Effect of using different U/S probe Standoff materials in image geometry for interventional procedures : the example of prostate

PURPOSE: This study investigates the distortion of geometry of catheters and anatomy in acquired U/S images, caused by utilizing various stand-off materials for covering a transrectal bi-planar ultrasound probe in HDR and LDR prostate brachytherapy, biopsy and other interventional procedures. Furthermore, an evaluation of currently established water-bath based quality assurance (QA) procedures is presented. MATERIAL AND METHODS: Image acquisitions of an ultrasound QA setup were carried out at 5 MHz and 7 MHz. The U/S probe was covered by EA 4015 Silicone Standoff kit, or UA0059 Endocavity balloon filled either with water or one of the following: 40 ml of Endosgel(®), Instillagel(®), Ultraschall gel or Space OAR™ gel. The differences between images were recorded. Consequently, the dosimetric impact of the observed image distortion was investigated, using a tissue equivalent ultrasound prostate phantom - Model number 053 (CIRS Inc., Norfolk, VA, USA). RESULTS: By using the EA 4015 Silicone Standoff kit in normal water with sound speed of 1525 m/s, a 3 mm needle shift was observed. The expansion of objects appeared in radial direction. The shift deforms also the PTV (prostate in our case) and other organs at risk (OARs) in the same way leading to overestimation of volume and underestimation of the dose. On the other hand, Instillagel(®) and Space OAR™ "shrinks" objects in an ultrasound image for 0.65 mm and 0.40 mm, respectively. CONCLUSIONS: The use of EA 4015 Silicone Standoff kit for image acquisition, leads to erroneous contouring of PTV and OARs and reconstruction and placement of catheters, which results to incorrect dose calculation during prostate brachytherapy. Moreover, the reliability of QA procedures lies mostly in the right temperature of the water used for accurate simulation of real conditions of transrectal ultrasound imaging

MEMS weit abstimmbare VCSEL bei 1,55μm und 1,95μm

In der vorliegenden Arbeit werden der Entwurf, die Technologie sowie eine umfassende Charakterisierung von mikroelektromechanisch weit abstimmbaren Oberflächen-emittierendenLaserdiodenmitVertikalresonator(engl.micro-electro-mechanical system vertical-cavity surface-emitting laser, MEMS-VCSEL) vorgestellt. Die Laser werden in Wellenlängenbereichen um 1550nm und 1950nm realisiert. Dank der vielen Vorteile wie die hochfrequente direkte Modulierbarkeit, exzellente Strahleigenschaften, Energieeffizienz, Zuverlässigkeit, Kompaktheit sind VCSEL heute in vielen Bereichen der faseroptischen Kommunikation präsent. Eine kontinuierliche und weite Abstimmung der Emissionswellenlänge (einige 10nm ) ist eine essentielle Eigenschaft für Telekommunikationsnetzwerke der Zukunft. Darüber hinaus sind weit und kontinuierlich abstimmbare Laserdioden für viele Sensoranwendungen, insbesondere für die Absorptionsspektroskopie mit abstimmbaren Laserdioden (engl. tunable diode laser absorption spectrocsopy, TDLAS) von großem Interesse. TDLAS wird u.a. zur Messung der Emission von Treibhausgasen oder für die Überwachung von Verbrennungsprozessen verwendet. Mit dem Einsatz von MEMS-VCSEL können kompakte, kostengünstige und für simultane Detektion mehrerer Gase taugliche Gassensoren realisiert werden. Auf Grund der vorteilhaften vertikalen Ausrichtung des VCSEL-Resonators kann einer der beiden flachen Resonatorspiegel durch einen auslenkbaren Spiegel ersetzt werden. Hierzu bietet sich die etablierte, kostengünstige MEMS-Technologie an, welche in dieser Arbeit sowohl in Volumen, für 1550nm -, als auch erstmalig in Oberflächen-Mikromechanik, für 1950nm -langwellige VCSEL realisiert wird. Der MEMS-Spiegel wird mit nur einer Steuergröße elektrothermisch ausgelenkt. Dies resultiert in einer kontinuierlichen Abstimmung der Emissionswellenlänge. Im Rahmen dieser Arbeit werden erstmalig dynamische Eigenschaften direkt modulierbarer wellenlängenabstimmbarer MEMS-VCSEL im Wellenlängenbereich um 1550nm untersucht. Eine rekordhohe Amplitudenmodulationsbandbreite von f 3dB = 9GHz wird demonstriert, ebenfalls wie die quasi-fehlerfreie Übertragung mit der höchsten bisher publizierten Übertragungsrate von 12Gbit/s für abstimmbare VCSEL, welche hier sowohl in einem back-to-back Verfahren als auch über eine Faserstrecke der Länge von 6,3km erzielt werden. In einem weiten Abstimmbereich von 1530nm – 1580nm , welcher das komplette C-Band ( 1530nm – 1565nm ) abdeckt, wird eine quasi-fehlerfreie Übertragung bei einer Datenrate von ≥ 10Gbit/s demonstriert. Weitere und bisher unübertroffene Merkmale der hier entwickelten MEMS-VCSEL sind die hohe monomodale Ausgangsleistung von bis zu 4mW sowie eine exzellente spektrale Reinheit, welche durch eine hohe Nebenmodenunterdrückung mit einem Spitzenwert von SMSR = 64dB sowie mit SMSR > 57dB innerhalb des gesamten Abstimmbereichs gekennzeichnet ist. Eine schmale spektrale Linienbreite von ∆ν = 27MHz wird ebenfalls erstmals für einen MEMS-VCSEL nachgewiesen. Wegen der zylindrischen Geometrie des VCSEL-Resonators ist die Polarisation grundsätzlich nicht stabil in VCSEL und kann sich z.B. bei der Abstimmung der Wellenlänge oder bei der Änderung des Laserstroms umschalten. Durch Einschreiben eines optischen Gitters mit Abmessung im Sub-Wellenlängenbereich auf der Oberfläche der Spiegelmembran, können polarisationsabhängige Verluste in den DBR-Spiegel eingebaut werden. Eine in einem weiten Abstimmbereich und in dem gesamten Strombereich des Lasers polarisationsstabile Lichtemission wird demonstriert. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung weit abstimmbarer, auf Oberflächen-Mikromechanik basierenden MEMS-VCSEL für Sensoranwendungen (TDLAS), erstmalig in einem Wellenlängenbereich um 1950nm. Bei höheren Wellenlängen weisen Gase stärkere Absorptionskennlinien auf, womit die Detektion deutlich geringerer Gaskonzentrationen möglich wird. Die hier vorgestellten MEMS-VCSEL sind durch eine kontinuierliche und mit 120Hz schneller Wellenlängenabstimmung von > 90nm und durch eine in dem gesamten Abstimmbereich hohe Ausgangsleistung von > 0,5mW sowie eine hohe Nebenmodenunterdrückung von SMSR = 64dB gekennzeichnet. Spitzenleistungen von > 3,9mW bei Raum- sowie > 0,5mW bei höheren Temperaturen von 77°C können ebenfalls gezeigt werden. Eine rekordhohe Betriebstemperatur von 90°C mit > 0,2mW Ausgangsleistung wird erstmalig für einen MEMS-abstimmbaren VCSEL demonstriert. Solch hohe Betriebstemperaturen erreichen heute ausschließlich nicht abstimmbare VCSEL. Darüber hinaus ist für einen kommerziellen Gebrauch der MEMS-VCSEL, wo eine langzeitstabile, zuverlässige und von der Umgebung unbeeinflusste Funktion erforderlich ist, ein geschlossenes und robustes Gehäuse erforderlich. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte hermetisch geschlossene Gehäuse mit einem optischen Anschluss kann dem mit einer Langzeitmessung belegten Drift der Wellenlänge positiv entgegenwirken. Das Gehäuse unterbindet störende Effekte wie optisches Feedback, Einwirkungen der Luftzirkulation, der Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit

Electronic Structure of the Complex Hydride NaAlH4

Density functional calculations of the electronic structure of the complex hydride NaAlH4 and the reference systems NaH and AlH3 are reported. We find a substantially ionic electronic structure for NaAlH4, which emphasizes the importance of solid state effects in this material. The relaxed hydrogen positions in NaAlH4 are in good agreement with recent experiment. The electronic structure of AlH3 is also ionic. Implications for the binding of complex hydrides are discussed.Comment: 4 pages, 5 figure

Polarization investigation of a tunable high-speed short-wavelength bulk-micromachined MEMS-VCSEL

We report the investigation of the state of polarization (SOP) of a tunable vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) operating near 850 nm with a mode-hop free single-mode tuning range of about 12 nm and an amplitude modulation bandwidth of about 5 GHz. In addition, the effect of a sub-wavelength grating on the device and its influence on the polarization stability and polarization switching has been investigated. The VCSEL with an integrated sub-wavelength grating shows a stable SOP with a polarization mode suppression ratio (PMSR) more than 35 dB during the tuning

Tuneable VCSEL aiming for the application in interconnects and short haul systems

Widely tunable vertical cavity surface emitting lasers (VCSEL) are of high interest for optical communications, gas spectroscopy and fiber-Bragg-grating measurements. In this paper we present tunable VCSEL operating at wavelength around 850 nm and 1550 nm with tuning ranges up to 20 nm and 76 nm respectively. The first versions of VCSEL operating at 1550 nm with 76 nm tuning range and an output power of 1.3mW were not designed for high speed modulation, but for applications where only stable continious tuning is essential (e.g. gas sensing). The next step was the design of non tunable VCSEL showing high speed modulation frequencies of 10 GHz with side mode supression ratios beyond 50 dB. The latest version of these devices show record output powers of 6.7mW at 20 °C and 3mW at 80 °C. The emphasis of our present and future work lies on the combination of both technologies. The tunable VCSEL operating in the 850 nm-region reaches a modulation bandwidth of 5.5GHz with an output power of 0.8mW

Tourism in Mediterranean Countries-From Past to Future

WOS:000604925900017Europe has been the most important center of international tourism from the past to the present. The continent's Mediterranean coastal countries, in particular, owe their present level of tourism to their historical depth, natural and cultural attractions, and geographical location. in addition, qualified services, effective promotion, correct marketing, and high demand are also important factors. in this study, we discuss tourist mobility in the Mediterranean in both historical and spatial terms to examine the reasons for the importance of the Mediterranean in world tourism and compare current results across countries. The research approach and methods comprise a thematic review and comparison using qualitative and quantitative data. The findings clearly indicate that tourist activities in Mediterranean countries have changed over the centuries. Cultural tourism was the preferred activity in the past, but today's customers are mostly sea-sand-sun seekers. However, social change and technological developments have altered tourists' expectations and revealed new types of tourism. As a result, although the future of international tourism in Mediterranean countries seems to be shaped by internal factors, it could be argued that external factors such as global climate change, epidemics, international migration policies, terrorism, and technological developments may be stronger determinants