Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2023 / с. 25-28

Влияние геометрических размеров антенн-аппликаторов для микроволновой радиотермометрии на результаты измерения радиояркостной температуры

С.Г. Веснин, А.Г. Гудков, М.К. Седанкин, В.Ю. Леушин, С.В. Агасиева, И.О. Порохов, Г.А. Гудков, М.И. Сидорова

Аннотация

Проведено исследование влияния высоты и диаметра антенн-аппликаторов для микроволновой радиотермометрии на результаты измерения радиояркостной температуры. Проведено математическое моделирование электрического поля трех антенн на основе численного решения уравнений Максвелла. Показано, что глубина области измерения температуры линейно зависит от диаметра антенны. Получена формула, позволяющая оценить потенциальную глубину измерения антенны в зависимости от ее диаметра для тканей молочной железы. Установлено, что значительное снижение высоты антенны (в шесть раз по сравнению с традиционными антеннами) практически не изменило измеряемую радиояркостную температуру на проекции злокачественной опухоли, что очень важно при проектировании гибких текстильных антенн.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Сергей Георгиевич Веснин, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник, Центр НТИ «Фотоника», ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»,

Александр Григорьевич Гудков, д-р техн. наук, генеральный директор, ООО «НПИ ФИРМА «ГИПЕРИОН»,

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, ст. научный сотрудник, Центр НТИ «Фотоника», ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»,

Виталий Юрьевич Леушин, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник, Центр НТИ «Фотоника»,

Светлана Викторовна Агасиева, канд. техн. наук, доцент, кафедра нанотехнологий и микросистемной техники,

Игорь Олегович Порохов, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник, Центр НТИ «Фотоника», ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»,

Григорий Александрович Гудков, техник, ООО «НПИ ФИРМА «ГИПЕРИОН»,

Мария Игоревна Сидорова, лаборант-исследователь, Центр НТИ «Фотоника», ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», г. Москва,

e-mail: profgudkov@gmail.com

Список литературы

1. Goryanin I. et al. Passive microwave radiometry in biomedical studies // Drug Discovery Today. 2020. Vol. 25. № 4. PP. 757-763.

2. Vesnin S., Turnbull A.K., Dixon J.M., Goryanin I. Modern microwave thermometry for breast cancer // Journal of Molecular Imaging & Dynamics. 2017. Vol. 7. Iss. 2. 7 p.

3. Drakopoulou M. et al. The role of microwave radiometry in carotid artery disease. Diagnostic and clinical prospective // Current Opinion in Pharmacology. 2018. Vol. 39. PP. 99-104.

4. Groumpas E.I., Koutsoupidou M., Karanasiou I.S. Biomedical Passive Microwave Imaging and Sensing: Current and future trends [Bioelectromagnetics] // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2022. Vol. 64. № 6. PP. 84-111.

5. Stauffer P.R. et al. Non-invasive measurement of brain temperature with microwave radiometry: Demonstration in a head phantom and clinical case // The Neuroradiology Journal. 2014. Vol. 27. № 1. PP. 3-12.

6. Shevelev O.A. et al. Study of Brain Circadian Rhythms in Patients with Chronic Disorders of Consciousness and Healthy Individuals Using Microwave Radiometry // Diagnostics. 2022. Vol. 12. № 8. Р. 1777.

7. Laskari K. et al. Joint microwave radiometry for inflammatory arthritis assessment // Rheumatology. 2020. Vol. 59. № 4. PP. 839-844.

8. Crandall J.P. et al. 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.

9. Kaprin A.D., Kostin A.A., Andryukhin M.I., Ivanenko K.V., Popov S.V., Shegai P.V., Kruglov D.P., Mangutov F.Sh., Leushin V.Yu., Agasieva S.V. Microwave Radiometry in the Diagnosis of Various Urological Diseases // Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53. Iss. 2. PP. 87-91.

10. Гуляев Ю.В., Леушин В.Ю., Гудков А.Г., Щукин С.И., Веснин С.Г., Кубланов В.С., Порохов И.О., Седанкин М.К., Сидоров И.А. Приборы для диагностики патологических изменений в организме человека методами микроволновой радиометрии // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2017. Т. 9. № 2. С. 27-45.

11. Седанкин М.К., Веснин С.Г., Леушин В.Ю., Агасиева С.В., Чижиков С.В., Назаров В.В., Мершин Л.Ю., Коновалова А.А., Нелин И.В., Скуратов В.А. Диагностическая конформная система для нейровизуализации головного мозга с использованием многоканального радиотермометра на основе монолитных интегральных схем // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2020. Т. 12. № 1. С. 43-50.

12. Leushin V.Yu., Gudkov A.G., Porokhov I.O., Vesnin S.G., Sedankin M.K., Sidorov I.A., Solovyov Y.V., Agasieva S.V., Chizhikov S.V. Possibilities of increasing the noise immunity of radiothermograph antenna applicators for brain diagnostics // Sensors and Actuators A: Physical. 16 April 2022. Vol. 337. Art. ID 113439.

13. Andreuccetti D., Fossi R., Petrucci C. An Internet resource for the calculation of the dielectric properties of body tissues in the frequency range 10 Hz – 100 GHz / IFAC-CNR, Florence (Italy), 1997 [online]. Available at: http://niremf.ifac.cnr.it/ tissprop.

14. Sedankin M.K., Skuratov V.A., Nelin I.V., Mershin L.Y., Leushin V.Y., Vesnin S.G. System of Rational Parameters of Antennas for Designing a Multi-channel Multi-frequency Medical Radiometer / 2020 International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE). Мaterials of the International Scientific and Technical Conference. Saratov, Russia. 2020. PP. 154-159.