en English is Íslenska

Thesis Reykjavík University > Tækni- og verkfræðideild > MEd / MPM / MSc verkefni >

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1946/9906

Title: 
  • On using acousto-electric interaction effect for current mapping in denervated degenerated muscles: feasibility study, design and testing of instrumentation
  • Title is in Icelandic Notkun á hljóðrafhrifum við kortlagningu á straumdreifingu í aftauguðum og rýrnuðum vöðvum: hagkvæmniathugun ásamt hönnun og prófun á mælibúnaði
Submitted: 
  • June 2011
Abstract: 
  • In the present study a new non-invasive method to monitor the effectiveness of electrical stimulation of degenerated denervated muscles (DDM) is proposed. The method is based on the acousto-electric effect (AE) where ultrasonic pressure waves modify the tissue conductance as they travel through the muscle. If current is present, artificial or physiological, the interaction between the conductivity change and the current produces a voltage signal, the acousto-electric interaction (AEI) signal, which can be recorded by surface electrodes. The signal has the same frequency as the ultrasound wave and if a focused ultrasound is used the spatial resolution of the signal can be of several millimeters. The AEI signal could give information on either stimulating current density at specific locations inside the muscle or even, if the method is sensitive enough, on current densities generated by muscle fibers.
    The feasibility of recording AEI signals from DDM undergoing electrical simulation was evaluated and the correlation between electrical current density and AEI signal strength was observed with a simple electrical circuit model. The fact that the AEI signal is proportional to current density and pressure implies that AEI signal mapping is a feasible alternative because of the strong stimulation current pulses and the possibility of using stronger pressure waves. Several measuring instruments were designed and built to facilitate the measurement of an acousto-electric interaction signal in a conducting homogenous material. For AEI signal recording in a measurement sensor within a well defined volume a high gain amplifier is needed preferably with bipolar inputs to minimize noise, and good high pass filtering to isolate the high frequency voltage signal from the injected current. For proper quantification of the AEI signal the ultrasound bursts need to be synchronized with the alternating current injected into the measurement sensor and the amplitude of the ultrasound wave has to be known.

  • Abstract is in Icelandic

    Í þessari rannsókn er lögð fram ný vöktunaraðferð til þess að fylgjast með raförvun aftaugaðra og rýrnaðra vöðva. Aðferðin byggist þeirri staðreynd að þegar úthljóðsbylgja fer um leiðandi efni mótar hún leiðnina í efninu staðbundið og nefnist þetta fyrirbæri hljóðrafhrif (e. acousto-electric effect). Ef straumur er til staðar, raförvunarstraumur eða aðrir líffræðilegir straumar, verður víxlverkun milli leiðnibreytingarinnar og straumsins þannig að spennumerki myndast sem nefnist AEI merki (e. acousto-electric interaction (AEI) signal). Það hefur sömu tíðni og úthljóðsbylgjan og ef úthljóðsbylgjan hefur brennipunkt (e.focus point) getur rúmupplausn AEI merkisins verið nokkrir millimetrar. Stærð spennumerkisins gæti því gefið upplýsingar um straumþéttni í vöðvanum sem myndast fyrir tilstuðlan raförvunarstraumsins og jafnvel gæti merkið sagt til um straumþéttni sem myndast við samdrátt vöðvaþráða, sé aðferðin nógu næm.
    Hagkvæmni þess að taka upp AEI merki í aftauguðum, rýrnuðum vöðvum sem verið er að raförva var metin út frá þekktum heimildum og með því að stilla upp einföldu rásarlíkani af læri. Þar var reiknuð út möguleg straumþéttni sem myndast í vöðva vegna raförvunarstraums og út frá straumþéttninni var síðan hægt að meta styrk AEI merkisins. Niðurstöðurnar benda til þess að kortlagning á AEI merki til að fylgjast með árangri raförvunar sé bæði gagnleg og framkvæmanleg. Helsta ástæðan fyrir því eru sterkir raförvunarpúlsar og grófleiki og stærð lærvöðvanna. Stærri vöðvar opna möguleikann á því að nota sterkari úthljóðsbylgjur en áður. Hannaður var tækjabúnaður með því markmiði að taka upp AEI merki í einsleitu leiðandi efni. Svo hægt sé að taka upp AEI merki í skilgreindu rými með sérstaka rafskautauppröðun er þörf á góðum magnara sem býður upp á mikla mögnun, helst með tvöföldum inngangi til þess að takmarka suð. Einangra þarf hátíðni spennumerkið frá straummerkinu með góðri háhleypisíu. Svo hægt sé að magngreina merkið með góðum árangri þarf úthljóðsbylgjan að vera samstillt straumbylgjunni og stærð úthljóðsbylgjunnar verður að vera þekkt.

Description: 
  • Description is in Icelandic Heilbrigðisverkfræði
Accepted: 
  • Sep 1, 2011
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/9906


Files in This Item:
Filename Size VisibilityDescriptionFormat 
M.Sc.Thesis.BjörgGuðjónsdóttir.2011.pdf3.33 MBOpenHeildartextiPDFView/Open