Kopplung eines auf der Momentenmethode basierenden Computerprogramms mit einem FEM-Algorithmus zur Berechnung von elektromagnetischen Streuproblemen im medizinischen Bereich

Abstract

Am Beispiel der Verkopplung von medizinischen Geräten über den menschlichen Körper werden elektromagnetische Störphänomene im Klinikbereich betrachtet. Für die Berechnung dieser komplexen Szenarien wird zum einen die Momentenmethode (MoM) verwendet, die sich in besonderem Maße für die Berücksichtigung metallischer Strukturen und offener Streuprobleme eignet, und zum anderen die Methode der Finiten Elemente (FEM), mit der die Eigenschaften des menschlichen Körpers besser berücksichtigt werden können. Mit Hilfe des Äquivalenzprinzips lässt sich das Gesamtproblem in zwei Teile zerlegen, in ein inneres und in ein äußeres. Der Außenraum wird dabei mit der MoM behandelt und das Innere, d.h. der Körper mit der FEM. Die Kopplung der beiden Methoden erfolgt an der Körperoberfläche über äquivalente Oberflächenströme. Durch Lösen des resultierenden linearen Gleichungssystems für das gesamte Problem lassen sich dann die Oberflächenströme und die über die Kontinuitätsgleichung miteinander verknüpften elektromagnetischen Felder bestimmen.