Uncertainty of numerical simulations in bioelectromagnetic problems

Warianty tytułu

PL

Niepewność symulacji numerycznych w problemach bioelektromagnetyzmu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The numerical modelling of bioelectromagnetic problems are subject of many issues which could deteriorate its reliability. Variability analysis will be performed to determine critical points during electric current simulations inside the human head. Problems related with segmentation of MRI scans and electrical properties of the tissues has been confirmed as a main source of the uncertainty. It was shown that different results can have different width and shape of a variational spread.

Numeryczne modelowanie problemów bioelektromagnetyzmu podlega wielu problemom mogących znacząco obniżyć wiarygodność wyników. Analiza wrażliwościowa została wykonana, aby określić zagrożenia występujące podczas stymulacji elektrycznej głowy ludzkiej. Zagadnienia związane z segmentacją skanów MRI i właściowościami materiałowymi tkanek zostały potwierdzone jako źródło silnej niepewności wyników. Pokazano, że różne wyniki mogą mieć różną szerokość i kształt rozkładu zmienności.

Słowa kluczowe

EN

computer modelling; results reliability; bioelectromagnetic problem

PL

modelowanie komputerowe; wiarygodność obliczeń; bioelektromagnetyzm

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 91, nr 7
• Strony: 49--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

Bibliografia

• [1] A. Barchanski, H. De Gersem, E. Gjonaj and T.Weiland: Impact of the displacement current on low-frequency electromagnetic fields computed using high-resolution anatomy models, Phys. Med. Biol. 50, pp. N243–N249, 2005
• [2] TrevorW. Dawson, Krys Caputa, Maria A. Stuchly and R. Kavet: Electric Fields in the Human Body Resulting From 60-Hz Contact Currents, IEEE Trans. on Biomed. Eng., vol. 48, no. 9, Sept. 2001
• [3] Scott Ferson, Lev R. Ginzburg: Different methods are needed to propagate ignorance and variabilty, Reliabity Engineering and System Safety, vol. 54, pp. 133-144, 1996
• [4] Raymond M. Fish, Leslie A. Geddes: Conduction of Electrical Current to and Through the Human Body: A Review, ePasty Journal, vol. 9, 2009
• [5] P.A. Hasgall , E. Neufeld E, M.C. Gosselin, A. Klingenböck, N. Kuster N: IT’IS Database for thermal and electromagnetic parameters of biological tissues, Version 2.5, August 1st, 2014. www.itis.ethz.ch/database
• [6] J.C. Helton, F.J. Davis: Latin hypercube sampling and the propagation of uncertainty in analyses of complex systems, Reliability Engineering & System Safety, vol. 81, pp. 23-69, 2003
• [7] P. Karban, F. Mach, P. Kus, D. Panek, I. Dolezel: Numerical solution of coupled problems using code Agros2D, Computing, Volume 95, Issue 1 Supplement, pp 381-408, 2013
• [8] Joanna Michałowska-Samonek, Andrzej Wac-Włodarczyk: Diagnostyka raka gruczołu piersiowego - metody wspomagające, Informatyka Automatyka Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska (IAPGOS), vol. 3, 2011
• [9] Bartosz Sawicki, Michal Okoniewski: Adaptive mesh refinement techniques for 3-D skin electrode modeling, IEEE Trans. of Biomedical Engineering, vol. 57, no. 3, pp. 528-533, 2010
• [10] Christian Schmidt, Peadar Grant, Madeleine Lowery, Ursula van Rienen: Influence of Uncertainties in the Material Properties of Brain Tissue on the Probabilistic Volume of Tissue Activated, IEEE Trans. of. Biomed. Eng., vol. 60, no. 5, pp. 1378-1387, May 2013
• [11] Steven M. Smith, Cynthia Furse: Stochastic FDTD for Analysis of Statistical Variation in Electromagnetic Fields, Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 60, no. 7, pp. 3343-3350, 2012
• [12] R. Szmurlo, B. Sawicki, J. Starzynski, S. Wincenciak: A comparison of two models of electrodes for ECT simulations, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 42, no. 4, pp. 1395-1398, 2006
• [13] H. Tarao, H. Kuisti, L. Korpinen, N. Hayashi and K. Isaka: Effects of tissue conductivity and electrode area on internal electric fields in a numerical human model for ELF contact current exposures, Phys. Med. Biol. 57, pp. 2981–2996, 2012