Image guidance and visualization play an important role in modern surgery to help surgeons perform their surgical procedures. Here, the focus is on neurosurgery applications, in particular brain tumor surgery where a craniotomy (opening of the skull) is performed to access directly the brain region to be treated. In this type of surgery, once the skull is opened the brain can change its shape, and this deformation is known as brain shift. Moreover, the boundaries of many types of tumors are difficult to identify by the naked eye from healthy tissue. The main goal of this work was to study and develop image guidance and visualization methods for tumor surgery in order to overcome the problems faced in this type of surgery. Due to brain shift the magnetic resonance dataset acquired before the operation (preoperatively) no longer corresponds to the anatomy of the patient during the operation (intraoperatively). For this reason, in this work methods were studied and developed to compensate for this deformation. To guide the deformation methods, information of the superficial vessel centerlines of the brain was used. A method for accurate (approximately 1 mm) reconstruction of the vessel centerlines using a multiview camera system was developed. It uses geometrical constraints, relaxation labeling, thin plate spline filtering and finally mean shift to find the correct correspondences between the camera images. A complete non-rigid deformation pipeline was initially proposed and evaluated with an animal model. From these experiments it was observed that although the traditional non-rigid registration methods (in our case coherent point drift) were able to produce satisfactory vessel correspondences between preoperative and intraoperative vessels, in some specific areas the results were suboptimal. For this reason a new method was proposed that combined the coherent point drift and thin plate spline semilandmarks. This combination resulted in an accurate (below 1 mm) non-rigid registration method, evaluated with simulated data where artificial deformations were performed. Besides the non-rigid registration methods, a new rigid registration method to obtain the rigid transformation between the magnetic resonance dataset and the neuronavigation coordinate systems was also developed. Once the rigid transformation and the vessel correspondences are known, the thin plate spline can be used to perform the brain shift deformation. To do so, we have used two approaches: a direct and an indirect. With the direct approach, an image is created that represents the deformed data, and with the indirect approach, a new volume is first constructed and only after that can the deformed image be created. A comparison of these two approaches, implemented for the graphics processing units, in terms of performance and image quality, was performed. The indirect method was superior in terms of performance if the sampling along the ray is high, in comparison to the voxel grid, while the direct was superior otherwise. The image quality analysis seemed to indicate that the direct method is superior. Furthermore, visualization studies were performed to understand how different rendering methods and parameters influence the perception of the spatial position of enclosed objects (typical situation of a tumor enclosed in the brain). To test these methods a new single-monitor-mirror stereoscopic display was constructed. Using this display, stereo images simulating a tumor inside the brain were presented to the users with two rendering methods (illustrative rendering and simple alpha blending) and different levels of opacity. For the simple alpha blending method an optimal opacity level was found, while for the illustrative rendering method all the opacity levels used seemed to perform similarly. In conclusion, this work developed and evaluated 3D reconstruction, registration (rigid and non-rigid) and deformation methods with the purpose of minimizing the brain shift problem. Stereoscopic perception of the spatial position of enclosed objects was also studied using different rendering methods and parameter values.

Prostate cancer is the most common cancer in Sweden. Patients with the condition have a good prognosis in general and most cases can be treated. Localized prostate cancer is primarily treated via surgery or radiation therapy and is diagnosed with the help of different imaging modalities, such as magnetic resonance imaging, MRI, and positron emission tomography, PET. The diagnosis is confirmed and the aggressiveness of the cancer is determined through biopsies. Samples from a small part of the prostate are extracted and then examined. This could mean that parts of higher aggressiveness may be missed, which in turn could lead to under-treatment of the cancer. The aggressiveness of a lesion can be described by Gleason Score, GS, which is determined by an visual assessment of the shape, size and arrangement of the cells. The aim of this study was to correlate GS with in-vivo images using MRI and PET. This was accomplished by investigating image data from PSMA PET, Acetate PET, Ktrans MRI and T2-weighted MRI from a cohort of 26 prostate cancer patients containing 74 lesions. Regions of interests, ROI:s, were created and applied on all images. Statistics such as median and max value were extracted from each ROI. The statistics were combined to get a wide range of descriptive variables for each respective imaging modality. These were normalised against a certain zone of the prostate or only the absolute value. The results indicated that PSMA PET, Acetate PET and Ktrans MRI were correlated to GS, while T2-weighted MRI was not. Data also indicated that PSMA PET, Acetate PET and Ktrans MRI give complementary information to each other, which could indicate that a combination of the modalities would better predict GS. The implications of these findings could affect both the diagnostics and the treatment of prostate cancer.

Gene editing techniques have been emerging rapidly through the years, and with this trend comes the great responsibility of making sure the edits are correct. One way to safeguard against mistakes in the edits is to measure gene editing efficiency. Countagen’s GeneAbacus does just that, it calculates the gene editing efficiency of CRISPR edits. A key aspect of the GeneAbacus workflow involves quantifying DNA microballs captured in fluorescence microscopy images. This thesis delves into novel image analysis pipelines aimed at optimizing this task. Six image processing techniques (Maximum Intensity Projection (MIP), white top hat transform, Contrast Limited Adaptive Histogram Equalisation (CLAHE), edge enhancement filter, Gaussian Blur, and unsharp masking) along with two object segmentation models (Segment Anything (SAM) and SAM for Microscopy (MicroSAM)) were implemented. They underwent evaluation in two stages: first, through an ablation study of the preprocessing techniques, and then by computing R2 values and log-log plot slopes on different datasets. The evaluation resulted in the selection of MicroSAM with white top hat transform, Gaussian blur and unsharp masking, yielding an average slope value of 0.698 and an average R2 value of 0.8724. / Genredigeringstekniker har vuxit fram snabbt genom åren, och med denna trend följer det stora ansvaret att se till att redigeringarna är korrekta. Ett sätt att skydda sig mot misstag i redigeringarna är att mäta effektiviteten i genredigering. Countagens GeneAbacus gör just det, den beräknar genredigeringseffektiviteten för CRISPR-redigeringar. En nyckelaspekt av GeneAbacus arbetsflöde involverar kvantifiering av DNA-mikrobollar som fångats i fluorescensmikroskopibilder. Detta examensarbete fördjupar sig i nya bildanalyspipelines som syftar till att optimera denna uppgift. Sex bildbehandlingstekniker (Maximum Intensity Projection (MIP), white top hat transform, CLAHE, edge enhancement filter, Gaussian Blur och osharp maskning) tillsammans med två objektsegmenteringsmodeller (Segment Anything (SAM) och SAM for Microscopy (MicroSAM)) implementerades. De genomgick utvärdering i två steg: först genom en ablationsstudie av förbehandlingsteknikerna och sedan genom att beräkna R2 värden och log-log-plottlutningar på olika datamängder. Utvärderingen resulterade i valet av MicroSAM med en white top hat transform, Gaussian Blur och osharp maskning, vilket gav ett genomsnittligt lutningvärde på 0,698 och ett genomsnittligt värde på R2 på 0,8724.

Glaucoma, a leading cause of blindness worldwide, results in gradual vision loss if untreated due to retinal ganglion cell degeneration. Optical coherence tomography (OCT) machine measures retinal nerve fiber layers and the optic nerve head (ONH), with Považay et al. introducing the Pigment Epithelium – Inner limit of the retina Minimal Distance Averaged Over 2π Radians (PIMD-2π) for quantifying nerve fiber cross-sections. PIMD, defined as the distance between the Optic nerve head Pigment epithelium Central Limit (OPCL) and the Inner limit of the Retina Closest Point (IRCP), shows promise for earlier glaucoma detection compared to visual field assessments. The objective of this research is to enhance the Auto-PIMD program for calculating PIMD lengths in OCT images, aiding healthcare professionals in diagnosing glaucoma. Originally based on the 2D U-Net framework, this study proposes a replacement of the deep learning model framework and introduces a novel experimental procedure aimed at refining the accuracy of OPCLs calculation. Leveraging the nnU-Net model, commonly employed for semantic segmentation in medical imaging, the computational process entails segmenting vitreous masks and OPCLs. Utilizing a dataset of 78 OCT images provided by Uppsala University, experiments were conducted in both cylindrical domain (using 2D U-Net and nnU-Net cylindrical architecture) and Cartesian domain (nnU-Net Cartesian architecture). Qualitative and graphical analysis of the obtained OPCLs coordinate points demonstrates the nnU-Net frameworks' ability to yield points close to true voxel values(mean Euclidean distance of nnU-Net cylindrical architecture: 1.665; mean Euclidean distance of nnU-Net Cartesian architecture: 2.4495), contrasting with the higher uncertainties of the 2D U-Net architecture(mean Euclidean distance: 10.6827). Moreover, the nnU-Net Cartesian architecture eliminates human bias stemming from manual ONH center selection for cylindrical coordinate expansion. Examination of PIMD length calculations reveals all three methods effectively distinguishing between glaucoma patients and healthy subjects, with the nnU-Net-based methods displaying greater stability. This study contributes to refining OPCLs coordinate point accuracy and underscores the potential of the Auto-PIMD program in glaucoma diagnosis. / Glaukom, som är en av de främsta orsakerna till blindhet i världen, leder till gradvis synförlust om det inte behandlas på grund av degeneration av ganglieceller i näthinnan. Med optisk koherenstomografi (OCT) mäts nervfiberlagren i näthinnan och synnervshuvudet (ONH), och Považay et al. introducerade Pigmentepitel - Näthinnans inre gräns Minimal Distance Averaged Over 2π Radians (PIMD-2π) för att kvantifiera tvärsnitt av nervfibrer. PIMD, definierat som avståndet mellan den centrala gränsen (OPCL) för optikusnervhuvudets pigmentepitel och den inre gränsen för näthinnans närmaste punkt (IRCP), visar lovande resultat för tidigare upptäckt av glaukom jämfört med synfältsbedömningar. Syftet med denna forskning är att förbättra Auto-PIMD-programmet för beräkning av PIMD-längder i OCT-bilder, vilket hjälper vårdpersonal att diagnostisera glaukom. Denna studie, som ursprungligen baserades på 2D U-Net-ramverket, föreslår en ersättning av ramverket för djupinlärningsmodellen och introducerar ett nytt experimentellt förfarande som syftar till att förfina noggrannheten i OPCL-beräkningen. Med hjälp av nnU-Net-modellen, som ofta används för semantisk segmentering inom medicinsk bildbehandling, innebär beräkningsprocessen segmentering av glaskroppsmasker och OPCL. Med hjälp av ett dataset med 78 OCT-bilder från Uppsala universitet genomfördes experiment i både cylindrical domän (med 2D U-Net och nnU-Net cylindrical arkitektur) och kartesisk domän (nnU-Net kartesisk arkitektur). Kvalitativ och grafisk analys av de erhållna OPCL-koordinatpunkterna visar att nnU-Net-ramverken kan ge punkter som ligger nära sanna värden(genomsnittligt euklidiskt avstånd för nnU-Nets polära arkitektur: 1,665; genomsnittligt euklidiskt avstånd för nnU-Net kartesisk arkitektur: 2,4495), i motsats till de högre osäkerheterna i 2D U-Net-arkitekturen(genomsnittligt euklidiskt avstånd: 10,6827). Dessutom eliminerar den kartesiska arkitekturen i nnU-Net mänsklig partiskhet som härrör från manuellt val av ONH-centrum för polär koordinatexpansion. Granskning av PIMD-längdsberäkningar visar att alla tre metoderna effektivt skiljer mellan glaukompatienter och friska försökspersoner, där de nnU-Net-baserade metoderna uppvisar större stabilitet. Denna studie bidrar till att förbättra noggrannheten i OPCL:s koordinatpunkter och understryker potentialen i Auto-PIMD-programmet vid glaukomdiagnos.

Magnetic resonance imaging (MRI) utilizes the magnetic properties of tissues to generate image-forming signals. MRI has exquisite soft-tissue contrast and since tumors are mainly soft-tissues, it offers improved delineation of the target volume and nearby organs at risk. The proposed Magnetic Resonance-only Radiotherapy (MR-only RT) work flow allows for the use of MRI as the sole imaging modality in the radiotherapy (RT) treatment planning of cancer. There are, however, issues with geometric distortions inherent with MR image acquisition processes. These distortions result from imperfections in the main magnetic field, nonlinear gradients, as well as field disturbances introduced by the imaged object. In this thesis, we quantified the effect of system related and patient-induced susceptibility geometric distortions on dose distributions for prostate as well as head and neck cancers. Methods to mitigate these distortions were also studied. In Study I, mean worst system related residual distortions of 3.19, 2.52 and 2.08 mm at bandwidths (BW) of 122, 244 and 488 Hz/pixel up to a radial distance of 25 cm from a 3T PET/MR scanner was measured with a large field of view (FoV) phantom. Subsequently, we estimated maximum shifts of 5.8, 2.9 and 1.5 mm due to patient-induced susceptibility distortions. VMAT-optimized treatment plans initially performed on distorted CT (dCT) images and recalculated on real CT datasets resulted in a dose difference of less than 0.5%.  The magnetic susceptibility differences at tissue-metallic,-air and -bone interfaces result in local B0 magnetic field inhomogeneities. The distortion shifts caused by these field inhomogeneities can be reduced by shimming.  Study II aimed to investigate the use of shimming to improve the homogeneity of local  B0 magnetic field which will be beneficial for radiotherapy applications. A shimming simulation based on spherical harmonics modeling was developed. The spinal cord, an organ at risk is surrounded by bone and in close proximity to the lungs may have high susceptibility differences. In this region, mean pixel shifts caused by local B0 field inhomogeneities were reduced from 3.47±1.22 mm to 1.35±0.44 mm and 0.99±0.30 mm using first and second order shimming respectively. This was for a bandwidth of 122 Hz/pixel and an in-plane voxel size of 1×1 mm2.  Also examined in Study II as in Study I was the dosimetric effect of geometric distortions on 21 Head and Neck cancer treatment plans. The dose difference in D50 at the PTV between distorted CT and real CT plans was less than 1.0%. In conclusion, the effect of MR geometric distortions on dose plans was small. Generally, we found patient-induced susceptibility distortions were larger compared with residual system distortions at all delineated structures except the external contour. This information will be relevant when setting margins for treatment volumes and organs at risk.   The current practice of characterizing MR geometric distortions utilizing spatial accuracy phantoms alone may not be enough for an MR-only radiotherapy workflow. Therefore, measures to mitigate patient-induced susceptibility effects in clinical practice such as patient-specific correction algorithms are needed to complement existing distortion reduction methods such as high acquisition bandwidth and shimming.

SAMMANFATTNING   Bakgrund: Den medicinska diagnostiken revolutionerades efter Wilhelm Conrad Röntgens upptäckt av de strålar som kunde tränga igenom material och projicera bild på film. Skadliga effekter av den joniserande röntgenstrålningen visade sig dock snart på både patienter och röntgenpersonal, trots kunskapen om strålningens skadliga verkan visar tidigare studier på brister gällande patientstrålskydd.   Syfte: Syftet med detta arbete var att studera röntgensjuksköterskans tillämpning av patientstrålskydd, anledningar till att patientstrålskydd inte tillämpas samt om röntgensjuksköterskan hade egna förslag och/eller uppfattningar till hur användandet av patientstrålskydd kunde ökas.   Metod: Studien är en kvantitativ deskriptiv enkätstudie, där tre tillfrågade sjukhus har deltagit. Enkäten bestod av frågor med slutna svarsalternativ samt lämnades plats för egna kommentarer. Totalt analyserades 32 enkäter.   Resultat: Resultatet visade att fertila kvinnor i hög utsträckning tillfrågades om graviditet på samtliga sjukhus samt angav majoriteten av respondenterna att de alltid eller oftast tillämpade gonadskydd som patientstrålskydd. Gällande kompression och PA-positionering skilde sig sjukhusen från varandra i tillämpningen av patientstrålskydd. Vid jämförelse mellan sjukhusen framkom signifikanta skillnader i samtliga frågeställningar. Avseende förbättringsmöjligheter analyserades respondenternas egna kommentarer och fyra huvudgrupper framträdde; tillgänglighet, tradition/kultur på arbetsplatsen, radiologernas roll samt utbildning.   Slutsats: Det finns kunskaper hos röntgensjuksköterskan angående fördelarna med att tillämpa patientstrålskydd, trots dessa kunskaper finns det plats för förbättring gällande de rutiner och krav som styrs av röntgenverksamheten på de medverkande sjukhusen.

Bakgrund: Många patienter som genomgår en DT-colonundersökning upplever att både förberedelser och själva undersökningen är krävande och ansträngande. Genom väl formulerad och tydlig förhandsinformation samt att undersökande personal har ett gott bemötande och individanpassar kommunikationen kan leda till en positiv patientupplevelse. Syfte: Syftet med studien är att ta reda på hur patienten upplever förhandsinformationen och personalens information från två olika sjukhus samt att jämföra resultaten med varandra. Metod: Studien är en kvantitativ studie där patienter som utfört DT-colonundersökningar har blivit tillfrågade att anonymt fylla i en enkät efter undersökningens slut. Ett strategiskt urval har gjorts där inklusions- och exklusionskriterier har tillämpats. Enkätens resultat har analyserats i statistikprogrammet SPSS. Resultat: Patienterna var överlag nöjda med förhandsinformationen, en viss procentuell skillnad visar att patienterna från sjukhus B var mer nöjda än sjukhus A. Patienterna från båda sjukhusen upplevde att informationen från personalen var bra och patienterna var nöjda. Inga signifikanta skillnader mellan de två sjukhusen kan påvisas i denna studie. Slutsats: Överlag var studiens deltagare nöjda med både förhandsinformationen samt personalens information. Trots att det inte fanns någon signifikant skillnad visade resultatet att deltagarna på sjukhus B var nöjdare, procentuellt sett, än sjukhus A gällande både förhandsinformation och personalens information. / Background: Many patients who participate in CT-colonography find the preparations and the examination itself to be hard. A plain and well written information letter, as well as good communication and patient-centered care from the hospital staff could make the patient experience better. Aim: The aim of the study is to investigate how patients from two different hospitals perceive both the information letter and the oral information from the staff and compare to each other. Method: The study is a qualitative study. Patients have been asked to fill out a survey at the end of their examination. The patients have been strategically selected, inclusion- and exclusion criterias have been adapted. The result of the survey has been analyzed in SPSS. Results: In general the patients were pleased with the information letter. The patients at hospital B were to some extent more satisfied than the patients at hospital A. The majority of the patients from both hospitals were satisfied with the information from the hospital staff. Although the result showed some percentage difference between the hospitals, no significant difference was shown.   Conclusion: Overall the participants of the study were satisfied with both the information letter and the information from the hospital staff. Although there were no significant differences, the result showed that the patients from hospital B were more satisfied than the patients from hospital A in all senses.

Bakgrund: Yrket röntgensjuksköterska är under ständig utveckling i Sverige gällande kompetensutveckling. Internationellt sett finns det många vägar att gå för röntgensjuksköterskor. Man kan till exempel vidareutbilda sig beskrivande radiograf. Utbildningarna har uteslutande gett positiva resultat. På grund av förändringar bland patienter måste vården utvecklas, detta gäller även röntgenverksamheten. I Sverige har man, trots den internationella utvecklingen, ännu inte fullt ut sett behovet. Syfte: Syftet med studien är att ta reda på vilket behov samt vilka förutsättningar till kompetensutveckling det finns på olika sjukhus för röntgensjuksköterskor. Metod: Studien är en kvalitativ intervjustudie med semi-strukturerade frågor. Ett strategiskt urval gjordes med inklusions- och exklusionskriterier. De kvalitativa intervjuerna utfördes per telefon eller i direkta möten och samtalen spelades in för att sedan analyseras med kvalitativ manifest innehållsanalys. Resultat: Det har varit omväxlande svar från deltagarna. De deltagande har varierande haft stora och små behov av kompetensutveckling för sina röntgensjuksköterskor. Bristen på personal är påtaglig. Alla deltagare uttryckte att de hade möjligheter och förutsättningar för att deras röntgensjuksköterskor skulle få kompetensutveckling även om utbudet varierade. Resultatet visar att kompetensutveckling behövs inom alla områden. Trots detta uttrycker inte alla sjukhus att kompetensutveckling är viktigt för deras verksamhet. Slutsats: Kompetensutveckling för röntgensjuksköterskor är ett stort ämne. Det finns mer att ta reda på och det finns många utvecklingsmöjligheter. Det finns ett behov att kompetensutveckla anställda röntgensjuksköterskor för att få en förbättring i sin profession, vilket leder till utveckling både individuellt som röntgensjuksköterska och tillsammans som röntgenavdelning. / Background: Profession as radiographer is constantly developing in Sweden valid skills development. There are many different ways in order to improve the profession internationally. One can, for example, take advanced practicing to become a reporting radiographer. The advanced practicing has exclusively showed positive results. Nowadays the patients are changing in conditions rapidly that the healthcare industry needs to adapt itself. Even the international development for radiographers seems bright, the need is yet fully realized in Sweden. Purpose: The purpose of this study is to find out which needs and possibilities are available for Swedish radiographers to improve and develop their own professional skills. Method: A qualitative interview study with semi-structured questions. The participants were selected by inclusions and exclusions. The interviews were conducted by telephone or physical meetings and the interviews were recorded and analyzed using qualitative content analysis manifest. Results: The responses from the participants have been varied. Lack of radiographers is palpable. All participants expressed that they had opportunities and possibilities for their radiographers to receive an advanced practicing in skills development even though the supply varied. The result shows that skills development is needed in all areas. Despite this, all hospitals do not express that skill development is important for their radiology department. Conclusion: Advanced skills development for radiographers is an interesting topic. There are more to figure out valid skill development. There is a need to develop radiographers in order to improve individually and together as X-ray department.

No description available.

Bakgrund: Antal röntgenundersökningar som utförs med Computer Tomografi (CT) ökar ständigt i sjukvården, vilket har lett till en ökad mängd farlig strålning som patienter och vårdpersonal utsätts för och därmed följer en rad risker. Därför är det eftersträvansvärt att minimera denna stråldos men även bibehålla bildkvalité och diagnostisk säkerhet. Detta kommer dock med en mängd utmaningar som kräver nya tekniker och protokoll. För att dessa ska appliceras korrekt krävs även att den ansvariga vårdpersonalen besitter god kunskap inom området.  Syfte: Syfte med denna studie är att beskriva fördelar och nackdelar med lågdos CT (LDCT) vid buk undersökningar. Metod: Den systematiska litteraturstudien sammanställer vetenskapliga artiklar från bland annat PubMed vars kvantitativa eller kvalitativa svar anses kunna besvara den kvalitativa frågeställningen.  Resultat: Lågdosprotokoll för CT ger i många fall en liknande diagnostisk säkerhet som konventionell CT samtidigt som dosen sänks kraftigt. Dock begränsas effektiviteten av lågdosprotokollen för bukundersökningar i fall där patienten är överviktig och kan ibland inte appliceras alls om de patologiska fenomenen är för små. Överlag överväger fördelarna med lågdos CT dess nackdelar i de flesta fall. Slutsats: Resultatet har visat att lågdos CT kan uppnå samma diagnostiska säkerhet som CT undersökningar med standarddos. Vårdpersonal bör dock vara medveten om begränsningarna med lågdosprotokollen för att undvika risken för upprepning av undersökningar. Mer forskning kring ämnet kan potentiellt driva ner stråldosen ytterligare och med bättre kunskap bland personalen kan diagnoser ställas korrekt och risken för strålskador med CT kan minimeras.