-specific radiation resistance and tolerance by identifying genes responsible for radiobiological response.Résumé: La génomique est l'étude de toutes les séquences nucléotides, incluant les gènes de structure, les régions régulatrices et les segments d'ADN non codés et les chromosomes d'un organisme. La radiogénomique met l'accent sur les causes génétiques sous-jacentes des réponses cellulaires au rayonnement et leur application en radio-oncologie. Le but de cette étude documentaire est de présenter la technologie utilisée en radiogénomique et de voir comment cette technologie peut influencer la pratique de la radiothérapie pour les praticiens. Une étude documentaire a été menée (en anglais) sur PubMed à partir des mots-clés suivants : genomics, genes, pharmacogenomics, radiogenomics, dose painting, dose sculpting. L'examen de la documentation montre que l'avenir est prometteur pour la pratique de la radio-oncologie. Il faudra beaucoup de travail de recherche translationnelle, par des essais rigoureux, des évaluations et des validations pour corroborer les données et les méthodologies des études de radiogénomique actuelles. Cette étude documentaire consolide la base théorique de la recherche en radiogénomique et aborde la question de la technologie de la radiogénomique dans le contexte des répercussions sur la pratique de la radiothérapie. Les applications de radiogénomique promettent de jouer un rôle futur dans l'identification de la résistance et de la tolérance spécifiques des tissus au rayonnement par l'identification de gènes responsables de la réponse radiobiologique.

Computed Tomography: Physical Principles and Recent Technical Advances

Euclid Seeram — 2010-06-01

Abstract: This Directed Reading article describes the physical principles and instrumentation of computed tomography (CT) and outlines several recent advances in CT technology. First, the history of CT is presented with emphasis on the contributions of two pioneers who earned the Nobel Prize for the development of the first clinically useful CT scanner. Second, the essential physical principles—most notably radiation attenuation, Lambert-Beer's Law—and the calculation of CT numbers using attenuation data are described. The third major topic will focus on CT technology, including a description of the major system components, the evolution of CT data acquisition systems, image reconstruction fundamentals and common digital image postprocessing operations such as windowing and three-dimensional (3D) techniques. The next section of this article addresses the elements of spiral/helical CT principles and technology. The limitations of conventional CT are first presented and provide a motivation for the development of volume CT scanners. Data acquisition, including detector technology and slip-ring technology, is reviewed, followed by a description of image reconstruction basics for multislice CT (MSCT) scanning. In particular, MSCT detector technology, pitch and various advantages are outlined, followed by a discussion of the advantages of MSCT scanning. The final section of this reading reviews the elements of MSCT applications, such as 3D imaging, virtual reality imaging and the basics of cardiac CT imaging. The article concludes with an introduction of the use of CT in other areas, such as radiation therapy and nuclear medicine.Résumé: Cette lecture dirigée décrit les principes physiques et l'instrumentation de la tomodensitométrie TDM) et présente plusieurs avancées récentes en TDM. Dans un premier temps, l'histoire de la tomodensitométrie est présentée, avec un accent particulier sur la contribution de deux pionniers ayant obtenu le prix Nobel pour le développement du premier scanner CT utilisable en mode clinique. Vient ensuite une description des principes physiques essentiels, notamment l'atténuation du rayonnement, la loi de Lambert-Beer et le calcul des nombres de tomodensitométrie, à l'aide des données d'atténuation. Enfin, l'auteur aborde la technologie de la tomodensitométrie, avec une description des principales composantes du systèmes, de l'évolution des systèmes d'acquisition de données, des fondements de la reconstruction de l'image et des opérations courantes de posttraitement des images numériques, comme le fenêtrage et les techniques tridimensionnelles. La section suivante de la lecture dirigée traite des éléments relevant des principes et de la technologie de tomodensitométrie hélicoïdale ou spiralée. Les limitations de la tomodensitométrie classique sont présentées et justifient le développement des scanners volumétriques. L'acquisition des données, incluant la technologie des détecteurs et des bagues collectrices est ensuite examinée et suivie d'une description des fondements de la reconstruction des images pour la tomodensitométrie en tranches multiples (MSCT). L'auteur examine en particulier la technologie des détecteurs MSCT et présente ses différents avantages, qui font ensuite l'objet d'une discussion. La section finale de l'article examine les applications de la MSCT, comme l'imagerie 3-D, la fluoroscopie et l'angiographie par tomodensitométrie, l'imagerie virtuelle (l'endoscopie par tomodensitométrie, par exemple) et les fondements de la tomodensitométrie cardiaque. L'article conclut sur une introduction à l'utilisation de la tomodensitométrie dans d'autres secteurs, comme la radiothérapie et la medicine nucléaire.

Directed Reading – Evaluation Quiz

2010-06-01

Proceedings from RTi3 2010: Inquire, Inspire, Innovate: The 7th Annual Radiation Therapy Conference, University of Toronto, Department of Radiation Oncology

2010-06-01

We are pleased to present the proceedings of RTi3: Inquire, Inspire, Innovate, held on March 5–6, 2010, at the Chestnut Conference centre in Toronto, Canada. More than 110 therapists attended from all over Canada and the United Kingdom. Evaluations are ongoing, but have been very positive, with 98% of participants stating they would recommend the conference to their colleagues: “This was a great conference with a wide range of relevant topics. It was well organized, ran smoothly and met or exceeded all of my expectations”; “This kind of event showcases radiation therapists' endeavors to an audience for whom it has the most relevance.”