Modeling and experimental analysis of acoustic cavitation bubbles for Burst Wave Lithotripsy

Cavitation bubbles initiated by focused ultrasound waves are investigated through experiments and modeling. Pulses of focused ultrasound with a frequency of 335 kHz and a peak negative pressure of 8 MPa is generated in a water tank by a piezoelectric transducer to initiate cavitation. The pressure field is modeled by solving the Euler equations and used to simulate single bubble oscillation. The characteristics of cavitation bubbles observed by highspeed photography qualitatively agree with the simulation results. Finally, bubble clouds are captured using acoustic B-mode imaging that works synchronized with high-speed photography

Process Optimization of an Ethylbenzene Production Facility through Integrated Process Simulation and Economic Analysis Methods

The following thesis consists of an investigation into the optimization of an ethylbenzene production facility. Aspen Plus software was used to model the production facility and Excel was used to price the facility using Aspen simulation data. This integrated technique was used to optimize the facility based on the Net Present Value (NPV) of the project. The NPV was improved from a base case value of -$23.5 million to a final value of$51.5 million. After this optimization based on NPV, the potential of operating the reactors as isothermal packed bed reactors was investigated. The reactor inlet feed pressure, inlet feed temperature, length-to-diameter ratio, and volume were investigated based on optimizing selectivity

Quantification of Renal Stone Contrast with Ultrasound in Human Subjects

Purpose: Greater visual contrast between calculi and tissue would improve ultrasound (US) imaging of urolithiasis and potentially expand clinical use. The color Doppler twinkling artifact has been suggested to provide enhanced contrast of stones compared with brightness mode (B-mode) imaging, but results are variable. This work provides the first quantitative measure of stone contrast in humans for B-mode and color Doppler mode, forming the basis to improve US for the detection of stones. Materials and Methods: Using a research ultrasound system, B-mode imaging was tuned for detecting stones by applying a single transmit angle and reduced signal compression. Stone twinkling with color Doppler was tuned by using low-frequency transmit pulses, longer pulse durations, and a high-pulse repetition frequency. Data were captured from 32 subjects, with 297 B-mode and Doppler images analyzed from 21 subjects exhibiting twinkling signals. The signal to clutter ratio (i.e., stone to background tissue) (SCR) was used to compare the contrast of a stone on B-mode with color Doppler, and the contrast between stone twinkling and blood-flow signals within the kidney. Results: The stone was the brightest object in only 54% of B-mode images and 100% of Doppler images containing stone twinkling. On average, stones were isoechoic with the tissue clutter on B-mode (SCR = 0 dB). Stone twinkling averaged 37 times greater contrast than B-mode (16 dB, p < 0.0001) and 3.5 times greater contrast than blood-flow signals (5.5 dB, p = 0.088). Conclusions: This study provides the first quantitative measure of US stone to tissue contrast in humans. Stone twinkling contrast is significantly greater than the contrast of a stone on B-mode. There was also a trend of stone twinkling signals having greater contrast than blood-flow signals in the kidney. Dedicated optimization of B-mode and color Doppler stone imaging could improve US detection of stones

Ultrasound Based Method and Apparatus for Stone Detection and to Facilitate Clearance Thereof

Described herein are methods and apparatus for detecting stones by ultrasound, in which the ultrasound reflections from a stone are preferentially selected and accentuated relative to the ultrasound reflections from blood or tissue. Also described herein are methods and apparatus for applying pushing ultrasound to in vivo stones or other objects, to facilitate the removal of such in vivo objects

The slow wave of the cortical evoked response in man and the focus of attention

An investigation was performed on the relationship between the focus of auditory attention and the slow wave of the human cortical evoked response

Relationship between slow drift and smooth pursuit eye movements

Relationship between noisy drift, corrective drift, and smooth pursuit eye movement

Comparison of Tissue Injury from Focused Ultrasonic Propulsion of Kidney Stones Versus Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy

Purpose Focused ultrasonic propulsion is a new non-invasive technique designed to move kidney stones and stone fragments out of the urinary collecting system. However, the extent of tissue injury associated with this technique is not known. As such, we quantitated the amount of tissue injury produced by focused ultrasonic propulsion under simulated clinical treatment conditions, and under conditions of higher power or continuous duty cycles, and compared those results to SWL injury. Materials and Methods A human calcium oxalate monohydrate stone and/or nickel beads were implanted (with ureteroscopy) into 3 kidneys of live pigs (45–55 kg) and repositioned using focused ultrasonic propulsion. Additional pig kidneys were exposed to SWL level pulse intensities or continuous ultrasound exposure of 10 minutes duration (ultrasound probe either transcutaneous or on the kidney). These kidneys were compared to 6 kidneys treated with an unmodified Dornier HM3 Lithotripter (2400 shocks, 120 SWs/min and 24 kV). Histological analysis was performed to assess the volume of hemorrhagic tissue injury created by each technique (% functional renal volume, FRV). Results SWL produced a lesion of 1.56±0.45% FRV. Ultrasonic propulsion produced no detectable lesion with the simulated clinical treatment. A lesion of 0.46±0.37% FRV or 1.15±0.49% FRV could be produced if excessive treatment parameters were used while the ultrasound probe was placed on the kidney. Conclusions Focused ultrasonic propulsion produced no detectable morphological injury to the renal parenchyma when using clinical treatment parameters and produced injury comparable in size to SWL when using excessive treatment parameters

Ultrasonic propulsion of kidney stones: preliminary results of human feasibility study

One in 11 Americans has experienced kidney stones, with a 50% average recurrence rate within 5-10 years. Ultrasonic propulsion (UP) offers a potential method to expel small stones or residual fragments before they become a recurrent problem. Reported here are preliminary findings from the first investigational use of UP in humans. The device uses a Verasonics ultrasound engine and Philips HDI C5-2 probe to generate real-time B-mode imaging and targeted "push" pulses on demand. There are three arms of the study: de novo stones, post-lithotripsy fragments, and the preoperative setting. A pain questionnaire is completed prior to and following the study. Movement is classified based on extent. Patients are followed for 90 days. Ten subjects have been treated to date: three de novo, five post-lithotripsy, and two preoperative. None of the subjects reported pain associated with the treatment or a treatment related adverse event, beyond the normal discomfort of passing a stone. At least one stone was moved in all subjects. Three of five post-lithotripsy subjects passed a single or multiple stones within 1-2 weeks following treatment; one subject passed two (1-2 mm) fragments before leaving clinic. In the pre-operative studies we successfully moved 7 - 8 mm stones. In four subjects, UP revealed multiple stone fragments where the clinical image and initial ultrasound examination indicated a single large stone

Stadtsanierung in Frankfurt am Main 1933 - 1945

Die vorliegende Arbeit konnte nur einen ersten Überblick und keine erschöpfenden Antworten zum Thema Stadtsanierung in Frankfurt 1933 - 1945 geben. Aufgrund fehlender Forschungsarbeiten mußte der Abschnitt bis 1933 eine eigene Studie in der Studie werden, um die Kontinuitäten und Brüche in der Sanierungsarbeit der Stadtverwaltung aufzuzeigen. Eine Kontinuität bilden Maßnahmen im Rahmen der Denkmalpflege, die unabhängig von anderen Planungen seit der Mitte des 19. Jahrhunderts durchgeführt wurden. Die Instandhaltung und Restaurierung wertvoller historischer Bausubstanz verlief immer in einer gewissen Parallelität zu anderen Sanierungsvorhaben. Manchmal war sie Teil oder Streitpunkt dieser Vorhaben, ihre grundsätzliche Berechtigung wurde aber nie in Frage gestellt, auch wenn ihr Stellenwert unterschiedlich beurteilt wurde. Im Wilhelminischen Frankfurt wurde sie unabhängig von anderen Sanierungsmaßnahmen auf klassische Kulturdenkmäler wie Kirchen u.ä. angewandt und erst nach und nach entwickelte sich auch das Bewußtsein in der Altstadt ein schützenswertes Bauensemble zu sehen. Daneben wurden unter primär verkehrsbedingten Gesichtspunkten die Straßendurchbrüche geschlagen. Wohnungsreformerische Schritte blieben vornehmlich der privaten Initiative überlassen und berührten die Altstadt nicht entscheidend. In der Weimarer Republik wurden unter der Federfuhrung Ernst Mays die Zielsetzungen verschoben. Sein Sanierungsprogramm war „eines der ersten Beispiele utilitaristischer Denkmalpflege- und Erhaltungspolitik im Zusammenhang mit Stadterneuerung". Nach und nach sollten die alten Häuser abgerissen und nur kunsthistorisch wertvolle Bausubstanz erhalten werden. Die Bewohner der Altstadt sollten in die neuen Stadtrandsiedlungen ziehen und damit zu einer Dezentralisation und Auflockerung der Innenstadt beitragen. Sachzwänge und politische Widerstände ließen das ambitionierte Projekt zum Großteil unausgeführt. Die Notwendigkeit schneller Erfolge ließ die kommunalpolitisch eher schlecht vorbereiteten Nationalsozialisten auf die Altstadtsanierungspläne zurückgreifen. Der schleppende Verlauf der Finanzieningsbewilligung und des Planungsverfahrens machten die Ziele Arbeitsbeschaffung und Ankurbelung der Wirtschaft obsolet. In Anknüpfung an die Ideen der Jahrhundertwende begannen bald verkehrspolitische Überlegungen, die Planungen zu durchdringen und entscheidend zu prägen. Eine gute Verkehrsinfrastruktur sollte, zusammen mit einer Umsiedelung eines Teils der Bewohner, die wirtschaftliche Kraft und Bedeutung der Altstadt anheben. Wirtschaftsfragen spielten auch insofern eine Rolle, als die Altstadt, einem Freilichtmuseum gleich, zur Fremdenverkehrswerbung benutzt werden sollte. Auch immer wiederkehrend war das Motiv der Beseitigung vermeintlicher Widerstandsnester durch Sanierungen, denn angeblich wohnten dort ja, wie es in den Akten hieß, die „Sendlinge Moskaus". In der Tat konnten die linken Parteien dort einige Wahlerfolge verbuchen, wie in anderen Stadtvierteln aber auch, genauso wie später die NSDAP. Aber zusammen mit reißerischen Zeitungsberichten über Kriminalität und Verelendung, ließen sich über die Altstadt sehr wohl kleinbürgerliche Bedrohungsvorstellungen und Feindbilder mobilisieren. Trotzdem, und trotz der Interpretation, daß dann mit Hilfe der Sanierung die Nationalsozialisten ihre Tatkraft unter Beweis stellen wollten, indem sie symbolträchtig aus "Schmutz und Verfall' eine "Handwerkeridylle" schaffen wollten, ist anzunehmen, daß dieser Punkt auch nebensächlich war und reinen Hilfsargumentcharakter hatte - jedenfalls spiegelt es sich so in den Akten über interne Besprechungen und Planungen wieder. Ähnlich verhält es sich mit der Verbesserung der Wohnsituation. Es wurden in der Altstadt mehr Wohnungen abgerissen als Ersatzwohnraum geschaffen, und die Zahl der eigentlichen Wohnraumsanierungen war verschwindend gering. Dies spiegelte sich auch in einer Denkschrift des Bauamtsleiters wieder, der eine Wohnraumknappheit oder gar -not in Frankfurt völlig bestritt. Schlechte Wohnverhältnisse wurden beliebig als Argumentationshilfe herbeizitiert, ohne ein echtes Anliegen zu verkörpern. Der Kriegsausbruch und die Zerstörung der Altstadt beendeten all diese Pläne abrupt. Besonders schmerzhaft vermißt man allerdings eine gründliche Auswertung der Bestände im Bundesarchiv zu diesem Thema, schließlich wäre es mehr als interessant Genaueres über die Motivationen der Reichsregierung für das zwar nicht sehr kostenintensive, aber doch quantitativ eher umfangreiche Programm zu erfahren. Die bisherigen bruchstückhaften Veröffentlichungen deuten jedenfalls auch auf eine sehr kontroverse Sichtweise der Beteiligten bezüglich der Zielsetzungen der Altstadtsanierungen hin. Ebenso fehlt für einen repräsentativen Vergleich mit anderen zeitgenössischen Sanierungsvorhaben eine ausreichende Anzahl von Fallstudien. Von 80 Städten die Gelder beantragten und rund 60, denen diese auch bewilligt wurden oder die auf eigene Kosten sanierten, sind nicht einmal zehn erforscht. In einer weiterführenden Untersuchung könnte es sich auch als nützlich erweisen, die Ergebnisse in den Rahmen der Debatte zum Thema "Nationalsozialismus und Modernisierung" zu stellen - denn spiegelt sich hier nicht sehr sinnfällig das wider, was der Historiker Jeffrey Herf als „reactionary modernisrm" bezeichnete: Ein fortschrittsorientiertes Verkehrskonzept, das seine bauliche Ausgestaltung in einer romantisierend-altertümelnden Form erfuhr