Nonlinear Mirror and Weibel modes: peculiarities of quasi-linear dynamics

A theory for nonlinear evolution of the mirror modes near the instability threshold is developed. It is shown that during initial stage the major instability saturation is provided by the flattening of the velocity distribution function in the vicinity of small parallel ion velocities. The relaxation scenario in this case is accompanied by rapid attenuation of resonant particle interaction which is replaced by a weaker adiabatic interaction with mirror modes. The saturated plasma state can be considered as a magnetic counterpart to electrostatic BGK modes. After quasi-linear saturation a further nonlinear scenario is controlled by the mode coupling effects and nonlinear variation of the ion Larmor radius. Our analytical model is verified by relevant numerical simulations. Test particle and PIC simulations indeed show that it is a modification of distribution function at small parallel velocities that results in fading away of free energy driving the mirror mode. The similarity with resonant Weibel instability is discussed

Monoenergetic proton beams accelerated by a radiation pressure driven shock

High energy ion beams (> MeV) generated by intense laser pulses promise to be viable alternatives to conventional ion beam sources due to their unique properties such as high charge, low emittance, compactness and ease of beam delivery. Typically the acceleration is due to the rapid expansion of a laser heated solid foil, but this usually leads to ion beams with large energy spread. Until now, control of the energy spread has only been achieved at the expense of reduced charge and increased complexity. Radiation pressure acceleration (RPA) provides an alternative route to producing laser-driven monoenergetic ion beams. In this paper, we show the interaction of an intense infrared laser with a gaseous hydrogen target can produce proton spectra of small energy spread (~ 4%), and low background. The scaling of proton energy with the ratio of intensity over density (I/n) indicates that the acceleration is due to the shock generated by radiation-pressure driven hole-boring of the critical surface. These are the first high contrast mononenergetic beams that have been theorised from RPA, and makes them highly desirable for numerous ion beam applications

Charged particle acceleration in nonuniform plasmas

The high-gradient electron acceleration schemes that have been demonstrated using LWFA appear promising for the development of plasma-based laser accelerators into practical devices. However, a question still exists: how to avoid the wake field deterioration and the loss of the phase synchronism between the plasma wave and the electrons that prevent them from being accelerated up to the theoretical limit. In order to obtain the highest possible values of the wake electric field one must use as intense laser pulses as possible i.e., pulses with dimensionless amplitudes a {much_gt} 1. Pulses that have a dimensionless amplitude larger than one tend to be subject to a host of instabilities, such as relativistic self-focusing, self modulation and stimulated Raman scattering, that affect their propagation in the plasma. Such processes could be beneficial, in so far as they increase the pulse energy density, enhance the wake field generation, and provide the mechanism for transporting the laser radiation over several Rayleigh lengths without diffraction spreading. However, it is still far from certain that these processes can be exploited in a controlled form and can lead to regular, stationary wake fields. It is known that, in order to create good quality wake fields, it would be preferable to use laser pulses with steep fronts of order {lambda}{sub p}. The present paper aims at analyzing the influence of the laser pulse shape and of the plasma nonuniformity on the charged particle acceleration. This study is based on the results obtained with one dimensional PIC simulations

Роль позитронной эмиссионной и компьютерной томографии с 18F-флуоро-2-дезокси-D-глюкозой в оценке эффективности терапии и прогнозе лимфом

 Aim. To determine the diagnostic value of positron emission tomography (PET)/computed tomography (CT) with F-18 fluorodeoxyglucose (18F-FDG) for monitoring the effectiveness and prognosis of lymphoma therapy.Materials and methods. Retrospective data of 18F-FDG PET/CT (before treatment (PET1), after two cycles (PET2), and after completion of chemotherapy (PET3)) in 30 people with lymphomas were analyzed.Results. A complete metabolic response in PET2 (PET2–) was observed in 21 patients (70%). In 9 patients in PET2–, a partial metabolic response (6 people), lack of metabolic response (2 people), or metabolic progression (1person) were detected. These patients comprised the PET2+ group.After chemotherapy, a complete metabolic response (PET3–) was diagnosed in 26 patients (87%). This effect was achieved in 21 patients (100%) with PET2– and in 5 patients (66%) with PET2+. Of the 9 patients in the PET2+ group, in 4 (44%) patients, a partial metabolic response or no metabolic response was diagnosed. Further monitoring of these patients showed that progression was diagnosed in 2 cases, and in 2 patients, further treatment resulted in complete remission. A two-year follow-up of patients revealed that remission was observed in 20 (67%) patients. The analysis of the results of PET2 showed that a relapse of the disease was observed in 6 (67%) PET2+ patients and remission was noted in 3 (33%) patients. In PET2– patients, a relapse was diagnosed in 4 (19%) persons, and remission was established in 17 (81%) patients.Conclusion. Early PET/CT with 18F-FDG allows to predict the effect of  lymphoma treatment. The method can be recommended for monitoring lymphoma therapy.  Цель. Определение диагностической значимости позитронной эмиссионной и компьютерной томографии (ПЭТ/КТ) с меченной 18F-флуоро-2-дезокси-D-глюкозой  (18F-ФДГ) в оценке эффективности и прогнозе лечения  лимфом.Материалы и методы. Проанализированы  ретроспективные данные ПЭТ/КТ с 18F-ФДГ 30 человек со  злокачественными лимфомами: до лечения (ПЭТ1), через  два курса (ПЭТ2) и после завершения полихимиотерапии  (ПЭТ3).Результаты. При анализе результатов ПЭТ2 полный  метаболический ответ на два курса химиотерапии (ПЭТ2–)  наблюдался у 21 (70%) пациента. У 9 пациентов через два  цикла химиотерапии были установлены: частичный метаболический ответ (6 человек), отсутствие метаболического ответа (2 человека) или метаболическое прогрессировании (1 человек). Эти больные составили группу ПЭТ2+. После окончания химиотерапии полный метаболический ответ (ПЭТ3–) был диагностирован у 26 (87%) пациентов. Такой эффект был достигнут у 21 (100%) больного с ПЭТ2– и 5 (66%) человек с ПЭТ2+. Из 9 пациентов группы ПЭТ2+ у 4 (44%) пациентов после  завершения химиотерапии был диагностирован частичный метаболический ответ или его отсутствие. Дальнейшее  наблюдение за этими пациентами показало, что в двух  случаях было диагностировано прогрессирование, а у 2  больных последующее лечение привело к полной ремиссии. При двухлетнем наблюдении за пациентами обнаружено, что ремиссия наблюдалась у 20 (67%)  пациентов. Анализ результатов ПЭТ2 показал, что при ПЭТ2+ рецидив заболевания наблюдался в 6 (67%) случаях, ремиссия – в 3 (33%). В то время как при ПЭТ2– рецидив  диагностирован у 4 (19%) человек, ремиссия установлена у 17 (81%).Заключение. ПЭТ/КТ с 18F-ФДГ, выполненная на ранних этапах химиотерапии, позволяет предсказать эффект лечения у пациентов со злокачественными лимфомами.  Метод показан к широкому использованию в клинической практике на этапах терапии этой патологии.

ОЦЕНКА РАСПРОСТРАНЕННОСТИ ОПУХОЛЕВОГО ПРОЦЕССА С ПРИМЕНЕНИЕМ РАДИОФАРМПРЕПАРАТА НА ОСНОВЕ МЕЧЕННЫХ ТЕХНЕЦИЕМ-99M ТАРГЕТНЫХ МОЛЕКУЛ У БОЛЬНОЙ РАКОМ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ С ГИПЕРЭКСПРЕССИЕЙ HER2/NEU (КЛИНИЧЕСКОЕ НАБЛЮДЕНИЕ)

Introduction. Overexpression of Her2/neu is detected in 15–20 % of patients with breast cancer and associated with an aggressive form of disease and low overall and disease-free survival rates. Currently, immunohistochemical studies (IHC) and methods of in situ hybridization are used to assess Her2/neu status. One of significant drawbacks of this detection is the impossibility of simultaneous assessment of the receptor status of the primary tumor and metastatic sites. The increasing popularity of radionuclide methods using recombinant proteins as a targeting module have already demonstrated their effectiveness in solving this question at the initial stages of clinical research.The purpose of this study is to demonstrate a clinical case of assessing the extent of breast cancer in a patient with overexpression of Her2/neu using a radiopharmaceutical based on targeted protein molecules labeled with technetium-99m.Description of the clinical case. A patient diagnosed with stage IIIA right breast cancer (T2N2M0), multicentric growth and metastases in right axillary and subclavian lymph nodes at the diagnostic stage was injected intravenously with 99mTc-ADAPT6 radiopharmaceutical. The drug was prepared in the Department of Nuclear Medicine of Research Cancer Institute (Tomsk) immediately before its administration. Planar scintigraphy and singlephoton emission tomography of the chest organs were performed 2 hours after injection of 99mTc-ADAPT6 radiopharmaceutical. In addition to the previously described tumors, 3 foci of hyperfixation of the tracer in the projection of the 5th rib on the right along the middle-clavicular line, as well as in the projection of the 8 and 9 thoracic vertebrae (Th VIII, IX) were found. Computed tomography of the chest organs and bone scintigraphy with 99mTc-pyrophosphate showed no metastases in the 5th rib on the right and Th VIII, IX. Magnetic resonance imaging of the thoracic spine revealed 2 metastatic foci in Th VIII, IX. Planar scintigraphy with 99mTc-pyrophosphate and CT performed 6 months after injection of 99mTc-ADAPT6 revealed previously described foci in the projection of the thoracic spine (Th VIII, IX) and 5 ribs on the right along the mid-clavicular line. Conclusion. The results demonstrated during the study suggest that 99mTc-ADAPT6 is a promising tracer for molecular imaging of tumor foci with overexpression of the Her2/neu receptor in breast cancer patients. Актуальность. Гиперэкспрессия Her2/neu выявляется у 15–20 % больных раком молочной железы и ассоциируется с агрессивным течением заболевания, а также с низкими показателями общей и безрецидивной выживаемости. В настоящее время для оценки статуса Her2/neu применяются иммуногистохимическое исследование и методы гибридизации in situ, одним из существенных недостатков которых является невозможность одномоментной оценки рецепторного статуса первичной опухоли и метастатических очагов. Набирающие популярность радионуклидные методы с использованием в качестве нацеливающего модуля рекомбинантных протеинов уже на начальных этапах клинического исследования продемонстрировали свою эффективность в решении поставленного вопроса.Целью исследования является демонстрация клинического случая оценки распространенности опухолевого процесса у больной раком молочной железы с гиперэкспрессией Her2/neu с применением радиофармпрепарата на основе меченных технецием-99m таргетных белковых молекул.Описание клинического случая. Пациентке 52 лет с диагнозом рак правой молочной железы IIIA стадии (T2N2M0), мультицентричный рост, метастатическое поражение правых аксиллярных и подключичных лимфатических узлов на этапе диагностики внутривенно был введен радиофармацевтический препарат «99mTc-ADAPT6». Препарат готовился непосредственно перед введением в отделении радионуклидной диагностики НИИ онкологии Томского НИМЦ. При проведении планарной сцинтиграфии и однофотонной эмиссионной томографии органов грудной клетки через 2 ч после инъекции помимо описанных ранее опухолевых очагов дополнительно были выявлены 3 очага гиперфиксации радиоиндикатора в проекции 5-го ребра справа по средне-ключичной линии, а также в проекции Th VII, IX. По результатам компьютерной томографии органов грудной клетки и остеосцинтиграфии с препаратом «99mTc-пирофосфат» данных за метастатическое поражение 5-го ребра справа и Th VIII, IX получено не было. Основываясь на результатах радиоизотопного исследования, пациентке дополнительно была выполнена МРТ грудного отдела позвоночника, по заключению которой было выявлено 2 метастатических очага в Th VIII, IX. Через 6 мес после введения препарата «99mTc-ADAPT6» при контрольном обследовании в условиях НИИ онкологии ТНИМЦ по данным планарной сцинтиграфии с «99mTc-пирофосфатом» и КТ ОГК были выявлены описанные ранее очаги в проекции грудного отдела позвоночника (Th VIII, IX) и 5-го ребра справа по срединно-ключичной линии. заключение. Результаты, продемонстрированные в ходе исследования, позволяют рассматривать препарат «99mTc-ADAPT6» в качестве перспективного трейсера для молекулярной визуализации опухолевых очагов с гиперэкспрессией рецептора Her2/neu у больных раком молочной железы.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЭТ/КТ В ДИАГНОСТИКЕ, СТАДИРОВАНИИ И МОНИТОРИНГЕ КОЛОРЕКТАЛЬНОГО РАКА

The purpose of the study was to provide up-to-date data on the efficacy of positron emission computed tomography (PET) for the diagnosis, assessment of tumor extension and monitoring of colorectal cancer.Material and Methods. The Medline and Pubmed databases were used for searching for publications devoted to clinical trials of diagnostic value of PET with 18F-Ftordesoxyglucose (PET with 18F-FDG).Results. Data on the value of PET with 18F-FDG in visualization of the primary tumor, detection of lymph node and distant metastases and assessment of the treatment response in patients with colorectal cancer were presented.Conclusion. PET with 18F-FDG was shown to be a promising imaging method for colorectal cancer. It is the most sensitive method in the detection of liver metastases. 18F-FDG PET is particularly superior to CT and MET in the ability to assess tumor response to treatment and predict early tumor response to therapy. The development of new radiopharmaceuticals for the diagnosis, staging, monitoring and prediction of colorectal cancer is of great importance. Цель исследования – представить современные данные об эффективности применения позитронной эмиссионной компьютерной томографии (ПЭТ) для диагностики, оценки распространенности и мониторинга колоректального рака (КРР).Материал и методы. Проведён поиск литературных источников, опубликованных в базах данных Medline, Pubmed и др. по данной проблеме. Было найдено 70 источников, посвященных изучению результатов клинических исследований диагностических возможностей ПЭТ с 18F-фтордезоксиглюкозой (ПЭТ с 18F-ФДГ).Результаты. Представлены данные о возможности ПЭТ с 18F-ФДГ в визуализации первичного опухолевого очага, диагностике лимфогенных и отдаленных метастазов, при оценке эффективности противоопухолевого лечения при КРР.Заключение. Данный обзор литературы показал, что 18F-ФДГ ПЭТ является перспективным методом обследования пациентов с КРР и может быть рекомендован в качестве дополнительного исследования в тех случаях, когда другие методы лучевой диагностики не дают однозначного ответа. Кроме того, 18F-ФДГ ПЭТ является наиболее чувствительным методом в выявлении метастазов КРР в печень, дающим возможность оценивать эффективность терапевтических и хирургических вмешательств, а также прогнозировать течение опухолевого процесса на ранних сроках после начала лечения. Актуальной остается разработка новых РФП, которые позволят повысить доступность использования методов ядерной медицины для диагностики, стадирования, мониторинга и прогноза лечения КРР