Flatscher, J. (2022). A systematical numerical study on transcranial extracorporeal shock wave therapy (ESWT) [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2022.83167
E166 - Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften
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Date (published):
2022
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Number of Pages:
114
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Keywords:
ESWT; transkraniell; numerisch
de
ESWT; transcranial; numerical
en
Abstract:
Momentan wird versucht, das Einsatzgebiet der extrakorporalen Stoßwelle (ESW) auf weitere Körperareale zu übertragen, unter anderem auch die Verwendung für minimal-invasive Operationen oder Stimulationen am Schädel. In einem solchen von Knochen dominierten Areal ist eine Vorhersage des Verhaltens pauschal nicht möglich, denn der Knochen verändert aufgrund seiner unregelmäßigen Struktur und akustischen Eigenschaften die Position des Fokusses und Form des Drucksignals. In dieser Arbeit wird mithilfe der Matlab-Toolbox k-Wave versucht, die unter-schiedliche Stoßwellen-Technologien zu vergleichen und deren Verhalten beim Durchdringen des Schädelknochens zu untersuchen. Dazu werden Modelle für die elektromagnetisch (EM), piezoelektrische (PE) und elektrohydraulische (EH) Stoßwelle erstellt und auf ein CT des Schädelknochens mit unterschiedlichen Absorptions-Modellen für Knochen angewandt; als Referenzsignal wird eine Simulation im Wasserbad herangezogen. Unterschiedliche Parameter werden aufgezeichnet und zur Bestimmung der Vor- und Nachteile der untersuchten Technologien in diesem Einsatzgebiet herangezogen.
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In the recent years the field of application of extracorporeal shock waves (ESW) has been extended to other areas of the body, including the use for minimally invasive operations or stimulation of the brain. However, the skull acts as a protective barrier and influences the focus position and shape of the focal zone and pressure signal due to its acoustic properties and irregularity. This makes it challenging to predict the behaviour of the pressure waves when penetrating the skull bone.In this thesis, using the Matlab-toolbox k-Wave, an attempt is made to compare the different shock wave technologies and to investigate their behaviour as they propagate through the skull. For this purpose, models for the electromagnetic (EM), piezoelectric (PE) and electrohydraulic (EH) shock waves are devised and applied to a CT of the skull bone using different bone attenuation models, and the simulation in a plain water bath is used as a reference to investigate the impact of bone as a barrier based on various bone attenuation models. The pressure distribution and signals are recorded and used to determine the advantages and disadvantages of the observed technologies in this application area.
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Additional information:
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers