Optical imaging and two-photon microscopy study of hemodynamic changes contralateral to ictal focus during epileptiform discharges

Il est relativement bien établi que les crises focales entraînent une augmentation régionale du flot sanguin dans le but de soutenir la demande énergétique en hémoglobine oxygénée des neurones épileptiques. Des changements hémodynamiques précoces ont également été rapportés dans la région homologue controlatérale, bien que ceci ait été moins bien caractérisé. Dans cette étude, notre objectif est de mieux caractériser, lors de crises focales, la nature des changements hémodynamiques précoces dans la région homologue controlatérale au foyer épileptique. L'imagerie optique intrinsèque (IOI) et la microscopie deux-photons sont utilisées pour étudier les changements hémodynamiques dans la région homologue controlatérale au site de crises focales induites par l’injection de 4-aminopyridine (4-AP) dans le cortex somatosensitif ipsilatéral de souris. Dans l'étude d'IOI, des changements de l’oxyhémoglobine (HbO), de la désoxyhémoglobine (HbR) et du débit sanguin cérébral ont été observées dans la région homologue controlatérale au site de crises focales lors de toutes les crises. Toutefois, ces changements étaient hétérogènes, sans patron cohérent et reproduisible. Nos expériences avec la microscopie deux-photons n’ont pas révélé de changements hémodynamiques significatifs dans la région homotopique controlatérale lors de trains de pointes épileptiques. Nos résultats doivent être interprétés avec prudence compte tenu de plusieurs limitations: d’une part absence de mesures électrophysiologiques dans la région d’intérêt controlatérale au foyer simultanément à l’imagerie deux-photons et à l'IOI; d’autre part, lors des expériences avec le deux-photons, incapacité à générer de longues décharges ictales mais plutôt des trains de pointes, couverture spatiale limitée de la région d’intérêt controlatérale, et faible puissance suite au décès prématuré de plusieurs souris pour diverses raisons techniques. Nous terminons en discutant de divers moyens pour améliorer les expériences futures.

Radiothérapie asservie à la respiration en combinaison avec l'utilisation d'un faisceau sans filtre égalisateur

La radiothérapie stéréotaxique corporelle (SBRT) est une technique couramment employée pour le traitement de tumeurs aux poumons lorsque la chirurgie n’est pas possible ou refusée par le patient. Une complication de l’utilisation de cette méthode provient du mouvement de la tumeur causé par la respiration. Dans ce contexte, la radiothérapie asservie à la respiration (RGRT) peut être bénéfique. Toutefois, la RGRT augmente le temps de traitement en raison de la plus petite proportion de temps pour laquelle le faisceau est actif. En utilisant un faisceau de photons sans filtre égalisateur (FFF), ce problème peut être compensé par le débit de dose plus élevé d’un faisceau FFF. Ce mémoire traite de la faisabilité d’employer la technique de RGRT en combinaison avec l’utilisation un faisceau FFF sur un accélérateur Synergy S (Elekta, Stockholm, Suède) avec une ceinture pneumatique, le Bellows Belt (Philips, Amsterdam, Pays-Bas), comme dispositif de suivi du signal respiratoire. Un Synergy S a été modifié afin de pouvoir livrer un faisceau 6 MV FFF. Des mesures de profils de dose et de rendements en profondeur ont été acquises en cuve à eau pour différentes tailles de champs. Ces mesures ont été utilisées pour créer un modèle du faisceau 6 MV FFF dans le système de planification de traitement Pinnacle3 de Philips. Les mesures ont été comparées au modèle à l’aide de l’analyse gamma avec un critère de 2%, 2 mm. Par la suite, cinq plans SBRT avec thérapie en arc par modulation volumétrique (VMAT) ont été créés avec le modèle 6 MV du Synergy S, avec et sans filtre. Une comparaison des paramètres dosimétriques a été réalisée entre les plans avec et sans filtre pour évaluer la qualité des plans FFF. Les résultats révèlent qu’il est possible de créer des plans SBRT VMAT avec le faisceau 6 MV FFF du Synergy S qui sont cliniquement acceptables (les crières du Radiation Therapy Oncology Group 0618 sont respectés). Aussi, une interface physique de RGRT a été mise au point pour remplir deux fonctions : lire le signal numérique de la ceinture pneumatique Bellows Belt et envoyer une commande d’irradiation binaire au linac. L’activation/désactivation du faisceau du linac se fait par l’entremise d’un relais électromécanique. L’interface comprend un circuit électronique imprimé fait maison qui fonctionne en tandem avec un Raspberry Pi. Un logiciel de RGRT a été développé pour opérer sur le Raspberry Pi. Celui-ci affiche le signal numérique du Bellows Belt et donne l’option de choisir les limites supérieure et inférieure de la fenêtre d’irradiation, de sorte que lorsque le signal de la ceinture se trouve entre ces limites, le faisceau est actif, et inversement lorsque le signal est hors de ces limites. Le logiciel envoie donc une commande d’irradiation au linac de manière automatique en fonction de l’amplitude du signal respiratoire. Finalement, la comparaison entre la livraison d’un traitement standard sans RGRT avec filtre par rapport à un autre plan standard sans RGRT sans filtre démontre que le temps de traitement en mode FFF est réduit en moyenne de 54.1% pour un arc. De la même manière, la comparaison entre la livraison d’un traitement standard sans RGRT avec filtre par rapport à un plan de RGRT (fenêtre d’irradiation de 75%) sans filtre montre que le temps de traitement de RGRT en mode FFF est réduit en moyenne de 27.3% par arc. Toutefois, il n’a pas été possible de livrer des traitements de RGRT avec une fenêtre de moins de 75%. Le linac ne supporte pas une fréquence d’arrêts élevée.

The Role of Diffusion in ISOL Targets for the Production of Radioactive Ion Beams

On line isotope separation techniques (ISOL) for production of ion beams of short-lived radionuclides require fast separation of nuclear reaction products from irradiated target materials followed by a transfer into an ion source. As a first step in this transport chain the release of nuclear reaction products from refractory metals has been studied systematically and will be reviewed. High-energy protons (500 - 1000 MeV) produce a large number of radionuclides in irradiated materials via the nuclear reactions spallation, fission and fragmentation. Foils and powders of Re, W, Ta, Hf, Mo, Nb, Zr, Y, Ti and C were irradiated with protons (600 - 1000 MeV) at the Dubna synchrocyclotron, the CERN synchrocyclotron and at the CERN PS-booster to produce different nuclear reaction products. The main topic of the paper is the determination of diffusion coefficients of the nuclear reaction products in the target matrix, data evaluation and a systematic interpretation of the data. The influence of the ionic radius of the diffusing species and the lattice type of the host material used as matrix or target on the diffusion will be evaluated from these systematics. Special attention was directed to the release of group I, II and III-elements. Arrhenius plots lead to activation energies of the diffusion process.

Characteristics of two-photon absorption in methanol solutions of Rhodamine 6G using laser induced pulsed photoacoustics

Two-photon absorption in methanol solutions of Rhodamine 6G is investigated by photoacoustics using the second harmonic of a pulsed Nd:YAG laser. Competition between one-photon and two-photon processes is observed, depending critically on the sample concentration and input light flux.

Studies on Two-Photon Absorption of Aniline Using Thermal Lens Effect

Two-photon absorption spectrum of aniline is recorded using thermal lens effect with optical parametric oscillator as the pump source. Studies show that the two-photon absorption spectrum observed corresponds to I Al -. I B2 transition of aniline.

Side illumination fluorescence emission characteristics from a dye doped polymer optical fiber under two-photon excitation.

Two-photon excited (TPE) side illumination fluorescence studies in a Rh6G-RhB dye mixture doped polymer optical fiber (POF) and the effect of energy transfer on the attenuation coefficient is reported. The dye doped POF is pumped sideways using 800 nm, 70 fs laser pulses from a Ti:sapphire laser, and the TPE fluorescence emission is collected from the end of the fiber for different propagation distances. The fluorescence intensity of RhB doped POF is enhanced in the presence of Rh6G as a result of energy transfer from Rh6G to RhB. Because of the reabsorption and reemission process in dye molecules, an effective energy transfer is observed from the shorter wavelength part of the fluorescence spectrum to the longer wavelength part as the propagation distance is increased in dye doped POF. An energy transfer coefficient is found to be higher at shorter propagation distances compared to longer distances. A TPE fluorescence signal is used to characterize the optical attenuation coefficient in dye doped POF. The attenuation coefficient decreases at longer propagation distances due to the reabsorption and reemission process taking place within the dye doped fiber as the propagation distance is increased.

Photoacoustic detection of two photon absorption in formaldehyde using pulsed dye laser

Absorption spectra of formaldehyde molecule in the gas phase have been recorded using photoacoustic (PA) technique with pulsed dye laser at various power levels. The spectral profiles at higher power levels are found to be different from that obtained at lower laser powers. Two photon absorption (TPA) is found to be responsible for the photoacoustic signal at higher laser power while the absorption at lower laser power level is attributed to one photon absorption (OPA) process. Probable assignments for the different transitions are given in this paper.

Observation of two-photon induced photoemission optogalvanic effect

Observation of laser induced two-photon photoemission optogalvanic (TPPOG) effect from tungsten electrode in a discharge cell using 564 nm radiation obtained from a pulsed dye laser is described. The magnitude of the POG signal is studied as a function of laser energy under various discharge parameters. Competition between one-photon and two-photon processes has been observed when nitrogen gas is used in the discharge cell.

Observation of two-photon absorption in rhodamine 6G using photoacoustic technique

Two-photon absorption in Rhodamine 6G using the second harmonic of a pulsed Q-switched Nd:YAG laser has been studied by photoacoustic technique. It is observed that there is a competition between one-photon and two-photon absorption processes. At lower concentration the two-photon process is predominant over the one-photon process.

Laser-induced Bessel beams can realize fast all-optical switching in gold nanosol prepared by pulsed laser ablation

We demonstrate the possibility of realizing, all-optical switching in gold nanosol. Two overlapping laser beams are used for this purpose, due to which a low-power beam passing collinear to a high-power beam will undergo cross phase modulation and thereby distort the spatial profile. This is taken to advantage for performing logic operations. We have also measured the threshold pump power to obtain a NOT gate and the minimum response time of the device. Contrary to the general notion that the response time of thermal effects used in this application is of the order of milliseconds, we prove that short pump pulses can result in fast switching. Different combinations of beam splitters and combiners will lead to the formation of other logic functions too.

Two and Three Photon Absorption in Rhodamine 6G Methanol Solutions Using Pulsed Thermal Lens Technique

Dual beam transient thermal lens studies were carried out in rhodamine 6G methanol solutions using 532 nm pulses from a frequency doubled Nd:YAG laser. Analysis of thermal lens signal shows the existence of different nonlinear processes like two photon absorption and three photon absorption phenomena along with one photon absorption. Concentration of the dye in the solution has been found to influence the occurrence of the different processes in a significant way.

Modifications of secondary reflector antenna patterns due to shaped beams from flanged primary horn feeds

With the advent of satellite communication and radio astronomy, the need for large and efficient reflector antennas had triggered a widespread investigation in reflector feed design techniques. Major improvements sought are reduction in spill-over, cross polarization losses and the enhancement of aperture efficiency. The search for such a feed culminated in the corrugated horn. The main idea behind the present work is to use the H-plane sectoral horns fitted with,corrugated flanges as feeds of a paraboloid and see how the secondary pattern of the reflector antenna varies with different parameters of the feed. An offset paraboloid is used as the secondary reflector in order to avoid the adverse effect of aperture ‘blocking by the feed horn structure on the secondary radiation pattern. The measurements were repeated for three different H-plane sectoral horns with the same set of corrugated flanges at various X-band frequencies. The following parameters of the whole system are studied: (a) Beam shaping. (b) Gain. (c) Variation of VSWR and (d) Cross polarization