Modeling of a multi-scale electromagnetic problem: pacemaker lead heating in MRI
Notice bibliographique
Résumé
Modeling of so-called multi-scale problems is challenging due to large differences between the length scales of\nthe problem, which can be associated with large computational costs. For example, modeling of pacemaker lead\nheating by a 1.5 T magnetic resonance imaging (MRI) system requires length scales differing by a factor 1000 to\nbe resolved. Lead heating is the main cause of the contraindication of pacemakers for MRI [1]. The human body\nsets the size of the largest scale whereas the helically shaped conductors of the pacemaker lead constitute the\nsmallest scale.\n\nTo this date, modeling of these length scales and the heterogeneous body tissue has not been performed\nconcurrently. Neufeld et al. [2] exploited the finite-difference time-domain technique (FDTD) and modeled the\nheating caused by a single helix. However, the associated computational cost prevented them from examining\nmore complex leads. Nevertheless, modern pacing leads often include two helically shaped conductors,\nconsisting of several filars each, whose winding scheme has been shown experimentally to have significant\nimpact on the heating [3].\n\nTherefore, we devote special attention to the multi-scale part of the problem and exploit the frequency-domain method of moments to model an MRI radio frequency coil and a homogeneous human body phantom with an\nimplanted pacemaker system. The pacemaker lead consists of two helically shaped conductors modeled as thin\nwires, insulation, and electrodes modeled by surfaces.\n\nWe exploit the model to assess the effect on the heating by different factors, such as the presence of a pacemaker\nunit. Figure 1 shows the amplification of the absolute value of the electric field with respect to the fields in an\nempty phantom. Furthermore, we study the accuracy of the thin-wire approximation for densely wound helices\nby comparing it to a surface discretization of the helix. Figure 2 shows the maximum value of the induced\ncurrent on a straight helix which is illuminated by a plane wave polarized along the helix axis. The wave\nimpinges at a straight angle to the helix axis.\n\n[1] Götte et al. Magnetic resonance imaging, pacemakers and implantable cardioverter-defibrillators: current\nsituation and clinical perspective. Netherlands heart journal, 18(1):31–7, January 2010.\n[2] Neufeld et al. Measurement, simulation and uncertainty assessment of implant heating during MRI. Physics\nin medicine and biology, 54(13):4151–69, July 2009.\n[3] Bottomley et al. Designing passive MRI-safe implantable conducting leads with electrodes. Medical\nPhysics, 37(7):3828–3843, 2010.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».