Development and realisation of algorithms of modelling and visualisation of low-frequency magnetic field in magnetic therapy devices

Abstract

В выпускной квалификационной работе рассматриваются алгоритмы моделирования и визуализации низкочастотного магнитного поля в устройствах магнитотерапии. Приведена математическая модель магнитного поля цилиндрической катушки индуктивности. Описывается алгоритм вычисления значений электромагнитного поля в узлах трехмерной сетки для нескольких произвольно сконфигурированных катушек и разработанное приложение, реализующее алгоритм. Также реализованы алгоритмы интерполяции значений электромагнитного поля в 3D на заданной сетке с использованием значений, полученных непосредственным вычислением на базовой сетке. Приводится описание алгоритма интерполяции значений электромагнитной индукции в заданной области по экспериментально полученным данным. Все рассмотренные алгоритмы реализованы на Java. Предложен метод визуализации полученных результатов. Разработанное приложение может быть применено в лечебной практике, где визуализация результатов вычислений используется врачом для выбора оптимальных режимов в процессе лечения. В частности результаты квалификационной работы были использованы в лаборатории “Применение информационных технологий в медицине” Технического Университета в Софии.

The algorithms for modelling and visualization of low-frequency magnetic field in magnetotherapy devices are considered. The mathematical model of the magnetic field of cylindrical inductivity coil is given. We describe the algorithm of the calculation of magnetic induction in different points of 3D grid for magnetic field generated by several arbitrarily configured coils and the implemented application. For a given space grid (base) the algorithm of the interpolation of electromagnetic field in 3D is implemented. The values obtained by direct calculation for a base grid are used. The algorithm of the interpolation of magnetic induction values in a given area by experimentally obtained values is implemented. All the above algorithms are implemented on Java. The method of visualization of obtained results is suggested. The application may be successfully used in medical practice – the visualization of results of calculation is used by a doctor to find optimal regimes in the process of treatment. The results of graduate qualifying paper were used in the laboratory “Application of information technologies in medicine” of Technical university of Sofia.