Медицинская Техника / Медицинская техника №4, 2022 / с. 4-7

Микроминиатюризация многоканальных многочастотных радиотермографов

А.Г. Гудков, С.Г. Веснин, В.Ю. Леушин, И.А. Сидоров, Ю.В. Соловьев, В.Г. Тихомиров, М.К. Седанкин, С.В. Чижиков

Аннотация

Разработка сложных технических систем требует перехода от проектирования составных частей системы к комплексному проектированию всей системы. Система, созданная из оптимальных частей, не является оптимальной в целом, поэтому переход от радиотермографа на обычной элементной базе к конструктивному исполнению с использованием монолитной интегральной схемы СВЧ приведет к расширению его функциональных возможностей и существенному уменьшению размеров. В настоящей статье обсуждается вопрос применения доступных и недорогих приборов для ранней диагностики различных заболеваний, а также их использование в персонализированной медицине

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Александр Григорьевич Гудков, д-р техн. наук, профессор, кафедра «Технологии приборостроения», ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана», генеральный директор, ООО «НПИ ФИРМА «ГИПЕРИОН»,

Сергей Георгиевич Веснин, канд. техн. наук, генеральный директор, ООО «Фирма «РЭС»,

Виталий Юрьевич Леушин, канд. техн. наук, зам. генерального директора, ООО «НПИ ФИРМА «ГИПЕРИОН»,

Игорь Александрович Сидоров, канд. техн. наук, доцент, кафедра «Технологии приборостроения», ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана», г. Москва,

Юрий Владимирович Соловьев, канд. техн. наук, начальник ОР и ПП на основе А3В5 и А4В4, АО «Светлана-Электронприбор»,

Владимир Геннадьевич Тихомиров, канд. техн. наук, доцент, кафедра микроволновой электроники, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), г. С.-Петербург,

Михаил Константинович Седанкин, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник, лаборатория анализа техногенных рисков, ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России, доцент, кафедра биокибернетических систем и технологий, РТУ – МИРЭА,

Сергей Владимирович Чижиков, аспирант, кафедра «Технологии приборостроения», ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана», г. Москва,

e-mail: ooo.giperion@gmail.com

Список литературы

1. Dicke R. The measurement of thermal radiation at microwave frequencies // Review Science Instruments. 1946. Vol. 17. № 7. РР. 268-275.

2. Park W., Jenq J. Total power radiometer for medical sensor application using matched and mismatched noise sources // Sensors. 2017. Vol. 17. № 9. P. 2105.

3. Barrett A., Myers P.C., Sadowsky N.L. Detection of breast cancer by microwave radiometer // Radio Sci. 1977. Vol. 12. № 68. PP. 167-171.

4. Carr K.L. Microwave radiometry: Its importance to the detection of cancer // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 1989. Vol. 37. № 12. PP. 1862-1869.

5. Goryanin I., Sergey K., Shevelev C., Tarakanov A., Redpath K., Vesnin S., Ivanov Y. Passive microwave radiometry in biomedical studies // Drug Discovery Today. 2020. Vol. 25. № 4. PP. 757-763.

6. Toutouz K., Benetos G., Koutagiar I., Barampoutis N., Mitropoulou F., Davlouros P., Sfikakis P., Alexopoulos D., Stefanadis C., Siores E., Tousoulis D. Noninvasive detection of increased carotid artery temperature in patients with coronary artery disease predicts major cardiovascular events at one year: Results from a prospective multicenter study // Atherosclerosis. 2017. Vol. 262. PP. 25-30.

7. Groumpas E., Koutsoupidou M., Karanasiou I., Papageorgiou C., Uzunoglu N. Real-time passive brain monitoring system using near-field microwave radiometry // IEEE Trans. on Biomedical Engineering. 2019. Vol. 67. № 1. PP. 158-165.

8. Gudkov A., Leushin V., Sidorov I., Vesnin S., Porokhov I., Sedankin M., Agasieva S., Chizhikov S., Gorlacheva E., Lazarenko M., Shashurin V. Use of multichannel microwave radiometry for functional diagnostics of the brain // Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53. № 2. PP. 108-111.

9. Petrova M., Saidov Sh., Gudkov A., Agasieva S., Gorlacheva E., Vesnin S. Therapeutic Hypothermia Systems // Biomedical Engineering. 2021. Vol. 54. № 2. PP. 397-401.

10. Rodrigues D., Stauffer P., Pereira P., Maccarini P. Microwave radiometry for noninvasive monitoring of brain temperature in Emerging electromagnetic technologies for brain diseases diagnostics, monitoring and therapy. – Springer, 2018. PP. 87-127.

11. Laskari K., Pentazos J., Pitsilka D., Raftakis J., Konstantonis G., Toutouzas K., Siores E., Tektonidou M., Sfikakis P. Joint microwave radiometry for inflammatory arthritis assessment // Rheumatology. 2020. Vol. 59. № 4. PP. 839-844.

12. Arunachalam K., Maccarini P., Luca V., Tognolatti P., Bardati F., Snow B., Stauffer P. Detection of vesicoureteral reflux using microwave radiometry – System characterization with tissue phantoms // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2011. Vol. 58. № 6. PP. 1629-1636.

13. Crandall J., Joo H., Gajwani P., Leal J., Mawhinney D., Sterzer F., Wahl R. Measurement of brown adipose tissue activity using microwave radiometry and 18F-FDG PET/CT // Journal of Nuclear Medicine. 2018. Vol. 59. № 8. PP. 1243-1248.

14. Andreev V.V., Barantsevich E.R. Treatment of acute and chronic pain syndromes in lumbosacral radiculopathy effect // Pharmacother. 2018. № 4. PP. 42-49.

15. Tarakanov A., Vesnin S., Efremov V., Goryanin I., Roberts N. Microwave Radiometry (MWR) temperature measurement is related to symptom severity in patients with Low Back Pain (LBP) // Journal of Bodywork and Movement Therapies. 2021. № 26. PP. 548-552.

16. Osmonov B., Ovchinnikov L., Galazis C., Emilov B., Karaibragimov M., Seitov M., Vesnin S., Losev A., Levshinskii V., Popov I., Mustafin C., Kasymbekov T., Goryanin I. Passive Microwave Radiometry for the Diagnosis of Coronavirus Disease 2019 Lung Complications in Kyrgyzstan // Diagnostics. 2021. Vol. 11 (2). P. 259.

17. Momenroodaki P. Noninvasive internal body temperature tracking with near-field microwave radiometry // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. 2018. Vol. 66. № 5. PP. 2535-2545.

18. Haines W., Momenroodaki P., Berry E., Fromandi M., Popovic Z. Wireless system for continuous monitoring of core body temperature / IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS). 2017. PP. 541-543.

19. Popovic Z., Momenroodaki P., Scheeler R. Toward wearable wireless thermometers for internal body temperature measurements // IEEE Communications Magazine. 2014. Vol. 52. № 10. PP. 118-125.

20. Ravi V.M., Arunachalam K.A. Low noise stable radiometer front-end for passive microwave tissue thermometry // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2019. Vol. 33. № 6. PP. 743-758.

21. Maccarini P., Shah A., Palani S., Pearce D., Vardhan M., Stauffer P., Rodrigues D., Salahi S., Oliveira T., Reudink D., Snow B. A novel compact microwave radiometric sensor to noninvasively track deep tissue thermal profiles / European Microwave Conference (EuMC). 2015. PP. 690-693.

22. Krдuchi K., Cajochen C., Werth E., Wirz-Justice A. Functional link between distal vasodilation and sleep-onset latency? // Integr. Comparative Physiol. 2020. Vol. 278. № 3. PP. R741-R748.

23. Rosenthal N., Levendosky A., Skwerer R., Joseph-Vanderpool J., Kelly K., Hardin T., Kasper S., Dellabella P., Wehr T. Effects of light treatment on core body temperature in seasonal affective disorder // Biol. Psychiatry. 1990. Vol. 27. № 1. PP. 39-50.

24. Gale J., Cox H., Qian J., Block G., Colwell C., Matveyenko A. Disruption of circadian rhythms accelerates development of diabetes through pancreatic beta-cell loss and dysfunction // J. Biol. Rhythms. 2011. Vol. 26. № 5. PP. 423-433.

25. Jeyaraj D., Haldar S., Wan X. et al. Circadian rhythms govern cardiac repolarization and arrhythmogenesis // Nature. 2012. Vol. 483. № 7387. PP. 96-99.

26. Shaeffer J., El-Mahdi A., Hamwey A., Carr K. Detection of extravasation of antineoplastic drugs by microwave radiometry // Cancer Lett. 1986. Vol. 31. № 3. PP. 285-291.

27. Han J., Leeuwen G., Mizushina S., Van de Kamer J., Maruyama K., Sugiura T., Azzopardi D., Edwards A. Monitoring of deep brain temperature in infants using multi-frequency microwave radiometry and thermal modelling // Phys. Med. Biol. 2001. Vol. 46. № 7. PP. 1885-1903.

28. Wilkinson D., Carter J., Richmond V., Blacker S., Rayson M. The effect of cool water ingestion on gastrointestinal pill temperature // Med. Sci. Sports Exercise. 2008. Vol. 40. № 3. PP. 523-528.

29. Galiana G., Branca R., Jenista E., Warren W. Accurate temperature imaging based on intermolecular coherences in magnetic resonance // Science. 2008. Vol. 322. № 5900. PP. 421-424.

30. Kraus J.D. Radio Astronomy 2nd ed. – Ohio: ITU, 1976. PP. 1-3, 20-23, 66.

31. Ulaby F.T., Moore R.K., Fung A.K. Microwave Remote Sensing: Active and Passive // Artech. House. 1981. Vol. 1. PP. 1-3, 20-24, 93-94, 112, 122-23.

32. Верба В.С., Гуляев Ю.В., Шутко А.М., Крапивин В.Ф. СВЧ- радиометрия земной и водной поверхностей: от теории к практике. – София: Академическое издательство имени проф. Марины Дриновой, 2013. С. 296.

33. Shutko А.М. et al. Practical Microwave Radiometric Risk Assessment. – Professor Marin Drinov Academic Publishing House, 2010. P. 88.

34. Novichikhin E., Agasieva S., Gorlacheva E., Leushin V., Gudkov A., Sidorov I. Detection of a local source of heat in the depths of the human body by volumetric radiothermography // RENSIT. 2020. Vol. 12. № 2. PP. 305-312.

35. Gudkov A., Leushin V., Vesnin S., Sidorov I., Sedankin M., Solov’ev Yu., Agasieva S., Chizhikov S., Gorbachev D., Vidyakin S. Studies of a Microwave Radiometer Based on Integrated Circuits // Biomedical Engineering. 2020. Vol. 53. № 6. PP. 413-416.

36. Первый коммерческий одноканальный радиотермометр / http://www.resltd.ru/eng/rtm/training.php (дата обращения: 09.11.2021).

37. Vesnin S., Sedankin M., Ovchinnikov L., Gudkov A., Leushin V., Sidorov I., Goryanin I. Portable microwave radiometer for wearable devices. Sensors and Actuators // Nexo Revista Cientifica. 2021. Vol. 34. № 04. PP. 1431-1447.

38. Vesnin S.G. Microwave radiometer / U.S. Patent Application. № 15/801,419. 2018.

39. Chizhikov S.V., Solov’ev Yu.V. Element base of microwave MIC for microwave ragiothermometry // Nanotechnology: Development and Application. 2020. Vol. 12. № 2. PP. 48-57.

40. Chizhikov S.V., Solov’ev Yu., Gudkov A. Application of developed MIC LNA in microwave radiometry equipment // Journal of Physics Conference Series. 2020. Vol. 1695 (1).