Berechnung elektrischer Felder in biologischen Medien unter Berücksichtigung der komplexen Gewebeleitfähigkeit


Elektrische Felder werden oftmals zu therapeutischen Zwecken in den menschlichen Körper eingekoppelt. Für eine wirkungsvolle Anwendung ist die Kenntnis von Größe und Struktur der elektromagnetischen Felder wichtig, meßtechnisch jedoch nur schwer zu erhalten.

Ein geeignetes Mittel den dreidimensionalen Feldverlauf zu bestimmen, ist die rechnergestützte Modellerstellung des menschlichen Körpers und die numerische Berechnung der elektrischen Größen. Als Grundlage der Modellerstellung dienen Tomographiedaten (CT- oder NMR-Daten), aus denen durch Klassifikation die räumliche Gewebeverteilung ermittelt wird. Die Beschreibung der elektrischen Eigenschaften unterschiedlicher Gewbearten sollte möglichst realitätsnah erfolgen. Jedoch steigt damit auch der Aufwand zur Modellerstellung und Gleichungslösung.

In diesem Beitrag wird die Vorgehensweise zur Feldberechnung unter Berücksichtigung der komplexen Gewebeleitfähigkeit beschrieben. Es werden Unterschiede aufgezeigt, die durch die Erweiterung des reellen Ansatzes bezüglich der Modellgenerierung und Gleichungslösung auftreten. Der damit verbundenen Aufwand an Rechenzeit und Speicherplatz wird in Hinblick einer Verarbeitung mit dem Vektorrechner diskutiert. Bei der Simulation unterschiedlicher Elektrodenkonfigurationen konnte für bestimmte Berechnungssituationen festgestellt werden, daß der erhöhte Aufwand die Genauigkeitssteigerung nicht rechtfertigt.


Stilla U, Meyer-Waarden K (1990) Berechnung elektrischer Felder in biologischen Medien unter Berücksichtigung der komplexen Gewebeleitfähigkeit. Biomed. Technik, 35, Ergänzungsband 1990, 144-145
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