911±¬ÁÏÍø

Väitöskirjan nimi: From tissue conductivity to whole-body models: the effects of muscle anisotropy in computational dosimetry

³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Otto Kangasmaa
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Prof. Theodoros Samaras, Aristotle University of Thessaloniki, Kreikka
Kustos: Prof. Ilkka Laakso, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu

Matalataajuiset sähkömagneettiset kentät, joiden lähteitä ovat esimerkiksi voimalinjat, muuntajat, sähköautot, teolliset hitsauslaitteet ja lääkinnälliset laitteet, indusoivat ihmiskehon sisälle sähkökenttiä. Jos nämä sisäiset kentät ovat riittävän voimakkaita, ne voivat stimuloida aistisoluja, hermoja tai lihaksia. Tämä voi johtaa näköaistimuksiin, tasapainohäiriöihin, tahattomiin lihassupistuksiin ja ääritapauksissa jopa kouristuksiin tai sydämen rytmihäiriöihin. Kansainväliset ohjeistukset ja standardit asettavat rajat näille indusoituneille kentille työntekijöiden ja väestön suojelemiseksi. Kehon sisäisiä kenttiä ei kuitenkaan voida suoraan mitata, joten turvallisuusrajat perustuvat tietokonemalleihin, jotka simuloivat kenttiä kehossa.

Tämän väitöskirjan tavoitteena on vähentää näihin simulaatioihin liittyviä merkittäviä epävarmuuksia. Tutkimuksessa kehitettiin menetelmä arvioimaan, miten sähkö virtaa elävässä ihmiskudoksessa. Luustolihaksen ja rasvakudoksen sähkönjohtavuutta mitattiin ihmisten jaloista ja kyynärvarsista. Näin saatiin ihmisiin perustuvia mittaustuloksia sen sijaan, että luotettaisiin pelkästään eläinkokeista saatuihin arvoihin tai ekstrapolointiin. Seuraavaksi yksityiskohtaista ihmiskehon tietokonemallia muokattiin ottamaan huomioon se, että luustolihas johtaa sähköä eri tavalla riippuen lihassyiden suunnista (anisotropia). Uusia johtavuusarvoja sovellettiin malliin ja lihaksen anisotropian vaikutuksia tarkasteltiin, kun keho altistettiin tietokonesimulaatiossa sekä sähkö- että magneettikentille verkkotaajuuksilla. Viimeiseksi hyödynnettiin kyynärvarren kokeellista magneettistimulaatiota yhdessä mallinnuksen kanssa, jotta voitiin selvittää, vastaavatko indusoituneet sähkökentät ihmisten todellisia aistimuksia.

Työn tulokset tarkentavat altistumisen arviointeja, auttavat insinöörejä suunnittelemaan turvallisia ja vaatimuksenmukaisia teknologioita sekä tarjoavat tietoa kansainvälisten ohjeistusten ja standardien päivittämisen tueksi, vahvistaen tulevien turvallisuusrajojen tieteellistä perustaa.

Avainsanat: kudosten sähköiset ominaisuudet, sähkönjohtavuus, luustolihas, rasvakudos, laskennallinen mallinnus, magneettikenttäaltistus, sähkökenttäaltistus

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä):

Yhteystiedot: otto.kangasmaa@aalto.fi