Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Propozycja strategii postępowania z planami leczenia dla akceleratorów liniowych o różnej konstrukcji kolimatora

Charmacińska Magdalena, Skrobała Agnieszka, Styś Sara, Pawałowski Bartosz

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2020

|

Vol. 9, nr 5

375--381

PL

Wprowadzenie W codziennej pracy ośrodka radioterapeutycznego nieuniknione są przerwy w działaniu aparatów spowodowane awariami lub przeglądami akceleratorów medycznych. W celu zachowania ciągłości leczenia pacjenci napromieniani są na innych dostępnych w ośrodku aparatach. Ze względu na to, że każdy z radioterapeutycznych planów leczenia dostosowany jest do aparatu, na którym plan ma być realizowany, koniecznym jest przygotowywanie zastępczych planów leczenia na pozostałe aparaty. Cel Celem pracy było zaproponowanie strategii postępowania z radioterapeutycznym planem leczenia w technice VMAT (ang. Volumetric Modulated Arc Therapy), tzw. planem oryginalnym w przypadku niedostępności aparatu źródłowego na przykładzie pacjentów z nowotworem stercza. Materiał i metoda Do badań zostały włączone trzy akceleratory firmy Varian znajdujące się w jednym centrum onkologii: TrueBeam, Clinac 2300 CD-S oraz Unique, posiadające 120-listkowy kolimator wielolistkowy MLC Millenium. Do przeprowadzenia badania zebrano grupę 24 pacjentów z rakiem stercza. Porównano plany leczenia pod względem liczby jednostek monitorowych oraz dawek w objętości PTV i w narządach krytycznych. Plany zweryfikowano i przeanalizowano dozymetrycznie za pomocą metody gamma. Wyniki Różnice w liczbie jednostek monitorowych pomiędzy oryginalnymi i zastępczymi planami leczenia nie przekraczały akceptowalnej wartości 2%. Zaobserwowano brak różnic pomiędzy dawkami w objętości PTV. Różnica dawki w analizowanych narządach krytycznych nie przekraczała akceptowalnego progu 2%. Wszystkie plany leczenia uzyskały minimum 95% zgodności dla weryfikacji dozymetrycznych metodą współczynnika gamma. Wnioski Wykonane badanie potwierdza możliwość realizowania radioterapeutycznych planów leczenia wykonanych w technice VMAT zamiennie na trzech akceleratorach (TrueBeam, Clinac 2300 CD-S oraz Unique, Varian), posiadających 120-listkowy kolimator MLC Millenium, dla pacjentów z nowotworem stercza.

EN

Introduction In the routine clinical work in the radiotherapeutic center, there are interruptions of the medical accelerators caused by failures or maintenance. In order to maintain the continuity of treatment, patients are irradiated with other devices available at the center. Due to the fact that each of the radiotherapeutic treatment plans is adapted to the particular accelerator on which the plan is to be implemented, it is necessary to prepare alternative treatment plans for the other accelerators. Aim The aim of the study was to propose a strategy for dealing with a radiotherapeutic treatment plan in the VMAT technique (Volumetric Modulated Arc Therapy), the so-called original plan in case of unavailability of the source accelerators on the example of patients with prostate cancer. Material and methods The study included three Varian accelerators located in one oncology center: TrueBeam, Clinac 2300 CD-S and Unique, equipped with a 120-leaf MLC Millenium multi-leaf collimator. A group of 24 patients with prostate cancer was collected for the study. Treatment plans were compared in terms of the number of monitor units and doses for PTV volume and critical organs. The plans were verified and dosimetrically analyzed using the gamma method. Results The differences in the number of monitor units between the original and two backup treatment plans did not exceed the acceptable value of 2%. No dose difference was observed for PTV. The dose difference in the analyzed critical organs did not exceed the acceptable threshold of 2%. All treatment plans achieved a minimum of 95% agreement for dosimetric verification using the gamma method. Conclusion The results of this study confirm the possibility of implementing radiotherapeutic treatment plans made in the VMAT technique, alternately on three accelerators (TrueBeam, Clinac 2300 CD-S and Unique, Varian), with a 120-leaf MLC Millenium collimator, for patients with prostate cancer.

2

Monte Carlo simulation approaches to dose distributions for 6 MV photon beams in clinical linear accelerator

Tartar A.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2014

|

Vol. 34, no. 2

90--100

EN

Monte Carlo method is often used in radiation therapy as utilized in all the branches of science. For this purpose, various preset codes are used for the dose calculations in radiotherapy. In this study, a new Monte Carlo Simulation Program (MCSP) was developed for the dose distributions of a clinical linear accelerator (LINAC) in water phantom. MCSP was carried out by taking into account the interactions of photons with matter in MATLAB (The Mathworks, Inc.). In the study, 6 MeV (6 MV photon mode) energies of photons are examined. In order to validate the performance and accuracy of the simulation, the experimental measurements and MCSP calculations were compared for both percentage depth dose curves and beam profiles. The Monte Carlo results show good agreement with experimental results.

3

System for monitoring and compensation of superconducting resonant cavities detuning with piezoelectric elements

Przygoda K., Poźniak T., Napieralski A., Grecki M.

Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka

|

2010

|

z. 1

23-33

EN

The paper presents mechatronic system for compensation and monitoring of superconducting resonant cavities detuning with piezoelectric elements. This system was installed and connected to all available piezo tuners in FLASH accelerator in research center of Hamburg. Moreover, the monitoring part of the system was used to measure signals from piezo tuner frames operated as sensors. The first data analysis and analytical fitting of derived transfer functions are briefly summarized.

PL

W artykule opisano system mechatroniczny do kompensacji i monitorowania odstrojenia rezonansowych wnęk nadprzewodzących z wykorzystaniem elementów piezoelektrycznych. System został zainstalowany i podłączony do piezoelektrycznych elementów wykonawczych wykorzystywanych w akceleratorze FLASH w ośrodku badawczym Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) w Hamburgu. Ponadto, część monitorująca systemu została wykorzystana do pomiaru sygnałów odczytanych z czujników piezoelektrycznych. Zaprezentowano pierwsze wyniki analiz oraz modelowania uzyskanych funkcji przejścia systemu.

4

Software for data acquisition AMC module with PCI express interface

Szachowałow S., Jabłoński G., Sakowicz B., Makowski D., Butkowski Ł., Koprek W., Simrock S.

International Journal of Microelectronics and Computer Science

|

2010

|

Vol. 1, nr 1

95-98

EN

Free Electron Laser in Hamburg (FLASH) and X-Ray Free Electron Laser (XFEL) are linear accelerators that require a complex and accurate Low Level Radio Frequency (LLRF) control system. Currently working systems are based on aged Versa Module Eurocard (VME) architecture. One of the alternatives for the VME bus is the Advanced Telecommunications and Computing Architecture (ATCA) standard. The ATCA based LLRF controller mainly consists of a few ATCA carrier boards and several Advanced Mezzanine Cards (AMC). AMC modules are available in variety of functions such as: ADC, DAC, data storage, data links and even CPU cards. This paper focuses on the software that allows user to collect and plot the data from commercially available TAMC900 board.

5

Distributed radiation monitoring system for linear accelerators based on CAN bus

Kozak T., Makowski D., Napieralski A.

International Journal of Microelectronics and Computer Science

|

2010

|

Vol. 1, nr 1

52-55

EN

Gamma and neutron radiation is produced during the normal operation of linear accelerators like Free-Electron Laser in Hamburg (FLASH) or X-ray Free Electron Laser (X-FEL). Gamma radiation cause general degeneration of electronics devices and neutron fluence can be a reason of soft error in memories and microcontrollers. X-FEL accelerator will be built only in one tunnel, therefore most of electronic control systems will be placed in radiation environment. Exposing control systems to radiation may lead to many errors and unexpected failure of the whole accelerator system. Thus, the radiation monitoring system able to monitor radiation doses produced near controlling systems is crucial. Knowledge of produced radiation doses allows to detect errors caused by radiation, schedule essential replacement of control systems and prevent accelerator from serious damages. The paper presents the project of radiation monitoring system able to monitor radiation environment in real time.

6

Kondycjonowanie sygnału obwiedni zespolonej z wnęk akceleratora FLASH

Stanisławski T., Czarski T., Poźniak K., Romaniuk R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 8

187-192

PL

Omówiono wybrane algorytmy służące do poprawiania jakości sygnałów pomiarowych pola elektromagnetycznego we wnękach rezonansowych akcelerator FLASH. Krótko scharakteryzowano autorskie rozwiązania filtrów o skończonej odpowiedzi impulsowej. Filtry zostały zaimplementowane w środowisku MATLAB/OCTAVE i przeanalizowane z wykorzystaniem rzeczywistych sygnałów zarejestrowanych podczas pracy akceleratora FLASH. We wstępie krótko scharakteryzowano eksperyment FLASH, a w szczególności jego system sterowania wnękami rezonansowymi typu TESLA.

EN

Algorithms used for conditioning signals of EM field in resonance cavities in FLASH experiment are introduced in this thesis. Brief of sketch of FLASH experiment is found in introduction. In particular control system for TESLA resonance cavities. Proposed solutions for finite impulse response filters response are explained. Filters are implemented in Matlab/Octave computational environment. They are analyzed with usage of real signals collected during experiments at FLASH accelerator. In conclusion effectiveness proposed solutions is estimated. Additionally, plans for further improvements of the system are proposed.

7

Indirect method of measuring changes of EM field in RF-gun cavity for XFEL accelerator

Poźniak K., Stanisławski T., Zabołotny W., Koehler W., Stephan F., Simrock S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 8

193-199

EN

In the article a RF-Gun control system is described. Difficulties caused by the impossibility to observe the field gradient are mentioned. Next calibration and measurement procedure is discussed. A mathematical model, which provides a way to calculate the desired signal from observed ones is developed and analyzed. This model is supported by both measurements and simulations discussed in the final part of the article.

PL

Artykuł opisuje system sterowania działem elektronowym. Uwzględniono w nim problemy wynikające z niemożności bezpośredniego pomiaru gradientu pola we wnęce. Przedyskutowano procedurę kalibracji i pomiaru. Opracowano i przeanalizowano model matematyczny pozwalający estymować szukany parametr na podstawie sygnałów dostępnych do pomiaru. Poprawność modelu została potwierdzona pomiarami i symulacjami przedstawionymi w końcowej części artykułu.

8

Accelerating electric field strength amplitude and phase calibration based on particle beam induced electric field strength transient detection in linear particle accelerators

Pawlik P.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2008

|

z. 113

81-90

EN

This paper presents the work done in the development of a single bunch induced transient detection system for linear particle accelerators. The purpose of the system is to perform a phase calibration. Other currently available methods used for the task have several disadvantages. The main drawback is that they are affecting normal accelerator operation while measurements. The system, performs the calibration without disturbing accelerator operation. Despite the fact that, the design of the system is dedicated to FLASH, it can be utilized in other applications. The system can be used in particle accelerators with RF field acceleration. Moreover an RF feedforward comb filter employed in the system can be utilized in applications where normally RF notch filters are used.

PL

Niniejsza praca dotyczy ważnej tematyki kalibracji amplitudy i fazy w liniowych akceleratorach cząstek naładowanych. Do prawidłowej pracy akceleratora niezbędne jest wykonanie takiej kalibracji. Źle skalibrowane wnęki rezonansowe akceleratora bądź nie skalibrowane są przyczyną nieprawidłowego przyspieszana bądź nawet hamowania wiązki. W efekcie transmisja wiązki zanika. Ponadto dryfty występujące w głównym oscylatorze są przyczyną rozkalibro-wywania się wnęk. Z tego powodu raz skalibrowane wnęki z upływem czasu ulegają rozkalibrowaniu. Istniejące do tej pory metody kalibracji umożliwiały wykonywanie kalibracji tylko sporadycznie ze względu na konieczność przerwania normalnej pracy akceleratora i ustawienie specjalnych parametrów akceleratora. Autor zaproponował nową metodę pomiarową umożliwiającą wykonywanie kalibracji amplitudy i fazy przyspieszającego natężenia pola elektrycznego w liniowych akceleratorach cząstek podczas normalnej pracy akceleratora. Metoda taka umożliwia wykonywanie ciągłej kalibracji co pozwala na kompensację dryftów głównego oscylatora. Ponadto z wykorzystaniem tej metody po raz pierwszy możliwy jest pomiar parametrów pojedynczych grup elektronów wiązki. Zaproponowana metoda polega na pomiarze zmian natężenia pola elektrycznego we wnękach rezonansowych wywołanych pojedynczymi grupami elektronów. Ze względu na to, że zmiany te są bardzo małe - 3000 do 10000 razy mniejsze od bezwzględnej wartości natężenia pola we wnęce, zadanie to jest bardzo trudne. Zaproponowany system jest pierwszym systemem na świecie umożliwiającym pomiar tak małych zmian pola podczas normalnej pracy akceleratora. Do pomiaru wykorzystywany jest układ mikrofalowy, w którym najbardziej krytycznym elementem jest filtr grzebieniowy. Filtr ten jest zbudowany na biernych elementach mikrofalowych. Główna zasada działania filtru polega na odejmowaniu aktualnego sygnału o częstotliwości 1.3 GHz od sygnału opóźnionego. Dzięki temu sygnał stały 3000 do 10000 razy większy od zmian poła jest tłumiony podczas pozostawienia zmian pola nie stłumionych. Konieczność uzyskania tłumienia nośnej rzędu 100 dB związane jest z koniecznością dostrajania amplitudy i fazy filtru z dokładnością do 0.001° w fazie i 1/100 000 V/V w amplitudzie. Sygnał na wyjściu filtru jest wzmacniany i demodulowany cyfrowo za pomocą oscyloskopu. W ramach doktoratu opracowano i wykonano trzy wersje systemu pomiarowego zmian natężenia pola elektrycznego wywołanych pojedynczymi grupami elektronów. Opracowane systemy pomiarowe zostały zainstalowane oraz przetestowane w działającym akceleratorze FLASH w Hamburgu. Testy udowodniły, że opracowana koncepcja pomiarowa działa zgodnie z oczekiwaniami. Opracowany system jest obecnie zainstalowany w akceleratorze FLASH w Hamburgu i wykorzystywany do pomiarów. W przyszłości opracowana koncepcja pomiarowa będzie wykorzystana w przyszłościowym akceleratorze XFEL.

9

Oparty o cyfrowe układy reprogramowalne i analogowe wzmacniacze mocy system kompensacji odkształceń wnęk nadprzewodzących w akceleratorach liniowych

Przygoda K., Poźniak T.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2008

|

R. 54, nr 8

598-601

PL

Podczas pracy impulsowej akceleratora, komory nadprzewodzące ulegają odkształceniom. Do ich kompensacji stosowane są piezoelektryczne elementy wykonawcze sterowane przez wzmacniacze mocy. Jest to część analogowa systemu. Do części cyfrowej zalicza się kontroler oparty o reprogramowalne układy cyfrowe. Wzmacniacze mocy wzmacniają sygnał korekcyjny do poziomu umożliwiającego wysterowanie elementów wykonawczych, zaś kontroler wylicza odpowiedź wnęk na ten sygnał. Wszystkie bloki obliczeniowe zostały zoptymalizowane pod względem zajętości zasobów układu reprogramowalnego. Artykuł przedstawia wyniki testów opisywanego systemu w środowisku akceleratora liniowego FLASH.

EN

The Superconducting (SC) cavities are deformed during the pulse operation of the linear accelerators. Power amplifiers together with piezoelectric actuators are used for the compensation purpose as an analog parts of the system. The digital part consists of dedicated control board - Simcon DSP based on FPGA device Virtex II Pro from Xilinx. The power amplifiers - Piezo Drivers are used to amplify the correction signal with the proper voltage levels allowing to drive the actuators. The cavities' response for compensation signal - detuning is calculated by digital controller. The computation blocks were optimized to meet available FPGA resources and latency of 10 ns. The detuning result will be applied for closed feedback operation of the controller. The paper presents the recent development of the system and performed tests in FLASH (Free Electron Laser in Hamburg) accelerator.

10

Smart materials as sensors and actuators for Lorentz force tuning system

Sękalski P.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2007

|

z. 111

95-101

EN

The linear accelerator used for experiments with high energy electrons or positrons uses the RF cavities. Each of the structure needs to be equipped with the fast frequency tuning system. In the paper there is presented a sample system, which is dedicated to superconducting nine-cells TESLA cavity. The main aim of described electromechanical system is the compensation of the Lorentz force effect. The piezoelectric multilayer low-voltage stacks are used for this purpose as active elements. The paper is focused on the actuator itself and the control system used for its driving. Both subjects were investigated in details as tested in the framework of the PhD dissertation.

PL

Głównym elementem akceleratora liniowego jest rezonansowa wnęka przyspieszająca. Wraz ze zwiększaniem gradientu pola przyspieszającego rośnie jej odstrojenie od częstotliwości fali wymuszającej. Efekt ten jest spowodowany siłą Lorentza. W dysertacji przedstawiono nie tylko powyższe zjawisko, ale także opisano różne rodzaje submikrometrycznych systemów elektromechanicznych, dzięki którym możliwa jest jego kompensacja. Autorskim rozwiązaniem jest automatyczny system przeciwdziałający odstrojeniu wnęki podczas pracy impulsowej. Dodatkowo zaprezentowano elementy wykonawcze i czujniki, w szczególności oparte na efektach piezoelektrycznym, piezorezystywnym i magnetostrykcyjnym. Dzięki zaprojektowanemu systemowi możliwa jest kontrola kształtu jednometrowej wnęki z dokładnością do dziesiątej części mikrometra. Użyte elementy aktywne oraz czujniki pracują w temperaturze 1,8 K, w wysokiej próżni w środowisku radioaktywnym. Ponadto w pracy rozwiązano problem pomiaru siły statycznej działającej na piezoelement w docelowych warunkach pracy. Dzięki autorskiej metodzie możliwe jest wykorzystanie samego czujnika piezoelektrycznego, który ze swej natury jest elementem dynamicznym, do pomiaru siły statycznej.

11

Longitudinal space charge impedance in linac structures

Lange S., Clemens M., Dohlus M., Limberg T.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2007

|

R. 83, nr 11

164-166

EN

The longitudinal phase space is a design criterion of linear accelerators (linacs) and linac based light sources. Collective phenomena in linear accelerators are effects caused by a large number of particles inside the beam. The self fields of the bunch act on the particles in the beam and change their distribution. These fields are characterized by longitudinal space charge impedance.

PL

Wzdłużna przestrzeń fazowa jest kryterium projektowym akceleratorów liniowych oraz bazujących na nich źródłach światła. Wypadkowe zjawiska zachodzące w akceleratorach liniowych powodowane są dużą liczbą cząsteczek znajdujących się w wiązce. Pola własne wiązki działają na cząstki i zmieniają ich rozkład. Pola te są opisywane przez impedancję wzdłużnego ładunku przestrzennego.

12

Projektowanie systemów niewrażliwych na wpływ promieniowania do akceleratora X-FEL

Makowski D., Świercz B., Grecki M., Napieralski A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 7

26-30

PL

Akcelerator X-FEL jest czwartą generacją lasera wykorzystującego promieniowanie synchrotronowe. Systemy sterujące akceleratorem zostaną umieszczone w tunelu akceleratora, przez co będą narażone na oddziaływanie promieniowania. W ramach projektu CARE opracowywane są algorytmy i metody ochrony układów elektronicznych przed ubocznymi efektami promieniowania ze szczególnym uwzględnieniem zastosowania elementów COTS (Commercial of the Shelf). Wykorzystanie powszechnie dostępnych elementów elektronicznych pozwoli znacznie obniżyć cenę układów sterowania. W celu zminimalizowania liczby błędów w układach projektowane systemy są zabezpieczane na poziomie sprzętu oraz oprogramowania.

EN

X-FEL accelerator is a fourth generation of X-Ray laser based on synchrotrone radiation. The control systems of the acceleration will be installed in the main tunnel, therefore the devices will be subjected to radiation influence. Algorithms and methods allowing to decrease influence of parasitic radiation are designed within the confines of CARE project using the Commercial of The Shelf components (COTS). Application of the COTS devices decreased the construction costs. Hardware and software mechanisms were implemented on the hardware level to secure the devices dedicated for the control system.