Electrical conductivity of the human leg

Simple item page
dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorLaakso, Ilkka
dc.contributor.authorKangasmaa, Otto
dc.contributor.schoolSähkötekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorLaakso, Ilkka
dc.date.accessioned2021-10-24T17:09:45Z
dc.date.available2021-10-24T17:09:45Z
dc.date.issued2021-10-18
dc.description.abstractThe electrical properties of human tissues have been studied for more than a century. However, the number of studies regarding tissue conductivity in the intermediate frequency range (< 1 MHz) is limited. Furthermore, most studies have been performed on tissue samples excised from animals. The conductivities of biological tissues are also dependent on various properties, including blood content, temperature, excitation strength and frequency. Tissues are inhomogeneous, and some are highly anisotropic. In this thesis a new method is proposed to measure the conductivity of various human tissues in vivo. The electrical impedance of ten subjects' legs was measured in the longitudinal and transverse directions with different electrode configurations. T1-and T2-weighted MR-images were obtained after the impedance measurements to create anatomically realistic models of the subjects' legs. Finally, the MRI-based models and measured impedance data from each test subject were used to determine the tissue conductivity by solving an inverse problem. The results were then validated using resampling methods. The electrical conductivity of bulk bone, infiltrated fat and muscle was estimated in the intact human body. These improved estimations of conductivity values in the intermediate frequency can be used in bioelectromagnetic and dosimetry modelling studies.en
dc.description.abstractIhmiskudosten sähköisiä ominaisuuksia on tutkittu yli vuosisadan ajan. Kudosten johtavuutta keskitaajuusalueella (<1 MHz) koskevien tutkimusten määrä on kuitenkin rajallinen. Lisäksi useimmat tutkimukset on tehty eläimistä otetuista kudosnäytteistä. Biologisten kudosten johtavuus riippuu myös erilaisista ominaisuuksista, kuten verisuonten määrästä, lämpötilasta, virran suuruudesta ja taajuudesta. Kudokset ovat myös epähomogeenisia, ja jotkut ovat erittäin anisotrooppisia. Tässä opinnäytetyössä sovellan uutta menetelmää ihmisen eri kudosten johtavuuden mittaamiseksi in vivo. Kymmenen tutkittavan jalan sähköimpedanssi mitattiin pituus- ja poikittaissuunnassa eri elektrodikombinaatioilla. Impedanssimittausten jälkeen jaloista otettiin T1- ja T2-painotetut MR-kuvat, joita käytettiin anatomisesti realististen mallien luomiseksi tutkittavien jaloista. Lopuksi MRI-pohjaisia malleja ja mitattuja impedanssitietoja kustakin koehenkilöstä käytettiin kudoksen johtavuuden määrittämiseen ratkaisemalla käänteinen ongelma. Tulokset validoitiin uudelleenotantamenetelmillä. Luun, rasvan ja lihaksen sähkönjohtavuus arvioitiin koskemattomassa ihmiskehossa. Näitä parannettuja johtavuusarvojen arvioita keskitaajuusalueella voidaan käyttää biosähkömagneettisissa ja dosimetrisen mallinnuksen tutkimuksissa.fi
dc.format.extent64+10
dc.format.mimetypeapplication/pdfen
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/110584
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-202110249762
dc.language.isoenen
dc.locationP1fi
dc.programmeAEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)fi
dc.programme.majorTranslational Engineeringfi
dc.programme.mcodeELEC3023fi
dc.subject.keywordelectrical conductivityen
dc.subject.keywordimpedance measurementen
dc.subject.keywordhuman tissueen
dc.subject.keywordintermediate frequency rangeen
dc.titleElectrical conductivity of the human legen
dc.titleIhmisen jalan sähkönjohtavuusfi
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöfi
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotDiplomityöfi
local.aalto.electroniconlyyes
local.aalto.openaccessyes
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
master_Kangasmaa_Otto_2021.pdf
Size:
46.16 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
Collections
[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC