Biomedical Engineering and Bioengineering Commons^™

Domain Adaptive Federated Learning For Multi-Institution Molecular Mutation Prediction And Bias Identification, W. Farzana, M. A. Witherow, I. Longoria, M. S. Sadique, A. Temtam, K. M. Iftekharuddin

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

Deep learning models have shown potential in medical image analysis tasks. However, training a generalized deep learning model requires huge amounts of patient data that is usually gathered from multiple institutions which may raise privacy concerns. Federated learning (FL) provides an alternative to sharing data across institutions. Nonetheless, FL is susceptible to a few challenges including inversion attacks on model weights, heterogenous data distributions, and bias. This study addresses heterogeneity and bias issues for multi-institution patient data by proposing domain adaptive FL modeling using several radiomics (volume, fractal, texture) features for O6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) classification across multiple institutions. The proposed …

Estimation Of Differential Pathlength Factor From Nirs Measurement In Skeletal Muscle, B. Koirala, A. Concas, A. Cincotti, Yi Sun, A. Hernández, M. L. Goodwin, L. B. Gladden, N. Lai

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

The utilization of continuous wave (CW) near-infrared spectroscopy (NIRS) device to measure non-invasively muscle oxygenation in healthy and disease states is limited by the uncertainties related to the differential path length factor (DPF). DPF value is required to quantify oxygenated and deoxygenated heme groups' concentration changes from measurement of optical densities by NIRS. An integrated approach that combines animal and computational models of oxygen transport and utilization was used to estimate the DPF value in situ. The canine model of muscle oxidative metabolism allowed measurement of both venous oxygen content and tissue oxygenation by CW NIRS under different oxygen delivery …

Matrix Stiffness Sensing By Nascent Adhesions And The Role Of Riam In Adhesion Assembly, Nikhil Mittal

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Mechanical stiffness of the extracellular matrix (ECM) impacts many cellular functions such as proliferation, migration, and differentiation. ECM stiffness is sensed by a cell via integrin-based focal adhesions (FAs) by changing conformation and biochemical activities of molecules within FAs by the exchange of the force between the ECM and filamentous actin (F-actin). Cells in turn respond to this stiffness by generating traction force that plays an important role in many biological events such as tissue morphogenesis, stem cell differentiation, wound healing, and cancer cell metastasis. The stiffness of the extracellular matrix induces differential tension within integrin-based adhesions. Understanding stiffness sensing …

An Fpga-Based Eit System For Deep Space Medical Imaging, Kendall R. Farnham

Dartmouth College Ph.D Dissertations

Dangers associated with high radiation and microgravity exposure in space are critical challenges inhibiting us from exploring deep space and pursuing long-duration missions, as current medical systems are unable to monitor, diagnose, or treat tissue injury within physical spacecraft constraints and communication limits. Ultrasound (US) is the current imaging system used on the International Space Station, but this technology relies on telemedical support (or onboard artificial intelligence/autonomous capabilities) for both operation and diagnosis, posing challenges for crews isolated in deep space. Electrical impedance tomography (EIT) is a non-invasive, non-ionizing technology that produces images of the electrical properties of tissues and …

Serious Game-Based Training For Improved Utilization Of A Novel Temporalis Emg Interface For Controlling Powered Wheelchairs, Calvin Macdonald

Honors Undergraduate Theses

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a terminal neurodegenerative disease that leads to a lack of independent mobility. One solution uses a unilateral surface EMG (sEMG) interface on the temporalis muscle to provide autonomous control of a powered wheelchair. Limbitless Journey, an EMG-controlled serious game, intends to provide users with a virtual environment to train in before use in a real-world scenario. A recent study analyzed the effect of video game training on the use of sEMG systems on the forearm, showing significant improvement in the usage of the interface but no difference between Free Play and structured play. The study …

Evaluation Of Silk Fibroin And Hylauronic Acid As Otic Drug Delivery System Additives; Investigation Of Silk Fibroins Responses To Enviromental Stimulii, Kolton Charles Sandau

Graduate Student Theses, Dissertations, & Professional Papers

The Serban lab has previously developed and reported on a single application drug delivery system for the treatment of otitis externa. Otitis externa also known as outer ear infections is a very common ailment that impacts large portions of both human and domestic animal populations. Typical treatment for otitis externa typically requires an extended dosing regimen over several days that is inconvenient and can lead to poor clinical outcomes due to poor patient compliance. Our delivery system employs a thixotropic gel to deliver a steady dose of medication over the duration of the infection.

Here we evaluated the reproducibility and …

Integrating Therapy Into Play: Stand-On Ride-On For A Child With Cerebral Palsy, Kira Flanagan

UNF Graduate Theses and Dissertations

This study focuses on the development of an adaptive ride-on toy specifically designed for a 2.5-year-old child with spastic diplegic cerebral palsy. As a feasibility study, the primary objective of this innovative device is to enhance motor function, foster autonomy, and improve the overall quality of life for the child. The Power Mobility Device (PMD) integrates actuation and steering modifications, and a harness mechanism tailored to meet the child's unique needs. Comprehensive assessments of the child's spatiotemporal gait characteristics were conducted before and after a three-month usage period. The results reveal significant improvements in the child's ability to control dynamic …

Gamma Amplitude-Envelope Correlations Are Strongly Elevated Within Hyperexcitable Networks In Focal Epilepsy, Manoj Raghavan, Jared Pilet, Chad Carlson, Christopher T. Anderson, Wade Mueller, Sean Lew, Candida Ustine, Priyanka Shah-Basak, Vahab Youssofzadeh, Scott A. Beardsley

Biomedical Engineering Faculty Research and Publications

Methods to quantify cortical hyperexcitability are of enormous interest for mapping epileptic networks in patients with focal epilepsy. We hypothesize that, in the resting state, cortical hyperexcitability increases firing-rate correlations between neuronal populations within seizure onset zones (SOZs). This hypothesis predicts that in the gamma frequency band (40–200 Hz), amplitude envelope correlations (AECs), a relatively straightforward measure of functional connectivity, should be elevated within SOZs compared to other areas. To test this prediction, we analyzed archived samples of interictal electrocorticographic (ECoG) signals recorded from patients who became seizure-free after surgery targeting SOZs identified by multiday intracranial recordings. We show that …

Designing A Use-Error Robust Machine Learning Model For Quantitative Analysis Of Diffuse Reflectance Spectra, Allison Scarbrough, Keke Chen, Bing Yu

Biomedical Engineering Faculty Research and Publications

Significance

Machine learning (ML)-enabled diffuse reflectance spectroscopy (DRS) is increasingly used as an alternative to the computation-intensive inverse Monte Carlo (MCI) simulation to predict tissue’s optical properties, including the absorption coefficient,μaand reduced scattering coefficient, μs′.

Aim

We aim to develop a use-error-robust ML algorithm for optical property prediction from DRS spectra.

Approach

We developed a wavelength-independent regressor (WIR) to predict optical properties from DRS data. For validation, we generated 1520 simulated DRS spectra with the forward Monte Carlo model, where μa=0.44 to 2.45cm−1, and μs′=6.53 to 9.58cm−1. We introduced common use-errors, such as wavelength miscalibrations and intensity fluctuations. Finally, we …

Multi-Functional Gelatin-Dithiolane Hydrogels For Tissue Engineering, Saad Asim

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Biomaterials that integrate multiple functionalities, mimic the extracellular matrix (ECM) microenvironment to support cellular growth, and adhere robustly to damaged tissues are highly needed to advance tissue engineering. Protein-based biomaterials are promising due to their inherent biocompatibility, biomimicry, biodegradation, and cell-supportive properties. Herein, by leveraging the unique ability of dithiolanes to generate on-demand in-situ thiols, we developed a new class of dithiolane-modified, protein-based biomaterial that combines unique, seemingly opposing functions for tissue engineering. Dithiolane-modified gelatin, a model protein used herein, enabled photoinitiator-free photo-crosslinking to form multi-functional gelatin-dithiolane (GelDT) hydrogels, which displayed exceptional long-term stability in cell culture media (>28 …

Computational Analysis Of Vascular Aneurysms, Seyedmostafa Rezaeitaleshmahalleh

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Vascular aneurysms, such as intracranial aneurysms (IAs) and abdominal aortic aneurysms (AAAs), pose significant health risks, particularly upon rupture. Disturbed hemodynamics, characterized by swirling flow patterns, can lead to cellular and structural changes that disrupt normal physiological processes and contribute to destructive vascular remodeling. Integrating hemodynamic analysis into clinical assessments of aneurysms has become crucial, especially through patient-specific computational fluid dynamics (CFD) simulations based on medical imaging. However, the complexity of CFD tools presents challenges in model creation and post-simulation analysis, limiting their accessibility to clinicians.
This project aimed to advance aneurysm management by exploring the role of intraluminal thrombus …

การพัฒนาแผ่นปิดแผลที่มีโปรตีนกาวไหมและสารสกัดจากอบเชยสำหรับแผลติดเชื้อ, สิริพร ปิยะพันธ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โปรตีนกาวไหม (Silk sericin) เป็นโปรตีนจากธรรมชาติ ซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งจากการสกัดรังไหมเอาเส้นใยไหม (Silk fibroin) ไปใช้ โปรตีนกาวไหมถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลายในงานทางการแพทย์ ไม่ว่าจะเป็นงานด้านการนำส่งยา สเต็มเซลล์ การสร้างเนื่อเยื่อใหม่ แผ่นปิดแผล ในรูปแบบของ แผ่นฟิล์ม (film) ไฮโดรเจล (hydrogel) โครงเลี้ยงเซลล์ (scaffold) หรืออนุภาคระดับไมโคร/นาโน เป็นต้น ในงานวิจัยชิ้นนี้ผู้วิจัยมีความสนใจที่นำโปรตีนกาวไหมมาขึ้นรูปเป็นแผ่นปิดแผล ร่วมกับการใช้พอลิไวนิลแอลกอฮอล์และกลีเซอรีน ด้วยการเชื่อมขวาง 2 รูปแบบ คือ การเชื่อมขวางทางกายภาพโดยกระบวนการ freeze-thaw และการเชื่อมขวางทางเคมีด้วยสารเชื่อมขวางกลูตาราลดีไฮด์ (glutaraldehyde) และทำการศึกษาคุณสมบัติต่างๆ จากการศึกษา พบว่า แผ่นปิดแผลที่ขึ้นรูปได้ทั้ง 2 แบบ มีรูพรุนกระจายอยู่ทั่วทั้งแผ่น โครงสร้างภายในจับกันเป็นโครงข่ายได้เป็นอย่างดี ผลการวิเคราะห์หมู่ฟังก์ชัน ปรากฎว่า พบหมู่ amide I ที่ 1618-1640 cm-1 (C=O stretching) หมู่ amide II ที่ 1518-1638 cm-1 (N-H bending and C-N stretching) และ หมู่ amide III ที่ 1238 cm-1 (C-N and C=O stretching) จากแผ่นปิดแผลทุกชนิด โดยในแผ่นปิดแผลที่ใช้สารเชื่อมขวางกลูตาราลดีไฮด์จะพบ peak ที่2830 -3000 cm-1 ซึ่งแสดงถึงพันธะ C-H ของหมู่อัลดีไฮด์กับหมู่แอลคิล การทดสอบสมบัติเชิงกล (mechanical property) แสดงให้เห็นว่า การเชื่อมขวางทั้ง 2 วิธี ทำให้ค่ามอดูลัสของยัง (Young’s modulus) เพิ่มขึ้น แผ่นปิดแผลสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้มากขึ้น และการเชื่อมขวางทางกายภาพยังทำให้ระยะยืดที่จุดขาด (elongation at break) ของแผ่นปิดแผลสูงขึ้น แต่ในขณะเดียวระยะยืดที่จุดขาด (elongation …

การพัฒนาเท้าเทียมที่สามารถปรับ Roll-Over Shape สำหรับผู้พิการที่มีกิจวัตรประจำวันระดับต่ำถึงปานกลาง, ณิชนันทน์ ปิดทอง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้เสนอการออกแบบเท้าเทียมแบบใหม่ที่สามารถปรับ Roll-over shape ได้สำหรับผู้พิการที่มีระดับกิจกรรมต่ำถึงปานกลาง เนื่องจากเท้าเทียมสำหรับผู้พิการที่ได้รับสิทธิเบิกจ่ายจากรัฐบาลจะเป็นเท้าเทียม SACH ซึ่งมีข้อจำกัดคือลักษณะฝ่าเท้าที่มีความแข็งและไม่สามารถงอข้อเท้าได้ จึงเป็นเหตุให้ผู้พิการมีลักษณะการเดินที่ไม่สมมาตร โดยเท้าเทียมวิจัยนี้จะสามารถปรับ Roll-over shape ตามความสูงของแต่ละบุคคล เพื่อพัฒนาความสมมาตรในการเดินให้ดีขึ้น การออกแบบเท้าเทียมจะคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เช่น ความยาวเท้า น้ำหนัก และส่วนสูง ซึ่งส่วนสูงเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อ Roll-over shape ดังนั้นเท้าเทียมจึงได้รับการพัฒนาให้สามารถปรับ Roll-over shape ได้เพื่อรองรับผู้พิการที่มีส่วนสูงที่แตกต่างกัน การทดสอบความแข็งแรงและ Roll-over radius ทำโดยวิธีการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ด้วยโปรแกรม ANSYS 2021R2 และมีการทดสอบการเดินกับผู้พิการจริงแบบ Single Pilot Study เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของเท้าเทียมวิจัยกับความสมมาตรของการเดิน เท้าเทียมวิจัยนี้ถูกออกแบบให้สามารถปรับ Roll-over radius ได้ 289 297 และ 323 มม. ตามลำดับ และจากการทดสอบการเดินกับผู้พิการพบว่าดัชนีสมมาตรจะเพิ่มขึ้นเมื่อปรับเท้าเทียมให้มี Roll-over radius ที่มากขึ้น โดยมีค่าดัชนีความสมมาตรของ Roll-over radius 289 297 323 มม. และเท้า SACH คือ 0.03%, -0.77%, -7.12% และ -11.62% ตามลำดับ และค่าดัชนีความสมมาตรของ Step time สำหรับเท้าเทียมที่มี Roll-over radius 289 297 และ 323 มม. และเท้า SACH คือ -4.14%, -11.07%, -18.19% และ -21.30% ตามลำดับ และจากการทดสอบกับผู้พิการจริงพบว่าดัชนีความสมมาตรของเท้าเทียมที่มี Roll-over radius 289 มม. ดีกว่าเท้า SACH ในแง่ของ Roll-over radius และ Step time 99.7% …

Development Of Porous Poly(Methylmethacrylate) Beads For Toxic Cytokine Removal Application, Nutchanon Putthabucha

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Sepsis is a vital cause of death globally, primarily due to the uncontrolled secretion of cytokines that disrupt homeostasis. Hemoperfusion is an extracorporeal blood purification technique to treat sepsis that is uncomplicated and effective. The adsorbent material is the essence part of this technique. Since it has to direct contact with blood, the material requires necessary properties, including hemocompatibility, biocompatibility, mechanical stability, etc. Here in this thesis, we developed a new adsorbent material for hemoperfusion using PMMA beads suspension polymerization. Five different porogens, including ethyl acetate, tributyrin (short-chain triglycerides), MCT oil (medium-chain triglyceride), soybean oil (long-chain triglyceride), and toluene were …

การวิเคราะห์ผลกระทบทางชีวกลศาสตร์ของการใช้เครื่องมือผูกในการผ่าตัดเชื่อมข้อกระดูกสันหลังแบบสั้นด้วยวิธีการทางไฟไนต์เอลิเมนต์, ณัฐภัทร วิริยะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการทดสอบผลกระทบของการใช้อุปกรณ์ผูกมัดที่มีการปรับแต่งแต่ละรูปแบบต่อการผ่าตัดเชื่อมข้อแบบสั้นบริเวณกระดูกสันหลังส่วนเอวด้วยวิธีการทางไฟไนต์เอลิเมนต์ โดยจำลองลักษณะของกระดูกสันหลังส่วนเอวตั้งข้อ L1-L5 ของมนุษย์ และจำลองลักษณะการผ่าตัดด้วยวิธีการเชื่อมข้อผ่านลักษณะการผ่าตัดแบบ Posterior lumbar interbody fusion หรือ PLIF และ Posterolateral lumbar fusion หรือ PLF ซึ่งเป็นเทคนิคการผ่าตัดที่ได้รับความนิยมในการรักษาในปัจจุบัน ซึ่งจะเปรียบผ่านการใส่และไม่ใส่อุปกรณ์ผูกมัดรูปแบบใหม่นี้ ผลการวิจัยนำเสนอผ่านปัจจัยทางชีวกลศาสตร์ที่สำคัญได้แก่ ความสามารถในการเคลื่อนไหว (Range of motion, ROM), ความดันภายในหมอนรองกระดูกสันหลัง (Intradiscal pressure, IDP) และ แรงที่กระทำบนข้อต่อ Facet (Facet joints force, FJF) ซึ่งสูงขึ้นเมื่อผ่านการผ่าตัดด้วยวิธีการดังกล่าว ผ่านการปรับแต่งของตำแหน่งการตรึง, แรงตรึงตั้งต้น และ ลักษณะการตรึง จากผลการวิจัยพบว่าการใช้อุปกรณ์ผูกมัดดังกล่าวประกอบกับการผ่าตัดทั้ง 2 รูปแบบสามารถลดผลกระทบทางชีวกลศาสตร์ได้มากกว่าการผ่าตัดแบบไม่ใช้อุปกรณ์ควบคู่ ซึ่งให้ผลที่แตกต่างกันตามแต่ลักษณะการปรับแต่งของอุปกรณ์ดังกล่าว ซึ่งการค้นพบดังกล่าวสามารถต่อยอดและสร้างความเข้าใจมากขึ้นถึงปัจจัยหรือผลกระทบการใช้อุปกรณ์ผูกมัดประกอบกับการผ่าตัดเชื่อมข้อของกระดูกสันหลังเพื่อประโยชน์สูงสุดของการผ่าตัดและการรักษาให้มีประสิทธิภาพ

การพัฒนาท่อถ่างขยายทางเดินอาหารชนิดย่อยสลายได้ที่เคลือบผิวด้วยโปรตีนไฟโบรอินไหม, ธันยพร ฉันทโรจน์ศิริ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายในการพัฒนาท่อขยายหลอดอาหารชนิดย่อยสลายได้จากวัสดุ polydioxanone (PDO) ให้มีการย่อยสลายช้าลง โดยทำการขึ้นรูปด้วยเทคนิคการถักทอแบบ Hook cross เพื่อให้ได้ท่อถ่างขยายที่มีสมบัติเชิงกลเหมาะสมสำหรับการใช้ในทางเดินอาหาร ทำการศึกษาการบำบัดด้วยพลาสม่าเพื่อเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นผิว ทดสอบสมบัติเชิงกลของท่อถ่างขยายที่ขึ้นรูปด้วยโครงสร้างที่ต่างกัน การเคลือบโปรตีนไฟโบรอินลงบนเส้นไหม PDO และทดสอบอัตราการย่อยสลายของท่อถ่างขยายทางเดินอาหารที่เคลือบผิวด้วยโปรตีนไฟโบรอิน การศึกษานี้พบว่า มีการเพิ่มขึ้นของแรงขยายออกด้านข้างของท่อถ่างขยายเมื่อมีการเพิ่มความหนาแน่นของการถัก แต่เมื่อเพิ่มความหนาแน่นของการถักมากขึ้นจะทำให้แรงขยายลดลง และการขึ้นรูปแบบ Hook cross จะสามารถปรับรูปร่างของท่อถ่างขยายขึ้นกับรอยตีบได้ดีกว่าวิธีถักแบบ braided การบำบัดด้วยพลาสมานั้นถึงแม้จะช่วยเปลี่ยนแปลงสมบัติพื้นผิวของเส้นไหม PDO แต่ไม่ได้ช่วยเรื่องการเคลือบโปรตีนไฟโบรอิน การที่จะเคลือบโปรตีนไฟโบรอินลงบนท่อถ่างขยาย PDO ต้องใช้วิธีการเคลือบโดยใช้ไนโตรเจนเหลวและเอธานอล เมื่อผ่านการเคลือบด้วยโปรตีนไฟโบรอินแล้ว เส้นไหม PDO มีการเปลี่ยนแปลงสมบัติพื้นผิวทั้งในด้านโมเลกุลพื้นผิวและความชอบน้ำ และท่อถ่างขยายทางเดินอาหาร PDO ที่ผ่านการเคลือบด้วยโปรตีนไฟโบรอินมีการย่อยสลายช้ากว่าท่อถ่างขยายทางเดินอาหารที่ไม่ได้เคลือบด้วยโปรตีนไฟโบรอิน 4 สัปดาห์ และมีการละลายของโปรตีนไฟโบรอินออกมาอย่างรวดเร็วใน 4-8 สัปดาห์แรก และได้ทดสอบการใส่ท่อถ่างขยายทางเดินอาหาร PDO ในลำไส้สุกร ซึ่งพบว่าการเคลือบโปรตีนไฟโบรอินอาจทำให้การกางของท่อถ่างขยายนั้นน้อยกว่าแบบที่ไม่ได้ผ่านการเคลือบ ซึ่งจะสามารถนำไปพัฒนาใช้ในทางคลินิกได้ต่อไป

Development Of Spinal Tethering Device For Posterior Lumbar Interbody Fusion: A Finite Element Study, Nuttawut Janwimaluang

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Adjacent Segment Disease (ASDis) is the complication occurring after Posterior Lumbar Interbody Fusion (PLIF) surgery due to increased mechanical stress at adjacent unfused segments. Tethering techniques have been studied to mitigate the risk of ASDis by adjusting the spinal load distribution. This study investigates the biomechanical effects of tethering with Finite Element Analysis (FEA), using a validated L1-L5 spine finite element model focusing on Intervertebral Disc (IVD) pressure and Range of Motion (ROM). The model was applied in four movement directions (Flexion, Extension, Lateral bending, Axial rotation) with tethering applied at the spinous process under two pretension forces (25 N …

Modernizing And Harmonizing Regulatory Data Requirements For Genetically Modified Crops-Perspectives From A Workshop, Nicholas P Storer, Abigail R Simmons, Jordan Sottosanto, Jennifer A Anderson, Ming Hua Huang, Debbie Mahadeo, Carey A Mathesius, Mitscheli Sanches Da Rocha, Shuang Song, Ewa Urbanczyk-Wochniak

Faculty, Staff and Student Publications

Genetically modified (GM) crops that have been engineered to express transgenes have been in commercial use since 1995 and are annually grown on 200 million hectares globally. These crops have provided documented benefits to food security, rural economies, and the environment, with no substantiated case of food, feed, or environmental harm attributable to cultivation or consumption. Despite this extensive history of advantages and safety, the level of regulatory scrutiny has continually increased, placing undue burdens on regulators, developers, and society, while reinforcing consumer distrust of the technology. CropLife International held a workshop at the 16th International Society of Biosafety Research …

The Effect Of Phase-Separated Microstructures On Cell Migration In 3d Dextran Hydrogels, Jenifer Sidhwa

Honors Theses and Capstones

No abstract provided.

Non-Invasive Monitoring Device For Early Detection Of Breast Cancer Related Lymphedema, Amy Prendergast

Honors Theses and Capstones

Breast Cancer Related Lymphedema (BCRL) is a common co-morbidity in cancer survivors following neoadjuvant therapies such as chemotherapy, radiation, and/or surgery. It is brought about by the disruption in the lymphatic system (think lymph node biopsy) that leads to a buildup of lymphatic fluid in the arm. Current diagnostic strategies for this condition are merely retroactive, and fairly limited in the parameters that are examined to ensure patient well-being long term. We hypothesize that with an approach that mimics bioimpedance spectroscopy analysis, we will be able to provide a clinical support tool that would better determine early stages of lymphedema …

Integrative Machine Learning Approaches For Enhanced Classification Of Genomic Sequences: A Next-Generation Sequencing Perspective, Sujatha Alla, Nagesh Bheesetty, Sai Gireesh Komaragiri, Prasanthi Chidipudi, Joshit Mohanty, Sathish Kumar Chintala, Jubin Thomas, Jayapal Vummadi, Hemanth Volikatla, Navin Kamuni

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

The advent of Next-Generation Sequencing (NGS) techniques has revolutionized genomic research by enabling the rapid sequencing of DNA and RNA. This data can be used for various applications, including genome sequencing, transcriptome profiling, metagenomics, and epigenetics studies. For this study, DNA classifier dataset was extracted from UCI repository of machine learning databases. This vast amount of genomic data necessitates the development of sophisticated machine learning (ML) models for effective classification and analysis. This study presents a comprehensive comparison of various ML models, including Support Vector Machines (SVM), Random Forests (RF), and Neural Networks (NNs), approaches, in classifying genomic data. We …

Improving Neuropathological Analysis With Aβgan: Addressing Morphology Imbalance For Efficient Alzheimer's Disease Diagnosis, Sujatha Alla, Prasanthi Chidipudi, Nagesh Bheesetty, Vedvikash Reddy Velur, Joshit Mohanty, Puneeth Bheesetty, Marisha Jmukhadze, Narendra Lakshmana Gowda, Sai Gireesh Komaragiri

Engineering Management & Systems Engineering Faculty Publications

Histopathologists are experiencing a digital revolution in their field thanks to the digitization of Whole Slide Images (WSIs), which are microscope slides of tissue that can measure gigapixels in size. With so much high resolution data at their disposal, computer vision techniques can now be used to automate laboratory processes, create visual standards, and increase analysis throughput, all of which reduce the workload of pathologists [1]. The "gold" standard in neuropathology, particularly for Alzheimer's Disease- is pathological diagnosis made by looking at White Matter Inclusions (WSIs) in brain tissue. Semi-quantitative scoring in accordance with the standards established by the Consortium …

Advancements And Challenges In Additively Manufactured Functionally Graded Materials: A Comprehensive Review, Suhas Alkunte, Ismail Fidan, Vivekanand Naikwadi, Shamil Gudavasov, Mohammad Alshaikh Ali, Mushfig Mahmudov, Seymur Hasanov, Muralimohan Cheepu

Engineering Technology Faculty Publications

This paper thoroughly examines the advancements and challenges in the field of additively manufactured Functionally Graded Materials (FGMs). It delves into conceptual approaches for FGM design, various manufacturing techniques, and the materials employed in their fabrication using additive manufacturing (AM) technologies. This paper explores the applications of FGMs in diverse fields, including structural engineering, automotive, biomedical engineering, soft robotics, electronics, 4D printing, and metamaterials. Critical issues and challenges associated with FGMs are meticulously analyzed, addressing concerns related to production and performance. Moreover, this paper forecasts future trends in FGM development, highlighting potential impacts on diverse industries. The concluding section summarizes …

Compton Scattering Of Mammographic Soft X-Ray Beams By Alkali And Transition Metal Salt Filters Produce X-Ray Interference Zones That May Have Treatment Potential For Localized Cancer Lesions, Subhendra N. Sarkar, Eric Lobel, Sabina Rakhmatova, Derbie Desir, Somdat Kissoon, Daler Djuraev, Katie Tam

Publications and Research

In breast x-ray imaging scattered radiation adds 50% of harmful radiation dose from anisotropic Compton scattering mechanism. We have been working with double layered inorganic salt materials that can induce Compton scattering to the incident mammographic x ray beams (in 20-30 kVp range) with adequate isotropy (angular control). Typically metal nitrates and alkali halide salt layers are shown here to cause low energy radiation interference zones with high and low photon intensities and local flux heterogeneity in terms of flux covariance. Spatial variation of low energy photon flux creates concentrated and sparse radiation zones that may be used to induce …

Advancements In Sarcoma- And Nerve-Specific Fluorescence Imaging For Surgical Guidance, Kendra A. Hebert

Dartmouth College Master’s Theses

Fluorescence guided surgery (FGS) is an evolving field that aims to improve patient outcomes by using fluorophores to identify important tissues during surgery, such as tumors and nerves. In this thesis work, we explored different methods of identifying nerve and tumor tissues for FGS and a novel fluorescence-based method to determine the depths of these structures.

Researchers have explored using fluorescence guided surgery for surgical resection of cancerous tissues, including recent work by our group focusing on identifying soft tissue sarcomas with ABY-029, an epidermal growth factor receptor targeting probe. However, our preclinical and clinical work shows no single reporter …

De-Risking Pretreatment Of Microalgae To Produce Fuels And Chemical Co-Products, Jacob S. Kruger, Skylar Schutter, Eric P. Knoshaug, Bonnie Panczak, Hannah Alt, Alicia Sowell, Stafanie Van Wychen, Matthew Fowler, Kyoko Hirayama, Anuj Thakkar, Sandeep Kumar

Civil & Environmental Engineering Faculty Publications

Conversion of microalgae to renewable fuels and chemical co-products by pretreating and fractionation holds promise as an algal biorefinery concept, but a better understanding of the pretreatment performance as a function of algae strain and composition is necessary to de-risk algae conversion operations. Similarly, there are few examples of algae pretreatment at scales larger than the bench scale. This work aims to de-risk algal biorefinery operations by evaluating the pretreatment performance across nine different microalgae samples and five different pretreatment methods at small (5 mL) scale and further de-risk the operation by scaling pretreatment for one species to the 80 …