Physical nature of interactions of EM fields generated by MTM structures with human body and study of their prospective use in medicine
Project goals
The goal of our project is to contribute (from the physical and technical point of view) to the theory of electromagnetic (EM) field interaction, generated specifically by metamaterial (MTM) structures, with matter – interactions with biological tissues in particular. We want to focus on two basic cases of these interactions. Firstly, the case where the EM field propagates along MTM structures which are situated close to biological tissue. Secondly, the case where the EM field is specifically emitted from MTM antenna arrays into a specific part of human body, especially into the pelvis and the head. The main result of our research will be analytical models verified by numerical studies and laboratory experiments. Prospectively, our new physical and technical knowledge could be utilized in biomedical engineering to construct e.g. exposure applicators (for treatment or diagnostics) or various diagnostic MTM-based sensors.
Keywords
Electromagnetic Field InteractionsDielectric Properties of body tissuesEfective Field SizeMetamaterialsZeroth-Order ResonatorTermotherapySAR
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Junior Grants
Call for proposals
Juniorské granty 3 (SGA0201700002)
Main participants
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta biomedicínského inženýrství
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-00477Y
Alternative language
Project name in Czech
Fyzikální podstata interakcí EM pole generovaného MTM strukturami s lidským tělem a studie možnosti jejich perspektivního využití v medicíně
Annotation in Czech
Hlavním cílem našeho projektu je přispět (z fyzikálního a technického hlediska) k teorii interakcí elektromagnetického (EM) pole, vytvořeného metamateriálovými (MTM) strukturami, s hmotou. Zejména nám půjde o interakce s biologickými tkáněmi lidského těla. Chceme se zaměřit na dva základní případy těchto interakcí. Jednak na případ, kdy se EM pole šíří podél MTM struktur, které jsou umístěny v blízkosti biologických tkání. Dále pak také na případ, kdy je EM pole z MTM struktur do biologické tkáně přímo vyzařováno. Výsledkem našeho výzkumu budou matematicko-fyzikální analytické modely ověřené numerickými simulacemi a laboratorními experimenty. Naše nové fyzikální a technické poznatky by pak výhledově mohly být využity v biomedicínském inženýrství pro konstrukci jednak expozičních aplikátorů ( pro terapii nebo diagnostiku), nebo pro konstrukci různých MTM diagnostických senzorů.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project was focused on investigation of interaction of electromagnetic field with biological tissue, namely with regions of head and palvis. The frequency of the rf applicators as well as its construction based on metamaterial structure were optimized for of cancer treatment. A microwave imaging system for detection and classification of the brain strokes was demonstrated.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 11, 2020
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 10, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP21-GA0-GJ-U/02:1
Data delivery date
Jun 30, 2021
Finance
Total approved costs
3,951 thou. CZK
Public financial support
3,951 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
3 951 CZK thou.
Public support
3 951 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JA - Electronics and optoelectronics
Solution period
01. 01. 2017 - 11. 12. 2020