RU2562025C1 - Antenna applicator for non-invasive measurement of temperature of inner tissue of biological object - Google Patents
Antenna applicator for non-invasive measurement of temperature of inner tissue of biological object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2562025C1 RU2562025C1 RU2014135516/14A RU2014135516A RU2562025C1 RU 2562025 C1 RU2562025 C1 RU 2562025C1 RU 2014135516/14 A RU2014135516/14 A RU 2014135516/14A RU 2014135516 A RU2014135516 A RU 2014135516A RU 2562025 C1 RU2562025 C1 RU 2562025C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- antenna
- biological object
- dielectric
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области медицины и медицинской техники, а именно к методу радиотермометрии, основанному на неинвазивном выявлении температурных аномалий внутренних тканей биологических объектов путем измерения интенсивности их собственного электромагнитного излучения.The invention relates to the field of medicine and medical equipment, in particular to the method of radiothermometry, based on the non-invasive detection of temperature anomalies of the internal tissues of biological objects by measuring the intensity of their own electromagnetic radiation.
Изобретение может быть использовано в медицинской аппаратуре для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей, мониторинга за их состоянием, выявления температурных изменений и тепловых аномалий внутренних тканей, в диагностических комплексах для ранней диагностики онкологических заболеваний, и при создании приборов для неинвазивного выявления температурных аномалий внутренних тканей и ранней диагностики онкологических заболеваний.The invention can be used in medical equipment for non-invasive measurement of the temperature of internal tissues, monitoring their condition, detecting temperature changes and thermal anomalies of internal tissues, in diagnostic complexes for early diagnosis of cancer, and when creating devices for non-invasive detection of temperature anomalies of internal tissues and early diagnosis of cancer.
Одной из важных задач современной медицины является разработка способов диагностики заболеваний внутренних органов. Известно, что интенсивность электромагнитного излучения тканей в этом диапазоне частот пропорциональна их температуре. Учитывая, что ткани человека в этом диапазоне относительно прозрачны, измеряя их электромагнитное излучение, можно выявлять тепловые изменения на глубине нескольких сантиметров. В настоящее время для этих целей используется способ радиотермометрии, позволяющий неинвазивно измерять яркостную температуру тканей человека путем измерения интенсивности их собственного электромагнитного излучения. Очевидно, что интенсивность принимаемого сигнала зависит от диапазона рабочих частот, свойств среды, в которой производится измерение, размера теплового источника, глубины его расположения и, в значительной мере, от антенны-аппликатора, используемой для приема собственного электромагнитного излучения биологической ткани.One of the important tasks of modern medicine is the development of methods for diagnosing diseases of internal organs. It is known that the intensity of electromagnetic radiation of tissues in this frequency range is proportional to their temperature. Given that human tissues in this range are relatively transparent, measuring their electromagnetic radiation, it is possible to detect thermal changes at a depth of several centimeters. Currently, a radiothermometry method is used for these purposes, which allows non-invasively measuring the brightness temperature of human tissues by measuring the intensity of their own electromagnetic radiation. Obviously, the intensity of the received signal depends on the range of operating frequencies, the properties of the medium in which the measurement is made, the size of the heat source, the depth of its location and, to a large extent, on the applicator antenna used to receive its own electromagnetic radiation from biological tissue.
Для измерения температуры внутренних тканей биологических объектов в известных системах радиотермометрии применяются различные типы антенн-аппликаторов. Широко используются вибраторные антенны, у которых вибраторы изготовлены из тонкой пружинной проволоки (Рахлин В.Л., Алова Г.Е. «Радиотермометрия в диагностике патологии молочных желез, гениталий, предстательной железы и позвоночника». Препринт №253, Горький, 1988, НИРФИ, 1988, с. 52).To measure the temperature of the internal tissues of biological objects in known radiothermometry systems, various types of antenna applicators are used. Vibrator antennas are widely used, in which the vibrators are made of a thin spring wire (Rakhlin V.L., Alova G.E. “Radiometry in the diagnosis of pathology of the mammary glands, genitals, prostate and spine.” Preprint No. 253, Gorky, 1988, NIRFI 1988, p. 52).
Подобные антенны могут быть снабжены проводящими штырями, контактирующими с кожей человека, при этом высота 1, количество n штырей и расстояние между ними определяется из соотношений n>(l/d), где 0,75<l/d<1,4 (патент на изобретение РФ №2049424 на «Устройство для приема собственного радиотеплового излучения тела человека», опубл. 10.12.1995 г.).Such antennas can be equipped with conductive pins in contact with human skin, with a height of 1, the number n of pins and the distance between them is determined from the ratios n> (l / d), where 0.75 <l / d <1.4 (patent for the invention of the Russian Federation No. 2049424 on "Device for receiving own thermal radiation of the human body", publ. 10.12.1995).
Такие антенны имеют хорошее согласование в широком диапазоне частот, хорошо прилегают к телу, просты в изготовлении и, главное, они почти не влияют на температуру кожи пациента в процессе измерения. К сожалению, подобные антенны обладают низкой помехозащищенностью и высоким уровнем поглощения электромагнитного поля в коже.Such antennas have good agreement in a wide range of frequencies, are well adjacent to the body, easy to manufacture and, most importantly, they almost do not affect the patient’s skin temperature during the measurement process. Unfortunately, such antennas have low noise immunity and a high level of absorption of the electromagnetic field in the skin.
Аналогичный недостаток имеют микрополосковые кольцевые антенны, используемые в гипертермии (Bahl I.J., Stuchly S.S., Stuchly M.A. «A New Microstrip Radiator for Medical Applications», IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. MTT-28, №12, Dec. 1980).The microstrip ring antennas used in hyperthermia have a similar disadvantage (Bahl IJ, Stuchly SS, Stuchly MA “A New Microstrip Radiator for Medical Applications”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. MTT-28, No. 12, Dec. 1980) .
Наиболее широко в радиотермометрии используются контактные волноводные антенны-аппликаторы в виде прямоугольного волновода открытого с одного конца, предназначенные для контакта с пациентом. Волновод заполняют диэлектриком с высоким значением диэлектрической проницаемости (A.H. Barrett&Ph. С. Myers, "SubcutaneousTemperature: A methodofNoninvasiveSensing", Science, Nov. 14, 1975, vol. 190, pp. 669-671).The most widely used in radiothermometry are contact waveguide applicators in the form of a rectangular waveguide open at one end, intended for contact with the patient. The waveguide is filled with a dielectric with a high dielectric constant (A.H. Barrett & Ph. C. Myers, "Subcutaneous Temperature: A methodof Noninvasive Sensing", Science, Nov. 14, 1975, vol. 190, pp. 669-671).
Наиболее близким аналогом заявленной антенны-аппликатора является антенна-аппликатор для неинвазивного определения температурных изменений внутренних тканей биологического объекта [патент на изобретение РФ 2407429, кл. А61В 5/01, A61N 5/02, G01N 22/00, G01K 13/00, опубл. 27.12.2010 г.], содержащая отрезок волновода, частично или полностью заполненный диэлектриком, имеющий один закрытый конец и противоположный открытый конец, контактирующий с биологическим объектом, систему возбуждения электромагнитных волн, расположенную в волноводе между закрытым концом волновода и диэлектриком, соединенную с входной частью микроволнового радиотермометра, датчик температуры кожи, расположенный у открытого конца волновода, выполненный с возможностью передачи информации на вычислительное устройство. Это изобретение позволяет одновременно измерять внутреннюю температуру и температуру кожи. Основной недостаток прототипа состоит в том, что глубина проникновения электромагнитного поля в биологические ткани недостаточна для неинвазивного определения температурных изменений глубинных тканей биологического объекта, а также не обеспечивает пространственное разрешение температурных аномалий.The closest analogue of the claimed antenna applicator is the antenna applicator for non-invasive determination of temperature changes in the internal tissues of a biological object [patent for the invention of the Russian Federation 2407429, cl. A61B 5/01, A61N 5/02, G01N 22/00,
Задачей изобретения является создание антенны-аппликатора, которая позволяет увеличить эффективную глубины измерения радиояркостной температуры и одновременно улучшить пространственное разрешение температурной аномалии за счет фокусировки излучения, принимаемого от участка биологических тканей, расположенного на заданной глубине от поверхности.The objective of the invention is the creation of an antenna applicator that allows you to increase the effective depth of measurement of the brightness temperature and at the same time improve the spatial resolution of the temperature anomaly by focusing the radiation received from a portion of biological tissues located at a given depth from the surface.
Решаемая задача в антенне-аппликаторе для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей биологического объекта, содержащей закрытый с одного конца отрезок волновода, частично или полностью заполненный диэлектриком, диэлектрическую пластину, расположенную на противоположном открытом конце отрезка волновода, предназначенную для контакта с биологическим объектом, и устройство возбуждения электромагнитных волн, достигается тем, что устройство возбуждения электромагнитных волн выполнено в виде металлического проводника, расположенного на диэлектрической пластине со стороны закрытого конца волновода, и установленного параллельно широкой боковой стенке волновода, и делителя мощности, входы которого электрически соединены с противоположными концами металлического проводника, а выход является выходом подключения к радиотермометру. Размеры широкой стенки волновода могут быть выбраны равными (0,5…3) длины электромагнитной волны во внутренних тканях биологического объекта. Диэлектрическая пластина, расположенная на противоположном открытом конце отрезка волновода, может быть выполнена и установлена с возможностью замены на диэлектрическую пластину с равными поперечными размерами и с заданной толщиной и с заданным значением диэлектрической проницаемости материала.The problem to be solved in an applicator antenna for non-invasively measuring the temperature of the internal tissues of a biological object, containing a segment of a waveguide closed at one end, partially or completely filled with a dielectric, a dielectric plate located on the opposite open end of a waveguide segment, for contact with a biological object, and an excitation device electromagnetic waves, is achieved by the fact that the device for exciting electromagnetic waves is made in the form of a metal conductor, laid on the dielectric plate from the closed end of the waveguide, and installed parallel to the wide side wall of the waveguide, and a power divider, the inputs of which are electrically connected to the opposite ends of the metal conductor, and the output is the output of the connection to the radiometer. The dimensions of the wide wall of the waveguide can be chosen equal to (0.5 ... 3) the length of the electromagnetic wave in the internal tissues of the biological object. The dielectric plate located on the opposite open end of the waveguide segment can be made and installed with the possibility of replacement with a dielectric plate with equal transverse dimensions and with a given thickness and with a given value of the dielectric constant of the material.
На фиг. 1 представлен чертеж в разрезе предлагаемой антенны-аппликатора.In FIG. 1 shows a sectional view of the proposed antenna applicator.
На фиг. 2 представлена эквивалентная схема, объясняющая работу предлагаемой антенны-аппликатора.In FIG. 2 is an equivalent diagram explaining the operation of the proposed antenna applicator.
На фиг. 3 представлены зависимости амплитуд и фаз токов в апертуре антенны аппликатора.In FIG. Figure 3 shows the dependences of the amplitudes and phases of the currents in the aperture of the applicator antenna.
На фиг. 4 показаны зависимости фазового распределения излучающих токов в антенне при различных значениях фазовой скорости бегущих волн вдоль проводника.In FIG. Figure 4 shows the dependences of the phase distribution of the radiating currents in the antenna at various values of the phase velocity of the traveling waves along the conductor.
На фиг. 5 показано сравнение расчетных значений напряженности поля в биологическом объекте при использовании аналога антенны аппликатора и заявляемой антенны.In FIG. 5 shows a comparison of the calculated field strengths in a biological object when using an analog of the applicator antenna and the inventive antenna.
Антенна-аппликатор для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей биологического объекта (фиг. 1) содержит закрытый с одного конца отрезок волновода 1, частично или полностью заполненный диэлектриком 2, диэлектрическую пластину 3, расположенную на противоположном открытом конце отрезка волновода 1, контактирующую с биологическим объектом, и устройство возбуждения электромагнитных волн, выполненное в виде металлического проводника 4, расположенного на диэлектрической пластине 3 со стороны закрытого конца волновода 1, установленного параллельно широкой боковой стенке волновода 1 и делителя мощности 5, входы которого электрически соединены с противоположными концами металлического проводника 4, а выход является выходом, подключенным к радиотермометру (на чертеже не показан).The applicator antenna for non-invasively measuring the temperature of the internal tissues of the biological object (Fig. 1) contains a closed at one end of the
Антенна-аппликатор выполняется с размерами широкой стенки волновода 1, выбранными равными (0.5…3) длины волны во внутренних тканях биологического объекта.The applicator antenna is performed with the dimensions of the wide wall of the
Антенна-аппликатор может быть выполнена с диэлектрической пластиной 3, расположенной на противоположном открытом конце отрезка волновода 1, допускающей возможность замены на другую диэлектрическую пластину с равными поперечными размерами и с заданной толщиной (например t=0,05 м), и заданным значением диэлектрической проницаемости материала (например, ε=45, σ=0,7 См/м).The applicator antenna can be made with a dielectric plate 3 located on the opposite open end of the
В качестве диэлектрика 2, по меньшей мере, частично заполняющего волновод 1, а также материала диэлектрической пластины 3 могут быть использованы различные типы высокочастотной керамики, например РФ 10, ГБ-7, ТБНС, ТЛ0, либо органические диэлектрики, например ФЛАН.As the dielectric 2, at least partially filling the
Металлический проводник 4 выполняется из хорошо электропроводящего металла, например меди с серебряным или позолоченным покрытием. Делитель мощности 5 может быть реализован любыми известными способами построения полосковых или коаксиальных СВЧ-устройств, например, описанными в книге Неганов В.А. «Устройства СВЧ», М.: Радио и связь, 2004.The metal conductor 4 is made of a well-conductive metal, such as copper, with a silver or gold-plated coating. The power divider 5 can be implemented by any known methods for constructing strip or coaxial microwave devices, for example, described in the book by V. Neganov. “Microwave Devices”, Moscow: Radio and Communications, 2004.
Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом. Антенна-аппликатор устанавливается на теле пациента. Выход антенны-аппликатора присоединен к входу радиотермометра (на чертеже не показан), осуществляющего измерение интенсивности радиотеплового излучения биологического объекта. Электромагнитная энергия, поступающая от биологического объекта через диэлектрическую пластину 3 на открытом торцевом конце, поступает в волновод 1. Затем электромагнитное поле поступает в систему возбуждения в виде металлического проводника 4, наводит токи на двух входах и далее через делитель мощности 5 подается на вход приемной системы радиотермометра для регистрации и измерения интенсивности.The operation of the claimed device is as follows. The applicator antenna is mounted on the patient’s body. The output of the antenna applicator is connected to the input of the radiometer (not shown in the drawing), which measures the intensity of the thermal radiation of a biological object. The electromagnetic energy coming from the biological object through the dielectric plate 3 at the open end end enters the
Достижение поставленной задачи изобретения, а именно увеличение эффективной глубины измерения радиояркостной температуры и одновременного улучшения пространственного разрешения температурной аномалии реализуется в заявляемом устройстве за счет фокусировки излучения, принимаемого от участка биологических тканей, расположенного на заданной глубине от поверхности. Достижение указанного эффекта более наглядно можно продемонстрировать, рассматривая указанную антенну аппликатор в режиме излучения. Такое рассмотрение правомерно в силу принципа взаимности электродинамики (Марков Г.Т., Петров Б.М., Грудинская Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн, М.: Сов. Радио, 1979 г.).Achieving the objective of the invention, namely increasing the effective depth of measurement of radio brightness temperature and simultaneously improving the spatial resolution of the temperature anomaly, is implemented in the inventive device by focusing radiation received from a portion of biological tissues located at a given depth from the surface. The achievement of this effect can be more clearly demonstrated by examining the indicated applicator antenna in the radiation mode. Such a consideration is valid by virtue of the principle of reciprocity of electrodynamics (Markov G.T., Petrov B.M., Grudinskaya G.P. Electrodynamics and propagation of radio waves, M .: Sov. Radio, 1979).
В режиме передачи на вход делителя мощности 5 поступает электромагнитное колебание с частотой f. Электромагнитные колебания на его выходах возбуждают в открытой линии передачи, образованной металлическим проводником 4, две электромагнитные волны, распространяющиеся навстречу друг другу (Фиг. 2), и характеризуемые коэффициентом фазы β(f) и коэффициентом затухания α(f). Наличие затухания связано с тем, что имеет место излучение электромагнитных волн вглубь биологического объекта. Характеристики излучения определяются, как известно (Сазонов Д.М. Антенны, М.: Энергия, 1968) амплитудно-фазовым распределением излучающих токов в апертуре антенны. В случае рассматриваемой антенны длиной L амплитудно-фазовое распределение излучающих токов J(x) образовано двумя встречно-распространяющимися бегущими волнами (Фиг. 2) и имеет вид:In transmission mode, the input of the power divider 5 receives electromagnetic oscillation with a frequency f. Electromagnetic vibrations at its outputs excite in an open transmission line formed by a metal conductor 4 two electromagnetic waves propagating towards each other (Fig. 2) and characterized by a phase coefficient β (f) and a damping coefficient α (f). The presence of attenuation is due to the fact that there is radiation of electromagnetic waves deep into the biological object. The radiation characteristics are determined, as is known (Sazonov D.M. Antennas, M .: Energy, 1968) by the amplitude-phase distribution of radiating currents in the antenna aperture. In the case of the antenna under consideration of length L, the amplitude-phase distribution of radiating currents J (x) is formed by two counterpropagating traveling waves (Fig. 2) and has the form:
Конкретные значения коэффициента фазы β(f) и коэффициента затухания α(f) определяются толщиной диэлектрической пластины 3, диэлектрической проницаемостью материала пластины 3 εпласт, размерами и параметрами диэлектрического заполнения 2 волновода 1, а также комплексной диэлектрической проницаемостью биологической среды εбио. Типичный вид функции амплитудно-фазового распределения поля в апертуре, образованного двумя встречными бегущими волнами, показан на Фиг. 3: кривая 6 - амплитудное распределение
Выбирая размеры диэлектрической пластины 3, заполнение диэлектриком 2 волновода 1 и материал с диэлектрической проницаемостью εпласт и εзаполн можно обеспечить с хорошей точностью достижения равенства фазового распределения токов в антенне распределению, требуемому для фокусировки в заданную точку (т.е. на заданную глубину) в биологической среде:By choosing the dimensions of dielectric plate 3, filling dielectric 2 of
Это означает, что в режиме передачи излучение рассматриваемой антенны будет сфокусировано в точку, расположенную по центру антенны на глубине zфок. Соответственно, в режиме приема будет обеспечен более эффективный прием собственного радиотеплового излучения, исходящего из точки (0, zфок).This means that in the transmission mode the radiation of the antenna in question will be focused to a point located in the center of the antenna at a depth of z foc . Accordingly, in the reception mode, a more efficient reception of the own thermal radiation emanating from the point (0, z foc ) will be provided.
На Фиг. 3 показаны формы расчетных значений фазового распределения, реализуемого в антенне (кривая 7), и требуемого для фокусировки в заданную точку в биологической среде - кривая 8.In FIG. Figure 3 shows the forms of the calculated values of the phase distribution realized in the antenna (curve 7) and required for focusing to a given point in the biological medium - curve 8.
Эффективность фокусировки зависит от длины волны, электрических параметров биологической среды и длины антенны. Количественным показателем является коэффициент направленного действия (КНД) сфокусированной антенны. Величина КНД сфокусированной антенны в средах с потерями достигает максимального значения при оптимальном значении электрической длины антенны (Кубланов B.C., Потапова О.В., Седельников Ю.Е., Сысков A.M. Совершенствование характеристик СВЧ-радиотермографов в медицинских задачах / Журнал Радиоэлектроники, №4, 2012). Расчеты, проведенные для типичных биологических тканей (мышечная ткань, белое и серое вещество головного мозга), показывают, что оптимальная длина антенны не превышает значения 1.5…2.5 длины волны в биологической среде. (Указанные расчеты основаны на использовании известных данных о параметрах биологических тканей Gabriel C, Gabriel S. And Corthout E.The dielectric properties of biological tissues: I. Literature survey / UK, Phys. Med. Biol., 41, 1996).Focusing efficiency depends on the wavelength, electrical parameters of the biological medium and the length of the antenna. A quantitative indicator is the directivity coefficient (KND) of a focused antenna. The magnitude of the directivity gain of a focused antenna in lossy media reaches its maximum value at the optimal value of the electric length of the antenna (Kublanov BC, Potapova O.V., Sedelnikov Yu.E., Syskov AM Improving the characteristics of microwave radiothermographs in medical problems / Journal of Radioelectronics, No. 4, 2012). Calculations performed for typical biological tissues (muscle tissue, white and gray matter of the brain) show that the optimal antenna length does not exceed 1.5 ... 2.5 wavelengths in the biological medium. (These calculations are based on the use of known data on the parameters of biological tissues by Gabriel C, Gabriel S. And Corthout E. The dielectric properties of biological tissues: I. Literature survey / UK, Phys. Med. Biol., 41, 1996).
При замене диэлектрической пластины 3 с параметрам εпласт, при использовании которой достигается фокусировка в точку на глубине zфок, на пластину с другим значением диэлектрической проницаемости εпласт1 фазовое распределение в апертуре антенны изменится. Форма его сохранит первоначальный вид, но с другим значением разности фаз для центральной и периферийных точек апертуры. Указанные изменения показаны на фиг. 4, где приведены расчетные зависимости фазового распределения для различных значений комплексной постоянной распространения (кривая 9 - αλ=2, βλ=0,2; кривая 10 - αλ=2, βλ=0,3; кривая 11 - αλ=2, βλ=0,4; кривая 12 - αλ=2, βλ=0,4). Наряду с этим фиг. 4 показывает, что в зависимости от комплексной постоянной распространения αλ и βλ меняется форма фазового распределения, и следовательно при фазовом распределении, представленном на кривой 9, фокусировка электромагнитного поля обеспечивается на более дальнее расстояние, чем, например, при фазовом распределении, представленном на кривой 12.When replacing a dielectric plate 3 with parameters ε plast , which is used to focus to a point at a depth of z foc , on a plate with a different dielectric constant ε plast1, the phase distribution in the antenna aperture will change. Its shape will retain its original form, but with a different phase difference for the central and peripheral points of the aperture. These changes are shown in FIG. 4, which shows the calculated dependences of the phase distribution for various values of the complex propagation constant (curve 9 - αλ = 2, βλ = 0.2; curve 10 - αλ = 2, βλ = 0.3; curve 11 - αλ = 2, βλ = 0.4; curve 12 - αλ = 2, βλ = 0.4). Along with this FIG. 4 shows that, depending on the complex propagation constant αλ and βλ, the shape of the phase distribution changes, and therefore, with the phase distribution shown on curve 9, the focusing of the electromagnetic field is provided at a farther distance than, for example, with the phase distribution represented on
Таким образом, при измененном фазовом распределении поле излучения антенны в среде будет сфокусировано в точку, находящуюся на другой глубине zфок1 в соответствии с условием:Thus, with a changed phase distribution, the radiation field of the antenna in the medium will be focused to a point located at a different depth z fok1 in accordance with the condition:
Для подтверждения достигаемой цели изобретения за счет фокусировки излучения, принимаемого от участка биологических тканей, расположенных на заданной глубине от поверхности, проведено детальное электродинамическое моделирование заявляемой антенны-аппликатора. Моделировалась антенна со следующими геометрическими размерами и параметрами диэлектрического материала пластины и параметрами биологической среды:To confirm the achieved objective of the invention by focusing the radiation received from a portion of biological tissues located at a given depth from the surface, a detailed electrodynamic simulation of the inventive applicator antenna was carried out. An antenna was simulated with the following geometric dimensions and parameters of the dielectric material of the plate and parameters of the biological medium:
- Длина антенны: 180 мм.- Antenna length: 180 mm.
- Частота расчета: 500 МГц.- Calculation frequency: 500 MHz.
- Параметр среды: ε=45, σ=0,7 См/м.- Medium parameter: ε = 45, σ = 0.7 S / m.
- Расчетная глубина фокусировки zфок=36 мм.- Estimated z jib focus depth = 36 mm.
Результаты представлены на Фиг. 5, где приведены расчетные данные по сравнению напряженности поля при использовании прототипа антенны аппликатора и заявляемой антенны (13, 14, 15 - заявляемая антенна, глубина фокусировки zфок=36 мм, 38 мм, 40 мм соответственно; 16, 17, 18 - прототип антенна-аппликатор, глубина фокусировки zфок=36 мм, 38 мм, 40 мм соответственно).The results are presented in FIG. 5, which shows the calculated data on comparing the field strength when using the prototype applicator antenna and the claimed antenna (13, 14, 15 - the claimed antenna, focusing depth z foc = 36 mm, 38 mm, 40 mm, respectively; 16, 17, 18 - prototype antenna applicator, focusing depth z fok = 36 mm, 38 mm, 40 mm, respectively).
В результате моделирования установлено, что напряженность поля при наилучшей глубине фокусировки zфок=36 мм увеличивается в 1,36 раз по сравнению с антенной-аппликатором длиной в половину длины волны в среде. Это означает, что радиотепловой контраст малоразмерной аномалии увеличивается по сравнению с антенной известного типа - прототипом в 1,85 раза.As a result of modeling, it was found that the field strength at the best focusing depth zfok = 36 mm increases by 1.36 times compared with an antenna applicator half the wavelength in the medium. This means that the radiothermal contrast of the small anomaly increases compared to the antenna of the known type - the prototype by 1.85 times.
В работе (Седельников Ю.Е., Потапова О.В., Никишина Д.В. Анализ фокусирующих свойств антенн в зоне ближнего излученного поля (в неоднородных диссипативных средах) / Научно-технический журнал «Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2013, №2, с. 73-77) доказано улучшение пространственного разрешения малоразмерной температурной аномалии за счет фокусировки излучения, принимаемого от участка биологических тканей, расположенного на заданной глубине от поверхности.In the work (Sedelnikov Yu.E., Potapova O.V., Nikishina D.V. Analysis of the focusing properties of antennas in the zone of the near radiated field (in inhomogeneous dissipative media) / Scientific and technical journal "Bulletin of KSTU named after AN Tupolev , 2013, No. 2, pp. 73-77), the spatial resolution of a small-sized temperature anomaly has been improved by focusing radiation received from a portion of biological tissues located at a given depth from the surface.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014135516/14A RU2562025C1 (en) | 2014-09-01 | 2014-09-01 | Antenna applicator for non-invasive measurement of temperature of inner tissue of biological object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014135516/14A RU2562025C1 (en) | 2014-09-01 | 2014-09-01 | Antenna applicator for non-invasive measurement of temperature of inner tissue of biological object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2562025C1 true RU2562025C1 (en) | 2015-09-10 |
Family
ID=54073489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014135516/14A RU2562025C1 (en) | 2014-09-01 | 2014-09-01 | Antenna applicator for non-invasive measurement of temperature of inner tissue of biological object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2562025C1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4346716A (en) * | 1980-03-31 | 1982-08-31 | M/A Com, Inc. | Microwave detection system |
| RU2049424C1 (en) * | 1992-09-01 | 1995-12-10 | Конструкторское бюро "Экологическая и медицинская аппаратура" | Device for reception of intrinsic radiothermal emission of human body |
| RU2076752C1 (en) * | 1994-03-05 | 1997-04-10 | Московский государственный авиационный институт | Electromagnetic apparatus |
| RU2306099C2 (en) * | 2005-10-31 | 2007-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма РЭС" | Aerial-applicator for non-invasive measuring temperature of biological object's internal tissues (versions) |
| WO2009005806A1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Meridian Medical Systems, Llc | Dual mode intracranial temperature detector |
| RU2407429C2 (en) * | 2008-12-26 | 2010-12-27 | Сергей Георгиевич Веснин | Antenna-applicator and device for determining temperature changes of internal tissues of biological object and methods of determining temperature changes and cancer risk detection |
| WO2012015539A2 (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-02 | Welch Allyn, Inc. | Handheld medical microwave radiometer |
| RU2510236C2 (en) * | 2011-11-10 | 2014-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма РЭС" | Applicator array and measuring device for temperature changes of biological object's internal tissues by simultaneous noninvasive measurement of radiance temperature at various depths |
-
2014
- 2014-09-01 RU RU2014135516/14A patent/RU2562025C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4346716A (en) * | 1980-03-31 | 1982-08-31 | M/A Com, Inc. | Microwave detection system |
| RU2049424C1 (en) * | 1992-09-01 | 1995-12-10 | Конструкторское бюро "Экологическая и медицинская аппаратура" | Device for reception of intrinsic radiothermal emission of human body |
| RU2076752C1 (en) * | 1994-03-05 | 1997-04-10 | Московский государственный авиационный институт | Electromagnetic apparatus |
| RU2306099C2 (en) * | 2005-10-31 | 2007-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма РЭС" | Aerial-applicator for non-invasive measuring temperature of biological object's internal tissues (versions) |
| WO2009005806A1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Meridian Medical Systems, Llc | Dual mode intracranial temperature detector |
| RU2407429C2 (en) * | 2008-12-26 | 2010-12-27 | Сергей Георгиевич Веснин | Antenna-applicator and device for determining temperature changes of internal tissues of biological object and methods of determining temperature changes and cancer risk detection |
| WO2012015539A2 (en) * | 2010-07-28 | 2012-02-02 | Welch Allyn, Inc. | Handheld medical microwave radiometer |
| RU2510236C2 (en) * | 2011-11-10 | 2014-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма РЭС" | Applicator array and measuring device for temperature changes of biological object's internal tissues by simultaneous noninvasive measurement of radiance temperature at various depths |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mohammed et al. | Microwave system for head imaging | |
| US6543933B2 (en) | Non-invasive 3-D intracranial thermography system | |
| Aliroteh et al. | Microwave-induced thermoacoustic imaging of subcutaneous vasculature with near-field RF excitation | |
| US10716488B2 (en) | Imaging using gated elements | |
| Avşar Aydın et al. | 3D printed PLA/copper bowtie antenna for biomedical imaging applications | |
| RU2510236C2 (en) | Applicator array and measuring device for temperature changes of biological object's internal tissues by simultaneous noninvasive measurement of radiance temperature at various depths | |
| Tangwachirapan et al. | Breast cancer detection based microwave imaging using single antipodal Vivaldi antenna | |
| RU2562025C1 (en) | Antenna applicator for non-invasive measurement of temperature of inner tissue of biological object | |
| RU2306099C2 (en) | Aerial-applicator for non-invasive measuring temperature of biological object's internal tissues (versions) | |
| Jafari et al. | Co-polarised and cross-polarised antenna arrays for breast, cancer detection | |
| Martusevich et al. | Near-field microwave tomography of biological tissues: future perspectives | |
| KR101929354B1 (en) | An applicator having dielectric measurement and effecting hyperthermic treatment combination structure | |
| Maffongelli et al. | Design and experimental test of a microwave system for quantitative biomedical imaging | |
| RU2744537C1 (en) | Antenna-applicator for measuring the temperature of internal tissues of a biological object | |
| Vorlíček et al. | Prospective applications of microwaves in medicine | |
| Khokhar et al. | Near-field tapered waveguide probe operating at millimeter waves for skin cancer detection | |
| US20180325413A1 (en) | Quantification of inhomogeneities in objects by electromagnetic fields | |
| Töpfer et al. | Microwave cancer diagnosis | |
| Bindu et al. | Detection of dielectric contrast of breast tissues using confocal microwave technique | |
| Petrovic et al. | Experiments and numerical modelling of contacting antenna applicators at a free space head model | |
| Menon et al. | Efficient Ultra Wideband Radar Based Non Invasive Early Breast Cancer Detection | |
| San et al. | Simulation study of microwave imaging for brain disease diagnostic | |
| Wang et al. | Microwave breast imaging techniques and measurement systems | |
| Raj et al. | A novel design of CSRR loaded truncated patch antenna for non-invasive blood glucose monitoring system | |
| Shtoda et al. | Possibilities of microwave imaging in medicine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160902 |