Mapowanie pól biomagnetycznych

The original topic of this thesis was the mapping of biomagnetic fields. Such fields are generated by living organisms and they are inseparably connected with life processes, including breathing, circulation, digestion, thinking, etc. In the human body, almost every organ is characterized by magnetic activity, of which the strongest magnetic field generates the human heart. Therefore this organ has become a model system for research.For the purpose of the master's thesis, an optical magnetometer system, which was built during the implementation of the author's thesis, was used. This unique magnetometer was used to record maps of the magnetic field originating from the simulated currents of ionic currents.This master's thesis is organized in the following way. The first part describes the theoretical foundations of optical magnetometry, magnetocardiography and the heart physiology itself. In the second part of the thesis, the experimental system by means of which the research was conducted was demonstrated. The work of the magnetometer has been thoroughly analyzed, which allowed for its optimization. Thanks to this, it could be used to detect and map weak magnetic fields. Next, the theoretical model used to calculate the field distribution maps is briefly discussed. Chapter 4 describes the results obtained with the sensor, including maps of fields generated by the phantom. The experimental results were supplemented with simulation data. This allowed them to analyze them more fully. The work ends with a summary containing the most important conclusions and suggestions for the future.

Pierwotnym tematem niniejszej pracy magisterskiej było mapowanie pól biomagnetycznych. Pola takie generowane są przez organizmy żywe i nierozerwalnie są one związane z procesami życiowymi, w tym m.in. z oddychaniem, krążeniem, trawieniem, myśleniem itp. W organizmie człowieka niemal każdy organ cechuje się aktywnością magnetyczną, z czego najsilniejsze pole magnetycznego generuje ludzkie serce. Dlatego też to właśnie ten organ stał się modelowym układem dla prowadzonych badań. Na potrzeby realizacji pracy zaadoptowano układ magnetometru optycznego powstały podczas realizacji pracy licencjackiej autorki, przy pomocy którego rejestrowano mapy pola magnetycznego pochodzącego od symulowanych przebiegów prądów jonowych. Niniejsza praca zorganizowana jest w następujący sposób. W pierwszej jej części opisano teoretyczne podstawy magnetometrii optycznej, magnetokardiografii oraz samej fizjologii serca. W drugiej części pracy zademonstrowano układ eksperymentalny, za pomocą którego prowadzono badania. Praca magnetometru została dokładnie przeanalizowana, co pozwoliło na jego optymalizację. Dzięki temu mógł on zostać wykorzystany do detekcji i mapowania słabych pól. Następnie pokrótce omówiono model teoretyczny wykorzystywany do obliczania map rozkładów pola. W rozdziale 4 opisano uzyskane przy pomocy sensora wyniki, w tym mapy pól generowanych przez fantom. Wyniki doświadczalne uzupełnione zostały danymi symulacyjnymi. Pozwoliło to na ich pełniejszą analizę. Pracę kończy podsumowanie zawierające najważniejsze wnioski oraz sugestie na przyszłość.