Research on Biomedical Engineering
https://www.rbejournal.org/article/doi/10.4322/rbeb.2012.008
Research on Biomedical Engineering
Original Article

Método da impedância com interpolação aplicado à modelagem da impedância da pele

Impedance method with interpolation applied to skin impedance modeling

Ramos, A.

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Resumo

Uma nova abordagem baseada no uso de interpolação para o potencial elétrico é proposto com o objetivo de aumentar a precisão do cálculo de campo usando o método da impedância. Em cada voxel de um grid tridimensional, o campo elétrico é calculado a partir da função de interpolação de potencial e é usado como uma solução da equação de continuidade. O sistema de equações de nós é então resolvido e a distribuição de potencial resultante obtida permite o cálculo do campo elétrico e da corrente em cada voxel. Neste trabalho, o método proposto foi utilizado para estimar a sensibilidade de uma sonda tetrapolar na detecção de pequenas regiões de condutividade aumentada em um modelo estratificado da pele humana. As simulações indicam que a inserção de um tumor na epiderme com área igual a 1mm2 e admitância quatro vezes maior que a do tecido normal resulta em uma variação da impedância de carga para a fonte de corrente em cerca de 1%, enquanto a impedância de transferência mostra uma variação muito maior, em torno de 8%. Além disso, verificou-se que a sensibilidade da impedância de transferência atinge seu máximo para eletrodos de 1 mm de diâmetro, com espaçamento de 1,8 mm e, para ambas as impedâncias, a sensibilidade é independente da frequência.

Palavras-chave

Método da impedância, Cálculo de campo, Impedância da pele, Tumor de pele, Sonda tetrapolar, Sensibilidade.

Abstract

A new approach based on the use of interpolation for the electric potential is proposed to increase the accuracy of field calculation using the impedance method. In each voxel of a three-dimensional grid, the electric field is calculated from the potential interpolation function and is used as a solution of the continuity equation. The system of node equations is then solved and the resulting potential distribution obtained allows making the calculation of the electric field and current in each voxel. In this work, the proposed method was used to estimate the sensitivity of a tetrapolar probe in detecting small regions of increased conductivity in a stratified model of human skin. The simulations indicated that inserting a tumor in the epidermis with area 1 mm2 and admittivity fourfold than the normal tissue the load impedance to the current source varies from about 1% while the transfer impedance shows much greater variation, about 8%. Additionally, it was found that the sensitivity of the transfer impedance shows a maximum for electrodes of 1 mm in diameter with spacing of 1.8 mm and for both impedances the sensitivity is independent of the frequency.

Keywords

Impedance method, Field calculation, Skin impedance, Skin tumor, Tetrapolar probe, Sensitivity.
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Res. Biomed. Eng.

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