Electrical dipole localization with the aid of 3D BEM using realistic model of human head

• Autorzy: Filipowicz S.F.

Warianty tytułu

PL

Lokalizacja dipoli elektrycznych w realistycznym modelu głowy ludzkiej przy wykorzystaniu trzywymiarowej metody elementów brzegowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Location of an active source with nonlinear constrains in homogeneous 3D space was presented in this paper. The active source inside the sphere was simulated by a dipole. The 3D Boundary Element Method was used to solve a forward problem discretized by zero and second order triangle. Computations were done for the homogenous spherical model and for a realistic model of a human head. The inverse problem was solved with the aid of the Variable Metric Method based on BFGS scheme. The inverse problem was solved in a three different ways: without any constraints, by using the linear (box) constraints and the non-linear ones. All the considered examples were illustrated by the numerical experiments and comparative analysis is presented.

PL

Przedstawiono rozwiązanie problemu prostego pola badanego obiektu metodą elementów brzegowych przy dyskretyzacji powierzchni obiektu elementami trójkątnymi zerowego i drugiego rzędu. Rozwiązanie przedstawiono dla jednorodnego obszaru ograniczonego sferą oraz obszaru odpowiadającego realnemu modelowi głowy. Aktywne źródła elektryczne występujące w mózgu symulowane są dipolami prądowymi. Lokalizację tych źródeł jako problem odwrotny rozwiązano drogą kolejnych iteracji rozwiązań problemu prostego wykorzystując algorytm GFGS. Przedstawiono wyniki badań dla różnych dyskretyzacji powierzchni dla obiektów prostych geometrycznie jak i odpowiadających realnemu modelowi głowy.

Słowa kluczowe

EN

electrical dipole; localization; inverse problem; electroncefalography; boundary element method

PL

lokalizacja; dipol elektryczny; zagadnienie odwrotne; encefalografia; metoda elementów brzegowych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 82, nr 6
• Strony: 59--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Filipowicz S.F.

• Institute of Theory of Electrical Engineering, Measurement and Information Systems, Warsaw University of Technology, Warsaw,

Bibliografia

• [1] Aliabadi M.H., The Boundary Element Method, Volume 2, John Wiley&Sons, LTD, 2002.
• [2] Baker A.M., On improving the performance of the linear solver restarted GMRES, University of Colorado 2003.
• [3] Beer G., Programming the boundary Element Method. An Introduction for Engineers. John Wiley &Sons, 2001.
• [4] Cichocki A., Amari S., Adaptive blind signal and image processing, Wiley, N.Y., 2002.
• [5] Clay M.T., Ferree T.C., "Weighted Regularization in EIT with Applications Acute Cerebral Stroke", IEEE Transactions on Medical Imaging, vol.21, No.6, pp.629-637, June 2002.
• [6] Ermere J.J., Moher J.C., Baillet S., Leahy R.M., "Rapidly re-computable EEC forward models for realistic head shapes", Rapport Grant ROI-MH53213 Los Alamos National Laboratory.
• [7] Filipowicz S.F.: EEG localization of the internal generators with the aid of 3D boundary element method, Przegląd Elektrotechniczny, R. LXXXI 2/2005, pp. 40-43
• [8] Filipowicz S.F.: EEG problem solution with the aid of 3D bondary element method, COMPUMAG '05 China, 25-30 June 2005, pp. III 16-17.
• [9] Filipowicz S.F.: Diagnostyka niejednorodnych obiektów przestrzennych metodami tomografii impedancyjnej I elektroencefalografii, Zeszyty Naukowe Elektryka Z. 132, OWPW, Warszawa, 2005
• [10] Gill P.E., W. Murray, M.H. Wright, Practical optimization, Academic Press, (1981).
• [11] Hunter P., Pullan A., "FEM/BEM Notes", Department of Engineering Science, The University of Auckland, New Zealand 2002
• [12] Kelley C.T., "Iterative Methods for Optimization", SIAM 1999
• [13] Ollikainen J., Vauhkonen M., Karjalainen P.A., Ronkanen P.J., Kaipio J.P., "Effect of skull inhomogeneities on EEG localization accuracy", 19th IC -IEEE/EMBS Oct. 30-Nov. 2, Chicago, USA 1997.
• [14] Nita K., Filipowicz S.F., Sikora J., Berowski P., Szmurto R., Source location in 3D space using optimization with linear and nonlinear constraints, XIII International Symposium on Theoretical Electrical Engineering ISTET'05, Lviv, Ukraine, 2005.
• [15] Nocedall J., Wright S. J., Numerical Optimization, Springer-Verlag New York Inc. 1999.
• [16] Press W.H., Teukolsky S.A., Vetterling W.T., Flannery B.P., Numerical Recipes in C++: The Art of Scientific Computing, Second Edition, Cambridge University Press 2002
• [17] Szmurło R., Sawicki B., Starzyński J., Wincenciak S., , "Anistropy of skull bone in ECTsimulations", XXVIII International Conference on Fundamentals of Electrotechnics and Circuit Theory 1C SPETO 2005.Gliwice, 2005 (in polish)
• [18] Wolfram S., The Mathematica Book, Wolfram Media, Fifth Edition 2003 (http://documents.wolfram.com/mathematica/)
• [19] Wróbel L.C., The Boundary Element Method, Vol.1, John Wiley & Sons Ltd., Chichester 2002.