Electrica

Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia. N.o 42. pp. 120-131. Diciembre, 2007

Estimación de variables eléctricas en un muslo
3D con fractura de diáfisis femoral estimulado
magnéticamente
A 3D evaluation of electrical variables
in a thigh regarding magnetic stimulation
of femoral diaphysis fractures
María Elena Moncada*, Héctor Cadavid
Grupo de Investigación en Alta Tensión —GRALTA—, Laboratorio de
AltaTensión, Edificio 356, Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica,
Universidad del Valle, Calle 13 N.º 100-00, Ciudad Universitaria Meléndez,
Cali, Valle, Colombia.

(Recibido el 15 de junio de 2007. Aceptado el 10 de agosto de 2007)

Resumen
Este artículo presenta el comportamiento de variables eléctricas inducidas en un
modelo geométrico de muslo 3D con fractura de diáfisis femoral que esestimulado magnéticamente. Para esto se desarrolla una metodología de construcción
del muslo 3D para cada paciente conformada por seis volúmenes incluyendo la
forma de fractura con material sangre. Al modelo geométrico se adiciona un par
de bobinas Helmholtz como fuente de estimulación. La señal de estimulación
será entre 0,5 y 2 mT y entre 5 y 100 Hz. Los resultados reflejan la importancia
de lageometría en la magnitud y polaridad del campo eléctrico inducido y de la
frecuencia en la densidad de corriente inducida. Esta metodología no requiere
gastos adicionales al tratamiento convencional.
---------- Palabras clave: modelos magnéticos 3D, estimulación magnética,
fractura diafisaria de fémur, estimación de variables eléctricas.

*

Autor de correspondencia: teléfono 57 +2 +333 42 52 extensión108, fax: 57 +2 +321 21 51, correo electrónico: mariaema@univalle.
edu.co (M. E. Moncada).

120 --------------- Universidad de Antioquia

--------------------------------------------------------------------------------------------------------- Estimación de variables eléctricas en un muslo 3D...

Abstract
The behavior of electrical variables induced in a 3D thigh geometric model with
femoraldiaphyseal 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 reflect the importance of the thighgeometries, the magnetic field and intensity with the magnitude and polarity of
the induced electric field, and the frequency and magnetic field with the induced
current density. This methodology does not require additional expenses to the
conventional treatment
---------- Key words: 3D Magnetic Models, Magnetic Stimulation, Diaphyseal
Fracture of the Femur, Estimation of Electrical Variables.

RevistaFacultad de Ingeniería --------------- 121

N.º 42, diciembre de 2007 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Introducción
Es de gran interés poder estimar las señales
eléctricas inducidas en un paciente tratado con
campos magnéticos a partir de modelos geométricos, ya que permite determinar a priori laenergía
efectiva inducida, las posibles señales riesgosas
y el comportamiento de señales específicas que
puedan posteriormente evaluarse en estudios
experimentales, ahorrando tiempos de investigación y dinero.
En el tejido óseo los primeros procedimientos
numéricos para estimar variables eléctricas inducidas fueron: el trabajo matemático de Lunt
publicado en 1982 [1] y el método de Hart en
1994 [2]en el que utiliza el análisis de impedancia desarrollado por Gandhi [3]. En este trabajo
se presentan las señales eléctricas inducidas en
una geometría de muslo 3D estimulada con un
sistema inductivo de corriente alterna (SI-CA)
para frecuencias entre 5 y 100 Hz. La selección
de la señal se basó en los reportes de la NIESH en
1998 [4], que establecieron como señales óptimas
de estimulación, las...