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468 Scatter dose determination at the eye lens during a mask based whole brain radiotherapy (WBRT)
(2005)
The ClearPET® scanners developed by the Crystal Clear Collaboration use multichannel PMTs as photodetectors with scintillator pixels coupled individually to each channel. In order to localize an event each channel anode is connected to a comparator that triggers when the anode signal exceeds a common predefined threshold. Two major difficulties here are crosstalk of light and the gain nonuniformity of the PMT channels. Crosstalk can generate false triggering in channels adjacent to the actual event. On the one hand this can be suppressed by sufficiently increasing the threshold, but on the other hand a threshold too high can already prevent valid events on the lower gain channels from being detected. Finally, both effects restrict the dynamic range of pulse heights that can be processed. The requirements to the dynamic range are not low as the ClearPET® scanners detect the depth of interaction by phoswich pixels consisting of LSO and Lu0.7Y0.3AP, two scintillators with different light yields. We will present a model to estimate the achievable dynamic range and show solutions to increase it.
The ClearPET™ project: Development of a 2nd generation high-performance small animal PET scanner
(2005)
Second generation high-performance PET scanners, called ClearPET™1, have been developed by working groups of the Crystal Clear Collaboration (CCC). High sensitivity and high spatial resolution for the ClearPET camera is achieved by using a phoswich arrangement combining two different types of lutetium-based scintillator materials: LSO from CTI and LuYAP:Ce from the CCC (ISTC project). In a first ClearPET prototype, phoswich arrangements of 8×8 crystals of 2×2×10 mm3 are coupled to multi-channel photomultiplier tubes (Hamamatsu R7600). A unit of four PMTs arranged in-line represents one of 20 sectors of the ring design. The opening diameter of the ring is 120 mm, the axial detector length is 110 mm.The PMT pulses are digitized by free-running ADCs and digital data processing determines the gamma energy, the phoswich layer and even the exact pulse starting time, which is subsequently used for coincidence detection. The gantry allows rotation of the detector modules around the field of view.
Preliminary data shows a correct identification of the crystal layer about (98±1)%. Typically the energy resolution is (23.3±0.5)% for the luyap layer and (15.4±0.4)% for the lso layer. early studies showed the timing resolution of 2 ns FWHM and 4.8 ns FWTM. the intrinsic spatial resolution ranges from 1.37 mm to 1.61 mm full-width of half-maximum (FWHM) with a mean of 1.48 mm FWHM. further improvements in image and energy resolution are expected when the system geometry is fully modeled.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten eines lebenden Objektes bei physiologischen Messungen mit einem Basiselement und Mitteln zum Arretieren des lebenden Objektes, die atraumatische Ohrenhalter sowie ein Mundstück aufweisen, das mit einer Aussparung für die Zähne des Lebewesens versehen ist, mit einem Masseanteil von wenigstens 95% an glasfaserverstärktem Kunststoff.
This study has been performed to design the combination of the new ClearPET (ClearPET is a trademark of the Crystal Clear Collaboration), a small animal positron emission tomography (PET) system, with a micro-computed tomography (microCT) scanner. The properties of different microCT systems have been determined by simulations based on GEANT4. We will demonstrate the influence of the detector material and the X-ray spectrum on the obtained contrast. Four different detector materials (selenium, cadmium zinc telluride, cesium iodide and gadolinium oxysulfide) and two X-ray spectra (a molybdenum and a tungsten source) have been considered. The spectra have also been modified by aluminum filters of varying thickness. The contrast between different tissue types (water, air, brain, bone and fat) has been simulated by using a suitable phantom. The results indicate the possibility to improve the image contrast in microCT by an optimized combination of the X-ray source and detector material.
Flow visualization by means of PIV of an artificial aortic heart valve fixed into a mock aorta
(2005)
After a short introduction of a new nonconforming linear finite element on quadrilaterals recently developed by Park, we derive a dual weighted residual-based a posteriori error estimator (in the sense of Becker and Rannacher) for this finite element. By computing a corresponding dual solution we estimate the error with respect to a given target error functional. The reliability and efficiency of this estimator is analyzed in several numerical experiments.
Limit loads can be calculated with the finite element method (FEM) for any component, defect geometry, and loading. FEM suggests that published long crack limit formulae for axial defects under-estimate the burst pressure for internal surface defects in thick pipes while limit loads are not conservative for deep cracks and for pressure loaded crack-faces. Very deep cracks have a residual strength, which is modelled by a global collapse load. These observations are combined to derive new analytical local and global collapse loads. The global collapse loads are close to FEM limit analyses for all crack dimensions.
In the new European standard for unfired pressure vessels, EN 13445-3, there are two approaches for carrying out a Design-by-Analysis that cover both the stress categorization method (Annex C) and the direct route method (Annex B) for a check against global plastic deformation and against progressive plastic deformation. This paper presents the direct route in the language of limit and shakedown analysis. This approach leads to an optimization problem. Its solution with Finite Element Analysis is demonstrated for mechanical and thermal actions. One observation from the examples is that the so-called 3f (3Sm) criterion fails to be a reliable check against progressive plastic deformation. Precise conditions are given, which greatly restrict the applicability of the 3f criterion.
Mit Logik die Welt begreifen
(2005)
IASSE-2004 - 13th International Conference on Intelligent and Adaptive Systems and Software Engineering eds. W. Dosch, N. Debnath, pp. 245-250, ISCA, Cary, NC, 1-3 July 2004, Nice, France We introduce a UML-based model for conceptual design support in civil engineering. Therefore, we identify required extensions to standard UML. Class diagrams are used for elaborating building typespecific knowledge: Object diagrams, implicitly contained in the architect’s sketch, are validated against the defined knowledge. To enable the use of industrial, domain-specific tools, we provide an integrated conceptual design extension. The developed tool support is based on graph rewriting. With our approach architects are enabled to deal with semantic objects during early design phase, assisted by incremental consistency checks.
Der konstruktive Entwurf wird in derzeitigen CAD-Systemen gut unterstützt, nicht aber der konzeptuelle Gebäude-Entwurf. Dieser abstrahiert von konstruktiven Elementen wie Linie, Wand oder Decke, um auf die Konzepte, d.h. die eigentlichen Funktionen, heraus zu arbeiten. Diese abstraktere, funktionale Sichtweise auf ein Gebäude ist während der frühen Entwurfsphase essentiell, um Struktur und Organisation des gesamten Gebäudes zu erfassen. Bereits in dieser Phase muss Fachwissen (z. B. rechtliche, ökonomische und technische Bestimmungen) berücksichtigt werden. Im Rahmen des vorliegenden Projekts werden Software-Werkzeuge integriert in industrielle CAD-Systeme entwickelt, die den konzeptuellen Gebäude-Entwurf ermöglichen und diesen gegen Fachwissen prüfen. Das Projekt ist in zwei Teile gegliedert. Im Top-Down-Ansatz werden Datenstrukturen und Methoden zur Strukturierung, Repräsentation und Evaluation von gebäudespezifischem Fachwissen erarbeitet. Dieser Teil baut auf den graphbasierten Werkzeugen PROGRES und UPGRADE des Lehrstuhls auf. Der Bottom-Up-Ansatz ist industriell orientiert und hat zum Ziel, das kommerzielle CAD-System ArchiCAD zu erweitern. Hierbei soll der frühe, konzeptuelle Gebäude-Entwurf in einem CAD-System ermöglicht werden. Der Entwurf kann darüber hinaus gegen das definierte Fachwissen geprüft werden. Im Rahmen des graphbasierten Top-Down-Ansatzes wurde zunächst eine neue Spezifikationsmethode für die Sprache PROGRES entwickelt. Das PROGRES-System erlaubt die Spezifikation von Werkzeugen in deklarativer Form. Üblicherweise wird domänenspezifisches Fachwissen in der PROGRES-Spezifikation codiert, das daraus generierte visuelle Werkzeug stellt dann die entsprechende Funktionalität zur Verfügung. Mit dieser Methode sind am Lehrstuhl für Informatik III Werkzeuge für verschie-dene Anwendungsdomänen entstanden. In unserem Fall versetzen wir einen Domänen-Experten, z. B. einen erfahrenen Architekten, in die Lage, Fachwissen zur Laufzeit einzugeben, dieses zu evaluieren, abzuändern oder zu ergänzen. Im Rahmen der bisherigen Arbeit wurde dazu eine parametrisierte PROGRES-Spezifikation und zwei darauf aufbauende Werkzeuge entwickelt, welche die dynamische Eingabe von gebäude-technisch relevantem Fachwissen erlauben und einen graphbasierten, konzeptuellen Gebäude-Entwurf ermöglichen. In diesem konzeptuellen Gebäude-Entwurf wird von Raumgrößen und Positionen abstrahiert, um die funktionale Struktur eines Gebäudes zu beschreiben. Das Fachwissen kann von einem Architekten visuell definiert werden. Es können semantische Einheiten, im einfachsten Fall Räume, nach verschiedenen Kriterien kategorisiert und klassifiziert werden. Mit Hilfe von Attributen und Relationen können die semantischen Einheiten präziser beschrieben und in Beziehung zueinander gesetzt werden. Die in PROGRES spezifizierten Konsistenz-Analysen erlauben die Prüfung eines graphbasierten konzeptuellen Gebäude-Entwurfs gegen das dynamisch eingefügte Fachwissen. Im zweiten Teil des Forschungsprojekts, dem Bottom-Up-Ansatz, wird das CAD-System ArchiCAD erweitert, um den integrierten konzeptuellen Gebäude-Entwurf zu ermöglichen. Der Architekt erhält dazu neue Entwurfselemente, die Raumobjekte, welche die relevanten semantischen Einheiten während der frühen Entwurfsphase repräsentieren. Mit Hilfe der Raumobjekte kann der Architekt in ArchiCAD den Grundriss und das Raumprogramm eines Gebäudes entwerfen, ohne von konstruktiven Details in seiner Kreativität eingeschränkt zu werden. Die Arbeitsweise mit Raumobjekten entspricht dem informellen konzeptuellen Entwurf auf einer Papierskizze und ist daher für den Architekten intuitiv und einfach zu verwenden. Durch die Integration in ArchiCAD ergibt sich eine weitere Unterstützung: Das im Top-Down-Ansatz spezifizierte Fach-wissen wird verwendet, um den konzeptuellen Gebäude-Entwurf des Architekten auf Regelverletzungen zu überprüfen. Entwurfsfehler werden angezeigt. Zum Abschluss des konzeptuellen Gebäude-Entwurfs mit Raumobjekten wird durch ein weiteres neu entwickeltes Werkzeug eine initiale Wandstruktur automatisch erzeugt, die als Grundlage für die folgenden konstruktiven Entwurfsphasen dient. Alle beschriebenen Erwei-terungen sind in ArchiCAD integriert, sie sind für den Architekten daher leicht zu erlernen und einfach zu bedienen.
Applications of Graph Transformations with Industrial Relevance Lecture Notes in Computer Science, 2004, Volume 3062/2004, 90-105, DOI: 10.1007/978-3-540-25959-6_7 In this paper we discuss how tools for conceptual design in civil engineering can be developed using graph transformation specifications. These tools consist of three parts: (a) for elaborating specific conceptual knowledge (knowledge engineer), (b) for working out conceptual design results (architect), and (c) automatic consistency analyses which guarantee that design results are consistent with the underlying specific conceptual knowledge. For the realization of such tools we use a machinery based on graph transformations. In a traditional PROGRES tool specification the conceptual knowledge for a class of buildings is hard-wired within the specification. This is not appropriate for the experimentation platform approach we present in this paper, as objects and relations for conceptual knowledge are due to many changes, implied by evaluation of their use and corresponding improvements. Therefore, we introduce a parametric specification method with the following characteristics: (1) The underlying specific knowledge for a class of buildings is not fixed. Instead, it is built up as a data base by using the knowledge tools. (2) The specification for the architect tools also does not incorporate specific conceptual knowledge. (3) An incremental checker guarantees whether a design result is consistent with the current state of the underlying conceptual knowledge (data base).
Applications of Graph Transformations with Industrial Relevance Lecture Notes in Computer Science, 2004, Volume 3062/2004, 434-439, DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-540-25959-6_33 This paper gives a brief overview of the tools we have developed to support conceptual design in civil engineering. Based on the UPGRADE framework, two applications, one for the knowledge engineer and another for architects allow to store domain specific knowledge and to use this knowledge during conceptual design. Consistency analyses check the design against the defined knowledge and inform the architect if rules are violated.
In: Net-distributed Co-operation : Xth International Conference on Computing in Civil and Building Engineering, Weimar, June 02 - 04, 2004 ; proceedings / [ed. by Karl Beuke ...] . - Weimar: Bauhaus-Univ. Weimar 2004. - 1. Aufl. . Seite 1-14 ISBN 3-86068-213-X International Conference on Computing in Civil and Building Engineering <10, 2004, Weimar> Summary In our project, we develop new tools for the conceptual design phase. During conceptual design, the coarse functionality and organization of a building is more important than a detailed worked out construction. We identify two roles, first the knowledge engineer who is responsible for knowledge definition and maintenance; second the architect who elaborates the conceptual de-sign. The tool for the knowledge engineer is based on graph technology, it is specified using PROGRES and the UPGRADE framework. The tools for the architect are integrated to the in-dustrial CAD tool ArchiCAD. Consistency between knowledge and conceptual design is en-sured by the constraint checker, another extension to ArchiCAD.