A 3D evaluation of electrical variables in a thigh regarding magnetic stimulation of femoral diaphysis fractures

Authors

  • María Elena Moncada Universidad del Valle
  • Héctor Cadavid Universidad del Valle

Keywords:

3D Magnetic Models, Magnetic Stimulation, Diaphyseal Fracture of the Femur, Estimation of Electrical Variables

Abstract


The behavior of electrical variables induced in a 3D thigh geometric model with femoral diaphyseal fracture stimulated magnetically is examined. A methodology for construction of each patient thigh conformed by six scale models, including the fracture shape with blood material was developed. A pair of Helmholtz coils is added to the geometric model as a stimulation source. The stimulation signal is between 0,5 -2 mT and 5-100 Hz. The results refl ect the importance of the thigh geometries, the magnetic fi eld and intensity with the magnitude and polarity of the induced electric fi eld, and the frequency and magnetic fi eld with the induced current density. This methodology does not require additional expenses to the conventional treatment.

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Author Biographies

María Elena Moncada, Universidad del Valle

Grupo de Investigación en Alta Tensión —GRALTA—, Laboratorio de Alta Tensión, Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica.

Héctor Cadavid, Universidad del Valle

Grupo de Investigación en Alta Tensión —GRALTA—, Laboratorio de Alta Tensión, Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica.

References

M. J. Lunt. “Magnetic and electric fields produced during pulsed magneticfi eld therapy for non-union of the tibia”. IEEE Transaction Medicine and Biology and Computer. 1982. Vol. 20. pp. 501-511.

F. X. Hart. “Spreadsheet method for calculating the induced currents in bone-fracture healing by low-frequency magnetic fields”. Bioelectromagnetics. 1994. Vol. 15. pp. 465-482.

O. P Gandhi. J. F. Deford. H. Kanai. “Impedance method for the calculation of power deposition patterns in magnetically induced hyperthermia”. IEEE Transaction and Biomedicine Engineering. 1984. Vol. 31. pp. 644-651.

NIEHS Working Group Report. Assessment of Health Effects from Exposure to Power-Line Frequency Electric and Magnetic Fields. National Institute of Environmental Health Sciences of the National Institutes of Health, Research Triangle Park, Minnesota 16-24 June 1998. pp 9-49

K. J. McLeod. C. T. Rubin. “In vivo sensitivity of bone tissue to electromagnetic field exposure”. Science. 1998. pp. 74-78.

A. Rusovan. M. Kanje. K. H. Mild. “The stimulatory effect of magnetic fields on regeneration of the rat sciatic nerve is frequency dependent”. Experimental Neurology. Vol. 117. 1992. pp. 81-84.

S. Gabriel. R. W. Lau. C. Gabriel. “The dielectric properties of biological tissues, measurements in the frequency range 10 Hz to 20 GHz ”. Physical and Medical Biology. Vol. 41. 1996. pp. 2271-2293.

I. Yasuda. “On the piezoelectric activity of bone”. Journal of Japanese Orthopedic Surgery Society. 1954. pp. 28 - 267.

E. Fukanda. “Mechanical deformation and electrical polarization in biological substances”. Biotechnology. Vol. 5. 1968. pp. 199-208.

J. Black. E. Korostoff. “Strain-related potentials in living bone”. Science. Vol. 238. 1987. pp. 95-120.

C. T. Brighton. S. R. Pollack. “Treatment of recalcitrant nonunion with a capacitively coupled electric fi eld”. Journal Bone Joint Surgery. Vol. 67. 1985. pp. 577-585.

W. Chang. Influences of electromagnetic fields stimulation on bone fracture and osteoporosis. Department of biomedical Engineering. Chung Yuan Christian University. Taiwan. 2003. pp. 1-30.

R. Aaron. D. McK. B. J. Simon. “Treatment of non-unions with electric and electromagnetic fi elds”. Clinical and Orthopedic Vol. 419. 2004. pp. 21-29.

J. H. McElhaney. R. Stalnaker. R. Bullard. “Electric fields and bone loss of disuse”. Journal of biomechanics. Vol. 1. 1968. pp. 47-52.

M. E. Moncada. C. R. Pinedo. H. Cadavid. A. Martínez. C. A. Sartori. “Development and simulation for a magnetic stimulation prototype for Long Bones Fractures consolidation”. EHE ‘06 - International Conference on Electromagnetic Fields, Health and Environment, Madeira, 27th - 29th of April 2006. pp. 2.81-2.85.

M. E. Moncada. Sistema de generación de campo magnético con apoyo computacional como herramienta coadyuvante en la consolidación de fractura de diáfisis femoral. Tesis de doctorado. Programa de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Universidad del Valle. Cali/Colombia. 2007. p.180.

M. E. Moncada. H. Cadavid. “Importancia de la geometría del paciente en las variables eléctricas inducidas con es-timulación magnética”. 2007. Artículo en preparación.

M. E. Moncada. H. Cadavid. “Metodología de construcción 3D de muslos estimulados magnéticamente para estimar variables eléctricas inducidas”. 2007. Artículo en preparación.

O. Gutiérrez. A. Martínez. M. E. Moncada. C. R. Pinedo. H. Cadavid. W. Criollo. F. Pérsico. Efecto de la estimulación con campos magnéticos en la proliferación y crecimiento de fibroblastos de piel humana y osteoblastos humanos normales, estandarización de procedimiento de radiación. Proyecto Convocatoria Interna Universidad del Valle. Cali, Colombia. 2006.

A. Martínez. M. E. Moncada. C. R. Pinedo. H. Cadavid. M. Badiel. F. Pérsico. Validación clínica de un sistema simulación – generación de campo magnético como coadyuvante en la consolidación de fractura de diáfisis femoral. Proyecto 435934319182. Convocatoria Colcienciasss 344 Solución de problemas prioritarios en salud, Colombia. 2006.

M. E. Moncada. H. Cadavid. Importancia del material de consolidación en un modelo de muslo 3D con frac-tura de diáfisis femoral para la estimación de variables eléctricas inducidas por campos magnéticos. 2007. Artículo en preparación.

Published

2014-03-19

How to Cite

Moncada, M. E., & Cadavid, H. (2014). A 3D evaluation of electrical variables in a thigh regarding magnetic stimulation of femoral diaphysis fractures. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (42), 120–131. Retrieved from https://revistas.udea.edu.co/index.php/ingenieria/article/view/18925