Computational uncertainty of finite-difference time-domain method in electromagnetic dosimetry

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Licentiate thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2009

Department

Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta

Major/Subject

Sähkömagnetiikka

Mcode

S-96

Degree programme

Language

en

Pages

[32] + 38

Series

Abstract

Electromagnetic dosimetry studies the absorption of electromagnetic fields inside the human body. For radio-frequency fields, the dose metric is specific absorption rate (SAR) which is linked to possible adverse thermal effects of electromagnetic power absorption. As the geometry of the human body is complex and heterogeneous, accurate analysis of SAR values needs to be done by numerical methods. In the recent years, finite-difference time-domain (FDTD) method has become the method of choice for computational dosimetry. The emphasis of this thesis is to study how reliably the SAR values are assessed by FDTD method, and which factors affect the accuracy and uncertainty of the results. In addition to SAR values, also the temperature rise due to electromagnetic power absorption and its modelling by the bioheat equation is studied.

Sähkömagneettisten kenttien dosimetria tutkii sähkömagneettisten kenttien absorptiota ihmiskehon sisällä. Radiotaajuisille kentille säteilyannoksen (engl. dose) mittana on ominaisabsorptionopeus (SAR), joka liittyy mahdollisiin sähkömagneettisen tehoabsorption haitallisiin lämpövaikutuksiin. Koska ihmiskehon geometria on monimutkainen ja heterogeeninen, SAR-arvojen tarkka analyysi täytyy tehdä numeerisin menetelmin. Viime vuosina aika-alueen differenssimenetelmästä (FDTD) on tullut suosituin menetelmä laskennallisessa dosimetriassa. Tämän työn tavoitteena on tutkia kuinka luotettavasti SAR-arvoja saadaan arvioitua FDTD-menetelmällä, ja mitkä tekijät vaikuttavat tulosten tarkkuuteen ja epävarmuuteen. SAR-arvojen lisäksi tutkitaan myös sähkömagneettisen tehoabsorption aiheuttamaa lämpötilan nousua, ja sen mallintamista biolämpöyhtälön avulla.

Description

Supervisor

Nikoskinen, Keijo

Thesis advisor

Nikoskinen, Keijo

Keywords

computational dosimetry, laskennallinen dosimetria, finite-difference methods, differenssimenetelmät, specific absorption rate, ominaisabsorptionopeus

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202104155990

Collections

[lic] Teknillinen korkeakoulu / TKK