en English is Íslenska

Thesis (Master's)

Reykjavík University > Tæknisvið / School of Technology > MEd/MPM/MSc Verkfræðideild (áður Tækni- og verkfræðideild) og íþróttafræðideild -2019 / Department of Engineering (was Dep. of Science and Engineering) >

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1946/46303

Title: 
  • Modelling the conductive characteristics of the human lower back using medical imaging and FEM modelling to optimize tSCS therapy
  • Title is in Icelandic Hermun leiðni eiginleika mjóbaksins með FEM og CT myndun til bætingar á tSCS
Degree: 
  • Master's
Abstract: 
  • Abstract is in Icelandic

    Raförvun á mænu í gegnum húð (Transcutaneous spinal cord stimulation, tSCS) er vænleg og ekki ífarandi meðferð til að meðhöndla langvarandi sársauka og auka hreyfigetu hjá einstaklingum sem þjást af mænuskaða (SCI). Nákvæm virkni tSCS hefur sem stendur ekki verið útskýrð að fullu, meðal annars vegna þess að læknisfræðilega aðferðin takmarkast af því að vera mjög sértæk, þar sem aðlaga þarf staðsetningu og straumstyrk rafskauta fyrir hvern sjúkling. Meistaraverkefni þetta var unnið í þeim tilgangi að veita innsýn í dreifingu rafstraums innan mannslíkamans með því að þróa nýtt ferli til að búa til bútunar aðferðar líkan (Finite element method, FEM) af mannslíkamanum með því að nota tölvusneiðmyndir og leysa líkönin í Ansys Maxwell. Teknar voru tölvusneiðmyndir í háupplausn af kviðarholi hjá þremur einstaklingum. Myndirnar voru síðan fluttar inn í Materialize Mimics þar sem búið var til þrívíddarlíkan fyrir helstu líkamshluta þ.e.a.s. húð, fitu, vöðva, beinagrind, mænu osfrv. Þrívíddarlíkönin voru forunnin í Autodesk Meshmixer til að fjarlægja óæskilega hluta. Þrívíddarlíkönin voru því næst flutt inn í Ansys SpaceClaim þar sem líkönunum var breytt í CAD hluti. Þar var hvert líffæralíkan sameinað aftur til að búa til eitt líkan af kviðarholi manns. Fullbúna líkanið var að lokum flutt inn í Ansys Maxwell til úrlausnar. Einfölduð líkön frá Ansys Maxwell leiddu til straumdreifingar sem passar vel við núverandi skilning á rafstraums dreifingar mynstri. Samansett líkan var búið til fyrir hvern einstakling með þróuðu aðferðinni, þar sem niðurstöður í Maxwell sýndust vænlegar og auðvelt er að breyta rafskautsstillingum og staðsetningu. Hins vegar krefst langur útreikningstími og tilhneiging til villna við möskvamyndun frekari vinnu. Nákvæms staðfestingarferlis er einnig krafist áður en unnt er að nota þessa aðferð í klínískum tilgangi.
    Raförvun mænu í gegnum húð, Bútunar aðferð, Tölvusneiðs myndun, Ansys Maxwell, Rafstraums dreyfing.

  • Transcutaneous spinal cord stimulation (tSCS) is a promising non-invasive therapy for managing chronic pain and enhancing motor function in individuals suffering from spinal cord injuries (SCI). The precise mechanisms of tSCS are currently not fully understood and the medical modality suffering from being highly patient-specific with differences in patient body composition needing to be accounted for with electrode placement and current intensity. This master’s project endeavors to provide some insight into the distribution of electric current within the human body by developing a novel process of creating a Finite element model (FEM) of the human body using CT images. High-resolution CT images were taken of the abdominal cavity from three subjects. The images were imported into Materialize Mimics where a 3D model was created for each major structure e.g. skin, fat, muscle, skeleton, spinal cord, etc. The 3D models were pre-processed in Autodesk Meshmixer to remove any unwanted geometry. The 3D models were then imported into Ansys SpaceClaim where the models were converted into solid CAD objects. There each organ model was recombined to create a single model of the human abdominal cavity. The completed model was finally imported into Ansys Maxwell for solving. The simplified solved systems from Ansys Maxwell resulted in a current distribution that matches closely the currently understood pattern of current distribution. A model was created for each subject using the developed method, with solutions in Maxwell showing promising results and ease of changing electrode configuration. However long calculation times and a tendency for mesh creation errors require further work. A careful validation process is also required before any use of this method in clinical settings.
    tSCS, FEM, CT scan, Ansys Maxwell, Electric current distribution.

Sponsor: 
  • Sponsor is in Icelandic Rannís.
    Grensásdeild.
Accepted: 
  • Feb 8, 2024
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/46303


Files in This Item:
Filename Size VisibilityDescriptionFormat 
Jon_Andri_Masters_verkefni_loka_utgafa_7_2_2024.pdf74.16 MBOpenComplete TextPDFView/Open