Charged particles dynamics optimization in a drift-tube linear accelerator

A problem of charged particle dynamics optimization in a drift-tube linear accelerator is considered. Discrete optimization model based on the Solovjev equations is suggested. Functional is considered for dynamics estimation to allow conducting optimization and taking into account a density distribution of charged particles. Analytical expression for functional variation that helps constructing of various directed methods of optimization is suggested.Рассматривается проблема оптимизации динамики заряженных частиц в линейном ускорителе с трубками дрейфа. Предлагается дискретная модель оптимизации, основанная на уравнениях Соловьева. Для оценки динамики вводится функционал, позволяющий проводить совместную оптимизацию программного и возмущенных движений с учетом плотности распределения частиц в фазовом пространстве. Выписывается аналитическое представление вариации предложенного функционала, дающее возможность построения направленных методов оптимизации.Розглядається проблема оптимізації динаміки заряджених часток у лінійному прискорювачі з трубками дрейфу. Пропонується дискретна модель оптимізації, заснована на рівняннях Соловйова. Для оцінки динаміки вводиться функціонал, що дозволяє проводити спільну оптимізацію програмного і збуреного рухів з урахуванням густини розподілу часток у фазовому просторі. Виписується аналітичне зображення варіації запропонованого функціонала, що дає можливість побудови спрямованих методів оптимізації

Discrete optimization problem

In the paper a mathematical model is considered that allows simultaneous optimization of a program motion and an ensemble of perturbed motions. Analytical expressions for functional variations are suggested that help constructing various directed methods of optimization. Given mathematical apparatus can be effectively used in the optimization of the dynamics of charged particles in linear accelerators.Запропонована математична модель оптимізації програмного руху (руху синхронної частки) і ансамблю обурених рухів. Розглядаються мінімаксні функціонали, що дозволяють оцінювати динаміку часток по “найгіршим” частках.Предлагается математическая модель оптимизации программного движения (движения синхронной частицы) и ансамбля возмущенных движений. Рассматриваются минимаксные функционалы, позволяющие оценивать динамику частиц по “наихудшим” частицам

Velocity field based method for data processing in radionuclide studies

In this paper, we consider a method of construction of a velocity field based on an optimization approach. A general formulation of the problem is given. It is shown how, under the appropriate assumption, it reduces to known particular case. Two-dimensional case of the velocity field construction is considered in detail under the gradient constancy assumption of the density of the radiopharmaceutical distribution. The problem is reduced to solving a sparse system of large dimension, and the convergence of the iterative algorithm to the solution is considered. This method can be used in the radionuclide data processing.Радіонуклідні методи є одними з сучасних методів функціональної діагностики різних органів і систем організму людини, які вимагають використання математичних методів обробки та аналізу даних, отриманих у ході дослідження. Тому розвиток сучасних методів обробки радіонуклідних зображень є актуальним завданням. У статті розглядається метод для обробки радіонуклідних зображень, заснований на побудові поля швидкостей. Даний метод може застосовуватися для корекції руху, побудови контурів, аналізу радіонуклідних зображень, також він може використовуватися для аналізу та формування динаміки заряджених частинок.Радионуклидные методы являются одними из современных методов функциональной диагностики различных органов и систем организма человека, которые требуют использования математических методов обработки и анализа данных, полученных в ходе исследования. Поэтому развитие современных методов обработки радионуклидных изображений является актуальной задачей. В статье рассматривается метод для обработки радионуклидных изображений, основанный на построении поля скоростей. Данный метод может применяться для коррекции движения, построения контуров, анализа радионуклидных изображений, также он может использоваться для анализа и формирования динамики заряженных частиц

ИЗМЕНЕНИЯ ПЕРФУЗИИ И ФУНКЦИИ МИОКАРДА ПОСЛЕ ТРАНСПЛАНТАЦИИ ПЕЧЕНИ У ВЗРОСЛЫХ. РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРФУЗИОННОЙ ТОМОСЦИНТИГРАФИИ, СИНХРОНИЗИРОВАННОЙ С ЭКГ

Aim evaluated function and perfusion of myocardium in 12 cirrhotic patients before and after liver transplantation (LT).Materials and methods. ECG-gated single photon emission computed tomography (SPECT) was used.Results. It was found that hyperdynamics diminished liver transplantation: left ventricle (LV) end-systolic volume (ESV) rose from 23 to 33 ml (p = 0,026), LV ejection fraction decreased staying normal from 76 до 60% (p = 0,08), calculated cardiac output declined from 4941 to 3066 ml/min (p = 0,009), peak ejection rate (PER) from 314 to 218 ml/sec, (p = 0,003), peak fi lling rate decreased from 248 to 182 ml/sec (p = 0,037), eccentricity coeffi cient also decreased from 0,81 to 0,77 (p = 0,028). Local alteration of perfusion was found only in 2 cases.Conclusion. Hyperdynamic systolic dysfunction and diastolic dysfunction improve after liver transplantation. Further studies are required to estimate the applicability of SPECT in liver transplantation candidates’ evaluation.Цель. Проведение оценки изменений функции и перфузии миокарда у взрослых пациентов с циррозом печени и после ортотопической трансплантации печени (ОТП) с помощью однофотонной эмиссионной компьютерной томографии миокарда, синхронизированной с ЭКГ (ОФЭКТ с ЭКГ). Материалы и методы. В исследование были включены 12 пациентов. Результаты. После трансплантации печени происходит регрессия гемодинамических изменений, характерных для больных циррозом печени: увеличение конечного систолического объема (КСО) с 23 до 33 мл (p = 0,026), снижение в пределах нормы фракции выброса левого желудочка (ФВ ЛЖ) с 76 до 60% (p = 0,08), снижение расчетного минутного выброса с 4941 до 3066 мл/мин (p = 0,009), снижение минутной скорости изгнания (МСИ) с 314 до 218 мл/сек (p = 0,003), снижение минутной скорости наполнения левого желудочка с 248 до 182 мл/сек (p = 0,037). Также уменьшился коэффициент эксцентричности с 0,81 до 0,77 (p = 0,028), что говорит об увеличении шарообразности полости ЛЖ. У большинства пациентов нарушений перфузии миокарда выявлено не было, но у двух пациентов наблюдалось локальное нарушение перфузии на верхушке ЛЖ, изменившееся в динамике после ОТП. Заключение. После трансплантации печени происходит регрессия гипердинамического синдрома, снижение систолической функции, регрессия диастолической дисфункции. Требуются дополнительные исследования для определения применимости данного метода при обследовании кандидатов на трансплантацию печени

On Optimisation Approach to Velocity Field Determination in Image Processing Problems

The problem of determining the velocity field is investigated. This problem is considered by many authors in various formulations. The most well-known statement of the problem is proposed with the use of a concept of optical flow of constant distribution density function (brightness of images) along trajectories of the system under consideration. In addition, besides the common grey value constancy assumption, also, gradient constancy, as well as the constancy of the Hessian and the Laplacian are considered. In this statement functionals of quality are constructed, that also require the smoothness of the considered velocity field. The minimization of the constructed functional usually reduces to solving the Euler-Lagrange equations by numerical methods. In this paper a new formulation of the problem is proposed. The density along the trajectories is assumed to vary. The velocity field is defined as a function depending on the vector of unknown parameters. In this paper an optimization approach to constructing the velocity field is proposed, which is based on the study of the integral functional on trajectories ensembles. The variation of integral functional is represented in an analytical form, which makes it possible to use gradient methods to find the required parameters. The proposed approach can be used in the analysis of various images, in particular, of radionuclide images

MODIFICATION OF MYOCARDIUM FUNCTION AND PERFUSION AFTER LIVER TRANSPLANTATION. RESULTS OF MYOCARDIAL SCINTIGRAPHY

Aim evaluated function and perfusion of myocardium in 12 cirrhotic patients before and after liver transplantation (LT).Materials and methods. ECG-gated single photon emission computed tomography (SPECT) was used.Results. It was found that hyperdynamics diminished liver transplantation: left ventricle (LV) end-systolic volume (ESV) rose from 23 to 33 ml (p = 0,026), LV ejection fraction decreased staying normal from 76 до 60% (p = 0,08), calculated cardiac output declined from 4941 to 3066 ml/min (p = 0,009), peak ejection rate (PER) from 314 to 218 ml/sec, (p = 0,003), peak fi lling rate decreased from 248 to 182 ml/sec (p = 0,037), eccentricity coeffi cient also decreased from 0,81 to 0,77 (p = 0,028). Local alteration of perfusion was found only in 2 cases.Conclusion. Hyperdynamic systolic dysfunction and diastolic dysfunction improve after liver transplantation. Further studies are required to estimate the applicability of SPECT in liver transplantation candidates’ evaluation