Выпуск 4, 2022

Evaluation of CT acquisition protocols effect on Hounsfield units and optimization of CT-RED calibration curve selection in radiotherapy treatment planning systems

O. Nhila$^1$, M. Talbi$^2$, M. El Mansouri$^1$, M. El katib$^1$, C. El Mahjoub$^1$

The acquisition parameters of a scanner affect the CT number (HU) of the CT images. The degree of effect depends on the change of parameters, the make of scanner, the type of phantom and the density of substitute materials. This work investigates the changes in Hounsfield units (HU) that can result when the acquisition protocol is changed. In the literature, there is a lack of investigation in the area of optimization of the CT-RED calibration curve protocol. A Computerized Imaging Reference System (CIRS) electron density phantom Model 062 was scanned with a HITACHI CT 16 slice Supria scanner, the parameters studied are; Tube voltage, tube current mAs, collimation, slice thickness, field-of-view (FOV), and image reconstruction filters, all parameters are fixed and only one is varied each time to see how this parameter affects the CT number. The tube voltage and the change of reconstruction filter from the body to head, the use of beam hardening correction significantly affects the Hounsfield units in dense bone by a RED of 1.152. For the other substitute materials, the Hounsfield units remained within the tolerances indicated in recent reviews, ±20 HU for soft tissues and ±50 HU for air and bone whatever the parameter varied. In some cases, the acquisition parameters need to be modified according to the morphology of the patient and the region of interest. Therefore, several calibration curves may be included in a TPS, this may increase the risk of incorrect selection of the calibration curve. This work provides a methodology to minimize the number of calibration curves within the tolerances provided in the literature to avoid the risk of incorrect selection of the calibration curve. In this study, three CT-RED calibration curves, are in agreement with all CT spectra used for patient imaging.

А. А. Пряничников$^{1,2}$, А. П. Черняев$^2$, М. А. Белихин$^{1,2}$, П. Б. Жоголев$^1$, А. Е. Шемяков$^1$, И. Н. Завестовская$^1$

Протонная терапия – одна из быстроразвивающихся разновидностей дистанционной лучевой терапии онкологических новообразований. Использование протонной радиографии и томографии - методов, в которых относительная тормозная способность среды для протонов восстанавливается напрямую, значительно повысит точность и эффективность протонной терапии. В рамках данной работы приводятся результаты экспериментальных работ, проведенных на синхротроне комплекса протонной терапии «Прометеус», по оптимизации нового режима работы установки с пучком сверхнизкой интенсивности для задач протонной радиографии и томографии. Описываются ключевые изменения параметров выводимого пучка при работе со сверхнизкой интенсивностью, а также методы контроля таких пучков.

The group law for the new internal-spacetime mapping between the group of internal electromagnetic gauge transformations and the groups LB1 and LB2 of spacetime tetrad transformations.

A. Garat

In this note we will demonstrate the nature of the group law for the internal-spacetime mapping between the local group of internal electromagnetic gauge transformations and the local groups of tetrad transformations LB1 and LB2 introduced previously. This proof is not trivial and that is why we present the manifest deductions step by step. This map is at the core of grand field unification since it explicitly displays the non-trivial mechanism of tetrad unification between the electromagnetic field and the gravitational field. We will show in a theorem that these mappings between the local internal group of electromagnetic gauge transformations and separately both LB1 and LB2 satisfy the group law.

Ю. А. Еремин$^1$, А. С. Пензарь$^2$

В настоящей работе рассматривается задача дифракции плоской электромагнитной волны на бесконечном слоистом магнитоплазмонном наноцилиндре. Учет возникающих эффектов пространственной дисперсии в золотой оболочке, также известных как эффекты нелокальности, осуществляется в рамках теории обобщенного нелокального оптического отклика. На основе новой схемы метода дискретных источников проводится анализ влияния деформации частицы и эффекта пространственной дисперсии на положение и амплитуду максимума поглощения энергии. Показано, что положение максимума можно сдвигать в область прозрачности биологических тканей человека за счет вариации толщины золотой оболочки и материала ядра. Установлено, что учет пространственной дисперсии в металлической оболочке приводит к снижению интенсивности поглощения и сдвигу положения максимума в коротковолновую область.

М. М. Губаева$^1$, Р. Н. Жохов$^2$, К. Г. Клименко$^{1,3}$, Т. Г. Хунджуа$^4$

Методом Хартри--Фока исследована (2+1)-мерная безмассовая модель Тирринга с 4-х компонентными ферми-полями. Показано, что ее основное состояние -- смешанная фаза, состоящая из фазы, в которой возникающая динамически масса фермиона нарушает спонтанно киральную инвариантность модели, а также фазы с массой ферми-частиц, нарушающей $\cP$ четность. При этом установлено, что динамическая генерация массы фермиона возможна при любом конечном количестве ферми-полей.

У. А. Близнюк$^{1,2}$, П. Ю. Борщеговская$^{1,2}$, С. А. Золотов$^1$, В. С. Ипатова$^2$, Г. А. Крусанов$^3$, А. Д. Никитченко$^1$, Ф. Р. Студеникин$^{1,2}$, А. П. Черняев$^{1,2}$

В данной работе получены аналитические зависимости, описывающие спектр электронов и распределение дозы по глубине объекта при его облучении пучком ускоренных электронов с начальной энергией от 1 до 10 МэВ после прохождения алюминиевых пластин толщиной от 1 мм до 5 мм. Разработанная математическая модель позволяет восстановить спектр пучка электронов после прохождения пластин с ошибкой не более 10% и глубинные дозовые распределения с ошибкой не более 5%.

Е. А. Воробьева$^{1,3}$, Д. О. Пешнина$^{1,2}$, А. А. Татаринцев$^{1,2}$, А. П. Евсеев$^{1,2}$, А. А. Шемухин$^{1,2}$

Многостенные углеродные нанотрубки были получены методом пиролитического газофазного осаждения, после чего были синтезированы композиты с эпоксидной смолой. Спектры комбинационного рассеяния демонстрируют характерные пики углеродных нанотрубок на образцах композитов с эпоксидной смолой. Зарядовые характеристики полученных образцов исследовали с помощью электронно-зондового измерительного комплекса. В образцах композитов на основе ориентированных нанотрубок с эпоксидной смолой зарядка под электронным пучком наблюдалась в значительно меньшей степени. Полученные данные демонстрируют возможность использования полимерного композита с ориентированными нанотрубками в качестве антидинатронного покрытия.

А. Е. Иешкин$^1$, А. Д. Завильгельский$^{1,2}$, М. Е. Беляев$^1$, А. В. Назаров$^2$

С помощью численного моделирования методом молекулярной динамики исследованы температурные зависимости коэффициента распыления меди кластерными ионами аргона в диапазоне температур от 300 К до 1100 К (0.8 температуры плавления). Кластеры аргона с фиксированной энергией 10 кэВ имели размеры от 50 до 500 атомов. Обнаружено, что с ростом размера кластера, то есть с уменьшением удельной энергии его атомов, зависимость коэффициента распыления от температуры становится более выраженной. Проведено сравнение результатов с моделью тепловых пиков.

А. Е. Жителев, А. В. Козарь

Разработка методов анализа и синтеза многослойных периодических структур с заданными характеристиками является актуальной проблемой для решения ряда задач как прикладной, так и фундаментальной физики. На основании метода связанных волновых толщин и построенного на его основе алгоритма, были найдены точные аналитические соотношения, включающие все множество структурных решений и позволяющие синтезировать многослойные структуры с заданными амплитудно-фазовыми характеристиками, для любых значений показателей преломления, как согласуемых сред, так и материалов слоев таких структур.

И. О. Джунь, Г. В. Бабайцев, А. В. Макунин, И. Л. Ромашкина, М. Г. Козин, Н. Г. Чеченин

Трехслойные тонкопленочные магнитные структуры NiFe/IrMn/NiFe, полученные методом магнетронного распыления на постоянном токе в присутствии постоянного магнитного поля 420 Э, исследованы методом ферромагнитного резонанса (ФМР). Для образцов с жесткими Ni40Fe60 и мягкими Ni75Fe25 ферромагнитными слоями одинаковой толщины 10 нм проведено сравнение зависимостей обменного смещения, угла рассогласования между одноосной и однонаправленной анизотропией и ширины линии ФМР от толщины антиферромагнитного слоя IrMn в диапазоне от 2 до 50 нм. Возможные причины наблюдаемых зависимостей обсуждаются с использованием данных других авторов, а также наших предыдущих данных для двухслойных структур.

С. А. Никитин, Ю. А. Овченкова, М. Е. Блинова, И. С. Терёшина

В работе проведены прямые измерения магнитокалорического эффекта (МКЭ) и расчеты изменения магнитной энтропии большой группы соединений GdMn1-xTxSi (T = Ti, Fe, Co) со структурой типа CeFeSi. Все исследованные соединения упорядочиваются ферро- или ферримагнитно в широком интервале температур от 120 К до 390 К. Максимальное значение МКЭ (DТад = 1.1 К при изменении внешнего магнитного поля от 0 до 12 кЭ) наблюдается для соединения GdFeSi. Полученные концентрационные зависимости температур Кюри и значений МКЭ анализируются в предположении зонного характера магнетизма 3d-подрешетки.

Э. М. Ибрагимова$^1$, М. К. Cалахитдинова$^2$

В работе представлены результаты структурных исследований стекол состава K2ОAl2O3B2O3 с добавками Fe2O3 от 0,1 до 3,0 мас. %, подвергнутых терморадиационной обработке при температурах облучения образцов 423, 473, 523 и 573 К в гамма-поле 60С при мощности дозы 236 Р/с. Спектры рентгеновской дифракции выявили кристаллическую структуру наноразмерных включений оксидов железа, фаз магнетита и гематита в сетке стекла. РЭМ показала, что гамма-облучение в дозах (0,3-1,0) 10^6 Р снижает исходную шероховатость поверхности с 0,5 до 0,1, а терморадиационная обработка в высокой степени полирует поверхность.