Optimierung der laserinduzierten Plasmaspektroskopie an Metallen durch Femtosekunden-Doppelpulse für die Entwicklung eines hochauflösenden 3D-Rasterabbildungsverfahrens

Die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIPS) ist eine spektrochemische Elementanalyse zur Bestimmung der atomaren Zusammensetzung einer beliebigen Probe. Für die Analyse ist keine spezielle Probenpräparation nötig und kann unter atmosphärischen Bedingungen an Proben in jedem Aggregatzustand durchgeführt werden. Femtosekunden Laserpulse bieten die Vorteile einer präzisen Ablation mit geringem thermischen Schaden sowie einer hohen Reproduzierbarkeit. Damit ist fs-LIPS ein vielversprechendes Werkzeug für die Mikroanalyse technischer Proben, insbesondere zur Untersuchung ihres Ermüdungsverhaltens. Dabei ist interessant, wie sich die initiierten Mikrorisse innerhalb der materialspezifschen Struktur ausbreiten. In der vorliegenden Arbeit sollte daher ein schnelles und einfach zu handhabendes 3D-Rasterabbildungsverfahren zur Untersuchung der Rissausbreitung in TiAl, einer neuen Legierungsklasse, entwickelt werden. Dazu wurde fs-LIPS (30 fs, 785 nm) mit einem modifizierten Mikroskopaufbau (Objektiv: 50x/NA 0.5) kombiniert, welcher eine präzise, automatisierte Probenpositionierung ermöglicht. Spektrochemische Sensitivität und räumliches Auflösungsvermögen wurden in energieabhängigen Einzel- und Multipulsexperimenten untersucht. 10 Laserpulse pro Position mit einer Pulsenergie von je 100 nJ führten in TiAl zum bestmöglichen Kompromiss aus hohem S/N-Verhältnis von 10:1 und kleinen Lochstrukturen mit inneren Durchmessern von 1.4 µm. Die für das Verfahren entscheidende laterale Auflösung, dem minimalen Lochabstand bei konstantem LIPS-Signal, beträgt mit den obigen Parametern 2 µm und ist die bislang höchste bekannte Auflösung einer auf fs-LIPS basierenden Mikro-/Mapping-Analyse im Fernfeld. Fs-LIPS Scans von Teststrukturen sowie Mikrorissen in TiAl demonstrieren eine spektrochemische Sensitivität von 3 %. Scans in Tiefenrichtung erzielen mit denselben Parametern eine axiale Auflösung von 1 µm. Um die spektrochemische Sensitivität von fs-LIPS zu erhöhen und ein besseres Verständnis für die physikalischen Prozesse während der Laserablation zu erhalten, wurde in Pump-Probe-Experimenten untersucht, in wieweit fs-Doppelpulse den laserinduzierten Abtrag sowie die Plasmaemission beeinflussen. Dazu wurden in einem Mach-Zehnder-Interferometer Pulsabstände von 100 fs bis 2 ns realisiert, Gesamtenergie und Intensitätsverhältnis beider Pulse variiert sowie der Einfluss der Materialparameter untersucht. Sowohl das LIPS-Signal als auch die Lochstrukturen zeigen eine Abhängigkeit von der Verzögerungszeit. Diese wurden in vier verschiedene Regimes eingeteilt und den physikalischen Prozessen während der Laserablation zugeordnet: Die Thermalisierung des Elektronensystems für Pulsabstände unter 1 ps, Schmelzprozesse zwischen 1 und 10 ps, der Beginn des Abtrags nach mehreren 10 ps und die Expansion der Plasmawolke nach über 100 ps. Dabei wird das LIPS-Signal effizient verstärkt und bei 800 ps maximal. Die Lochdurchmesser ändern sich als Funktion des Pulsabstands wenig im Vergleich zur Tiefe. Die gesamte Abtragsrate variiert um maximal 50 %, während sich das LIPS-Signal vervielfacht: Für Ti und TiAl typischerweise um das Dreifache, für Al um das 10-fache. Die gemessenen Transienten zeigen eine hohe Reproduzierbarkeit, jedoch kaum eine Energie- bzw. materialspezifische Abhängigkeit. Mit diesen Ergebnissen wurde eine gezielte Optimierung der DP-LIPS-Parameter an Al durchgeführt: Bei einem Pulsabstand von 800 ps und einer Gesamtenergie von 65 nJ (vierfach über der Ablationsschwelle) wurde eine 40-fache Signalerhöhung bei geringerem Rauschen erzielt. Die Lochdurchmesser vergrößerten sich dabei um 44 % auf (650±150) nm, die Lochtiefe um das Doppelte auf (100±15) nm. Damit war es möglich, die spektrochemische Sensitivität von fs-LIPS zu erhöhen und gleichzeitig die hohe räumliche Auflösung aufrecht zu erhalten.

Femtosecond laser processing of crystalline silicon

This paper reports the surface morphologies and ablation of crystalline silicon wafers irradiated by infra-red 775 nm Ti:sapphire femtosecond laser. The effects of energy fluences (below and above single-pulse modification) with different number of pulses were studied. New morphological features such as pits, cracks formation, Laser-Induced Periodic Surface Structures (LIPSS) and ablation were observed. The investigation indicated that there are two distinct mechanisms under femtosecond laser irradiation: low fluence regime with different morphological features and high fluence regime with high material removal and without complex morphological features.

Elemental analysis of New Zealand Nephrite Jade (pounamu) for forensic purposes

Pounamu (NZ jade), or nephrite, is a protected mineral in its natural form following the transfer of ownership back to Ngai Tahu under the Ngai Tahu (Pounamu Vesting) Act 1997. Any theft of nephrite is prosecutable under the Crimes Act 1961. Scientific evidence is essential in cases where origin is disputed. A robust method for discrimination of this material through the use of elemental analysis and compositional data analysis is required. Initial studies have characterised the variability within a given nephrite source. This has included investigation of both in situ outcrops and alluvial material. Methods for the discrimination of two geographically close nephrite sources are being developed. Key Words: forensic, jade, nephrite, laser ablation, inductively coupled plasma mass spectrometry, multivariate analysis, elemental analysis, compositional data analysis

Relación de la tiroglobulina pre-ablación con la recurrencia/persistencia temprana del cáncer diferenciado de tiroides

Introducción: El cáncer diferenciado de tiroides es la neoplasia endocrina más frecuente en Colombia y su incidencia crece de forma acelerada. Se investigo la relación entre los niveles de tiroglobulina (Tg) pre-ablación y la persistencia/recurrencia temprana del cáncer diferenciado de tiroides. Materiales y Métodos: Se evaluaron 91 pacientes con cáncer papilar de tiroides a quienes se les practico ablación post-quirúrgica con yodo radiactivo en la Fundación Cardioinfantil entre enero de 2006 y enero de 2010. El análisis de los resultados se realizo con ayuda del paquete estadístico SPSS y la hipótesis de investigación se evaluó utilizando métodos propios de la estadística no paramétrica. Resultados: La enfermedad progresó en 20 pacientes durante el primer año post-ablación y se encontró relación significativa entre la Tg pre-ablación y el estado de la enfermedad al final de ese periodo (p = 0,000). No hubo cambio significativo de la Tg entre el primer y el segundo semestre post-ablación en quienes la enfermedad progreso (p = 0,554); se resalta que no se presentaron casos de recurrencia/persistencia en aquellos con niveles pre-ablación menores o iguales a 2,7 ng/mL y que el 80% de estos casos correspondieron a individuos con niveles iniciales mayores a 24 ng/mL. Conclusión: En los pacientes con cáncer papilar de tiroides el nivel sérico de la Tg pre-ablación tiene relación con el estado de la enfermedad al final del primer año post-ablación. La persistencia/recurrencia es menos frecuente con niveles bajos y más frecuente con niveles altos.

Incidencia de fibrilación auricular en pacientes con dispositivos de estimulación cardiaca con cardiopatía chagásica y no chagásica

La posible asociación entre el desarrollo de fibrilación auricular (FA) con la presencia de cardiopatía chagásica en una población portadora de dispositivos cardiacos de estimulación no está descrita. Se presenta un estudio de tipo cohorte retrospectivo realizado en la FCI que recopila las principales características clínicas de una población de pacientes con cardiopatía de variada etiología y portadores de dispositivos cardiacos buscando evaluar la incidencia de FA en presencia de cardiomiopatía de origen chagásico y no chagásico. A la fecha no se cuenta con una base de datos institucional ni regional que contenga las variables analizadas. Durante los 5 meses que duró la construcción de la base de datos se incluyeron 99 sujetos de investigación. Se implantaron 42 marcapasos bicamerales, 39 cardiodesfibriladores bicamerales, 6 dispositivos correspondientes cardiodesfibrilador con función de resincronización cardiaca, 2 resincronizadores cardiacos sin función de cardiodesfibrilador y 7 cardiodesfibriladores unicamerales. De los 99 sujetos recolectados se presentaron 8 desenlaces (FA de novo) y de esos solamente 1 pertenece al grupo de pacientes con cardiomiopatía chagásica. Este número reducido de desenlaces no permitió desarrollar un modelo de regresión de Cox y ni otros tipos de análisis estadísticos planteados en el protocolo inicial debido al bajo número de casos y pobre poder estadístico. Esta dificultad es inherente a la naturaleza del problema a estudiar y al corto tiempo de seguimiento. Por lo anterior no se puede establecer si existe una relación entre la presencia de serología positiva para infección por T. Cruzi y la presencia de FA de novo.

Factores de riesgo para el desarrollo de complicaciones: infecciones en varicosafenectomia

La enfermedad venosa periférica de miembros inferiores se considera una de las afecciones más prevalentes, con morbilidad considerable, deterioro de la calidad de vida, e importante demanda de recursos de salud, que en la mayoría de casos requiere manejo quirúrgico como parte del tratamiento. Este estudio busca analizar si la técnica quirúrgica es un factor de riesgo, que incrementa la aparición de infección de sitio quirúrgico en 257 pacientes a quienes se les realizó varicosafenectomia. Metodología: Se realizó un estudio de cohorte retrospectiva; se recolectaron los datos a partir de los registros clínicos y quirúrgicos de pacientes que cumplieron con los criterios de inclusión, registrando factores de riesgo, descripción quirúrgica, complicaciones, y evolución post operatoria hasta 8 semanas. El análisis estadístico se realizó mediante el cálculo de riesgo relativo y regresión logística binomial. Resultados: Se demostró asociación entre la presencia de infección de sitio quirúrgico y tipo de cirugía con un RR = 3,05 (P= 0,01), clasificación CEAP con 29% menos riesgo en varicosafenectomia total (P= 0,008). Conclusiones: Existen variables clínicas y quirúrgicas que influyen en la probabilidad de desarrollar infección del sitio quirúrgico.

Resultados del tratamiento de nevos melanocíticos con láser

Introducción A pesar de que los nevos melanocíticos son un motivo de consulta frecuente en nuestra población no existen estudios a nivel de Colombia acerca de su tratamiento, a nivel mundial existe muy poca literatura al respecto por lo que hay un vacío conceptual en este campo. Objetivos Evaluar los cambios en cuanto a la presencia de pigmento y cicatrización, en los nevos melanocíticos adquiridos tratados con láser, basados en la experiencia de un solo centro en Bogotá. Materiales y métodos Es un estudio observacional de antes y después, en una cohorte histórica, de 90 casos de nevos melanocíticos adquiridos, tratados con láser en Uniláser Medica, en los que se evaluó la presencia de pigmento, cicatrización, y otras variables, con un control realizado a no menos de 3 meses de la intervención. Resultados Se encontró un rango de edad entre los 18 -51 años, promedio 27,59 años; fototipo de III-V; en el 32% de los casos, solo fue requerida una sesión de láser de Co2 y Erbio, para el aclaramiento completo de la misma. La duración del eritema en el 54,4% los casos fue de 1 a 3 meses. En un 64,4% quedó pigmento residual al control, pero de éstos casos el 48,2% fue entre un 5 a un 10% del inicial. El 58,9% hizo cicatriz, de éstos el 63% fue estética. La satisfacción por parte de los pacientes es alta a pesar de la persistencia pigmentaria y/o la presencia de cicatriz. Discusión El tratamiento de nevos melanocíticos adquiridos con láser es una opción terapéutica que genera cambios estadísticamente significativos en cuanto a pigmento, cicatriz estética y alta satisfacción por parte de los pacientes. Se requieren estudios, analíticos, para determinar eficacia del tratamiento.

Ablación cardiaca en niños y adolescentes: experiencia en la Fundación Cardioinfantil-IC años 2010 -2013

Introducción: Se ha demostrado que la técnica de radiofrecuencia en ablación cardiaca es altamente efectiva en el tratamiento de arritmias cardiacas en pediatría, además de tener un mínimo de complicaciones. En este estudio se exponen los resultados de este procedimiento en un grupo de pacientes pediátricos en la Fundación Cardioinfantil. Población y Métodos: Entre enero de 2010 y diciembre de 2013 se realizaron un total de 231 ablaciones cardiacas. Al aplicar criterios de inclusión y exclusión se obtienen 192 pacientes, de los cuales 58% eran de sexo masculino y 42% de sexo femenino, 43.2% pertenecían a un rango de edad entre 11-15 años. Resultados: La ablación fue exitosa en 185/192 pacientes (Tasa de éxito global 96.3%). Pérdidas durante el seguimiento al primer día 0%, tasa de éxito 100% con cero recurrencias. Control de los 30 días: pérdidas del 8.3%, tasa de éxito del 90.6% y dos recurrencias. Control de los 90 días se tuvieron pérdidas de 30.2%, tasa de éxito de 95.4% y seis recurrencias, finalmente a los 180 días con un porcentaje de pérdidas de 51.5% y siete recurrencias, la tasa de éxito es de 92.5%. En el seguimiento se encontraron 7 recurrencias, las cuales fueron llevadas a un segundo procedimiento que fue efectivo en 7/7 (100)%. No hubo complicaciones ni muertes. Conclusiones: Los resultados obtenidos no difieren de los resultados de estudios de ablación pediátrica en el mundo, definiéndose así como un procedimiento seguro y eficaz en la Fundación Cardioinfantil.

Aislamiento de venas pulmonares en el Centro Internacional de Arritmias ‘Andrea Natale’ - Fundación Cardio infantil

Introducción: El Aislamiento de Venas Pulmonares (AVP) es un procedimiento de alto costo al cual son sometidos pacientes con riesgo cardiovascular elevado. Requiere un alto grado de especialización en el personal médico y paramédico que lo ejecuta, con curvas de aprendizaje que sobrepasan los dos años de formación académica y entrenamiento específico. Metodología: Se realizó un estudio de cohorte retrospectivo, donde se incluyeron 88 sujetos sometidos al procedimiento en el lapso comprendido entre el 1º de enero y el 31 de diciembre de 2013, con el objetivo de evaluar su proceso de atención en el Centro Internacional de Arritmias ‘Andrea Natale’ de la FCI – Instituto de Cardiología. Se realizó análisis de regresión lineal y logística múltiple. Resultados: Se encontró que en el 97,73%% de los pacientes el diagnóstico principal era algún tipo de Fibrilación Auricular (FA); a su vez, la comorbilidad más frecuente fue HTA en el 30,68% y ningún paciente presentaba enfermedad coronaria, no hubo diferencias significativas por sexo. La complicación peri operatoria tuvo una incidencia del 3,41%, el 22,73% requirió ingreso a UCI con un promedio de días estancia 0,25+0,51. El 98,86% de la población estudiada recibió educación pos procedimiento acerca de sus cuidados y signos de alarma. Los factores encontrados en el estudio que afectan la duración del procedimiento y la estancia hospitalaria son las interconsultas pre procedimiento, el manejo médico de la cardiomiopatía de base y el uso de anti agregantes plaquetarios pre procedimiento; los cuales, son puntos por mejorar previo al ingreso o programación del paciente para ser llevado a AVP. Discusión: Como recomendaciones específicas se destacan: La necesidad de incluir en el protocolo de preparación para ablación de venas pulmonares la realización de interconsultas a las especialidades requeridas, antes de su ingreso para la realización del procedimiento. Es importante que el paciente que lo amerite haga parte de un programa de falla cardiaca previamente al procedimiento

Caracterización de las variantes anatómicas de las venas pulmonares en pacientes candidatos a aislamiento de venas pulmonares en Colombia

Introducción y objetivos: El conocimiento de la anatomía de las venas pulmonares y de la aurícula izquierda es fundamental para la planeación y prevención de posibles complicaciones durante la ablación de las venas pulmonares, procedimiento realizado para el manejo de la fibrilación auricular. Este estudio pretende caracterizar la anatomía (tamaño y forma) de las venas pulmonares y determinar las variantes anatómicas más comunes de las mismas. Métodos: Se analizaron 277 estudios de angioresonancia tridimensional y tomografía computarizada realizados previo al procedimiento de aislamiento de venas pulmonares. Se evaluaron los diámetros de la aurícula izquierda, de los ostia de las venas pulmonares y se determinaron la presencia de venas pulmonares comunes, accesorias y ramificaciones tempranas. Resultados: 75% de nuestros pacientes presentaron la anatomía normal de dos venas pulmonares derechas y dos izquierdas. En un 10,1% de los casos se encontraron venas supernumerarias y en un 11,2% se encontró un tronco común. En un 61% de los pacientes se encontraron ramas ostiales, las cuales en un 39,4% de los casos se presentaron en la vena pulmonar inferior derecha. Conclusiones: La evaluación de la morfología de la aurícula derecha y las venas pulmonares por medio de angioresonancia o tomografía computarizada, es necesaria para la realización de ablación por radiofrecuencia dada la alta frecuencia de variantes anatómicas y presencia de ramas ostiales.

Comparación de cambios clínicos y hemodinámicos en pacientes con insuficiencia venosa mixta según tipo de manejo.

Existen varias causas de la insuficiencia venosa profunda, la insuficiencia venosa superficial es una de ellas; por tal motivo, una intervención activa de la insuficiencia superficial ya sea cirugía convencional, esclerosis o radiofrecuencia mejora el reflujo del sistema venoso profundo. En nuestro medio no se acostumbra a intervenir los pacientes con insuficiencia venosa mixta bajo la creencia de exacerbar la enfermedad o generar complicaciones. Se pretende documentar los cambios clínicos y hemodinámicos en pacientes con insuficiencia venosa mixta según tipo de manejo, médico vs quirúrgico

Seasonal trends in the stable isotopic composition of snow and meltwater runoff in a subarctic catchment at Okstindan, Norway

Seasonal variations in the stable isotopic composition of snow and meltwater were investigated in a sub-arctic, mountainous, but non-glacial, catchment at Okstindan in northern Norway based on analyses of delta(18)O and deltaD. Samples were collected during four field periods (August 1998; April 1999; June 1999 and August 1999) at three sites lying on an altitudinal transect (740-970 m a.s.l.). Snowpack data display an increase in the mean values of delta(18)O (increasing from a mean value of - 13.51 to - 11.49% between April and August), as well as a decrease in variability through the melt period. Comparison with a regional meteoric water line indicates that the slope of the delta(18)O - deltaD line for the snowpacks decreases over the same period, dropping from 7.49 to approximately 6.2. This change points to the role of evaporation in snowpack ablation and is confirmed by the vertical profile of deuterium excess. Snowpack seepage data, although limited, also suggest reduced values of deltaD, as might be associated with local evaporation during meltwater generation. In general, meltwaters were depleted in delta(18)O relative to the source snowpack at the peak of the melt (June), but later in the year (August) the difference between the two was not statistically significant. The diurnal pattern of isotopic composition indicates that the most depleted meltwaters coincide with the peak in temperature and, hence, meltwater production.

Changes in the extent of glaciers in the Eastern Terskey Alatoo, the Central Tien-Shan, in response to climatic fluctuations in between the end of the 19th and the beginning of the 21st century

Changes in the extent of glaciers and rates of glacier termini retreat in the eastern Terskey-Alatoo Range, the Tien Shan Mountains, Central Asia have been evaluated using the remote sensing techniques. Changes in the extent of 335 glaciers between the end of the Little Ice Age (LIA; mid-19th century), 1990 and 2003 have been estimated through the delineation of glacier outlines and the LIA moraine positions on the Landsat TM and ASTER imagery for 1990 and 2003 respectively. By 2003, the glacier surface area had decreased by 19% of the LIA value, which constitutes a 76 km(2) reduction in glacier surface area. Mapping of 109 glaciers using the 1965 1:25,000 maps revealed that glacier surface area decreased by 12.6% of the 1965 value between 1965 and 2003. Detailed mapping of 10 glaciers using historical maps and aerial photographs from the 1943-1977 period, has enabled glacier extent variations over the 20th century to be identified with a higher temporal resolution. Glacial retreat was slow in the early 20th century but increased considerably between 1943 and 1956 and then again after 1977. The post-1990 period has been marked by the most rapid glacier retreat since the end of the LIA. The observed changes in the extent of glaciers are in line with the observed climatic warming. The regional weather stations have revealed a strong climatic warming during the ablation season since the 1950s at a rate of 0.02-0.03 degrees Ca-1. At the higher elevations in the study area represented by the Tien Shan meteorological station, the summer warming was accompanied by negative anomalies in annual precipitation in the 1990s enhancing glacier retreat. However, trends in precipitation in the post-1997 period cannot be evaluated due to the change in observational practices at this station. Neither station in the study area exhibits significant long-term trends in precipitation. Crown Copyright (C) 2009 Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Long-term change, interannual and intra-seasonal variability in climate and glacier mass balance in the Central Greater Caucasus, Russia

Long-term trends, interannual and intra-seasonal variability in the mass-balance record from Djankuat glacier, central Greater Caucasus, Russia, are related to local climate change, synoptic and large-scale anomalies in atmospheric circulation. A clear warming signal emerged in the central Greater Caucasus in the early 1990s, leading to a strong increase in ablation. In the absence of a compensating change in winter accumulation, the net mass balance of Djankuat has declined. The highest value of seasonal ablation on record was registered in the summer of 2000. At the beginning of the 21st century these trends reversed. Ablation was below average even in the summer of 2003, which was unusually warm in western Europe. Precipitation and winter accumulation were high, allowing for a partial recovery of net mass balance. The interannual variability in the components of mass balance is weakly related to the North Atlantic Oscillation (NAO) and the Scandinavian teleconnection patterns, but there is a clear link with the large-scale circulation anomalies represented by the Rossby pattern. Five synoptic categories have been identified for the ablation season of 2005, revealing a strong separation between components of radiation budget, air temperature and daily melt. Air temperature is the main control over melt. The highest values of daily ablation are related to the strongly positive NAO which forces high net radiation, and to the warm and moist advection from the Black Sea.

Interactions between mass balance, atmospheric circulation, and recent climate change on the Djankuat Glacier, Caucasus Mountains, Russia

This paper reports recent changes in the mass balance record from the Djankuat Glacier, central greater Caucasus, Russia, and investigates possible relationships between the components of mass balance, local climate, and distant atmospheric forcing. The results clearly show that a strong warming signal has emerged in the central greater Caucasus, particularly since the 1993/1994 mass balance year, and this has led to a significant increase in the summer ablation of Djankuat. At the same time, there has been no compensating consistent increase in winter precipitation and accumulation leading to the strong net loss of mass and increase in glacier runoff. Interannual variability in ablation and accumulation is partly associated with certain major patterns of Northern Hemisphere climatic variability. The positive phase of the North Pacific (NP) teleconnection pattern forces negative geopotential height and temperature anomalies over the Caucasus in summer and results in reduced summer melt, such as in the early 1990s, when positive NP extremes resulted in a temporary decline in ablation rates. The positive phase of the NP is related to El Nino-Southern Oscillation, and it is possible that a teleconnection between the tropical Pacific sea surface temperatures and summer air temperatures in the Caucasus is bridged through the NP pattern. More recently, the NP pattern was predominantly negative, and this distant moderating forcing on summer ablation in the Caucasus was absent. Statistically significant correlations are observed between accumulation and the Scandinavian (SCA) teleconnection pattern. The frequent occurrence of the positive SCA phase at the beginning of accumulation season results in lower than average snowfall and reduced accumulation. The relationship between the North Atlantic Oscillation (NAO), Arctic Oscillation, and accumulation is weak, although positive precipitation anomalies in the winter months are associated with the negative phase of the NAO. A stronger positive correlation is observed between accumulation on Djankuat and geopotential height over the Bay of Biscay unrelated to the established modes of the Northern Hemisphere climatic variability. These results imply that the mass balance of Djankuat is sensitive to the natural variability in the climate system. Distant forcing, however, explains only 16% of the variance in the ablation record and cannot fully explain the recent increase in ablation and negative mass balance.