RU2596984C2 - Systems and methods for four-dimensional electromagnetic tomographic (emt) differential (dynamic) mixed imaging - Google Patents

Systems and methods for four-dimensional electromagnetic tomographic (emt) differential (dynamic) mixed imaging Download PDF

Info

Publication number
RU2596984C2
RU2596984C2 RU2011128101/08A RU2011128101A RU2596984C2 RU 2596984 C2 RU2596984 C2 RU 2596984C2 RU 2011128101/08 A RU2011128101/08 A RU 2011128101/08A RU 2011128101 A RU2011128101 A RU 2011128101A RU 2596984 C2 RU2596984 C2 RU 2596984C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electromagnetic field
biological tissue
electromagnetic
image
sources
Prior art date
Application number
RU2011128101/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011128101A (en
Inventor
Сергей Ю. СЕМЕНОВ
Original Assignee
ИМИмиджинг Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ИМИмиджинг Лтд filed Critical ИМИмиджинг Лтд
Publication of RU2011128101A publication Critical patent/RU2011128101A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2596984C2 publication Critical patent/RU2596984C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to 4D electromagnetic tomographic differential fused imaging. Plurality of electromagnetic field sources and detectors generate and detect an electromagnetic field domain in a target area. Biological tissue is positioned within target area, and an electromagnetic field is generated via a selected plurality of sources. Field is selectively evaluated so that each of a selected plurality of detectors recognises a source of field from plurality of electromagnetic field sources. Sources and detectors are controlled so that fields generated by selected sources are detected by selected detectors after interacting with tissue. Based on field received at each detector, a complex interference matrix is derived from tissue-generated field, and anatomical and functional image information is reconstructed from said matrix.
EFFECT: enabling generation of fused tomographic image displaying functional/molecular information.
21 cl, 29 dwg

Description

ССЫЛКИ НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИLINKS TO RELATED APPLICATIONS

Для целей патентной защиты в Соединенных Штатах Америки настоящая заявка представляет собой заявку на патент на изобретение и патентные формулы на основании 35 U.S.C. § 119(e), в отношении предварительной патентной заявки в США №61/362,634, поданной 8 июля 2010 г., озаглавленной "СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ЧЕТЫРЕХМЕРНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ТОМОГРАФИЧЕСКОГО (ЭМТ) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО (ДИНАМИЧЕСКОГО) СМЕШАННОГО ПОСТРОЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ" и включенной в настоящий документ по ссылке. Кроме того, весь патент США № 7239731, выданный г-ну Семенову и др. 3 июля 2007 г. и озаглавленный "СИСТЕМА И СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ И ОТОБРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЯХ С ПОМОЩЬЮ ТОМОГРАФИИ И СПЕКТРОСКОПИИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ", включается в настоящий документ по ссылке.For patent protection purposes in the United States of America, this application is a patent application for the invention and patent claims based on 35 U.S.C. § 119 (e), in relation to provisional patent application in the United States No. 61/362,634, filed July 8, 2010, entitled "SYSTEMS AND METHODS FOR FOUR-DIMENSIONAL ELECTROMAGNETIC TOMOGRAPHIC (EMT) DIFFERENTIAL (DYNAMIC) SOLAR MEMBERSHIP BOTH THIS link. In addition, the entire US patent No. 7239731, issued to Mr. Semenov et al. July 3, 2007 and entitled "SYSTEM AND METHOD FOR NON-DESTRUCTIVE FUNCTIONAL IMAGES AND DISPLAY OF ELECTRIC PERTURBATIONS IN BIOLOGICALLY UNFASTLY incorporated herein by reference.

ЗАЯВЛЕНИЕ ОБ АВТОРСКИХ ПРАВАХCOPYRIGHT STATEMENT

Все материалы в настоящей патентной заявке охраняются законодательством об авторских и смежных правах Соединенных Штатов Америки и других стран. Владелец авторских прав не возражает против факсимильного воспроизведения патентной заявки любым лицом или раскрытия патентной информации для отражения в государственных регистрационных документах, но в противном случае все прочие авторские права сохраняются за владельцем.All materials in this patent application are protected by copyright and related rights laws of the United States of America and other countries. The copyright owner does not object to the facsimile reproduction of the patent application by any person or the disclosure of patent information for reflection in state registration documents, but otherwise all other copyrights are reserved by the owner.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение в целом связано с электромагнитной томографией и, в частности, но не исключительно, с четырехмерной электромагнитной томографией для создания смешанных анатомико-функциональных изображений биологических объектов.The present invention is generally associated with electromagnetic tomography and, in particular, but not exclusively, with four-dimensional electromagnetic tomography to create mixed anatomical and functional images of biological objects.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Электромагнитная томография (ЭМТ) является относительно новым средством получения изображений и обладает большим потенциалом использования для биолого-медицинских целей, в том числе для неинвазивной оценки функционального и патологического состояния биологических тканей. Способ ЭМТ позволяет дифференцировать биологические ткани и, соответственно, создать их изображение на основании различий в диэлектрических свойствах тканей. Зависимость диэлектрических свойств тканей от их различных функциональных и патологических состояний, таких как наполненность кровью и кислородом, ишемические и инфарктные повреждения, уже подтверждена.Electromagnetic tomography (EMT) is a relatively new means of obtaining images and has great potential for use for biological and medical purposes, including for non-invasive assessment of the functional and pathological state of biological tissues. The EMT method allows to differentiate biological tissues and, accordingly, to create their image on the basis of differences in the dielectric properties of tissues. The dependence of the dielectric properties of tissues on their various functional and pathological conditions, such as blood and oxygen fullness, ischemic and heart attack injuries, has already been confirmed.

Системы двухмерной (2D) и трехмерной (3D) ЭМТ и способы воссоздания изображений разрабатывались в течение последних десяти или более лет. Возможность применения этой технологии для различных биолого-медицинских целей уже доказана, например, в виде построения изображений сердца и конечностей.Two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) EMT systems and image reconstruction methods have been developed over the past ten or more years. The possibility of using this technology for various biological and medical purposes has already been proven, for example, in the form of building images of the heart and limbs.

Сложность распределения электромагнитных волн в сканирующей камере: необходимость уменьшить эффект границThe complexity of the distribution of electromagnetic waves in a scanning chamber: the need to reduce the effect of borders

Как и в случае любого иного создания биомедицинских изображений, алгоритм ЭМТ состоит из циклов измерений комплексных сигналов, рассеянных по исследуемому биологическому объекту, полученных от множества передатчиков, расположенных в различных точках вокруг объекта, и изменяемых множеством приемных устройств, расположенных в различных точках вокруг объекта. Это показано на ФИГ. 1. В иных разделах настоящего документа приводится информация о том, что замеренные типологические свойства рассеянных электромагнитных сигналов могут быть использованы для различных способов создания изображений посредством реконструкции трехмерного распределения диэлектрических свойств объекта, т.е. для создания трехмерного изображения объекта.As in the case of any other creation of biomedical images, the EMT algorithm consists of cycles of measurements of complex signals scattered over the biological object under study, received from a variety of transmitters located at different points around the object, and changed by a variety of receivers located at different points around the object. This is shown in FIG. 1. In other sections of this document, information is provided that the measured typological properties of scattered electromagnetic signals can be used for various methods of creating images by reconstructing the three-dimensional distribution of the dielectric properties of the object, i.e. to create a three-dimensional image of the object.

В целом, для создания изображений очень важно предельно точно описать распределение электромагнитного поля в объекте сканирования. Распределение электромагнитного поля в камере сканирования представляет собой очень сложное явление, даже если внутри нет изучаемого объекта.In general, to create images it is very important to accurately describe the distribution of the electromagnetic field in the scan object. The distribution of the electromagnetic field in the scanning chamber is a very complex phenomenon, even if there is no studied object inside.

Также существуют проблемы с границами, возникающие из-за ограниченного объема камеры сканирования, которые следует принимать во внимание или же уменьшать теми или иными способами.There are also problems with borders that arise due to the limited volume of the scanning camera, which should be taken into account or reduced in one way or another.

Существуют различные способы уменьшения влияния от физических границ. Например, воздействие от физических границ может быть уменьшено за счет использования абсорбирующего материала (или материалов), как описано в патенте US 7239731, или же от увеличения абсорбирующих свойств контрастного вещества при сохранении достаточного уровня сигнала на приемных устройствах, как описано в настоящем документе (см. раздел "Модуль оценки задач в связи с затуханием сигнала и физическими границами" на ФИГ. 11).There are various ways to reduce the impact of physical boundaries. For example, the effect from physical boundaries can be reduced by using absorbent material (or materials) as described in US Pat. No. 7,239,731, or by increasing the absorbing properties of the contrast medium while maintaining a sufficient signal level at the receivers, as described herein (see . section "Module assessment tasks in connection with the attenuation of the signal and the physical boundaries" in FIG. 11).

Последние тенденции в создании изображений для биомедицинских целей: смешанные изображения, создаваемые модульными системамиRecent trends in biomedical imaging: mixed images created by modular systems

Создание изображений для медицинских целей играет существенную роль в развитии современной неинвазивной диагностики, планировании лечения и контроле после его завершения. Некоторое время назад началось построение двухрежимных и многорежимных изображений - морфолого-анатомическое (например, КТ + MRI) и функциональное (например, FDG-PET и DCE-MRI). При этом значительно повышается результативность диагностики, но с одновременным увеличением затрат на и так недешевые медицинские сканирующие устройства и исследования.Imaging for medical purposes plays a significant role in the development of modern non-invasive diagnostics, treatment planning and monitoring after its completion. Some time ago, the construction of two-mode and multi-mode images began - morphological and anatomical (for example, CT + MRI) and functional (for example, FDG-PET and DCE-MRI). At the same time, the diagnostic efficiency is significantly increased, but with a simultaneous increase in the cost of already expensive medical scanning devices and studies.

Первые попытки совместить различные способы построения изображений с помощью программного обеспечения показали наличие значительных проблем из-за различного положения пациента, его движений и непроизвольного смещения внутренних органов. Это привело к объединению различных режимов сканирования в единый комплекс, а не к объединению изображений посредством их обработки после сканирования. Одна из первых двухрежимных систем сканирования - объединенная система PET/CT - была разработана на медицинском факультете университета Питтсбурга. Объединенный сканер PET/CT был разработан в основном для нужд клинической онкологии. Первый серийный объединенный сканер PET/CT, одобренный FDA, был произведен компанией CTI PET Systems в 2000 г., и вскоре после этого их производство начали GE Medical systems и Philips. Сейчас принято считать, что сканирование PET/CT является значительно более точным, чем просто PET, при обнаружении и локализации опухолей, и что сканирование PET/CT обгоняет PET в части чувствительности, выборочности и точности, в основном благодаря возможности обнаружения новых патологических изменений. Кроме того, совмещение PET и CT дает значительное увеличение времени на обследование за один сеанс.The first attempts to combine different methods of constructing images using software showed the presence of significant problems due to the different position of the patient, his movements and involuntary displacement of internal organs. This led to the integration of various scanning modes into a single complex, and not to the combination of images through their processing after scanning. One of the first dual-mode scanning systems, the PET / CT integrated system, was developed at the University of Pittsburgh School of Medicine. The combined PET / CT scanner was designed primarily for the needs of clinical oncology. The first FDA approved serial PET / CT scanner was produced by CTI PET Systems in 2000, and shortly thereafter, GE Medical systems and Philips began production. It is now accepted that the PET / CT scan is much more accurate than just PET in detecting and localizing tumors, and that the PET / CT scan outruns PET in terms of sensitivity, selectivity and accuracy, mainly due to the possibility of detecting new pathological changes. In addition, the combination of PET and CT gives a significant increase in examination time in one session.

После начала использования объединенного сканирования PET/CT, появлялись сообщения о других различных комбинациях способов сканирования. Была подтверждена полезность совмещения SPECT/CT для нужд кардиологии, онкологии и неврологии. Совмещение трехмерной эхокардиографии и способа перфузии миокарда SPECT использовалось для нагрузочных испытаний сердца. Объединение изображений MRI и CT используется в хирургии с применением компьютерных технологий. Была продемонстрирована допустимость использования объединенного сканирования MRI/FDG-PET всего тела пациентов, страдающих раковыми заболеваниями. Авторы одного из исследований указали, что "поскольку в некоторых злокачественных опухолях нет увеличенного метаболизма глюкозы, дополнительная информация, поступающая при MRI, является очень полезной”.After using PET / CT combined scanning, other various combinations of scanning methods appeared. The usefulness of combining SPECT / CT for the needs of cardiology, oncology and neurology has been confirmed. The combination of three-dimensional echocardiography and SPECT myocardial perfusion method was used for stress tests of the heart. The combination of MRI and CT images is used in computer-assisted surgery. The feasibility of using the combined MRI / FDG-PET scan of the whole body of cancer patients has been demonstrated. The authors of one study pointed out that “since some malignant tumors do not have an increased glucose metabolism, the additional information provided by MRI is very useful.”

В дальнейшем объединенное двухрежимное сканирование превратилось в многорежимное. Объединенное многорежимное морфологическое (CT и MRI) и функциональное (FDG-PET и DCE-MRI) сканирование (объединение трех наиболее используемых клинических способов создания изображений - CT, MRI и PET) было использовано для планирования лечения, мониторинга и пост-операционного контроля после ВЧ-иссечения опухолей.Subsequently, the combined dual-mode scan turned into multi-mode. Combined multimode morphological (CT and MRI) and functional (FDG-PET and DCE-MRI) scans (combining the three most commonly used clinical imaging methods - CT, MRI and PET) were used to plan treatment, monitor and post-operative monitoring after HF -section of tumors.

Существует свежая тенденция в разработке устройств для получения изображений в медицинских целях, ориентированных на "работу" с конкретными заболеваниями, например, раком. Это существенно отличается от концепции создания универсальных систем в прошлом. Например, в одном из отчетов сообщалось о создании сканера PET/CT специально для диагностики рака груди. По информации в данном отчете в качестве маркера использовалась флюродеоксиглюкоза (FDG), а продолжительность создания изображения составляла 12,5 минут на одну сторону груди.There is a fresh trend in the development of medical imaging devices that focus on “working” with specific diseases, such as cancer. This differs significantly from the concept of creating universal systems in the past. For example, one of the reports reported the creation of a PET / CT scanner specifically for diagnosing breast cancer. According to the information in this report, flurodeoxyglucose (FDG) was used as a marker, and the imaging time was 12.5 minutes on one side of the chest.

Как указано выше, объединенные способы получения изображений значительно улучшают качество диагностики. Однако при этом увеличивается и без того высокая стоимость медицинских приборов. Однако объединенные системы создания изображений являются очень громоздкими и для использования в мобильном режиме не предназначены. Соответственно, существует необходимость в системах, способах и подходах, обеспечивающих быстрое, недорогое, объединенное анатомико-функциональное создание изображений, желательно в мобильном исполнении.As indicated above, combined imaging methods significantly improve the quality of diagnostics. However, this increases the already high cost of medical devices. However, integrated imaging systems are very cumbersome and are not intended for use in mobile mode. Accordingly, there is a need for systems, methods and approaches that provide fast, inexpensive, integrated anatomical and functional imaging, preferably in a mobile version.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

По одному или нескольким параметрам данное изобретение является новаторской системой создания четырехмерных (4D) электромагнитных (ЭМТ) изображений: трехмерное пространственное изображение плюс "одномерное" изображение во времени, а именно функциональное. При создании четырехмерных ЭМТ изображений вместо совмещения изображений, полученных различными техническими средствами, система объединяет чисто анатомические изображения с динамическими, дифференциальными изображениями, полученными с использованием той же технологии. Новаторская концепция позволяет создавать объединенные функциональные изображения тканей с использованием только быстрого ЭМТ сканирования, что является залогом создания мобильных и недорогих устройств. Дополнительным преимуществом данной концепции является мобильность системы ЭМТ. Ожидается, что система будет пригодна для "прикроватного функционального сканирования" и для включения в состав оборудования для реанимобилей или медицинской авиации, например, для использования в каретах скорой помощи или медицинских вертолетах.According to one or more parameters, this invention is an innovative system for creating four-dimensional (4D) electromagnetic (EMT) images: a three-dimensional spatial image plus a “one-dimensional” image in time, namely a functional one. When creating four-dimensional EMT images instead of combining images obtained by various technical means, the system combines purely anatomical images with dynamic, differential images obtained using the same technology. An innovative concept allows you to create combined functional images of tissues using only fast EMT scanning, which is the key to creating mobile and inexpensive devices. An additional advantage of this concept is the mobility of the EMT system. It is expected that the system will be suitable for “bedside functional scanning” and for inclusion in equipment for resuscitation vehicles or medical aircraft, for example, for use in ambulances or medical helicopters.

В широком смысле слова, данное изобретение по одному из параметров является способом создания функциональных изображений и неинвазивной оценки распределения электрических возбуждений в биологических тканях, в том числе посредством множества источников электромагнитного поля для формирования электромагнитной области в заданной области, множества детекторов электромагнитного поля для определения параметров по меньшей мере части электромагнитной области в заданной области, помещения биологической ткани в заданную область, создания электромагнитного поля посредством выбранного множества источников электромагнитного поля, выборочного определения параметров электромагнитного поля, созданного каждым из источников электромагнитного поля с тем, чтобы каждый из выбранного множества детекторов электромагнитного поля "распознавал" источник электромагнитного поля из числа источников электромагнитного поля, управления источниками электромагнитного поля и детекторами электромагнитного поля с тем, чтобы электромагнитные поля, созданные выбранным множеством источников электромагнитного поля, принимались выбранным множеством детекторов электромагнитного поля после взаимодействия с биологической тканью, замеров параметров интерференции электромагнитного поля, вызванной по меньшей мере электромагнитным полем, порождаемым биологической тканью, с использованием по меньшей мере части данных об электромагнитном поле, полученных каждым из детекторов электромагнитного поля, определения информации для анатомического и функционального изображения биологической ткани на основании замеренных параметров интерференции, а также объединения информации об анатомическом и функциональном изображениях для вывода ее в виде изображения.In a broad sense of the word, this invention according to one of the parameters is a method of creating functional images and non-invasively assessing the distribution of electrical excitations in biological tissues, including through a variety of electromagnetic field sources to form an electromagnetic field in a given area, a plurality of electromagnetic field detectors to determine at least part of the electromagnetic region in a given region, placing biological tissue in a given region, creating electromagnetic field through a selected set of electromagnetic field sources, selectively determining the parameters of the electromagnetic field generated by each of the electromagnetic field sources so that each of the selected set of electromagnetic field detectors "recognizes" the electromagnetic field source from among the electromagnetic field sources, control electromagnetic field sources and detectors electromagnetic field so that the electromagnetic fields created by the selected set of sources The electromagnetic field was received by the selected set of electromagnetic field detectors after interacting with the biological tissue, measuring the interference parameters of the electromagnetic field caused by at least the electromagnetic field generated by the biological tissue, using at least a portion of the electromagnetic field data obtained by each of the electromagnetic field detectors , determining information for the anatomical and functional image of biological tissue based on measured parameters interference, as well as combining information about the anatomical and functional images to display it as an image.

Одним из признаков этого аспекта является то, что при сборе информации для создания функционального изображения производится динамическое получение переменных данных об изображении, а при объединении данных об анатомическом изображении с данными о функциональном изображении производится динамическое объединение информации об анатомическом изображении с переменными данными о функциональном изображении. Кроме того, в рамках данного способа производится введение в биологическую ткань специального материала, диэлектрические свойства которого являются производным по отношению к локальному электрическому полю, создаваемому внутри биологической ткани, и на основании параметров электромагнитного поля, полученных на каждом детекторе электромагнитного поля, производится замер параметров интерференции электромагнитного поля, вызванной электрическим или диэлектрическим объектом. Кроме того, в рамках данного способа происходит синхронизация генерации сигнала с электрическим сигналом, характерным для электрического возбуждения в биологической ткани. Кроме того, параметры интерференции замеряются по сложной схеме.One of the features of this aspect is that when collecting information to create a functional image, dynamic image data is dynamically obtained, and when combining anatomical image data with functional image data, dynamic anatomical image information is dynamically combined with variable functional image data. In addition, in the framework of this method, a special material is introduced into the biological tissue, the dielectric properties of which are derived with respect to the local electric field created inside the biological tissue, and based on the electromagnetic field parameters obtained at each electromagnetic field detector, the interference parameters are measured electromagnetic field caused by an electric or dielectric object. In addition, in the framework of this method, the generation of the signal is synchronized with the electrical signal characteristic of electrical excitation in biological tissue. In addition, the interference parameters are measured in a complex manner.

Другим аспектом является то, что биологическая ткань, в отношении которой совершаются такие операции, как помещение в область сканирования, управление, определение свойств, введение контрастного вещества и обе стадии сканирования, может представлять собой ткани сердца, и электрический сигнал, используемый на этапе синхронизации, представляет собой электрокардиограмму. В рамках развития данной возможности, биологическая ткань, в отношении которой совершаются такие операции, как помещение в область сканирования, управление, определение свойств, введение контрастного вещества и обе стадии сканирования, может представлять собой нервные ткани, и электрический сигнал, используемый на этапе синхронизации, представляет собой электрический сигнал, характерный для электрического возбуждения нервной ткани. Биологическая ткань, в отношении которой совершаются такие операции, как помещение в область сканирования, управление, определение свойств, введение контрастного вещества и обе стадии сканирования, может представлять собой скелетно-мышечные ткани, и электрический сигнал, используемый на этапе синхронизации, представляет собой электрический сигнал, характерный для электрического возбуждения скелетно-мышечных тканей. Биологическая ткань, в отношении которой совершаются такие операции, как помещение в область сканирования, управление, определение свойств, введение контрастного вещества и обе стадии сканирования, может также представлять собой биологическую ткань, и в рамках данного изобретения способ дополнительно содержит визуализацию работы на дисплее посредством средства создания изображений функциональных и патологических состояний биологической ткани, и при этом может фиксироваться по меньшей мере один из параметров конкретных функциональных и патологических состояний - наполненность кровью, ишемия, инфаркт, гипоксия, злокачественные образования, доброкачественные опухоли, отеки и температура.Another aspect is that the biological tissue, in respect of which operations such as placement in the scanning area, control, determination of properties, introduction of a contrast medium and both scanning stages are performed, can be heart tissues, and the electrical signal used in the synchronization step, is an electrocardiogram. As part of the development of this opportunity, biological tissue, for which operations such as placement in the scanning area, control, determination of properties, introduction of a contrast medium and both stages of scanning are performed, can be nerve tissues, and the electrical signal used at the synchronization stage, is an electrical signal characteristic of the electrical excitation of nerve tissue. Biological tissue in respect of which operations such as placement in the scanning area, control, determination of properties, administration of contrast medium and both stages of scanning are performed can be skeletal muscle tissue, and the electrical signal used in the synchronization step is an electrical signal characteristic of electrical excitation of musculoskeletal tissue. Biological tissue, in respect of which operations such as placement in the scanning area, control, determination of properties, introduction of a contrast medium and both stages of scanning are performed, may also be biological tissue, and in the framework of the present invention, the method further comprises visualizing the operation of the display by means creating images of functional and pathological conditions of biological tissue, and at least one of the parameters of specific functional s and pathological conditions - filled with blood, ischemia, infarction, hypoxia, malignant tumors, benign tumors, swelling and fever.

Другим аспектом является то, что для осуществления сканирования используется множество интегрированных источников - детекторов электромагнитного поля, которые формируют электромагнитное поле в заданной области и детектируют по меньшей мере часть электромагнитного поля в заданной области.Another aspect is that many integrated sources are used to perform scanning - electromagnetic field detectors that generate an electromagnetic field in a given area and detect at least a portion of the electromagnetic field in a given area.

Другим аспектом является то, что чувствительный материал, добавляемый перед сканированием, представляет собой состав из множества компонентов или наночастиц, в том числе ферроэлектрических частиц различных размеров. В рамках дальнейшего развития данной возможности по меньшей мере часть ферроэлектрических частиц на этапе добавления контрастного вещества создается с помощью стронциево-титанового оксида с обработкой барием, и/или ферроэлектрические частицы на этапе добавления контрастного вещества могут иметь различную форму, в том числе сферическую, эллипсоидальную или цилиндрическую.Another aspect is that the sensitive material added before scanning is a composition of many components or nanoparticles, including ferroelectric particles of various sizes. As part of the further development of this feature, at least a part of the ferroelectric particles at the stage of adding a contrast medium is created using strontium-titanium oxide treated with barium, and / or the ferroelectric particles at the stage of adding a contrast medium can have various shapes, including spherical, ellipsoidal or cylindrical.

Другим аспектом является то, что чувствительный материал, добавляемый перед сканированием, представляет собой состав из множества компонентов, в том числе потенциометрических жидких кристаллов. В рамках дальнейшего развития данной возможности потенциометрические жидкие кристаллы на этапе добавления контрастного вещества включают MBBA, 7CB.Another aspect is that the sensitive material added before scanning is a composition of many components, including potentiometric liquid crystals. As part of the further development of this feature, potentiometric liquid crystals at the stage of adding a contrast medium include MBBA, 7CB.

Другим аспектом является то, что чувствительный материал, добавляемый перед сканированием, представляет собой состав из множества компонентов, в том числе потенциометрического красителя. В рамках дальнейшего развития данной возможности потенциометрический краситель на этапе добавления контрастного вещества включает по меньшей мере одно из следующих веществ: мероцианин, родамин, цианин, оксонол и стириловый краситель на базе нафтила.Another aspect is that the sensitive material added before scanning is a composition of many components, including a potentiometric dye. As part of the further development of this feature, the potentiometric dye at the stage of adding a contrast medium includes at least one of the following substances: merocyanine, rhodamine, cyanine, oxonol and a naphthyl-based styryl dye.

Другим аспектом является то, что на этапе подготовки контрастное вещество вводится в биологическую ткань.Another aspect is that at the preparation stage, the contrast agent is introduced into the biological tissue.

Другим аспектом является то, что данный способ также предполагает создание на предварительном этапе системы для осуществления перечисленных операций в формате мобильного наземного или воздушного транспортного средства.Another aspect is that this method also involves the creation at the preliminary stage of a system for performing the above operations in the format of a mobile land or air vehicle.

Другим аспектом является то, что указанный способ также позволяет идентифицировать на основании полученной визуальной информации место расположения нездоровой ткани и составить картограмму электрических потенциалов в зоне нездоровой ткани для определения причины функционального нарушения или оценки функциональной способности этой ткани.Another aspect is that this method also allows you to identify based on the obtained visual information the location of the unhealthy tissue and make a cartogram of electrical potentials in the area of unhealthy tissue to determine the cause of functional impairment or assess the functional ability of this tissue.

В широком смысле, настоящее изобретение согласно другому аспекту является функциональной системой создания изображений и неинвазивной оценки распределения электрических возбуждений в биологических тканях, содержащей множество источников электромагнитного поля для формирования электромагнитной области в заданной области, множество детекторов электромагнитного поля для определения параметров по меньшей мере части электромагнитной области в заданной области, рабочую камеру для размещения биологической ткани в заданной области, контроллер, физически связанный с множеством источников электромагнитного поля и детекторов электромагнитного поля, обеспечивающих прием электромагнитного поля, генерируемого выбранным множеством источников электромагнитного поля посредством множества источников электромагнитного поля и приема сигналов множеством выбранного множества детекторов электромагнитного поля после взаимодействия с биологической тканью, модуль измерения параметров интерференции электромагнитного поля, вызванного по меньшей мере электромагнитным полем, создаваемым биологической тканью, компьютер для создания изображений, создающий объединенные анатомические и физиологические изображения биологической ткани и распределения электрического возбуждения в биологической ткани посредством инверсии электромагнитных полей, детектируемых множеством детекторов электромагнитного поля, а также дисплей для графического отображения объединенного анатомического и физиологического изображения биологической ткани.In a broad sense, the present invention, according to another aspect, is a functional system for imaging and non-invasively evaluating the distribution of electrical excitations in biological tissues, comprising a plurality of electromagnetic field sources for generating an electromagnetic region in a given region, a plurality of electromagnetic field detectors for determining parameters of at least a portion of the electromagnetic region in a given area, a working chamber for placing biological tissue in a given area, to a scooter physically connected to a plurality of electromagnetic field sources and electromagnetic field detectors, providing an electromagnetic field generated by a selected plurality of electromagnetic field sources by means of a plurality of electromagnetic field sources and receiving signals by a plurality of selected plural electromagnetic field detectors after interacting with biological tissue, an electromagnetic interference measurement parameter module field caused by at least an electromagnetic field, created by biological tissue, an imaging computer that creates combined anatomical and physiological images of biological tissue and the distribution of electrical excitation in biological tissue by inverting electromagnetic fields detected by many electromagnetic field detectors, as well as a display for graphically displaying the combined anatomical and physiological images of biological tissue.

В этом аспекте компьютер для создания изображений включает в себя рабочие блоки, которые выделяют динамическое переменное функциональное изображение и проводят динамическое совмещение анатомического изображения и переменного функционального изображения. В другом аспекте, множество источников и детекторов электромагнитного поля и рабочая камера размещены на мобильном транспортном средстве. Другим аспектом является то, что система также включает в себя чувствительный материал, вводимый в биологическую ткань, которая характеризуется тем, что имеет диэлектрические свойства, являющиеся функцией локального электрического поля, создаваемого внутри биологической ткани, и модуль для измерения параметров интерференции электромагнитного поля, вызванного электрическим или диэлектрическим объектом. Другим аспектом является то, что в состав системы также входит опорный модуль для синхронизации генерации электромагнитных полей с электрическим сигналом, характерным для электрического возбуждения биологической ткани.In this aspect, the imaging computer includes operating units that isolate a dynamic variable functional image and dynamically combine the anatomical image and the variable functional image. In another aspect, a plurality of sources and electromagnetic field detectors and a working chamber are located on a mobile vehicle. Another aspect is that the system also includes sensitive material introduced into the biological tissue, which is characterized in that it has dielectric properties that are a function of the local electric field generated inside the biological tissue, and a module for measuring the interference parameters of the electromagnetic field caused by the electric or dielectric object. Another aspect is that the system also includes a reference module for synchronizing the generation of electromagnetic fields with an electrical signal characteristic of the electrical excitation of biological tissue.

Другим аспектом является то, что биологическая ткань может представлять собой ткани сердца, и тогда генерация электромагнитного поля синхронизируется с электрокардиограммой.Another aspect is that the biological tissue can be heart tissue, and then the generation of the electromagnetic field is synchronized with the electrocardiogram.

Другим аспектом является то, что биологическая ткань может представлять собой нервные ткани, и тогда генерация электромагнитного поля синхронизируется с электрическим сигналом, характерным для электрического возбуждения нервной ткани.Another aspect is that the biological tissue can be nerve tissue, and then the generation of the electromagnetic field is synchronized with the electrical signal characteristic of the electrical excitation of the nerve tissue.

Другим аспектом является то, что биологическая ткань может представлять собой скелетно-мышечные ткани, и тогда генерация электромагнитного поля синхронизируется с электрическим сигналом, характерным для электрического возбуждения скелетно-мышечной ткани.Another aspect is that the biological tissue can be skeletal muscle tissue, and then the generation of the electromagnetic field is synchronized with the electrical signal characteristic of the electrical excitation of skeletal muscle tissue.

Другим аспектом является то, что графический дисплей содержит по меньшей мере одно изображение конкретного функционального или патологического состояния биологической ткани, на которое будет наложено анатомическое и функциональное изображение биологической ткани. В рамках дальнейшего развития данного признака по меньшей мере одно изображение конкретного функционального или патологического состояния биологической ткани включает изображение по меньшей мере одного из - наполненность кровью, ишемия, инфаркт, гипоксия, злокачественные образования, доброкачественные опухоли, отеки и температура.Another aspect is that the graphic display comprises at least one image of a particular functional or pathological state of the biological tissue on which the anatomical and functional image of the biological tissue will be superimposed. In the framework of the further development of this feature, at least one image of a particular functional or pathological state of biological tissue includes an image of at least one of blood, ischemia, heart attack, hypoxia, malignant tumors, benign tumors, edema, and temperature.

Другим аспектом является то, что источник электромагнитного поля интегрирован в единый модуль с детектором электромагнитного поля.Another aspect is that the electromagnetic field source is integrated into a single module with an electromagnetic field detector.

Другим аспектом является то, что чувствительный материал представляет собой состав из множества компонентов или наночастиц, в том числе ферроэлектрических частиц различных размеров. В рамках развития данного признака по меньшей мере часть ферроэлектрических частиц формируется из стронциево-титанового оксида с обработкой барием, и/или ферроэлектрические частицы могут иметь различную форму, в том числе сферическую, эллипсоидальную или цилиндрическую.Another aspect is that the sensitive material is a composition of many components or nanoparticles, including ferroelectric particles of various sizes. In the framework of the development of this feature, at least a part of the ferroelectric particles is formed from strontium-titanium oxide treated with barium, and / or the ferroelectric particles can have various shapes, including spherical, ellipsoidal or cylindrical.

Другим аспектом является то, что чувствительный материал представляет собой состав из множества компонентов, в том числе потенциометрических жидких кристаллов. В другом варианте потенциометрические жидкие кристаллы включают MBBA, 7CB.Another aspect is that the sensitive material is a composition of many components, including potentiometric liquid crystals. In another embodiment, potentiometric liquid crystals include MBBA, 7CB.

Другим аспектом является то, что чувствительный материал представляет собой состав из множества компонентов, в том числе потенциометрического красителя. В другом варианте потенциометрический краситель включает по меньшей мере одно из следующих веществ: мероцианин, родамин, цианин, оксонол и стириловый краситель на базе нафтила.Another aspect is that the sensitive material is a composition of many components, including a potentiometric dye. In another embodiment, the potentiometric dye includes at least one of the following substances: merocyanine, rhodamine, cyanine, oxonol and a naphthyl-based styryl dye.

Другим аспектом является то, что система размещена на мобильном наземном или воздушном транспортном средстве.Another aspect is that the system is located on a mobile land or air vehicle.

Согласно еще одному аспекту, данное изобретение относится к способу создания четырехмерных электромагнитных томографических (ЭМТ) динамических объединенных изображений биологических тканей, способ включает: обеспечивают множество источников электромагнитного поля для формирования электромагнитной области в заданной области; обеспечивают множество детекторов электромагнитного поля для определения параметров по меньшей мере части электромагнитной области в заданной области; размещение биологической ткани в заданной области, генерируют электромагнитное поле посредством выбранного множества источников электромагнитного поля; выборочно определяют параметры электромагнитного поля, созданного каждым из источников электромагнитного поля с тем, чтобы каждый из выбранного множества детекторов электромагнитного поля "распознавал" источник электромагнитного поля из выбранного множества источников электромагнитного поля, управляют источниками электромагнитного поля и детекторами электромагнитного поля с тем, чтобы электромагнитные поля, созданные выбранным множеством источников электромагнитного поля, принимались выбранным множеством детекторов электромагнитного поля после взаимодействия с биологической тканью, измеряют параметры интерференции электромагнитного поля, вызванной по меньшей мере электромагнитным полем, генерируемым биологическим объектом, с использованием по меньшей мере части данных об электромагнитном поле, полученных каждым из детекторов электромагнитного поля, обеспечивают компьютер для создания изображений, имеющий модуль оценки задач, связанных с зависимостью затухания от физических границ, модуль воссоздания изображений, модуль построения дифференциального изображения, модуль коррекции движений и модуль формирования объединенных изображений, и посредством использования компьютера для создания изображений для построения четырехмерных объединенных анатомических и функциональных изображений и вывода их в виде изображений.According to another aspect, the present invention relates to a method for creating four-dimensional electromagnetic tomographic (EMT) dynamic integrated images of biological tissues, the method includes: providing multiple sources of electromagnetic fields for forming an electromagnetic region in a given area; providing a plurality of electromagnetic field detectors for determining parameters of at least a portion of the electromagnetic region in a given region; the placement of biological tissue in a given area, generate an electromagnetic field through a selected set of sources of electromagnetic fields; selectively determine the parameters of the electromagnetic field generated by each of the sources of the electromagnetic field so that each of the selected set of detectors of the electromagnetic field "recognizes" the source of the electromagnetic field from the selected set of sources of the electromagnetic field, control the sources of the electromagnetic field and the detectors of the electromagnetic field so that the electromagnetic fields created by the selected set of electromagnetic field sources were received by the selected set of electromagnetic detectors the field after interaction with biological tissue, measure the interference parameters of the electromagnetic field caused by at least the electromagnetic field generated by the biological object, using at least a portion of the electromagnetic field data obtained by each of the electromagnetic field detectors, provide a computer for creating images having a module for evaluating problems related to the dependence of attenuation on physical boundaries, a module for reconstructing images, a module for constructing differential and siderations, movement correction module and a module forming the combined image, and by using a computer to create images for the construction of four-joint anatomical and functional image and outputting them as images.

Согласно еще одному аспекту, использование компьютера для построения изображений включает получение динамического переменного функционального изображения, а создание объединенного анатомического и функционального изображения включает проведение динамического совмещения анатомического изображения и переменного функционального изображения. Дополнительно, способ также включает: введение в биологическую ткань чувствительного материала, диэлектрические свойства которого являются функцией локального электрического поля, создаваемого внутри биологической ткани, и на основании параметров электромагнитного поля, полученных на каждом детекторе электромагнитного поля, измерение параметров интерференции электромагнитного поля, вызванной электрическим или диэлектрическим объектом. Кроме того, способ дополнительно содержит синхронизацию генерации сигнала с электрическим сигналом, характерным для электрического возбуждения биологического объекта. Кроме того, параметры интерференции содержит комплексную матрицу.According to another aspect, using a computer for imaging involves obtaining a dynamic variable functional image, and creating a combined anatomical and functional image involves dynamically combining an anatomical image and a variable functional image. Additionally, the method also includes: introducing into the biological tissue a sensitive material, the dielectric properties of which are a function of the local electric field generated inside the biological tissue, and based on the parameters of the electromagnetic field obtained at each electromagnetic field detector, measuring the interference parameters of the electromagnetic field caused by the electric or dielectric object. In addition, the method further comprises synchronizing the generation of the signal with an electrical signal characteristic of the electrical excitation of a biological object. In addition, the interference parameters contains a complex matrix.

Согласно изобретению, биологический объект, в отношении которого совершаются такие операции, как помещение в область сканирования, управление, подготовка, введение контрастного вещества и обе стадии сканирования, может представлять собой ткани сердца, и электрический сигнал, используемый на этапе синхронизации, представляет собой электрокардиограмму.According to the invention, a biological object in respect of which operations such as placing in the scanning area, controlling, preparing, introducing a contrast medium and both scanning stages can be performed can be heart tissue, and the electrical signal used in the synchronization step is an electrocardiogram.

Согласно изобретению, биологический объект, в отношении которого совершаются такие операции, как помещение в область сканирования, управление, подготовка, введение контрастного вещества и обе стадии сканирования, может представлять собой нервную ткань, и электрический сигнал, используемый на этапе синхронизации, представляет собой сигнал, характерный для электрического возбуждения нервной ткани.According to the invention, a biological object in respect of which operations such as placing in the scanning area, controlling, preparing, introducing a contrast medium and both scanning stages can be performed can be nerve tissue, and the electrical signal used in the synchronization step is a signal, characteristic of electrical excitation of nerve tissue.

Согласно изобретению, биологический объект, в отношении которого совершаются такие операции, как помещение в область сканирования, управление, подготовка, введение контрастного вещества и обе стадии сканирования, может представлять собой скелетно-мышечные ткани, и электрический сигнал, используемый на этапе синхронизации, представляет собой сигнал, характерный для электрического возбуждения скелетно-мышечных тканей.According to the invention, a biological object in respect of which operations such as placement in the scanning area, control, preparation, administration of contrast medium and both stages of scanning are performed can be skeletal muscle tissue, and the electrical signal used in the synchronization step is a signal characteristic of electrical excitation of skeletal muscle tissue.

Согласно изобретению, способ также включает в себя отображение с помощью средств отображения участков конкретных функциональных и патологических состояний биологической ткани, и при этом может фиксироваться по меньшей мере один из параметров конкретных функциональных и патологических состояний - наполненность кровью, ишемия, инфаркт, гипоксия, злокачественные образования, доброкачественные опухоли, отеки и температура.According to the invention, the method also includes displaying, using means of displaying, plots of specific functional and pathological conditions of biological tissue, and at least one of the parameters of specific functional and pathological conditions can be fixed - blood fullness, ischemia, heart attack, hypoxia, malignant tumors benign tumors, edema and temperature.

Согласно изобретению, создание множества источников электромагнитного поля и множества детекторов электромагнитного поля включает создание множества интегрированных источников - детекторов электромагнитного поля для создания электромагнитного поля в заданной области и обнаружения по меньшей мере части электромагнитного поля в заданной области.According to the invention, the creation of a plurality of electromagnetic field sources and a plurality of electromagnetic field detectors includes the creation of a plurality of integrated sources - electromagnetic field detectors for creating an electromagnetic field in a given area and detecting at least a portion of the electromagnetic field in a given area.

Согласно изобретению, чувствительный материал, добавляемый перед сканированием, представляет собой состав из множества компонентов или наночастиц, в том числе ферроэлектрических частиц различных размеров. Согласно изобретению, по меньшей мере часть ферроэлектрических частиц на этапе добавления контрастного вещества формируется с помощью стронциево-титанового оксида с обработкой барием, и/или ферроэлектрические частицы на этапе добавления контрастного вещества могут иметь различную форму, в том числе сферическую, эллипсоидальную или цилиндрическую.According to the invention, the sensitive material added before scanning is a composition of many components or nanoparticles, including ferroelectric particles of various sizes. According to the invention, at least a portion of the ferroelectric particles in the step of adding a contrast medium is formed using barium-treated strontium-titanium oxide, and / or the ferroelectric particles in the step of adding a contrast medium can have various shapes, including spherical, ellipsoidal or cylindrical.

Согласно изобретению, чувствительный материал, добавляемый перед сканированием, представляет собой состав из множества компонентов, в том числе потенциометрических жидких кристаллов. Потенциометрические жидкие кристаллы на этапе добавления контрастного вещества включают MBBA, 7CB.According to the invention, the sensitive material added before scanning is a composition of many components, including potentiometric liquid crystals. Potentiometric liquid crystals in the step of adding a contrast agent include MBBA, 7CB.

Согласно изобретению, чувствительный материал, добавляемый перед сканированием, представляет собой состав из множества компонентов, в том числе потенциометрического красителя. Потенциометрический краситель на этапе добавления контрастного вещества включает по меньшей мере одно из следующих веществ: мероцианин, родамин, цианин, оксонол и стириловый краситель на базе нафтила.According to the invention, the sensitive material added before scanning is a composition of many components, including a potentiometric dye. The potentiometric dye in the step of adding a contrast agent includes at least one of the following: merocyanine, rhodamine, cyanine, oxonol and a naphthyl-based styryl dye.

Согласно изобретению, в состав биологического объекта входит биологическая ткань, и этап подготовки включает введение контрастного вещества в биологическую ткань.According to the invention, the biological object includes biological tissue, and the preparation step includes the introduction of a contrast medium into the biological tissue.

Согласно изобретению, способ также предполагает создание на предварительном этапе системы для осуществления перечисленных операций в формате мобильного наземного или воздушного транспортного средства.According to the invention, the method also involves the creation at a preliminary stage of a system for performing the above operations in the format of a mobile land or air vehicle.

Согласно изобретению, способ также позволяет идентифицировать на основании полученной визуальной информации место расположения нездоровой ткани и составить картограмму электрических потенциалов в зоне нездоровой ткани для определения причины функционального нарушения или оценки функциональной способности этой ткани.According to the invention, the method also allows to identify the location of unhealthy tissue based on the obtained visual information and to map the electrical potentials in the area of unhealthy tissue to determine the cause of a functional disorder or assess the functional ability of this tissue.

Настоящее изобретение согласно другому аспекту является системой создания четырехмерных электромагнитных томографических (ЭМТ) динамических объединенных изображений биологических объектов, содержащей множество источников электромагнитного поля для формирования электромагнитной области в заданной области, множество детекторов электромагнитного поля для определения параметров по меньшей мере части электромагнитной области в заданной области, рабочую камеру для помещения биологической ткани в заданную область, контроллер, оперативно связанный с множеством источников электромагнитного поля и детекторов электромагнитного поля для создания электромагнитного поля посредством выбранного множества источников электромагнитного поля и приема сигналов выбранным множеством детекторов электромагнитного поля после взаимодействия сигналов с биологической тканью, модуль оценки параметров интерференции электромагнитного поля, вызванной по меньшей мере электромагнитным полем, создаваемым биологической тканью, компьютер для создания изображений, создающий объединенные анатомические и физиологические изображения биологической ткани, включая модуль оценки задач, связанных с зависимостью затухания от физических границ, модуль воссоздания изображений, модуль построения дифференциального изображения, модуль коррекции движений и модуль формирования объединенных изображений.The present invention according to another aspect is a system for creating four-dimensional electromagnetic tomographic (EMT) dynamic integrated images of biological objects, comprising a plurality of electromagnetic field sources for generating an electromagnetic region in a given region, a plurality of electromagnetic field detectors for determining parameters of at least a portion of the electromagnetic region in a given region, a working chamber for placing biological tissue in a given area, a controller, an operator Associated with a plurality of electromagnetic field sources and electromagnetic field detectors for generating an electromagnetic field by means of a selected plurality of electromagnetic field sources and receiving signals by a selected plurality of electromagnetic field detectors after the signals interact with biological tissue, a module for evaluating electromagnetic field interference parameters caused by at least an electromagnetic field, created by biological tissue, an imaging computer that creates a united various anatomical and physiological images of biological tissue, including a module for assessing tasks related to the dependence of attenuation on physical boundaries, a module for reconstructing images, a module for constructing a differential image, a module for correcting movements, and a module for generating combined images.

В этом аспекте, система также содержит дисплей для графического отображения объединенного анатомического и физиологического изображения биологической ткани.In this aspect, the system also comprises a display for graphically displaying the combined anatomical and physiological images of the biological tissue.

Согласно изобретению, компьютер для создания изображений также включает в себя модуль настройки и тестирования системы ЭМТ.According to the invention, the computer for creating images also includes a module for tuning and testing the EMT system.

Согласно изобретению, компьютер для создания изображений содержит блок "ноу-хау".According to the invention, the computer for creating images contains a block of know-how.

Еще одним признаком изобретения является то, что рабочие модули компьютера, создающего изображения, динамически выделяют изменяющуюся во времени информацию функционального изображения и проводят динамическое совмещение анатомического изображения и переменного функционального изображения, результатом которого является объединенное анатомическое и функциональное изображение биологической ткани. Другим аспектом является то, что множество источников и детекторов электромагнитного поля и рабочая камера установлены на мобильном шасси. В другом аспекте система также включает: чувствительный материал, внедряемый в биологическую ткань, диэлектрические свойства которого являются производным по отношению к локальному электрическому полю, создаваемому внутри биологической ткани, а также модуль для замера параметров интерференции электромагнитного поля, вызванной электрическим или диэлектрическим объектом. В состав системы также входит опорный модуль для синхронизации генерации электромагнитных полей с электрическим сигналом, характерным для электрического возбуждения биологической ткани.Another feature of the invention is that the operating modules of the imaging computer dynamically extract time-varying information of the functional image and dynamically combine the anatomical image and the variable functional image, the result of which is the combined anatomical and functional image of biological tissue. Another aspect is that a plurality of sources and electromagnetic field detectors and a working chamber are mounted on a mobile chassis. In another aspect, the system also includes: a sensitive material embedded in biological tissue, the dielectric properties of which are derived with respect to the local electric field created inside the biological tissue, as well as a module for measuring the interference parameters of the electromagnetic field caused by an electric or dielectric object. The system also includes a reference module for synchronizing the generation of electromagnetic fields with an electrical signal characteristic of the electrical excitation of biological tissue.

Согласно изобретению, биологическая ткань может представлять собой ткани сердца, и тогда генерация электромагнитного поля синхронизируется с электрокардиограммой. Биологическая ткань может представлять собой нервные ткани, и тогда генерация электромагнитного поля синхронизируется с электрическим сигналом, характерным для электрического возбуждения нервной ткани. Биологическая ткань может представлять собой скелетно-мышечные ткани, и тогда генерация электромагнитного поля синхронизируется с электрическим сигналом, характерным для электрического возбуждения скелетно-мышечной ткани.According to the invention, the biological tissue may be heart tissue, and then the generation of the electromagnetic field is synchronized with the electrocardiogram. Biological tissue can be nerve tissue, and then the generation of an electromagnetic field is synchronized with an electrical signal characteristic of the electrical excitation of nerve tissue. Biological tissue can be skeletal muscle tissue, and then the generation of the electromagnetic field is synchronized with the electrical signal characteristic of the electrical excitation of skeletal muscle tissue.

Согласно изобретению, в виде графического изображения можно вывести по меньшей мере одно изображение конкретного функционального или патологического состояния, на которое будет наложено анатомическое и функциональное изображение биологической ткани. В рамках дальнейшего развития этой конкретной возможности может быть создано по меньшей мере одно изображение конкретного функционального или патологического состояния биологической ткани, включающее изображение по меньшей мере одного из свойств - наполненность кровью, ишемия, инфаркт, гипоксия, злокачественные образования, доброкачественные опухоли, отеки и температура.According to the invention, at least one image of a particular functional or pathological condition, on which an anatomical and functional image of biological tissue will be superimposed, can be displayed as a graphic image. As part of the further development of this particular possibility, at least one image of a specific functional or pathological state of biological tissue can be created, including an image of at least one of the properties - blood fullness, ischemia, heart attack, hypoxia, malignant tumors, benign tumors, edema and temperature .

Согласно изобретению, источник электромагнитного поля интегрирован в единый модуль с детектором электромагнитного поля.According to the invention, the electromagnetic field source is integrated into a single module with an electromagnetic field detector.

Другим аспектом является то, что чувствительный материал представляет собой состав из множества компонентов или наночастиц, в том числе ферроэлектрических частиц различных размеров. Согласно изобретению, по меньшей мере часть ферроэлектрических частиц формируется из стронциево-титанового оксида, модифицированного барием, и/или ферроэлектрические частицы могут иметь различную форму, в том числе сферическую, эллипсоидальную или цилиндрическую.Another aspect is that the sensitive material is a composition of many components or nanoparticles, including ferroelectric particles of various sizes. According to the invention, at least a part of the ferroelectric particles is formed from barium-modified strontium-titanium oxide, and / or the ferroelectric particles can have various shapes, including spherical, ellipsoidal or cylindrical.

Согласно изобретению, чувствительный материал представляет собой состав из множества компонентов, в том числе потенциометрических жидких кристаллов. В варианте воплощения, потенциометрические жидкие кристаллы включают MBBA, 7CB.According to the invention, the sensitive material is a composition of many components, including potentiometric liquid crystals. In an embodiment, potentiometric liquid crystals include MBBA, 7CB.

Согласно изобретению, чувствительный материал представляет собой состав из множества компонентов, в том числе потенциометрического красителя. Возможен вариант, когда потенциометрический краситель включает по меньшей мере одно из следующих веществ: мероцианин, родамин, цианин, оксонол и стириловый краситель на базе нафтила.According to the invention, the sensitive material is a composition of many components, including a potentiometric dye. It is possible that the potentiometric dye includes at least one of the following substances: merocyanine, rhodamine, cyanine, oxonol and a naphthyl-based styryl dye.

Согласно изобретению, система установлена на мобильном наземном или воздушном транспортном средстве.According to the invention, the system is mounted on a mobile land or air vehicle.

Данное изобретение согласно другому аспекту является компьютером для создания изображений, который создает объединенные анатомические и функциональные изображения биологических тканей в системе ЭМТ, и содержит модуль "ноу-хау", модуль оценки задач, связанных с зависимостью затухания от физических границ, модуль настройки и тестирования системы ЭМТ, модуль воссоздания изображений, модуль построения дифференциального изображения, модуль коррекции движений, модуль формирования объединенных изображений, а также дисплей для графического отображения объединенного анатомического и физиологического изображения биологической ткани.The present invention, according to another aspect, is an imaging computer that creates integrated anatomical and functional images of biological tissues in an EMT system and contains a know-how module, a module for evaluating tasks related to the dependence of attenuation on physical boundaries, a system settings and testing module EMT, image reconstruction module, differential image building module, motion correction module, integrated image generation module, as well as a graphic display displaying the combined images of the anatomical and physiological biological tissue.

Прочие области возможного применения данного изобретения станут очевидными после ознакомления с подробным описанием, приведенным ниже. Подробное описание и конкретные примеры дают понимание наиболее предпочтительных областей использования изобретения, но приводятся исключительно в качестве иллюстрации и не призваны ограничивать объем изобретения.Other areas of possible application of this invention will become apparent after reading the detailed description below. The detailed description and specific examples provide an understanding of the most preferred areas of use of the invention, but are provided solely by way of illustration and are not intended to limit the scope of the invention.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Прочие аспекты, возможности применения и преимущества данного изобретения станут очевидными из следующего подробного описания со ссылкой на следующие чертежи:Other aspects, applications and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description with reference to the following drawings:

ФИГ. 1 - графическая иллюстрация принципа электромагнитной томографии (ЭМТ);FIG. 1 is a graphical illustration of the principle of electromagnetic tomography (EMT);

ФИГ. 2 - схематическое изображение электромагнитной полевой томографической спектроскопической системы для использования в составе одного или нескольких наиболее предпочтительных приложений, основанных на изобретении;FIG. 2 is a schematic representation of an electromagnetic field tomographic spectroscopic system for use in one or more of the most preferred applications based on the invention;

ФИГ. 3 - структурная схема одного из N кластеров электромагнитного поля на ФИГ. 2 в момент, когда кластер работает как источник волн;FIG. 3 is a structural diagram of one of the N clusters of the electromagnetic field in FIG. 2 at the moment when the cluster works as a source of waves;

ФИГ. 4 - структурная схема одного из M - модулей источника - детектора на ФИГ. 3;FIG. 4 is a structural diagram of one of the M - modules of the source - detector in FIG. 3;

ФИГ. 5 - структурная схема модуля R-канала на ФИГ. 3;FIG. 5 is a block diagram of an R-channel module in FIG. 3;

ФИГ. 6 - структурная схема одного из кластеров IF детекторов на ФИГ. 2;FIG. 6 is a structural diagram of one of the clusters of IF detectors in FIG. 2;

ФИГ. 7 - структурная схема системы управления кластерами электромагнитного поля и кластерами детекторов IF на ФИГ. 2;FIG. 7 is a structural diagram of a system for managing electromagnetic field clusters and IF detector clusters in FIG. 2;

ФИГ. 8 - структурная схема, иллюстрирующая интеграцию системы управления на ФИГ. 6 в систему на ФИГ. 2;FIG. 8 is a block diagram illustrating the integration of a control system in FIG. 6 to the system of FIG. 2;

ФИГ. 9 - структурная схема кластера полевых источников - детекторов электромагнитного поля на ФИГ. 3 в момент, когда кластер работает как приемник волн;FIG. 9 is a structural diagram of a cluster of field sources — electromagnetic field detectors in FIG. 3 at the moment when the cluster operates as a wave receiver;

ФИГ. 10A - блок-схема последовательности операций способа, реализуемого в блоке воссоздания изображения;FIG. 10A is a flowchart of a method implemented in an image recreation unit;

ФИГ. 10B - блок-схема последовательности операций способа, реализуемого в блоке воссоздания изображения;FIG. 10B is a flowchart of a method implemented in an image recreation unit;

ФИГ. 10С - блок-схема последовательности операций способа блока расчета градиента, реализуемого в блоке воссоздания изображения;FIG. 10C is a flowchart of a method of a gradient calculating unit implemented in an image reconstructing unit;

ФИГ. 11 - схематическое изображение, иллюстрирующее использование системы и способа, показанных на ФИГ. 2-10, в составе системы построения четырехмерных дифференциальных (динамических) объединенных ЭМТ изображений, используемой в качестве одного или нескольких приоритетных приложений данного изобретения;FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the use of the system and method shown in FIG. 2-10, as part of a system for constructing four-dimensional differential (dynamic) combined EMT images used as one or more priority applications of the present invention;

ФИГ. 12 - фотография анатомического поперечного разреза средней части передней ноги свиньи, которая использовалась для подготовки иллюстраций экспериментов в области создания изображений с помощью ЭМТ;FIG. 12 is a photograph of an anatomical cross section of the middle part of the front leg of the pig, which was used to prepare illustrations for experiments in the field of imaging using EMT;

ФИГ. 13A и 13B - результаты построения изображений, представляющих собой объединенные изображения, в упрощенном двухмерном виде, изменений в кровообращении, показанных как разница в изменении систолического и диастолического давления;FIG. 13A and 13B are the results of constructing images representing combined images, in a simplified two-dimensional form, of changes in blood circulation, shown as the difference in changes in systolic and diastolic pressure;

ФИГ. 14A и 14B - результаты построения изображений, представляющих собой объединенные изображения, в упрощенном двухмерном виде, изменений в кровообращении, связанных реперфузией или окклюзией;FIG. 14A and 14B are the results of constructing images representing combined images, in a simplified two-dimensional form, of changes in blood circulation associated with reperfusion or occlusion;

ФИГ. 15A и 15B - результаты построения изображений, представляющих собой объединенные изображения, в упрощенном двухмерном виде, локализованного повреждения, выявленного через пять минут (+5) после его возникновения, с использованием рабочей частоты 1,05 ГГц;FIG. 15A and 15B are the results of imaging, which are combined images, in a simplified two-dimensional form, of localized damage detected five minutes (+5) after its occurrence, using the operating frequency of 1.05 GHz;

ФИГ. 16A и 16B - результаты построения изображений, представляющих собой объединенные изображения, в упрощенном двухмерном виде, локализованного повреждения, выявленного через шестнадцать минут (+16) после его возникновения, где рабочая частота составляет 1,05 ГГц;FIG. 16A and 16B are the results of the construction of images, which are combined images, in a simplified two-dimensional form, of localized damage detected sixteen minutes (+16) after its occurrence, where the operating frequency is 1.05 GHz;

ФИГ. 17A и 17B - результаты построения изображений, представляющих собой объединенные изображения, в упрощенном двухмерном виде, локализованного повреждения, выявленного через пять минут (+5) после его возникновения, где рабочая частота составляет 1,5 ГГц;FIG. 17A and 17B are the results of constructing images representing combined images, in a simplified two-dimensional form, of localized damage detected five minutes (+5) after its occurrence, where the operating frequency is 1.5 GHz;

ФИГ. 18A и 18B - результаты построения изображений, представляющих собой объединенные изображения, в упрощенном двухмерном виде, локализованного повреждения, выявленного через шестнадцать минут (+16) после его возникновения, с использованием рабочей частоты 1,5 ГГц;FIG. 18A and 18B are the results of constructing images representing combined images, in a simplified two-dimensional form, of localized damage detected sixteen minutes (+16) after its occurrence, using the operating frequency of 1.5 GHz;

ФИГ. 19A и 19B - результаты построения изображений, представляющих собой объединенные изображения, в упрощенном двухмерном виде, повреждения, вызванного инсультом, с использованием рабочей частоты 1,0 ГГц; иFIG. 19A and 19B are the results of constructing images representing combined images, in a simplified two-dimensional form, of damage caused by a stroke using an operating frequency of 1.0 GHz; and

ФИГ. 20 - пример показательного применения функционального построения изображений и неинвазивного картографирования электрических потенциалов с использованием способа, согласно данному изобретению.FIG. 20 is an example of a representative application of functional imaging and non-invasive mapping of electrical potentials using the method according to this invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Следует отметить, что любой специалист в данной области, имеющий общее представление о предмете вопроса, легко поймет то, что данное изобретение имеет большой спектр применения и потенциал. Кроме того, любой "предпочтительный" вариант рассматривается как часть наиболее оптимального способа использования, предусмотренного как инструмент для применения настоящего изобретения. Также в качестве дополнительных иллюстраций могут рассматриваться и другие варианты воплощения, что позволит предоставить полную и полезную с практической точки зрения характеристику изобретения. Кроме того, многие воплощения, такие как адаптации, вариации, модификации и аналогичные им изменения будут косвенно раскрыты в составе рассмотренных в настоящем документе практических воплощений, и они также входят в рамки настоящего изобретения.It should be noted that any specialist in this field having a general idea of the subject matter will easily understand that this invention has a wide range of applications and potential. In addition, any "preferred" option is considered as part of the most optimal way of use, provided as a tool for applying the present invention. Also, other embodiments may be considered as additional illustrations, which will provide a complete and practical description of the invention. In addition, many embodiments, such as adaptations, variations, modifications, and similar changes will be indirectly disclosed as part of the practical embodiments discussed herein, and they are also included in the scope of the present invention.

Соответственно, хотя настоящее изобретение подробного описывается в данном документе в виде одного или нескольких вариантов воплощения, понимается, что данная информация является иллюстративной, представляет собой примеры использования изобретения и приводится только для того, чтобы предоставить полное и полезное с практической точки зрения описание изобретения. Подробное раскрытие в настоящем документе информации в отношении одного или нескольких практических воплощений не призвано и не может толковаться как ограничивающее объем патентной защиты данного изобретения, объем такой защиты должен определяться патентными формулами и их эквивалентами. Не предполагается, что объем патентной защиты будет определяться с ограничением какой-либо формулы положениями настоящего документа, которые не вошли непосредственно в саму патентную формулу.Accordingly, although the present invention is described in detail herein as one or more embodiments, it is understood that this information is illustrative, represent examples of the use of the invention and are provided only to provide a complete and practical description of the invention. A detailed disclosure in this document of information regarding one or more practical embodiments is not intended and cannot be construed as limiting the scope of patent protection of this invention, the scope of such protection should be determined by patent formulas and their equivalents. It is not intended that the scope of patent protection be determined by limiting any claims to the provisions of this document that are not directly incorporated into the claims themselves.

Таким образом, например, любая очередность и/или временная последовательность действий в составе различных процессов или способов, которые описаны в настоящем документе, является иллюстративной и не носит характер ограничения. Соответственно, следует исходить из того, что хотя действия в рамках различных процессов или способов могут быть показаны и описаны в качестве некоей последовательности или временного порядка, действия в рамках такого процесса или способов не ограничиваются совершением их в какой-либо конкретной последовательности или порядке, если не указано иное. На самом деле, действия в составе таких процессов или способов могут в целом осуществляться в различной очередности или последовательности, но все равно являться частью настоящего изобретения. Соответственно предполагается, что объем патентной защиты данного изобретения определяется по прилагаемым патентным формулам, а не по описанию, приведенному в настоящем документе.Thus, for example, any sequence and / or time sequence of actions in the various processes or methods described herein is illustrative and not limiting. Accordingly, it should be assumed that although actions within the framework of various processes or methods can be shown and described as a certain sequence or time order, actions within the framework of such a process or methods are not limited to performing them in any particular sequence or order if not specified otherwise. In fact, actions as part of such processes or methods can generally be carried out in different order or sequence, but still be part of the present invention. Accordingly, it is assumed that the scope of patent protection of this invention is determined by the attached patent claims, and not by the description given in this document.

Кроме того, важно отметить, что каждый термин, используемый в настоящем документе, должен быть понят специалистом в данной области, как значение такого термина в контексте его использования. Если значение какого-либо термина, используемого в настоящем документе (и понятого специалистом, с учетом его контекста), отличается каким-либо образом от конкретного словарного определения такого термина, то исходят из того, что приоритетный характер должно иметь значение, в котором этот термин понятен специалисту.In addition, it is important to note that each term used in this document should be understood by a specialist in this field, as the meaning of such a term in the context of its use. If the meaning of any term used in this document (and understood by a specialist, taking into account its context), differs in any way from the specific vocabulary definition of such a term, then it is assumed that the term in which this term should have a priority character understandable to the specialist.

Кроме того, важно отметить, что при использовании в настоящем документе "какой-либо" и "какая-либо" в целом означают "по меньшей мере один/одна", и не исключают наличия множества таких объектов, если контекстом не продиктовано иное. Соответственно, ссылка на "корзину для пикника с яблоком внутри" является описанием "корзины для пикника с по меньшей мере одним яблоком внутри", а также "корзины для пикника с яблоками внутри". И наоборот, ссылка на "корзину для пикника с одним яблоком внутри" является описанием "корзины для пикника с только одним яблоком внутри".In addition, it is important to note that when used in this document, “any” and “any” generally mean “at least one / one,” and do not exclude the presence of many such objects, unless the context dictates otherwise. Accordingly, the reference to “picnic basket with an apple inside” is a description of a “picnic basket with at least one apple inside” and also “picnic basket with apples inside”. Conversely, the link to "a picnic basket with one apple inside" is a description of a "picnic basket with only one apple inside."

При использовании в настоящем документе в качестве союзного слова для объединения перечисляемых позиций "или" означает "по меньшей мере один из предметов", но не исключает допустимости наличия нескольких предметов из списка. Таким образом, ссылка на "корзину для пикника с сыром или крекерами внутри" является описанием "корзины для пикника с сыром, но без крекеров внутри", "корзины для пикника с крекерами, но без сыра внутри", и "корзины для пикника и с сыром, и с крекерами внутри". И наконец, при использования для объединения перечисляемых позиций "и" означает "все предметы из списка". Таким образом, ссылка на "корзину для пикника с сыром и крекерами внутри" является описанием "корзины для пикника с сыром внутри, а также корзины для пикника, внутри которой есть еще и крекеры", и описанием "корзины для пикника с крекерами внутри, а также корзины для пикника, внутри которой есть еще и сыр".When used as a union word in this document to combine listed items, “or” means “at least one of the items”, but does not exclude the possibility of having multiple items from the list. Thus, the link to “picnic basket with cheese or crackers inside” is a description of “picnic baskets with cheese but no crackers inside”, “picnic baskets with crackers but no cheese inside”, and “picnic baskets and with cheese, and with crackers inside. " And finally, when used to combine the listed items, "and" means "all items from the list." Thus, a link to a “picnic basket with cheese and crackers inside” is a description of a “picnic basket with cheese inside, as well as a picnic basket with crackers inside,” and a description of a “picnic basket with crackers inside, and also picnic baskets with cheese inside. "

Ниже рассматриваются схемы, в которых одинаковыми номерами обозначены одни и те же компоненты на различных изображениях, и описываются приоритетные практические воплощения данного изобретения. Приводимое далее описание одного или нескольких приоритетных воплощений является только примером по своему характеру и ни при каких обстоятельствах не должно ограничивать характер данного изобретения, его применение или формы использования.Below are considered schemes in which the same numbers denote the same components in different images, and describes priority practical embodiments of the present invention. The following description of one or more priority embodiments is only an example in nature and should under no circumstances limit the nature of the invention, its use or form of use.

ФИГ. 2 представляет собой схематическое изображение электромагнитной полевой томографической спектроскопической системы 10 для использования в составе одного или нескольких наиболее предпочтительных приложений, основанных на изобретении. В частности, система 10 на ФИГ. 2 осуществляет функциональное сканирование биологических тканей. Система 10 также может использоваться для неразрушающего картографирования электрического возбуждения биологических тканей 19 с использованием чувствительного (контрастного) материала (раствора или наночастиц), введенного в биологическую ткань 19 или в систему циркуляции, которые характеризуются наличием диэлектрических свойств, проявляющихся в зависимости от электрического поля, порождаемого биологической тканью в возбужденном состоянии 19, с учетом приоритетных практических воплощений данного изобретения. Как показано на ФИГ. 2, система 10 включает рабочую или сканирующую камеру 12, множество кластеров "источников - детекторов электромагнитного поля" 26, равное количество кластеров детекторов промежуточной частоты (“IF”) 28 и систему управления (не показана на ФИГ. 2), но включенную в схему на ФИГ. 6. Хотя показаны только два кластера источников - детекторов электромагнитного поля 26 и два кластера детекторов IF 28, должно быть понятно, что может использоваться (и в идеале должно использоваться) намного большее количество и тех, и других кластеров, которое иногда обозначается в настоящем документе как N.FIG. 2 is a schematic representation of an electromagnetic field tomographic spectroscopic system 10 for use in one or more of the most preferred applications based on the invention. In particular, the system 10 of FIG. 2 carries out a functional scan of biological tissues. The system 10 can also be used for non-destructive mapping of the electrical excitation of biological tissues 19 using sensitive (contrast) material (solution or nanoparticles) introduced into the biological tissue 19 or into the circulation system, which are characterized by the presence of dielectric properties, which are manifested depending on the electric field generated biological tissue in an excited state 19, taking into account the priority practical embodiments of the present invention. As shown in FIG. 2, the system 10 includes a working or scanning chamber 12, a plurality of clusters of “sources - electromagnetic field detectors” 26, an equal number of clusters of intermediate frequency detectors (“IF”) 28, and a control system (not shown in FIG. 2), but included in the circuit in FIG. 6. Although only two source clusters are shown — electromagnetic field detectors 26 and two IF 28 detector clusters, it should be understood that a much larger number of those and other clusters can sometimes be used (and ideally should be used), which is sometimes referred to in this document like n .

Сканирующая камера 12 должна по возможности представлять собой водонепроницаемую емкость достаточного размера для того, чтобы внутрь можно было поместить человеческое тело или одну или несколько частей человеческого тела. Например, сканирующая камера 12 может иметь (i) форму шлема для сканирования мозговых нарушений (например, острых или хронических инсультов) или для создания функциональных изображений нервной ткани, (ii) цилиндрическую или иную форму для сканирования конечностей, или (iii) особую форму для диагностики рака груди. Соответственно, камера для сканирования может быть различной формы и размера, и выбор той или иной конкретной формы или размера будет очевиден для любого лица, имеющего базовые знания о предмете. По меньшей мере в случае одного практического воплощения сканирующая камера 12 и ее кластеры электромагнитного поля 26, а также кластеры детекторов IF 28, могут быть установлены на тележки, чтобы соответствующие компоненты можно было перемещать по мере необходимости, а тележки могут фиксироваться для обеспечения стабильности.The scanning chamber 12 should, as far as possible, be a waterproof container of sufficient size so that the human body or one or more parts of the human body can be placed inside. For example, the scanning chamber 12 may have (i) a helmet shape for scanning brain disorders (e.g., acute or chronic strokes) or for creating functional images of nerve tissue, (ii) a cylindrical or other shape for scanning limbs, or (iii) a special shape for breast cancer diagnosis. Accordingly, the camera for scanning can be of various shapes and sizes, and the choice of one or another specific shape or size will be obvious to any person with basic knowledge of the subject. In at least one practical embodiment, the scanning chamber 12 and its clusters of electromagnetic field 26, as well as clusters of detectors IF 28, can be mounted on trolleys so that the corresponding components can be moved as needed, and the trolleys can be locked to ensure stability.

ФИГ. 3 - структурная схема одного из N кластеров электромагнитного поля 26 на ФИГ. 2 в момент, когда кластер 26 работает как источник волн. В случае одного из приоритетных воплощений каждый кластер электромагнитного поля 26 представляет собой операционную единицу, которая может функционировать как генератор электромагнитного поля (т.е. как электромагнитный источник), или как генератор электромагнитного поля, но в случае других воплощений источники и детекторы могут быть отдельными единицами. Каждый кластер 26 представляет собой множество модулей источников-детекторов 30, один модуль опорного канала (иногда именуемого в настоящем документе “R-каналом”) 32, и часть блоков распределения 64, 66, и по меньшей мере два прецизионных аттенюатора. Количество модулей источников-детекторов 30 (три из которых показаны на схеме) в каждом кластере электромагнитного поля 26, могут иногда обозначаться в настоящем документе как M. В целом, чем больше задействуется модулей источников-детекторов 30, тем быстрее и точнее будет работать система 10. Количество модулей источников-детекторов 30 может быть оптимальным, когда их количество соответствует количеству антенн. Что касается практического применения, то вопросы возможности производства, удобство и уменьшение габаритов системы, в том числе вопросы ее мобильности, подлежат дальнейшей оценке.FIG. 3 is a structural diagram of one of the N clusters of the electromagnetic field 26 in FIG. 2 at the moment when the cluster 26 operates as a wave source. In the case of one of the priority embodiments, each electromagnetic field cluster 26 is an operating unit that can function as an electromagnetic field generator (i.e., as an electromagnetic source), or as an electromagnetic field generator, but in the case of other embodiments, the sources and detectors can be separate units. Each cluster 26 is a plurality of source-detector modules 30, one reference channel module (sometimes referred to herein as the “R-channel") 32, and a portion of the distribution blocks 64, 66, and at least two precision attenuators. The number of source modules-detectors 30 (three of which are shown in the diagram) in each cluster of the electromagnetic field 26 can sometimes be referred to as M in this document. In general, the more the source-detector 30 modules are used, the faster and more accurate will the system 10 work. The number of source-detector 30 modules can be optimal when their number corresponds to the number of antennas. With regard to practical application, the issues of production capability, convenience and downsizing of the system, including issues of its mobility, are subject to further evaluation.

На ФИГ. 4 показана структурная схема одного из M - модулей источников - детекторов 30 на ФИГ. 3. Каждый источник-детектор 30 включает модулятор BPSK (двоичной фазовой манипуляции) 34, усилитель 36, прямое развязывающее устройство 38, переключатель 40, малошумный усилитель (“LNA”) 42, микшер 44, программируемый усилитель напряжения (“PGA”) 46 и антенну 48. Выключатель 40 используется для подключения антенны 48 к системе 10 в качестве источника электромагнитного поля или детектора электромагнитного поля. При подключении в качестве источника (т.е. когда выключатель 40 находится в нижнем из двух положений, показанных на ФИГ. 4), входной сигнал с одного из распределенных блоков 64 (как показано на ФИГ. 3) модулируется модулятором BPSK 34, усиливается усилителем 36 и разрывается прямым развязывающим устройством 38 до прохождения через выключатель 40 на антенну 48. И наоборот, при подключении в качестве детектора (т.е. когда выключатель 40 находится в верхнем из двух положений, показанных на ФИГ. 4), сигнал, принятый антенной 48, проходит через выключатель 40 на LNA 42, где он усиливается и затем микшируется с опорным сигналом, подающимся вторым распределительным блоком 66 (как показано на ФИГ. 3), и затем усиливается еще раз PGA 46.In FIG. 4 shows a block diagram of one of the M - source modules - detectors 30 in FIG. 3. Each detector source 30 includes a BPSK (binary phase shift keying) modulator 34, an amplifier 36, a direct isolation device 38, a switch 40, a low noise amplifier (“LNA”) 42, a mixer 44, a programmable voltage amplifier (“PGA”) 46, and antenna 48. The switch 40 is used to connect the antenna 48 to the system 10 as a source of an electromagnetic field or an electromagnetic field detector. When connected as a source (i.e., when the switch 40 is in the lower of the two positions shown in FIG. 4), the input signal from one of the distributed blocks 64 (as shown in FIG. 3) is modulated by a BPSK 34 modulator, amplified by an amplifier 36 and is broken by a direct decoupling device 38 before passing through the switch 40 to the antenna 48. And vice versa, when connected as a detector (that is, when the switch 40 is in the upper of the two positions shown in FIG. 4), the signal received by the antenna 48, passes through switch 40 on the LNA 42, where it is amplified and then mixed with a reference signal supplied by the second distribution block 66 (as shown in FIG. 3), and then amplified once again by the PGA 46.

На ФИГ. 5 показана структурная схема модуля R-канала 32 на ФИГ. 3. Как указано выше, существует множество (M) модулей источников-детекторов 30 в каждом кластере электромагнитного поля 26, но модуль R-канала 32 только один. Модуль R-канала 32 включает переключатель 50, сумматор 52, прямое развязывающее устройство 54, LNA 56, микшер 58 и PGA 60. Переключатель 50 контролирует то, в каком состоянии находится модуль R-канала 32 - работает ли он как источник или как детектор. Когда модуль R-канала 32 работает как источник (т.е. когда выключатель 40 находится в верхнем из двух положений, показанных на ФИГ. 5), выходной сигнал с модулей источников-детекторов 30 проходит через сумматор 52 и прямое развязывающее устройство 54, и усиливается LNA 56 до его микширования с опорным сигналом и последующего усиления PGA 60. И наоборот, когда модуль R-канала 32 работает как детектор (т.е. когда выключатель 40 находится в нижнем из двух положений, показанных на ФИГ. 5), опорный сигнал напрямую проходит на модули источников-детекторов 30, где он объединяется с сигналами, полученными соответствующей антенной 48.In FIG. 5 shows a block diagram of an R-channel module 32 in FIG. 3. As indicated above, there are many ( M ) modules of source-detectors 30 in each cluster of the electromagnetic field 26, but there is only one R-channel module 32. The R-channel module 32 includes a switch 50, an adder 52, a direct decoupling device 54, an LNA 56, a mixer 58, and a PGA 60. The switch 50 controls the state of the R-channel 32 module whether it works as a source or as a detector. When the R-channel module 32 operates as a source (i.e., when the switch 40 is in the upper of the two positions shown in FIG. 5), the output signal from the source-detector modules 30 passes through an adder 52 and a direct decoupling device 54, and amplified by the LNA 56 before mixing it with the reference signal and then amplifying the PGA 60. And vice versa, when the R-channel module 32 works as a detector (that is, when the switch 40 is in the lower of the two positions shown in FIG. 5), the reference the signal passes directly to the source-detector modules 30, where it combined with signals received by the corresponding antenna 48.

ФИГ. 6 - структурная схема одного из N кластеров IF детекторов 28 на ФИГ. 2. Каждый кластер детекторов IF 28 включает в себя семейство цифровых корреляционных детекторов M + 1 70 для работы с тестовыми сигналами M (по одному от каждого модуля источников-детекторов 30 в соответствующем кластере электромагнитного поля 26) и сигналом одного опорного канала. Указанные цифровые детекторы 70 позволяют информационной/рабочей частоте сигнала проходить на избирательной основе, с отсечением помех. Каждый кластер детекторов IF 28 также включает в себя модуль управления кластером, шину и источник питания.FIG. 6 is a structural diagram of one of the N clusters of IF detectors 28 in FIG. 2. Each cluster of detectors IF 28 includes a family of digital correlation detectors M + 1 70 for working with test signals M (one from each module of source-detectors 30 in the corresponding cluster of electromagnetic field 26) and a signal of one reference channel. These digital detectors 70 allow the information / working frequency of the signal to pass on a selective basis, with clipping interference. Each IF 28 detector cluster also includes a cluster management module, bus, and power supply.

ФИГ. 7 - структурная схема системы управления кластерами электромагнитного поля 26 и кластерами детекторов IF 28 на ФИГ. 2. Система управления включает в себя управляющий компьютер 14, компьютер для создания изображений 15, блок синхронизации 16, опорный модуль 18, распределительную сеть 20, калибратор 22 и источник питания 24. Управляющий компьютер 14 контролирует общую работу системы, получение данных, настройку и калибровку системы, а также передает все необработанные данные на компьютер для создания изображений 15 для последующей инверсии данных и построения изображения. В качестве управляющего компьютера 14 может использоваться обычный бытовой компьютер, например, современный компьютер на базе Intel с портом RS-488.2 и соответствующим ПО для управления системы. Блок синхронизации 16 представляет собой модуль, включающий в себя программу-администратора системы и системный концентратор. Вместе они обеспечивают обмен данными с управляющим компьютером 14 (желательно по интерфейсу USB 2.0 или Firewire) и с блоками управления различными кластерами 26, 28, а также позволяют синхронизировать работу системы.FIG. 7 is a structural diagram of a control system for clusters of electromagnetic fields 26 and clusters of detectors IF 28 in FIG. 2. The control system includes a control computer 14, an imaging computer 15, a synchronization unit 16, a support module 18, a distribution network 20, a calibrator 22, and a power source 24. The control computer 14 controls the overall system operation, data acquisition, tuning, and calibration system, and also transfers all the raw data to a computer to create images 15 for subsequent data inversion and image construction. As the control computer 14, a conventional household computer can be used, for example, a modern Intel-based computer with an RS-488.2 port and corresponding system management software. The synchronization unit 16 is a module that includes a system administrator program and a system hub. Together they provide data exchange with the control computer 14 (preferably via USB 2.0 or Firewire) and with the control units of various clusters 26, 28, and also allow you to synchronize the operation of the system.

Опорный модуль 18 включает в себя два генератора, один или несколько термостатов для температурной стабилизации работы опорных каналов, модулятор BPSK для фазовой модуляции, делители питания, аттенюаторы и аналогичное оборудование. Два генератора представляют собой высокоточные генераторы немодулированных сигналов: Carrier ref и LO ref. Управление и настройка этих генераторов осуществляются с управляющего компьютера 14 через интерфейс. Распределительная сеть 20 представляет собой модуль коммутации для получения несущего и гетеродинного опорных сигналов (Carrier ref и LO ref), а также опорных сигналов Rr и Rtr (Rr ref и Rtr ref) от опорного модуля 18 и для распределения сигналов на каждый из кластеров электромагнитного поля 28.The support module 18 includes two generators, one or more thermostats for temperature stabilization of the operation of the reference channels, a BPSK modulator for phase modulation, power dividers, attenuators and similar equipment. Two generators are high-precision unmodulated signal generators: Carrier ref and LO ref . Management and configuration of these generators are carried out from the control computer 14 through the interface. Distribution network 20 is a switching module for receiving the carrier and local oscillator reference signals ( Carrier ref and LO ref ), as well as the reference signals Rr and Rtr ( Rr ref and Rtr ref ) from the reference module 18 and for distributing signals to each of the electromagnetic field clusters 28.

Калибратор 22 используется для калибровки и точной настройки системы 10. В состав калибратора 22 входят источник калибрующего сигнала, одна или несколько (желательно две) антенны для калибровки, высокоточные приводы и один или несколько (желательно три) откалиброванных макета. Антенны для калибровки и макеты могут быть точно установлены в любой точке внутри сканирующей камеры 12 с помощью высокоточных приводов для позиционирования. Изолированный источник питания 24 обеспечивает надежное питание системы. Одним из подходящих источников питания для использования в составе настоящего изобретения является трехфазный сетевой блок питания переменного тока 190/380 на 10 кВА. Точные требования к источнику питания 24 будут зависеть от параметров электросетей в стране, в которой планируется использовать систему 10.Calibrator 22 is used to calibrate and fine tune the system 10. Calibrator 22 includes a calibration signal source, one or more (preferably two) antennas for calibration, high-precision drives, and one or more (preferably three) calibrated layouts. Calibration antennas and mock-ups can be precisely mounted at any point inside the scanning chamber 12 using high-precision positioning drives. 24 isolated power supply provides reliable system power. One suitable power source for use with the present invention is a three-phase 10 kVA 190/380 AC power supply. The exact requirements for the power supply 24 will depend on the parameters of the power networks in the country in which the system 10 is planned to be used.

ФИГ. 8 является структурной схемой, иллюстрирующей интеграцию системы управления на ФИГ. 6 в систему 10 на ФИГ. 2. Каждый кластер электромагнитного поля 26 располагается рядом с камерой сканирования 12 таким образом, чтобы антенны 48 находились на или рядом с поверхностью камеры 12. Выводы модулей источников-детекторов 30 и модуля R-канала 32 каждого из кластеров электромагнитного поля 26 подключены к соответствующему кластеру детекторов IF 28, а каждый кластер детекторов IF 28 соединен как соответствующим кластером электромагнитного поля 26, так и с блоком синхронизации 16. Входы каждого кластера электромагнитного поля 26 подключены к распределительной сети 20. Распределительная сеть 20 включает в себя по меньшей мере четыре распределительных блока 68, которые могут представлять собой 34-х канальные делители мощности, и системную шину для распределения различных опорных сигналов (Carrier ref, LO ref, Rr ref и Rtr ref) на кластеры электромагнитного поля 26. Как показано на ФИГ. 7, на каждый кластер электромагнитного поля направляется по одному комплекту всех четырех сигналов. Эти сигналы обозначены как Carrier i, LO i, Rr i и Rtr i, и тогда на первый кластер электромагнитного поля 26 поступают Carrier 1, LO 1, Rr 1 и Rtr 1, на второй кластер электромагнитного поля 26 (он отдельно не показан) поступают сигналы Carrier 2, LO 2, Rtr 2 и Rtr 2, и так далее. И наконец, как описывается отдельно, сигналы Carrier ref и LO ref поступают в распределительную сеть 20 с помощью опорного модуля 18.FIG. 8 is a block diagram illustrating the integration of a control system in FIG. 6 to system 10 of FIG. 2. Each cluster of the electromagnetic field 26 is located next to the scanning camera 12 so that the antennas 48 are located on or near the surface of the camera 12. The conclusions of the modules of the source-detectors 30 and the module of the R-channel 32 of each of the clusters of the electromagnetic field 26 are connected to the corresponding cluster detectors IF 28, and each cluster of detectors IF 28 is connected as a corresponding cluster of the electromagnetic field 26, and with the synchronization unit 16. The inputs of each cluster of the electromagnetic field 26 are connected to the distribution network 20. Distribution network 20 includes at least four distribution blocks 68, which can be 34-channel power dividers, and a system bus for distributing various reference signals ( Carrier ref , LO ref , Rr ref and Rtr ref ) to electromagnetic field clusters 26. As shown in FIG. 7, one set of all four signals is sent to each cluster of the electromagnetic field. These signals are denoted as Carrier i , LO i , Rr i and Rtr i , and then Carrier 1 , LO 1 , Rr 1 and Rtr 1 are supplied to the first cluster of electromagnetic field 26, and to the second cluster of electromagnetic field 26 (not shown separately) signals Carrier 2 , LO 2 , Rtr 2 and Rtr 2 , and so on. Finally, as described separately, the signals Carrier ref and LO ref are supplied to the distribution network 20 using the reference module 18.

Во время использования сканирующая камера 12 может быть заполнена одним из множества растворов или гелей 17, выбираемых с учетом свойств тканей изучаемого биологического объекта 19 с тем, чтобы обеспечивалась биологическая совместимость с ним. К допустимым растворам 17 относятся, помимо прочих, вода, растворы солей, растворы сахара, жирные эмульсии, растворы на смеси спирта и солей и аналогичные вещества. Данные растворы также могут использоваться в качестве компонентов гелей. В изучаемый объект 19 может быть закачан чувствительный материал (раствор) (или же раствор может быть распределен по объекту 19 с помощью системы циркуляции), диэлектрические свойства которого зависят от локального электрического поля, создаваемого внутри самой возбужденной биологической ткани 19, для того, чтобы данные о таких диэлектрических свойствах можно было восстановить посредством микроволновой (электромагнитной) томографии. Желательно, чтобы закачиваемые материалы или растворы представляли собой многокомпонентные вещества с ферроэлектрическими частицами в своем составе, такими как стронциево-титановый оксид с обработкой барием, и чтобы они имели различную форму, в том числе сферическую, эллипсоидальную, цилиндрическую или иную, для определенных случаев применения. По меньшей мере в некоторых практических воплощениях один или несколько материалов для закачки включают сложные функционализирующие наночастицы (НЧ). Отдельные функционализирующие НЧ также могут содержать ферромагнетики, биологически совместимые оболочки, рассчитанные на конкретные биологические среды, а также требуемые средства доставки лекарственных веществ. Материалы или НЧ также могут выборочно включать потенциометрические красители, такие как мероцианин, родамин, цианин, оксонол и стириловый краситель на базе нафтила, и/или выборочные потенциометрические жидкие кристаллы, такие как MBBA, 7CB.During use, the scanning chamber 12 may be filled with one of a variety of solutions or gels 17, selected taking into account the properties of the tissues of the biological object 19 under study, so as to ensure biological compatibility with it. Acceptable solutions 17 include, but are not limited to, water, salt solutions, sugar solutions, fatty emulsions, solutions based on a mixture of alcohol and salts, and the like. These solutions can also be used as gel components. Sensitive material (solution) can be pumped into the studied object 19 (or the solution can be distributed over the object 19 using a circulation system), the dielectric properties of which depend on the local electric field created inside the excited biological tissue 19, so that the data such dielectric properties could be restored using microwave (electromagnetic) tomography. It is desirable that the injected materials or solutions be multicomponent materials with ferroelectric particles in their composition, such as barium-treated strontium-titanium oxide, and that they have a different shape, including spherical, ellipsoidal, cylindrical or otherwise, for certain applications . In at least some practical embodiments, one or more materials for injection include complex functionalizing nanoparticles (NPs). Separate functionalizing NPs may also contain ferromagnets, biocompatible shells designed for specific biological environments, as well as the required means of drug delivery. Materials or NPs can also selectively include potentiometric dyes, such as merocyanine, rhodamine, cyanine, oxonol and a naphthyl-based styryl dye, and / or selective potentiometric liquid crystals, such as MBBA, 7CB.

Изучаемый объект 19 помещается внутрь сканирующей камеры 12, после чего система 10 активируется. В ходе работы системы 10 каждый сигнал Carrier i от генератора сигнала в опорном модуле 18 направляется на модуль источников-детекторов 30, который работает в режиме источника, как показано на ФИГ. 3 и 4, где он модулируется со сдвигом по фазе (в случае фазового смещения) на основании псевдослучайного алгоритма для того, чтобы можно было отличать отдельные передающие антенны 48 или источники друг от друга 48, которые ведут передачу одновременно. Как описывалось ранее, результирующий сигнал затем усиливается перед прохождением через прямое развязывающее устройство 38 на антенну соответствующего источника 48. Соответственно, рядом с изучаемым объектом 19 формируется электромагнитное поле падающего излучения (“E inc”), соответствующее конкретной антенне 48 или каналу. Кроме того, часть сигнала, создающего поле E inc, отделяется и передается на приемник в модуле R-канала 32 (один на каждый кластер электромагнитного поля 26). В модуле R-канала 32 этот сигнал микшируется с опорным сигналом Rr i. Путем последующего сравнения результирующих данных о сигнале с параметрами известного сигнала можно точно определить свойства E inc, о чем говорится ниже.The studied object 19 is placed inside the scanning chamber 12, after which the system 10 is activated. During operation of the system 10, each Carrier i signal from the signal generator in the reference module 18 is directed to the source-detector module 30, which operates in the source mode, as shown in FIG. 3 and 4, where it is modulated with a phase shift (in the case of a phase shift) based on a pseudo-random algorithm so that it is possible to distinguish individual transmit antennas 48 or sources from each other 48, which transmit simultaneously. As described previously, the resulting signal is then amplified before passing through the direct decoupling device 38 to the antenna of the corresponding source 48. Accordingly, an electromagnetic field of incident radiation (“ E inc ”) corresponding to a specific antenna 48 or channel is formed next to the studied object 19. In addition, part of the signal creating the field E inc is separated and transmitted to the receiver in the module of the R-channel 32 (one for each cluster of the electromagnetic field 26). In the R-channel module 32, this signal is mixed with the reference signal Rr i . By further comparing the resulting signal data with the parameters of a known signal, the properties of E inc can be precisely determined, as described below.

После взаимодействия с изучаемым объектом 19 каждое "искаженное" или рассеянное электромагнитное поле (“E sct”) определяется с помощью соответствующей антенны 48, работающей в режиме приема сигнала. ФИГ. 9 - структурная схема кластера источников - детекторов электромагнитного поля 26 на ФИГ. 3 в момент, когда кластер работает как детектор волн. Тот же самый опорный сигнал Rr i, описанный в предыдущем параграфе, поступает на источники-детекторы 30 в кластере электромагнитного поля 26 (работающего в режиме детектора), идущие следующими по очереди после приемной антенны 48. Это позволяет сигналу Rr i из R-канала (точные параметры этого сигнала известны) пройти через все части детектора 30, через который также проходит и сигнал E sct. Соответственно, подмешивание сигнала R-канала в замеры, проводимые источниками-детекторами 30 как в режиме отправки, так и приема, позволяет значительно уменьшить помехи, вызываемые температурой и временной нестабильностью электронных компонентов канала.After interacting with the studied object 19, each “distorted” or scattered electromagnetic field (“ E sct ”) is determined using the corresponding antenna 48, operating in the signal reception mode. FIG. 9 is a structural diagram of a cluster of sources - electromagnetic field detectors 26 in FIG. 3 at the moment when the cluster operates as a wave detector. The same reference signal Rr i described in the previous paragraph is supplied to the detector sources 30 in the electromagnetic field cluster 26 (operating in detector mode), which are next in turn after the receiving antenna 48. This allows the signal Rr i from the R channel ( the exact parameters of this signal are known) to pass through all parts of the detector 30, through which the signal E sct also passes. Accordingly, mixing the R-channel signal into the measurements carried out by the source-detectors 30 both in the sending and receiving modes, can significantly reduce the interference caused by the temperature and temporary instability of the electronic components of the channel.

Данные и другая информация, собранные системой 10, направляются на компьютер для построения изображений 15, в котором проводятся расчеты для решения обратной задачи томографии на основе электромагнитного поля. Решатель может представлять собой или включать, например, решатель трехмерных векторных задач (“3D”) в неупрощенной постановке с использованием уравнений Максвелла, или же решатель 3D скалярных задач в упрощенной поставке, или же решатель 2D скалярных задач в еще более упрощенной постановке. ФИГ. 10A, 10B и 10C представляют собой блок-схемы этого процесса. В рамках этого способа используется повторяющаяся процедура, основанная либо на градиентных, либо на ньютоновских уравнениях, или же используется упрощенный вариант на основе приближения Борна-Рытова. Если используется способ, не предполагающий приближений, то он должен по возможности иметь в том числе одну или несколько из следующих характеристик: (i) способ должен основываться на минимизации разницы между типовыми полями рассеяния и измеренными полями рассеяния; (ii) должен использоваться способ регуляризации Тихонова; (iii) должен использоваться один из типов расчетных сеток; (iv) одним шагом итеративной процедуры должно быть решение двух комплектов прямых задач того же порядка: моделирование т.е. "прямой волны" и моделирование "обратной волны"; (v) как прямая, так и обратная волны должны рассчитываться применительно к неотражающим или металлическим границам объекта; (vi) как прямая, так и обратная волны должны рассчитываться по единой прямоугольной сетке; (vii) для решения прямой задачи может использоваться способ сопряженных градиентов (“CGM”); (viii) на одном этапе CGM должно использоваться синус-преобразование Фурье; и/или (ix) уравнение волны для неоднородных сред должно использоваться для решения прямой задачи.Data and other information collected by the system 10 are sent to a computer for imaging 15, in which calculations are performed to solve the inverse tomography problem based on the electromagnetic field. The solver can be or include, for example, a solver of three-dimensional vector problems (“3D”) in an un simplified formulation using Maxwell's equations, or a solver of 3D scalar problems in a simplified delivery, or a solver of 2D scalar problems in an even more simplified formulation. FIG. 10A, 10B, and 10C are flowcharts of this process. In the framework of this method, a repeating procedure is used, based on either gradient or Newtonian equations, or a simplified version is used based on the Born-Rytov approximation. If a non-approximating method is used, then it should, if possible, have one or more of the following characteristics: (i) the method should be based on minimizing the difference between typical scattering fields and measured scattering fields; (ii) the Tikhonov regularization method should be used; (iii) one of the types of calculation grids should be used; (iv) one step of the iterative procedure should be the solution of two sets of direct problems of the same order: modeling i.e. “direct wave” and “backward wave” modeling; (v) both the forward and backward waves must be calculated with reference to the non-reflective or metallic boundaries of the object; (vi) both the forward and backward waves must be calculated on a single rectangular grid; (vii) the conjugate gradient method (“CGM”) can be used to solve the direct problem; (viii) at one stage of the CGM, the sine Fourier transform must be used; and / or (ix) the wave equation for heterogeneous media should be used to solve the direct problem.

С математической точки зрения методология, используемая для томографии на основе электромагнитного поля, представляет собой решение обратной задачи. Ее можно описать на основных сложных диэлектрических свойств ε и/или магнитных свойств μ и электрических и магнитных полей - E, H. Основой является набор максвелловских уравнений, как показано в US 7239731 (уравнение 1), где E и H означают соответственно электрические и магнитные поля, а все остальные обозначения являются стандартными.From a mathematical point of view, the methodology used for tomography based on an electromagnetic field is a solution to the inverse problem. It can be described on the main complex dielectric properties of ε and / or magnetic properties of μ and electric and magnetic fields - E , H. The basis is a set of Maxwell equations, as shown in US 7239731 (equation 1), where E and H mean electric and magnetic fields, respectively, and all other notations are standard.

С практической точки зрения представляется разумным переписать эти уравнения в форму уравнений для неоднородной волны, как показано в US 7239731 (уравнение 2), гдеFrom a practical point of view, it seems reasonable to rewrite these equations in the form of equations for an inhomogeneous wave, as shown in US 7239731 (equation 2), where

kk 22 =(2π/λ)= (2π / λ) 2 2 εμ,εμ,

а λ - длина волны в вакууме. Система томографического сканирования на основе электромагнитного поля может быть схематично представлена как камера с антеннами на ее поверхности. Как рассмотрено выше, некоторые антенны функционируют как источники электромагнитного поля, тогда как другие функционируют как детекторы электромагнитного поля. Представляется полезным разделить электрическое поле E на поле падающего излучения E 0 и рассеянное поле E s, как показано в US 7239731 (уравнение 3), где j - номер конкретного передатчика или источника. Уравнение 2 может быть переписано в форме, в которой приведено уравнение 4 в US 7239731, где k 02 - номер волны для гомогенного объекта, а E 0j - поле, созданное антенной номер j.butλ -wavelength in vacuum. A tomographic scanning system based on an electromagnetic field can be schematically represented as a camera with antennas on its surface. As discussed above, some antennas function as electromagnetic field sources, while others function as electromagnetic field detectors. It seems useful to split the electric fieldE on the field of incident radiationE 0 and scattered fieldE sas shown in US 7239731 (equation 3), wherej - number of a specific transmitter or source. Equation 2 can be rewritten in the form in which equation 4 is given in US 7239731, wherek 0 2is the wave number for a homogeneous object, andE 0j - field created by antenna numberj.

Объект может быть описан как распределение диэлектрической проницаемости в поле сканирования.An object can be described as the distribution of permittivity in a scan field.

Приемная антенна и электронный блок приемника детектируют сложный сигнал (например, его амплитуду и фазу), который отражает как поле падающего излучения, так и рассеянное поле.The receiving antenna and the electronic unit of the receiver detect a complex signal (for example, its amplitude and phase), which reflects both the field of the incident radiation and the scattered field.

Для того, чтобы решить уравнение 4, нам требуются данные о границах для того, чтобы ограничить масштабы вычислений. Для этой цели можно использовать как данные о неотражающих, так и отражающих (металлических) границах объекта. Взаимодействие электромагнитных полей с антенной решается как отдельная задача.In order to solve equation 4, we need boundary data in order to limit the scope of the calculations. For this purpose, you can use both data on non-reflecting and reflecting (metallic) boundaries of the object. The interaction of electromagnetic fields with the antenna is solved as a separate task.

Модели антеннAntenna Models

В конкретных приложениях величина полей падающего излучения является важным компонентом алгоритма реконструкции. С использованием способа конечных разностей во временной области (FDTD) было установлено, что для передатчика с волноводом прямоугольного сечения (один из вариантов антенны) распределение поля может быть описано как векторный интеграл Киргхофа с косинусоидальным распределением электрического поля по краю антенны, как показано в уравнении 5 в US 7239731. Уравнение (5) подтверждается результатами экспериментов. Тот же самый тип антенны может использоваться и в качестве ресивера. Для описания процесса записи сигнала можно использовать принцип взаимности. Он дает различные формы выражения записанного сигнала. Две формы используются в наших расчетах. Во-первых, величина S ij может быть вычислена с помощью уравнения 6 в US 7239731, где S ij - сигнал, полученный на антенне номер i в ситуации, когда антенна номер j работает как передатчик или источник, C 1 является константой, E i означает распределение электрического поля, созданного работающей на прием антенной, E j означает распределение электрического поля, созданного антенной - источником, Δε - распределение диэлектрической проницаемости объекта, а интеграл берется в области V, где расположен объект. Уравнение 6 используется для решения обратной задачи, приведенной в уравнении 7 US 7239731, где интеграл распределяется по поверхности области.In specific applications, the magnitude of the fields of the incident radiation is an important component of the reconstruction algorithm. Using the finite time difference method (FDTD), it was found that for a transmitter with a rectangular waveguide (one of the antenna variants), the field distribution can be described as the Kirghof vector integral with the cosine distribution of the electric field along the edge of the antenna, as shown in equation 5 in US 7239731. Equation (5) is confirmed by experimental results. The same type of antenna can also be used as a receiver. To describe the process of recording a signal, the principle of reciprocity can be used. It gives various forms of expression of the recorded signal. Two forms are used in our calculations. First, the value of S ij can be calculated using equation 6 in US 7239731, where S ij is the signal received at the antenna number i in the situation when the antenna number j works as a transmitter or source, C 1 is a constant, E i means distribution of the electric field created by the receiving antenna, E j means the distribution of the electric field created by the source antenna, Δε is the distribution of the dielectric constant of the object, and the integral is taken in the region V where the object is located. Equation 6 is used to solve the inverse problem given in equation 7 of US 7239731, where the integral is distributed over the surface of the region.

Блок решения прямых задачDirect Problem Solving Unit

Для решения прямых задач может быть использован способ сопряженных градиентов с предварительной обработкой. Для этого уравнение (4) может быть переписано в форме, приведенной в уравнении (8) в US 7239731, где k av - это среднее значение k. Оператор предобусловливания может быть построен как первый шаг итеративного процесса, показанного в уравнении (9) US 7239731. Учитывая тот факт, что левая часть уравнения (8) представляет собой выражение с постоянным коэффициентом, уравнение (9) может быть решено на этапе 1075 с использованием синусоидального преобразования Фурье для случая с нулевыми граничными условиями по границе области расчетов. Затем применяется способ Р.А. Джеймса (изначально изобретенный для статических задач, но впоследствии развитый для электромагнитных задач) для того, чтобы граничные условия не отражались. Этот прием создает очень надежный и эффективный способ. Вычислительные эксперименты показывают, что итеративный процесс работает при любых разумных контрастах и обеспечивает учет неотражающих условий с очень высокой степенью точности. Использование синусоидального преобразования Фурье на этапе 1075 может ускорить расчеты в восемь раз, чем при стандартном подходе Фурье.To solve direct problems, a method of conjugate gradients with preliminary processing can be used. For this, equation (4) can be rewritten in the form given in equation (8) in US 7239731, where k av is the average value of k . The precondition operator can be constructed as the first step of the iterative process shown in equation (9) US 7239731. Given the fact that the left side of equation (8) is an expression with a constant coefficient, equation (9) can be solved in step 1075 using sinusoidal Fourier transform for the case with zero boundary conditions along the boundary of the calculation domain. Then the method of R.A. James (originally invented for static problems, but subsequently developed for electromagnetic problems) so that the boundary conditions are not reflected. This technique creates a very reliable and efficient way. Computational experiments show that the iterative process works with any reasonable contrasts and ensures that non-reflective conditions are taken into account with a very high degree of accuracy. Using the sinusoidal Fourier transform at step 1075 can speed up the calculations by eight times than with the standard Fourier approach.

На ФИГ. 10A представлена диаграмма последовательности операций части 1035 решателя прямых задач процесса воссоздания изображений. Решатель прямых задач 1035 используется только для решения обратной задачи. Вводными данными в данном случае является распределение диэлектрических свойств в форме трехмерного массива, который получается на этапе 1060. Для первого этапа итерации эти вводные данные получают из внешнего источника, а при последующих итерациях их получают из предшествующей итерации. Далее, на этапе 1065 осуществляется подготовка параметров и массивов, которые не меняются в процессе решения прямых задач: количество волн, расчетные сетки, а также функцию Грина для равномерной области. После этого проводится итерационная процедура сопряженных градиентов на этапах 1070 и 1080. Во-первых, исходный член уравнения (4) рассчитывается на этапе 1070. Затем, каждый этап способа сопряженных градиентов требует быстрых преобразований Фурье исходных функций, как показано на этапе 1075. Для того чтобы прекратить итерации, конвергентность процесса проверяется на этапе 1080. Как только итерационная процедура завершена, неотражающие граничные условия должны быть применены на этапе 1085. И наконец, результат вычисления в ходе процесса 1035 создается на этапе 1090. Результат включает в себя массивы, содержащие электрические поля внутри вычислительной области, и сигналы на ресиверах для всех позиций передатчиков.In FIG. 10A is a flowchart of a direct recreation process solver part 1035 of the image reconstruction process. Direct Problem Solver 1035 is used only to solve the inverse problem. The input data in this case is the distribution of dielectric properties in the form of a three-dimensional array, which is obtained at step 1060. For the first stage of iteration, these input data are obtained from an external source, and at subsequent iterations they are obtained from the previous iteration. Next, at step 1065, parameters and arrays are prepared that do not change in the process of solving direct problems: the number of waves, computational grids, and also the Green function for a uniform region. After that, the iterative procedure of conjugate gradients is carried out at steps 1070 and 1080. First, the initial term of equation (4) is calculated at step 1070. Then, each step of the method of conjugate gradients requires fast Fourier transforms of the original functions, as shown in step 1075. To do this to terminate the iteration, the convergence of the process is checked at step 1080. Once the iterative procedure is completed, non-reflective boundary conditions must be applied at step 1085. Finally, a calculation result is generated during process 1035 at 1090. The result includes arrays containing electric fields within the computational domain, and signals at the receivers for all transmitter positions.

Блок решения обратных задачInverse problem solving block

Для решения обратной задачи в микроволновой (электромагнитной) томографии может быть применен способ градиентов или способ Ньютона. В случае трехмерного вектора в цилиндрической геометрии этот способ нуждается в значительных модификациях по сравнению с двумерными и скалярными случаями. В целом, обратная задача в электромагнитной томографии может быть сформулирована как задача минимизации, показанная в уравнении (10) в US 7239731, где S ijtheor - это теоретические значения сигнала, S ijexper - это экспериментальные значения сигнала, и последний компонент - это функционал Тихонова.To solve the inverse problem in microwave (electromagnetic) tomography, the gradient method or the Newton method can be applied. In the case of a three-dimensional vector in cylindrical geometry, this method needs significant modifications in comparison with two-dimensional and scalar cases. In general, the inverse problem in electromagnetic tomography can be formulated as the minimization problem shown in equation (10) in US 7239731, where S ij theor are the theoretical values of the signal, S ij exper are the experimental values of the signal, and the last component is the functional Tikhonov.

Важный момент любой процедуры минимизации для способов, основанных на градиентах, - это способ расчета самого градиента. Было доказано, что градиент функционала в нашем случае рассчитывается уравнением (11) US 7239731, где E j и G ij - это решения уравнений (12) и (13) в US 7239731. Функции F j и P ij описывают диаграммы поля для антенн 48, которые используются как источники и детекторы, соответственно.An important point of any minimization procedure for methods based on gradients is the method of calculating the gradient itself. It was proved that the functional gradient in our case is calculated by equation (11) US 7239731, where E j and G ij are the solutions of equations (12) and (13) in US 7239731. The functions F j and P ij describe field diagrams for antennas 48 which are used as sources and detectors, respectively.

Прямое вычисление с использованием уравнения (11) занимает очень много времени даже для двухмерного случаях и не может эффективно применяться в трехмерном случае. Причина этого заключается в том, что на каждом этапе требуется решение N × M прямых задач, где N - это количество передатчиков, а M - количество ресиверов. В предшествующем "скалярном" решении было показано, а в случае векторного решения может быть сделано обобщение, что функция, показанная в уравнении (14) в US 7239731, может быть решением уравнения (15) US 7239731. В результате на каждом этапе итерации необходимо решить только две прямые задачи.Direct calculation using equation (11) takes a very long time even for two-dimensional cases and cannot be effectively applied in the three-dimensional case. The reason for this is that at each stage, solving N × M direct problems is required, where N is the number of transmitters and M is the number of receivers. In the previous “scalar” solution, it was shown, and in the case of a vector solution, a generalization can be made that the function shown in equation (14) in US 7239731 can be a solution of equation (15) US 7239731. As a result, at each stage of the iteration, it is necessary to solve only two direct tasks.

Расчет суммы в правой части уравнения (15) остается сложной задачей, поскольку он требует суммирования по всем ресиверам для всех ячеек вычислительной сети. Для преодоления этого препятствия может быть применена двухэтапная процедура. Во-первых, уравнение (16) в US 7239731 может быть рассчитано по поверхности области вычисления. Это требует значительно меньших вычислительных затрат по сравнению с вычислениями в правой части уравнения (15). Во-вторых, уравнение (17) в US 7239731 может быть решено с указанными граничными условиями. Уравнение (17) представляет собой уравнение с постоянными коэффициентами и может быть легко решено с использованием синусоидального быстрого преобразования Фурье.The calculation of the sum on the right side of equation (15) remains a difficult task, since it requires summation over all receivers for all cells of the computer network. To overcome this obstacle, a two-step procedure can be applied. First, equation (16) in US 7,239,731 can be calculated over the surface of the computational domain. This requires significantly lower computational costs compared with the calculations on the right side of equation (15). Secondly, equation (17) in US 7239731 can be solved with the specified boundary conditions. Equation (17) is an equation with constant coefficients and can be easily solved using a sinusoidal fast Fourier transform.

И наконец, один шаг способа градиента требует решения двух прямых задач (уравнения (12) и (15)) плюс одно уравнение (уравнение (17)) с постоянными коэффициентами. В целом, эта процедура представляется самой быстрой из известных процедур.Finally, one step of the gradient method requires solving two direct problems (equations (12) and (15)) plus one equation (equation (17)) with constant coefficients. In general, this procedure seems to be the fastest known procedure.

Один шаг итерационной процедуры может быть выполнен, как показано в уравнении (18) в US 7239731, где итерационный шаг выбирается способом проб. Ограничения на верхнюю и нижнюю границы значений диэлектрических свойств и значения диэлектрических свойств по границе объекта применяются на этом этапе.One step of the iterative procedure can be performed as shown in equation (18) in US 7239731, where the iterative step is selected by the sample method. Restrictions on the upper and lower boundaries of the values of dielectric properties and values of dielectric properties along the boundary of the object are applied at this stage.

На ФИГ. 10B представлена принципиальная схема части решателя инверсных задач 1000 в процессе воссоздания изображения, когда применяется градиентный способ и/или способ Ньютона. На этапе 1005 получаются вводные данные. Вводные данные для решателя обратных задач 1000 включают в себя физические и геометрические параметры вычислительного процесса: размеры области вычислений, рабочая частота, максимальной число итераций и сигналов с антенн 48. Далее, на этапе 1010, осуществляется подготовка параметров и массивов, которые не меняются в процессе итерации при решении обратных задач. Такие параметры могут включать в себя, помимо прочего, количество волн, расчетные сетки, а также функцию Грина для равномерной области. После этого проводится итерационная процедура вычисления градиента остаточной функции (уравнение (11)) и/или обращения матрицы (для способов, основанных на способе Ньютоне) на этапе 1015. Для того чтобы прекратить итерации, конвергентность процесса проверяется на этапе 1020. Это включает в себя сравнение значения остаточной погрешности с расчетной погрешностью эксперимента. Как только итерационная процедура завершена, неотражающие граничные условия должны быть применены на этапе 1025. И наконец, результат вычисления в ходе процесса 1000 создается на этапе 1030. Результат включает в себя распределение диэлектрических свойств в форме двухмерного и трехмерного массива.In FIG. 10B is a schematic diagram of a portion of an inverse problem solver 1000 during image reconstruction when a gradient method and / or Newton method is applied. At 1005, input data is obtained. The input data for the inverse problem solver 1000 includes the physical and geometric parameters of the computational process: dimensions of the computational domain, operating frequency, maximum number of iterations and signals from antennas 48. Next, at step 1010, the preparation of parameters and arrays that do not change during the process iterations when solving inverse problems. Such parameters may include, but are not limited to, the number of waves, computational grids, as well as the Green's function for a uniform region. After that, an iterative procedure for calculating the gradient of the residual function (equation (11)) and / or matrix inversion (for methods based on the Newton method) is performed at step 1015. In order to stop the iteration, the convergence of the process is checked at step 1020. This includes comparing the value of the residual error with the calculated error of the experiment. Once the iterative procedure is completed, non-reflective boundary conditions should be applied at step 1025. Finally, the calculation result in process 1000 is created at step 1030. The result includes the distribution of dielectric properties in the form of a two-dimensional and three-dimensional array.

ФИГ. 10С - принципиальная схема блока расчета градиента 1015 в процессе воссоздания изображения; прямая волна рассчитывается на этапе 1035 по уравнению (12), после чего на этапе 1040 осуществляется расчет по уравнению (16) источника волны обратного распространения по границам вычислительной области. Затем на этапе 1045 источник волны обратного распространения рассчитывается в объеме вычислительной области уравнением (17), и волна обратного распространения рассчитывается путем решения уравнения (13) на этапе 1050. И наконец, градиент рассчитывается уравнением (11) на этапе 1055.FIG. 10C is a schematic diagram of a gradient calculation block 1015 in the process of image reconstruction; the direct wave is calculated in step 1035 by equation (12), after which, in step 1040, the source of the back propagation wave along the boundaries of the computational domain is calculated by equation (16). Then, at step 1045, the back propagation wave source is calculated in the computational domain volume by equation (17), and the back propagation wave is calculated by solving equation (13) in step 1050. Finally, the gradient is calculated by equation (11) in step 1055.

Алгоритм реконструкции изображения, который является предметом данного изобретения, имеет множество преимуществ. Например, за счет использования неотражающих граничных условий плюс синусоидальное быстрое преобразование Фурье, решатель прямых задач по данному изобретению является самым эффективным. Кроме того, предлагаемый способ расчета так называемой обратной волны (уравнения (15), (16), (17)) позволяет работать в реальной трехмерной конфигурации с многочисленными антеннами. Кроме того, способ расчета сигнала (уравнение (7)) отличается от любых других и позволяет симулировать работу каждой антенны с высокой степенью точности, и сам математический алгоритм по сути является параллельным, что имеет особенные преимущества для параллельных вычислений.The image reconstruction algorithm, which is the subject of this invention, has many advantages. For example, by using non-reflective boundary conditions plus a sinusoidal fast Fourier transform, the direct problem solver of this invention is the most effective. In addition, the proposed method for calculating the so-called backward wave (equations (15), (16), (17)) allows you to work in a real three-dimensional configuration with multiple antennas. In addition, the method of calculating the signal (equation (7)) is different from any others and allows you to simulate the operation of each antenna with a high degree of accuracy, and the mathematical algorithm itself is essentially parallel, which has special advantages for parallel calculations.

ФИГ. 11 - схематическое изображение, иллюстрирующее использование системы 10 и способов, показанных на ФИГ. 2-10, в составе системы построения четырехмерных дифференциальных (динамических) объединенных ЭМТ изображений 100, используемой в качестве одной или нескольких приоритетных практических воплощений данного изобретения. В настоящей заявке ε* означает сложное число, если не указано иначе. Система включает в себя "блок для работы с ноу-хау" 102, "модуль оценки задач в связи с затуханием сигнала и физическими границами" 104, "модуль настройки и тестирования системы ЭМТ" 106, "модуль воссоздания изображений" 108, "модуль построения дифференциального изображения" 110, "модуль коррекции движений" 112 и "модуль формирования объединенных изображений" 114.FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the use of the system 10 and the methods shown in FIG. 2-10, as part of a system for constructing four-dimensional differential (dynamic) combined EMT images 100, used as one or more priority practical embodiments of the present invention. In this application, ε * means a complex number, unless otherwise indicated. The system includes a “know-how unit” 102, a “module for evaluating tasks in connection with signal attenuation and physical boundaries” 104, a module for tuning and testing the EMT system "106," a module for reconstructing images "108," a building module differential image "110," motion correction module "112 and" combined image forming module "114.

Как показано в нижнем правом углу, два важных вводных фактора способа и системы - это тип исследования построения изображений и продолжительность исследования (T_study). Тип исследования построения изображений может быть, например: i) динамическим исследованием нормальной физиологической активности в мягких тканях конечности или ткани миокарда или мозговой ткани, ii) исследованием контролируемого стресса для оценки функциональной жизнеспособности тканей (например, миокарда или мышечной ткани) в ходе физического стресса (тренировки) или стресса, вызванного фармакологически (например, с использованием добутамина в ходе уже одобренной клинической процедуры), iii) введением электромагнитного контрастного агента(ов) (например, синтезированного из составных функциональных наночастиц), или аналогичного вещества, или представлять собой сочетание указанных выше типов. Продолжительность исследования (T_study) может быть вводным фактором, например, в секундах или в количестве циклов физиологической активности (например, сердечные циклы).As shown in the lower right corner, two important input factors of the method and system are the type of imaging study and the duration of the study ( T_study ). A type of imaging study can be, for example: i) a dynamic study of normal physiological activity in the soft tissues of a limb or myocardial tissue or brain tissue, ii) a controlled stress study to assess the functional viability of tissues (e.g. myocardium or muscle tissue) during physical stress ( training) or pharmacologically induced stress (for example, using dobutamine during an already approved clinical procedure), iii) the introduction of electromagnetic contrast a gent (s) (for example, synthesized from composite functional nanoparticles), or a similar substance, or be a combination of the above types. The duration of the study ( T_study ) may be an introductory factor, for example, in seconds or in the number of cycles of physiological activity (for example, cardiac cycles).

Исходя из вводного фактора, система рассчитывает, как представлено блоком для работы с ноу-хау 102, различные желаемые параметры системы. В число таких параметров, предпочтительно, входят необходимое временное разрешение (временные интервалы между каждым циклом (кадром) получения данных ЭМТ), количество кадров, которые должны быть получены системой, необходимая точность измерений по амплитуде, необходимая точность изменений по фазе, а также необходимая точность изменений по поляризации (если необходимо).Based on the introductory factor, the system calculates, as represented by the know-how block 102, various desired system parameters. These parameters preferably include the necessary time resolution (time intervals between each cycle (frame) of EMT data acquisition), the number of frames that must be received by the system, the necessary accuracy of measurements in amplitude, the necessary accuracy of changes in phase, and also the necessary accuracy changes in polarization (if necessary).

Используя эту информацию, "модуль оценки задач в связи с затуханием сигнала и физическими границами" 104 рассчитывает i) оптимальные диэлектрические свойства (ε* 0 =ε' 0 +jε" 0) соответствующего раствора (раствором наполняется сканирующая камера), в основном путем оптимизации компонента затухания сигнала (ε" 0), и ii) ширину полосы пропускания по промежуточной частоте системы на основе требуемого временного разрешения и количества каналов системы, которые необходимо получить. Затем готовится соответствующий раствор путем смешивания воды, спирта и соли или других компонентов, как указано выше, в необходимой концентрации, соответствующей желаемым диэлектрическим свойствам (ε* 0 =ε' 0 +jε" 0). Рабочая или сканирующая камера 12 может быть затем заполнена таким раствором.Using this information, the “task evaluation module due to signal attenuation and physical boundaries” 104 calculates i) the optimal dielectric properties ( ε * 0 = ε ' 0 + jε " 0 ) of the corresponding solution (the scanning chamber is filled with the solution), mainly by optimization the signal attenuation component ( ε " 0 ), and ii) the bandwidth of the intermediate frequency of the system based on the required time resolution and the number of system channels that need to be obtained. An appropriate solution is then prepared by mixing water, alcohol and salt or other components, as described above, in the required concentration corresponding to the desired dielectric properties ( ε * 0 = ε ' 0 + jε " 0 ). The working or scanning chamber 12 can then be filled such a solution.

Используя "модуль настройки и тестирования системы ЭМТ" 106, система 100, в том числе система ЭМТ 10, настраивается и приводится в исходное положение и, после заправки раствором, может быть проведен тест с использованием "пустой" камеры, т.е. при этом камера 12 заполнена соответствующим раствором, но отсутствует объект 19 исследования или раствор или гель 17 внутри. Это позволяет убедиться, что система имеет желаемые параметры.Using the "module for tuning and testing the EMT system" 106, the system 100, including the EMT system 10, is adjusted and brought to its original position, and after filling with the solution, a test can be performed using the "empty" camera, i.e. however, the chamber 12 is filled with an appropriate solution, but there is no research object 19 or solution or gel 17 inside. This makes sure that the system has the desired parameters.

Когда система 100 готова, исследуемый объект 19 помещается в сканирующую камеру 12, вместе с раствором или гелем 17, и происходит получение полного комплекта данных ЭМТ (кадров), как описано выше, в каждый момент времени T0, T1T_study. Первичные данные ЭМТ на каждый момент времени подаются в блок воссоздания изображения 108 для расчета абсолютного анатомического изображения в каждый интервал времени T0, T1T_study. Абсолютное анатомическое изображение, которое определяется на момент T0, который далее иногда именуется "Исходное изображение", используется для расчета дифференциального изображения и объединенных изображений во все дальнейшие моменты времени T1T_study. Для кадра T0 начальным моментом (изначальное распределение диэлектрических свойств в области, изображение которой получается) для процедуры итерационного восстановления изображения может быть равномерное распределение соответствующего раствора ε* 0 =ε' 0 +jε" 0 в пределах области, изображение которой получается. Для всех других кадров (T1T_study) начальным моментом может быть равномерное распределение соответствующего раствора ε* 0 =ε' 0 +jε" 0 в пределах области, изображение которой получается (Исходное изображение (ε* frame T0)), или же, в качестве альтернативы, начальным моментом может быть реконструированное изображение из предыдущего кадра. Другими словами, исходное изображение (ε* frame T0), которое представляет собой реконструированное распределение диэлектрических свойств на момент T0, может быть использовано в качестве начальной точки для воссоздания изображения на другие моменты времени (кадры) T1T_study, или же, в качестве альтернативы, изображение, реконструированное на момент Ti (ε* frame Ti), может быть использовано в качестве начальной точки для воссоздания изображения в кадрах i+1, i+2 и т.д. Это значительно ускоряет процедуру воссоздания изображения за счет сокращения необходимого количества итераций.When the system 100 is ready, the test object 19 is placed in the scanning chamber 12, together with the solution or gel 17, and a complete set of EMT data (frames) is obtained, as described above, at each time point T0 , T1 ... T_study . Primary EMT data for each moment of time is supplied to the image reconstruction block 108 for calculating the absolute anatomical image at each time interval T0 , T1 ... T_study . The absolute anatomical image, which is determined at the moment T0 , which is sometimes referred to as the "Original Image", is used to calculate the differential image and the combined images at all further time instants T1 ... T_study . For frame T0, the initial moment (the initial distribution of dielectric properties in the region whose image is obtained) for the iterative image reconstruction procedure can be the uniform distribution of the corresponding solution ε * 0 = ε ' 0 + jε " 0 within the region whose image is obtained. For all others frames ( T1 ... T_study ), the initial moment may be the uniform distribution of the corresponding solution ε * 0 = ε ' 0 + jε " 0 within the region, the image of which is obtained (Original image ( ε * frame T0 )), or, as Alternatively, the starting point may be the reconstructed image from the previous frame. In other words, the original image ( ε * frame T0 ), which is the reconstructed distribution of dielectric properties at the time T0 , can be used as a starting point for reconstructing the image at other time instants (frames) T1 ... T_study , or alternatively , the image reconstructed at the time Ti ( ε * frame Ti ) can be used as a starting point for reconstructing the image in frames i + 1 , i + 2 , etc. This greatly speeds up the process of image reconstruction by reducing the required number of iterations.

"Модуль построения дифференциального изображения" 110 рассчитывает дифференциальные изображения между изначальным кадром T0 и текущим кадром Ti следующим образом:The "differential image building module" 110 calculates differential images between the original frame T0 and the current frame Ti as follows:

ε*ε * diffdiff =(ε*= (ε * frame Tiframe Ti -ε*-ε * frame T0frame T0 )/ε*) / ε * frame T0frame T0 ×100 [%]× 100 [%]

Крайне желательно, чтобы реконструированные изображения на моменты T0 и Ti были неподвижными. Несмотря на очень короткое время получения (предпочтительно, порядка десятка миллисекунд или меньше), может потребоваться корректировка на движение. Это может быть осуществлено в "модуле коррекции движения" 112.It is highly desirable that the reconstructed images at moments T0 and Ti be still. Despite the very short time it takes (preferably, about ten milliseconds or less), a movement adjustment may be required. This can be done in the "motion correction module" 112.

Объединенное изображение на каждый момент времени Ti может быть получено через "модуль формирования объединенных изображений" 114. В качестве одного из вариантов, фоновое изображение, представляющее собой абсолютное анатомическое изображение биологического объекта 19, создается с использованием серой гаммы, а дифференциальное по времени изображение, созданное с использованием цветной гаммы, накладывается на фоновое изображение. На абсолютном анатомическом изображении костные участки, имеющие низкие диэлектрические свойства, могут быть переданы с использованием более темных оттенков серого, а мягкие ткани могут быть переданы с использованием более светлых оттенков серого. На дифференциальном по времени изображении, которое отражает физиологическую активность или вмешательства в ходе исследования, степень изменений может быть передана, как показано на цветной полосе как процентиль изменений. Простые примеры таких объединенных изображений, полученных в ходе предварительных экспериментов с использованием указанных выше систем и способов, описанных выше, приведены далее.The combined image at each point in time Ti can be obtained through the "combined image forming module" 114. As one of the options, the background image, which is the absolute anatomical image of the biological object 19, is created using gray scale, and the time-differential image created using color gamut, superimposed on the background image. In an absolute anatomical image, bone regions having low dielectric properties can be transmitted using darker shades of gray, and soft tissues can be transmitted using lighter shades of gray. In a time-differential image that reflects physiological activity or interventions during the study, the degree of change can be transmitted, as shown in the color bar as a percentile of the change. Simple examples of such combined images obtained during preliminary experiments using the above systems and methods described above are given below.

Примеры: Средняя часть передней ноги свиньиExamples: Middle part of the front leg of the pig

Для проверки описанной в настоящей заявке методологии были проведены эксперименты с использованием части средней части передней ноги свиньи. ФИГ. 12 - фотография анатомического поперечного разреза средней части передней ноги свиньи, которая использовалась в ходе указанных экспериментов.To verify the methodology described in this application, experiments were conducted using part of the middle part of the front leg of the pig. FIG. 12 is a photograph of an anatomical cross section of the middle part of the front leg of the pig, which was used during these experiments.

Одна серия экспериментов была сосредоточена на изменениях, связанных с кровообращением, включая сравнение изменений систолического и диастолического давления и сравнение реперфузии и окклюзии. ФИГ. 13A и 13B и ФИГ. 14A-14B являются результатами построения изображений, представляющих собой объединенные изображения, в упрощенном двухмерном виде, изменений в кровообращении в случае изменения систолического и диастолического давления, а также изменений в кровообращении в случае реперфузии и окклюзии, соответственно; На каждой паре результатов, результат получения изображения вверху представляет собой объединенное изображение ε', и результат получения изображения внизу представляет собой объединенное изображение ε". Для реконструкции 2D изображения был применен итеративный способ Ньютона. Реконструированные абсолютные анатомические изображения (фоновое изображение, представленное в серой цветовой гамме) хорошо соотносимы с анатомией (как представлено на ФИГ. 2) и на них четко видна костная область, имеющая низкие диэлектрические свойства (темные оттенки серого), и мягкие ткани, обладающие более высокими диэлектрическими свойствами (более светлые оттенки серого). Хотя в этих экспериментах реконструированные значения диэлектрических свойств выходят за рамки ожидаемых/табличных свойств тканей, по крайней мере одно дополнительное исследование продемонстрировало возможность более точной реконструкции абсолютных значений диэлектрических свойств даже при шумовом коэффициенте в 5-10%. Задача в основном характеризуется сложностью и необходимостью ее оптимизации.One series of experiments focused on changes related to blood circulation, including a comparison of changes in systolic and diastolic pressure and a comparison of reperfusion and occlusion . FIG. 13A and 13B and FIG. 14A-14B are the results of constructing images representing combined images in a simplified two-dimensional form, changes in blood circulation in case of changes in systolic and diastolic pressure, as well as changes in blood circulation in case of reperfusion and occlusion, respectively; On each pair of results, the result of the image at the top is the combined image of ε ' , and the result of the image at the bottom is the combined image of ε . " Newton's iterative method was used to reconstruct the 2D image. Reconstructed absolute anatomical images (background image shown in gray color gamma) are well correlated with anatomy (as shown in FIG. 2) and they clearly visible bone region having low dielectric properties (dark ttenki gray), and soft tissues having a high dielectric properties (lighter shades of gray). While these experiments, the reconstructed values of the dielectric properties are beyond the expected / tabular properties of tissues, at least one additional study showed the possibility of a more exact reconstruction of the absolute values of dielectric properties even with a noise factor of 5-10%. The task is mainly characterized by the complexity and the need to optimize it.

В каждом объединенном изображении выделенный цветом участок указывает на степень физиологического изменения, которое возникает в результате вмешательства в мягкую ткань, выраженную в процентах. На ФИГ. 13A-13B, которые соответствуют изменениям в кровообращении для случая систолического-диастолического давления, такой показатель рассчитывается как (ε_систолическое - ε_диастолическое)/ε_диастолическое (выраженное в процентах), а на ФИГ. 14A-14B, которые соответствуют изменениям кровообращения для случая реперфузии и окклюзии, такой показатель рассчитывается как (ε_реперфузия - ε_окклюзия)/ε_окклюзия (выраженный в процентах). Существование таких изменений в ε' и ε", которые возникли за счет физиологических изменений, возникших в результате вмешательства в мягкую ткань, было установлено ранее. По меньшей мере в одном исследовании, проведенном одним или несколькими из данных изобретателей, имели место различия в замеренных электромагнитных полях до 10-20% по амплитуде и 4-6° по фазе, которые были зарегистрированы только на двух-трех ресиверах из максимум тринадцати ресиверов в экспериментальной системе (для конкретной конфигурации передатчиков/ресиверов). Можно ожидать улучшенных результатов, если использовать больше ресиверов на область замеров.In each combined image, the highlighted area indicates the degree of physiological change that occurs as a result of interference with soft tissue, expressed as a percentage. In FIG. 13A-13B, which correspond to changes in blood circulation for the case of systolic-diastolic pressure, this indicator is calculated as (ε_systolic -ε_diastolic)/ ε_diastolic (expressed as a percentage), and in FIG. 14A-14B, which correspond to changes in blood circulation for the case of reperfusion and occlusion, this indicator is calculated as (ε_reperfusion -ε_occlusion)/ ε_occlusion (expressed as a percentage). The existence of such changes in ε 'and ε "that have arisen due to physiological changes resulting from an intervention in soft tissue has been established previously.In at least one study conducted by one or more of these inventors, there were differences in the measured electromagnetic fields of up to 10-20% in amplitude and 4-6 ° in phase, which were recorded only on two or three receivers out of a maximum of thirteen receivers in the experimental system (for a specific configuration of transmitters / receivers). Better results can be expected if more receivers are used per measurement area.

Дифференциальные по времени изображения, объединенные с анатомическими, показанные на ФИГ. 13A-13B и ФИГ. 14A-14B, указывают на связанные с кровообращением изменения, при этом они соответствуют анатомическому расположению кровеносных сосудов. Процент изменений был небольшим, в пределах 1% на ε' и 2-3% на ε". В этом отношении следует понимать, что в микроволновой томографии реконструируются средние диэлектрические свойства свыше определенного значения. В данном случае включены кровеносные сосуды вместе с частью скелетных мышц. В ранних экспериментах без построения изображений и в компьютерных симуляциях изобретатели предположили, что несмотря на факт того, что технология МВТ находится на раннем этапе своего развития, по оценкам, эта технология даст возможность осуществлять реконструкцию изменений в объеме примерно 3-5% от общего поперечного кровотока. Могут быть проведены дополнительные исследования с целью проверки взаимосвязи между изменениями в кровотоке в конечности и значениями реконструированных дифференциальных изображений. Это позволит непосредственно применять эту передовую технологию построения изображений.Differential time images combined with anatomical ones shown in FIG. 13A-13B and FIG. 14A-14B, indicate changes associated with blood circulation, while they correspond to the anatomical location of blood vessels. The percentage of changes was small, within 1% on ε ' and 2-3% on ε " . In this regard, it should be understood that in the microwave tomography reconstructed average dielectric properties above a certain value. In this case, blood vessels are included along with part of the skeletal muscles In the early experiments without imaging and in computer simulations, the inventors suggested that despite the fact that the MW technology is at an early stage of its development, it is estimated that this technology will enable struction of changes in the amount of approximately 3-5% of the total cross-flow. Additional studies to examine the relationship between the changes in blood flow in the limbs and differential values of the reconstructed image. This will directly apply this advanced technology imaging can be performed.

Еще одна серия экспериментов была посвящена развитию симулированного синдрома повышенного давления в конечности свиньи. В ходе одного из проведенных экспериментов система МВТ 100 была применена на частоте в 1,05 ГГц, а в ходе другого - система 100 была применена на частоте 1,5 ГГц. ФИГ. 15A-15B и ФИГ. 16А-16В представляют собой результаты построения изображений, представленные в виде объединенных изображений, в упрощенном двухмерном виде, синдрома повышенного давления локализованного повреждения, выявленного через пять минут (+5) и через шестнадцать минут (+16) после его возникновения, соответственно, с использованием рабочей частоты 1,05 ГГц. ФИГ. 17A-17B и ФИГ. 18А-18В представляют собой результаты построения изображений, представленные в виде объединенных изображений, в упрощенном двухмерном виде, синдрома повышенного давления локализованного повреждения, выявленного через пять минут (+5) и через шестнадцать минут (+16) после его возникновения, соответственно, с использованием рабочей частоты 1,5 ГГц. На каждой паре результатов, результат получения изображения вверху представляет собой объединенное изображение ε', и результат получения изображения внизу представляет собой объединенное изображение ε". Для реконструкции 2D изображения был применен итеративный способ Ньютона. Как и в экспериментах с изменениями, связанными с кровообращением, реконструированные абсолютные анатомические изображения (фоновое изображение, представленное в серой цветовой гамме) хорошо соотносимы с анатомией (как представлено на ФИГ. 2) и на них четко видна костная область, имеющая низкие диэлектрические свойства (темные оттенки серого), и мягкие ткани, обладающие более высокими диэлектрическими свойствами (более светлые оттенки серого).Another series of experiments was devoted to the development of a simulated pig pressure syndrome.In one of the experiments, the MVT 100 system was applied tofrequency of 1.05 GHz, and in the course of another - system 100 was applied at a frequency of 1.5 GHz. FIG. 15A-15B and FIG. 16A-16B are the results of imaging, presented in the form of combined images, in a simplified two-dimensional form, of the syndrome of increased pressure of localized damage identified five minutes (+5) and sixteen minutes (+16) after its occurrence, respectively, using operating frequency of 1.05 GHz. FIG. 17A-17B and FIG. 18A-18B are the results of imaging, presented in the form of combined images, in a simplified two-dimensional form, of the syndrome of increased pressure of localized damage identified five minutes (+5) and sixteen minutes (+16) after its occurrence, respectively, using operating frequency 1.5 GHz. On each pair of results, the result of the image above is a combined imageε ', and the result of the image below is a combined imageε ". Newton's iterative method was used to reconstruct the 2D image. As in the experiments with changes related to blood circulation, the reconstructed absolute anatomical images (the background image shown in gray) are well correlated with the anatomy (as shown in FIG. 2) and the bone region having low dielectric properties is clearly visible on them ( dark shades of gray), and soft fabrics with higher dielectric properties (lighter shades of gray).

В каждом объединенном изображении выделенный цветом участок указывает на степень физиологического изменения, связанного с развитием симулированного синдрома повышенного давления, выраженную в процентах. Значение изменения рассчитывается как (ε_+ x мин. с момента возникновения повышенного давления - ε_исходное)/ε_исходное (в процентах). Как и в случае изменений, связанных с кровообращением, существование таких изменений в ε' и ε" было установлено ранее. Однако общие различия, связанные с развитием симулированного синдрома повышенного давления в конечности животного, намного более значительны: до шести раз по амплитуде и до 150° по фазе через 16 минут после развития синдрома. Это указывает на уверенную реконструкцию изображения, показывающего расположение и степени повреждения в мягких тканях конечности.In each combined image, the color-highlighted area indicates the degree of physiological change associated with the development of a simulated high blood pressure syndrome, expressed as a percentage. The change value is calculated as (ε_+ x min from the moment of increased pressure -ε_ source)/ ε_initial (in percent). As in the case of changes associated with blood circulation, the existence of such changes in ε 'and ε "was established earlier. However, the general differences associated with the development of a simulated syndrome of high blood pressure in the limbs of an animal are much more significant: up to six times in amplitude and up to 150 ° in phase 16 minutes after the development of the syndrome. This indicates a confident reconstruction of the image showing the location and extent of damage in the soft tissues of the limb.

Дифференциальные по времени изображения, объединенные с анатомическими, показанные на ФИГ. 15-18, указывают изменения в конечности, связанные с развитием симулированного синдрома повышения давления, и соответствуют анатомическому расположению вмешательства. Более конкретно, изображения показывают, что имело место ожидаемое скопление дополнительной жидкости, на которое указывают ярко выраженные участки от синего до красного на дифференциальном изображении. На данный момент изобретатели не смогли методологически выполнить эксперименты МВТ, одновременно проследив за локальным давлением в качестве самостоятельного маркера повреждения. Однако визуальный осмотр показал явные признаки опухоли. Кроме того, после непосредственного вливания раствора Рингера в мышечный отдел наблюдался сниженный артериальный кровоток (на 20%), что указывает на повышение локального давления.Differential time images combined with anatomical ones shown in FIG. 15-18, indicate changes in the limbs associated with the development of a simulated pressure increase syndrome, and correspond to the anatomical location of the intervention. More specifically, the images show that there has been an expected accumulation of additional fluid, indicated by distinct blue to red portions of the differential image. At the moment, the inventors have not been able to methodologically perform MW experiments, while simultaneously tracking local pressure as an independent marker of damage. However, a visual examination showed clear signs of a tumor. In addition, after direct injection of Ringer's solution into the muscular section, a decreased arterial blood flow (by 20%) was observed, which indicates an increase in local pressure.

Процент изменения в экспериментах значителен. Например, в случае симулированного синдрома локального повышения давления, представленного на ФИГ. 15A-15B и ФИГ. 16A-16B, максимальные изменения через 5 минут после развития повреждения (ФИГ. 15A и 15B) составляют около 20% как для ε', так и для ε" (синий цвет), в то время как через 16 минут после начала развития повреждения (ФИГ. 16A и 16B) максимальные изменения намного больше, примерно на 38% для ε' и около 100% для ε" (красный цвет). Следует учитывать, что в данном случае использовалась частота 1,05 ГГц; в целом, изменения более локализованные и более ярко выраженные, особенно на ε", при более высоких частотах, что видно при сравнении ФИГ. 17A-17B и ФИГ. 18A-18B, где рабочая частота составляла 1,5 ГГц, с ФИГ. 15A-15B и ФИГ. 16A-16B.The percentage change in the experiments is significant. For example, in the case of a simulated local pressure increase syndrome presented in FIG. 15A-15B and FIG. 16A-16B, the maximum changes 5 minutes after the development of damage (FIG. 15A and 15B) are about 20% for both ε ' and ε " (blue), while 16 minutes after the onset of damage ( FIGS. 16A and 16B) the maximum changes are much larger, about 38% for ε ' and about 100% for ε " (red). It should be borne in mind that in this case the frequency of 1.05 GHz was used; in General, the changes are more localized and more pronounced, especially at ε ", at higher frequencies, as can be seen when comparing FIG. 17A-17B and FIG. 18A-18B, where the operating frequency was 1.5 GHz, with FIG. 15A -15B and FIG. 16A-16B.

Примеры: Двухмерная компьютерная модель головыExamples: Two-dimensional computer model of the head

Первоначальная применимость новой концепции получения изображений при помощи электромагнитного поля для получения изображения головного мозга была оценена с использованием двухмерной компьютерной модели головы.The initial applicability of the new concept of obtaining images using an electromagnetic field for obtaining images of the brain was evaluated using a two-dimensional computer model of the head.

ФИГ. 19A и 19B являются результатами построения изображений, представляющих собой объединенные изображения, в упрощенном двухмерном виде, повреждения, вызванного инсультом, с использованием рабочей частоты 1,0 ГГц. В ходе этого эксперимента две небольших (радиусом 1 мм) неоднородности с диэлектрическими контрастами -10% и +10% были добавлены в модель для симуляции небольших участков инсульта различного характера. Результат получения изображения вверху (ФИГ. 19A) представляет собой объединенное изображение ε', и результат получения изображения внизу (ФИГ. 19B) представляет собой объединенное изображение ε". Фоновые изображения в серой цветовой гамме представляют собой абсолютные изображения модели головы. Абсолютные изображения были воссозданы с использованием нелинейной ньютоновской инверсии рассеянных электромагнитных полей с 64 приемников, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по кругу (радиус = 11 см) вокруг головы. Сверху от фоновых изображений показаны дифференциальные изображения, представленные в цвете. Дифференциальные изображения были получены на основе различий между двумя реконструированными абсолютными изображениями: изображения нормальной головы и изображения головы с двумя небольшими участками отличного кровообращения, симулирующего два вида инсультов. Как видно на ФИГ. 19A и 19B, два небольших (радиусом 1 мм) участка инсульта четко определяются. Полученные результаты демонстрируют применимость технологии не только для быстрой оценки повреждений в результате инсульта, но также указывают на наличие огромного потенциала получения функциональных нейроизображений в качестве альтернативы функциональной МРТ, явно намного более прогрессивного с точки зрения разрешающей способности по времени. FIG. 19A and 19B are the results of constructing images, which are combined images, in a simplified two-dimensional form, of damage caused by a stroke, using the operating frequency of 1.0 GHz. During this experiment, two small (with a radius of 1 mm) inhomogeneities with dielectric contrasts of -10% and + 10% were added to the model to simulate small sections of a stroke of various nature. The result of obtaining the image at the top (FIG. 19A) is the combined image of ε ' , and the result of the image at the bottom (FIG. 19B) is the combined image of ε . ”The background images in gray colors are absolute images of the head model. Absolute images were recreated using nonlinear Newtonian inversion of scattered electromagnetic fields from 64 receivers located at the same distance from each other in a circle (radius = 11 cm) around the head. of the different images shown in color. Differential images were obtained on the basis of differences between the two reconstructed absolute images: images of a normal head and images of a head with two small sections of excellent blood circulation simulating two types of strokes. As can be seen in FIGS. 19A and 19B, two small (1 mm radius) sections of the stroke are clearly defined.The obtained results demonstrate the applicability of the technology not only for quick assessment of damage in as a result of a stroke, but also indicate the huge potential for obtaining functional neuroimages as an alternative to functional MRI, which is clearly much more progressive in terms of time resolution.

ФИГ. 20 - пример показательного применения функционального построения изображений и неинвазивного картографирования электрических потенциалов с использованием способа, предусмотренного данным изобретением. Демонстрируется, что система и методология данного изобретения позволяют как получать функциональные изображения биологических объектов 19, так и осуществлять картографирование электрического возбуждения в биологических тканях 19. Это может достигаться в результате двухэтапного процесса получения изображений, как показано на ФИГ. 20. Во-первых, система 100 используется как инструмент получения электромагнитных томографических изображений для неинвазивной оценки функциональных и патологических состояний биологического объекта 19 и расположения участков нездоровых тканей 19. Например, на ФИГ. 20 было получено функциональное изображение ткани сердца с подозрительными участками миокарда на Этапе 1 для выявления участков ишемии/инфаркта. Во-вторых, если нездоровый участок находится в пределах биологической ткани 19, в которой были вызваны возбуждения (такой как ткань сердца, нервная ткань, мышечно-скелетная или аналогичные виды тканей), то диэлектрически контрастное (чувствительное) вещество/раствор (например, взвесь наночастиц) может быть введен в ткань (систему кровообращения), что позволит осуществить неинвазивное картографирование электрического возбуждения и определить расположение источника нарушения (источника аритмии). Поскольку функциональное/патологическое состояние ткани в источнике и рядом с ним известно по результатам первого этапа получения изображения с помощью электромагнитного поля, возникает возможность получить уникальную и очень ценную информацию, которая будет получена для определения жизнеспособности ткани и выбора стратегии дальнейшего лечения и терапии. Например, на ФИГ. 20 электрические потенциалы на участках ишемии/инфаркта в ткани сердца картографируются для выявления возможных источников аритмии и функциональной жизнеспособности ткани. Кроме того, если выбран способ удаления такой ткани, то может быть использована та же система и электромагнитная энергия может быть сосредоточена конкретно на заданной области согласно известным способам, таким как описанные в Патентах США №№ 5715819, 6026173 и 6333087, каждый из которых включен в настоящую заявку по ссылке.FIG. 20 is an example of a representative application of functional imaging and non-invasive mapping of electrical potentials using the method provided by this invention. It is demonstrated that the system and methodology of the present invention allow both obtaining functional images of biological objects 19 and mapping electrical excitation in biological tissues 19. This can be achieved as a result of a two-stage image acquisition process, as shown in FIG. 20. Firstly, the system 100 is used as a tool for obtaining electromagnetic tomographic images for a non-invasive assessment of the functional and pathological conditions of a biological object 19 and the location of areas of unhealthy tissues 19. For example, in FIG. 20, a functional image of heart tissue was obtained with suspicious myocardial sites in Step 1 to identify areas of ischemia / heart attack. Secondly, if the unhealthy area is within the biological tissue 19 in which the excitations were caused (such as heart tissue, nerve tissue, musculoskeletal tissue or similar types of tissue), then the dielectric contrast (sensitive) substance / solution (for example, suspension nanoparticles) can be introduced into the tissue (circulatory system), which will allow for non-invasive mapping of electrical excitation and determine the location of the source of disturbance (source of arrhythmia). Since the functional / pathological state of the tissue in and near the source is known from the results of the first stage of image acquisition using an electromagnetic field, it becomes possible to obtain unique and very valuable information that will be obtained to determine tissue viability and select a strategy for further treatment and therapy. For example, in FIG. 20 electrical potentials at ischemia / heart attack sites in the heart tissue are mapped to identify possible sources of arrhythmia and functional viability of the tissue. In addition, if a method of removing such tissue is selected, the same system can be used and electromagnetic energy can be focused specifically on a given area according to known methods, such as those described in US Patents Nos. 5715819, 6026173 and 6333087, each of which is included in this application by reference.

Исходя из изложенной выше информации, лицам, которые являются профессионалами в данной области, будет без труда понятно, что данное изобретение может широко применяться. Многочисленные практические воплощения и адаптации данного изобретения, помимо тех, которые описаны в настоящей заявке, а также многочисленные вариации, модификации и эквивалентные действия, будут очевидны или разумно понятны на основе данного изобретения и приведенных выше его описаний, без отклонения от существа и объема данного изобретения.Based on the above information, persons who are professionals in this field, it will be easy to understand that this invention can be widely applied. Numerous practical embodiments and adaptations of the present invention, in addition to those described in this application, as well as numerous variations, modifications and equivalent actions, will be obvious or reasonably clear on the basis of this invention and the above descriptions, without deviating from the essence and scope of this invention .

Соответственно, несмотря на то, что данное изобретение было детально описано в настоящей заявке применительно к одному или нескольким предпочтительным воплощениям, следует понимать, что предоставленная информация носит исключительно иллюстративный характер и призвана дать представление о данном изобретении и приведена исключительно с целью предоставления полной и полезной с практической точки зрения информации об изобретении. Приведенная выше информация не должна толковаться как ограничивающая данное изобретение или иным образом исключающая любые другие воплощения, адаптации, вариации, модификации или эквивалентные действия; данное изобретение ограничивается только патентными формулами, описанными в приложении к настоящей заявке, и их эквивалентами.Accordingly, despite the fact that the invention was described in detail in this application in relation to one or more preferred embodiments, it should be understood that the information provided is for illustrative purposes only and is intended to give an idea of this invention and is provided solely for the purpose of providing complete and useful information. practical point of view of information about the invention. The above information should not be construed as limiting the invention or otherwise excluding any other embodiments, adaptations, variations, modifications or equivalent actions; this invention is limited only by the patent claims described in the appendix to this application and their equivalents.

Claims (21)

1. Способ создания функциональных изображений и неинвазивной оценки распределения электрических возбуждений в биологических тканях, содержащий этапы, на которых:
осуществляют сначала процесс создания электромагнитных томографических изображений для формирования базового анатомического изображения биологической ткани;
затем многократно:
проводят процесс создания электромагнитных томографических изображений для формирования последовательных изображений биологической ткани;
сравнивают каждое последующее изображение с предыдущим изображением для определения относительного физиологического изменения в биологической ткани; и
по результату сравнения формируют разностное изображение, которое иллюстрирует величину относительного физиологического изменения в биологической ткани, и
объединяют по меньшей мере одно из последующих дифференциальных изображений, указывающее относительное физиологическое изменение относительно базового анатомического изображения биологической ткани для отображения в качестве единичного объединенного изображения;
при этом процесс создания электромагнитных томографических изображений содержит:
обеспечивают множество источников электромагнитного поля для формирования области электромагнитного поля в заданной области;
обеспечивают множество детекторов электромагнитного поля для определения параметров по меньшей мере части области электромагнитного поля в заданной области;
размещают биологическую ткань в заданной области;
формируют область электромагнитного поля посредством выбранного множества источников электромагнитного поля;
выборочно определяют параметры электромагнитного поля, генерируемого каждым из источников электромагнитного поля, чтобы каждый из выбранного множества детекторов электромагнитного поля "распознал" источник электромагнитного поля из множества источников электромагнитного поля;
управляют источниками электромагнитного поля и детекторами электромагнитного поля с тем, чтобы электромагнитные поля, генерируемые выбранным множеством источников электромагнитного поля, принимались выбранным множеством детекторов электромагнитного поля после взаимодействия с биологической тканью;
на основе по меньшей мере части принятого детектором электромагнитного поля измеряют характеристики по меньшей мере электромагнитного поля, генерируемого биологической тканью;
определяют информацию изображения биологической ткани на основании измеренных параметров интерференции.
1. A method of creating functional images and non-invasive assessment of the distribution of electrical excitations in biological tissues, comprising stages in which:
first carry out the process of creating electromagnetic tomographic images to form a basic anatomical image of biological tissue;
then repeatedly:
conducting the process of creating electromagnetic tomographic images to form sequential images of biological tissue;
comparing each subsequent image with the previous image to determine the relative physiological changes in biological tissue; and
according to the result of the comparison, a differential image is formed that illustrates the magnitude of the relative physiological change in the biological tissue, and
at least one of the following differential images is combined indicating a relative physiological change with respect to the basic anatomical image of the biological tissue to be displayed as a single combined image;
the process of creating electromagnetic tomographic images contains:
provide many sources of electromagnetic fields for the formation of the electromagnetic field in a given area;
providing a plurality of electromagnetic field detectors for determining parameters of at least a portion of the electromagnetic field region in a given region;
place biological tissue in a given area;
form the region of the electromagnetic field through a selected set of sources of electromagnetic fields;
selectively determine the parameters of the electromagnetic field generated by each of the sources of the electromagnetic field so that each of the selected plurality of detectors of the electromagnetic field “recognizes” the source of the electromagnetic field from the plurality of sources of the electromagnetic field;
controlling the sources of the electromagnetic field and the detectors of the electromagnetic field so that the electromagnetic fields generated by the selected set of sources of the electromagnetic field are received by the selected set of detectors of the electromagnetic field after interacting with the biological tissue;
based on at least a portion of the electromagnetic field received by the detector, the characteristics of at least the electromagnetic field generated by the biological tissue are measured;
determining the image information of the biological tissue based on the measured interference parameters.
2. Способ по п. 1, который дополнительно содержит предварительный шаг, на котором осуществляют ввод в компьютер создания изображений, который управляет способом, длительности времени для выполнения повторяющихся операций процесса создания электромагнитных томографических изображений для формирования последовательных изображений биологической ткани,
сравнивают каждое последующее изображение с предыдущим изображением для определения относительно физиологического изменения в биологической ткани; и
по результату сравнения формируют разностное изображение, которое иллюстрирует величину относительного физиологического изменения.
2. The method according to p. 1, which further comprises a preliminary step, which is input into the computer creating images, which controls the method, the length of time to perform repetitive operations of the process of creating electromagnetic tomographic images to form sequential images of biological tissue,
comparing each subsequent image with a previous image to determine a relatively physiological change in biological tissue; and
a difference image is formed from the comparison result, which illustrates the magnitude of the relative physiological change.
3. Способ по п. 2, в котором длительность времени вводят как единицу времени.3. The method of claim 2, wherein the length of time is administered as a unit of time. 4. Способ по п. 2, в котором длительность времени вводят как количество циклов физиологической активности.4. The method of claim 2, wherein the length of time is administered as the number of cycles of physiological activity. 5. Способ по п. 1, который дополнительно содержит предварительный шаг, на котором осуществляют ввод в компьютер создания изображений, который управляет способом, типа изображения, которое будет исследоваться.5. The method according to p. 1, which further comprises a preliminary step, which is used to enter an image creation computer that controls the method, such as the image to be examined. 6. Способ по п. 5, в котором в качестве биологической ткани исследуют мягкие ткани оконечности сердечной мышцы или ткань мозга, при этом способ осуществляют как часть динамического изучения нормальной физиологической активности биологической ткани.6. The method according to p. 5, in which the soft tissue of the extremities of the heart muscle or brain tissue is examined as biological tissue, the method being carried out as part of a dynamic study of the normal physiological activity of biological tissue. 7. Способ по п. 5, в котором в качестве биологической ткани исследуют миокард или мускульную ткань, при этом способ осуществляют как часть управляемого изучения стресса для оценки функциональной жизнеспособности биологической ткани во время выполнения упражнения или другого физиологического стресса.7. The method according to claim 5, in which the myocardium or muscle tissue is examined as biological tissue, the method is carried out as part of a controlled stress study to assess the functional viability of biological tissue during exercise or other physiological stress. 8. Способ по п. 5, в котором в качестве биологической ткани исследуют миокард или мускульную ткань, при этом способ осуществляют как часть управляемого изучения стресса для оценки функциональной жизнеспособности биологической ткани во время фармакологически введенного стресса.8. The method according to claim 5, in which the myocardium or muscle tissue is examined as biological tissue, the method is carried out as part of a controlled stress study to assess the functional viability of biological tissue during pharmacologically induced stress. 9. Способ по п. 1, который дополнительно содержит шаг подсчета параметров системы посредством компьютера, который управляет способом, на основе длительности времени, введенного пользователем, типа исследуемого изображения, введенного пользователем, или и того и другого.9. The method of claim 1, further comprising the step of calculating system parameters by a computer that controls the method based on the length of time entered by the user, such as the image being examined, entered by the user, or both. 10. Способ по п. 9, в котором указанные параметры включают один или более из требуемого времени разрешения (временные интервалы между циклами проведения процесса создания электромагнитных томографических изображений (рамки)), количеством рамок, полученных воспроизводящим компьютером, требуемой точности измерений по амплитуде, требуемой точности измерений по фазе и требуемой точности измерений по поляризации.10. The method according to p. 9, in which these parameters include one or more of the required resolution time (time intervals between cycles of the process of creating electromagnetic tomographic images (frames)), the number of frames received by the reproducing computer, the required measurement accuracy in amplitude, required accuracy of phase measurements and the required accuracy of polarization measurements. 11. Способ по п. 1, в котором дополнительно вводят электромагнитный контрастный агент в биологическую ткань.11. The method of claim 1, further comprising administering an electromagnetic contrast agent to the biological tissue. 12. Способ по п. 11, в котором контрастный агент содержит синтетические композитные функциональные наночастицы.12. The method according to p. 11, in which the contrast agent contains synthetic composite functional nanoparticles. 13. Способ по п. 1, в котором на повторяющемся шаге выполнения процесса создания электромагнитных томографических изображений для формирования последовательных изображений биологической ткани используют наиболее позднее изображение в качестве стартовой точки при формировании последующего изображения.13. The method according to p. 1, in which at a repeating step in the process of creating electromagnetic tomographic images for the formation of sequential images of biological tissue using the latest image as a starting point in the formation of the subsequent image. 14. Способ по п. 1, в котором процесс создания электромагнитных томографических изображений дополнительно содержит шаг, на котором осуществляют коррекцию шага для минимизации эффектов перемещения ткани тела во время проведения процесса.14. The method according to p. 1, in which the process of creating electromagnetic tomographic images further comprises a step, which carry out the correction step to minimize the effects of moving body tissue during the process. 15. Способ по п. 1, в котором базовое анатомическое изображение представляют в виде темных и светлых тонов серого и относительное физиологическое изменение представляют через различные цвета, наложенные на серое анатомическое изображение.15. The method according to claim 1, in which the basic anatomical image is represented in the form of dark and light gray tones and the relative physiological change is represented through various colors superimposed on the gray anatomical image. 16. Способ по п. 1, в котором относительное физиологическое изменение выражается в процентном изменении.16. The method of claim 1, wherein the relative physiological change is expressed as a percentage change. 17. Способ по п. 16, в котором различные цвета используют для представления различных величин процентного изменения.17. The method of claim 16, wherein various colors are used to represent different percent change values. 18. Способ создания функциональных изображений и неинвазивной оценки распределения электрических возбуждений в биологических тканях, содержащий этапы, на которых:
осуществляют сначала процесс создания электромагнитных томографических изображений для формирования базового анатомического изображения биологической ткани;
затем многократно:
проводят процесс создания электромагнитных томографических изображений для формирования последовательных изображений биологической ткани, причем каждое последующее изображение показывает относительное физиологическое изменение в биологической ткани по отношению к предыдущему изображению биологической ткани; и
объединяют по меньшей мере одно из последующих дифференциальных изображений, указывающее относительное физиологическое изменение относительно базового анатомического изображения биологической ткани для отображения в качестве единичного объединенного изображения;
при этом процесс создания электромагнитных томографических изображений содержит:
обеспечивают множество источников электромагнитного поля для формирования области электромагнитного поля в заданной области;
обеспечивают множество детекторов электромагнитного поля для определения параметров по меньшей мере части области электромагнитного поля в заданной области;
размещают биологическую ткань в заданной области;
формируют область электромагнитного поля посредством выбранного множества источников электромагнитного поля;
выборочно определяют параметры электромагнитного поля, генерируемого каждым из источников электромагнитного поля, чтобы каждый из выбранного множества детекторов электромагнитного поля "распознал" источник электромагнитного поля из множества источников электромагнитного поля;
управляют источниками электромагнитного поля и детекторами электромагнитного поля с тем, чтобы электромагнитные поля, генерируемые выбранным множеством источников электромагнитного поля, принимались выбранным множеством детекторов электромагнитного поля после взаимодействия с биологической тканью;
на основе по меньшей мере части принятого детектором электромагнитного поля измеряют характеристики по меньшей мере электромагнитного поля, генерируемого биологической тканью;
определяют информацию изображения биологической ткани на основании измеренных параметров интерференции.
18. A method of creating functional images and non-invasive assessment of the distribution of electrical excitations in biological tissues, comprising stages in which:
first carry out the process of creating electromagnetic tomographic images to form a basic anatomical image of biological tissue;
then repeatedly:
conducting the process of creating electromagnetic tomographic images to form successive images of biological tissue, with each subsequent image showing a relative physiological change in the biological tissue relative to the previous image of the biological tissue; and
at least one of the following differential images is combined indicating a relative physiological change with respect to the basic anatomical image of the biological tissue to be displayed as a single combined image;
the process of creating electromagnetic tomographic images contains:
provide many sources of electromagnetic fields for the formation of the electromagnetic field in a given area;
providing a plurality of electromagnetic field detectors for determining parameters of at least a portion of the electromagnetic field region in a given region;
place biological tissue in a given area;
form the region of the electromagnetic field through a selected set of sources of electromagnetic fields;
selectively determine the parameters of the electromagnetic field generated by each of the sources of the electromagnetic field so that each of the selected plurality of detectors of the electromagnetic field “recognizes” the source of the electromagnetic field from the plurality of sources of the electromagnetic field;
controlling the sources of the electromagnetic field and the detectors of the electromagnetic field so that the electromagnetic fields generated by the selected set of sources of the electromagnetic field are received by the selected set of detectors of the electromagnetic field after interacting with the biological tissue;
based on at least a portion of the electromagnetic field received by the detector, the characteristics of at least the electromagnetic field generated by the biological tissue are measured;
determining the image information of the biological tissue based on the measured interference parameters.
19. Способ создания функциональных изображений и неинвазивной оценки распределения электрических возбуждений в биологических тканях, содержащий этапы, на которых:
осуществляют сначала процесс создания электромагнитных томографических изображений для формирования базового анатомического изображения биологической ткани;
затем проводят процесс создания электромагнитных томографических изображений для формирования более позднего изображения биологической ткани,
сравнивают более позднее изображение с предыдущим изображением для определения относительной величины физиологического изменения в областях поперек биологической ткани,
формируют информацию изображения, отображающую относительную величину физиологического изменения в областях поперек биологической ткани, как определено на шаге сравнения,
объединяют сформированное изображение с базовым анатомическим изображением; и
отображают на дисплее результат, полученный на шаге сравнения, в качестве одного объединенного изображения, чтобы представить относительную величину физиологического изменения относительно фонового базового анатомического изображения;
при этом процесс создания электромагнитных томографических изображений содержит:
обеспечивают множество источников электромагнитного поля для формирования области электромагнитного поля в заданной области;
обеспечивают множество детекторов электромагнитного поля для определения параметров по меньшей мере части области электромагнитной поля в заданной области;
размещают биологическую ткань в заданной области;
формируют область электромагнитного поля посредством выбранного множества источников электромагнитного поля;
выборочно определяют параметры электромагнитного поля, генерируемого каждым из источников электромагнитного поля, чтобы каждый из выбранного множества детекторов электромагнитного поля "распознал" источник электромагнитного поля из множества источников электромагнитного поля;
управляют источниками электромагнитного поля и детекторами электромагнитного поля с тем, чтобы электромагнитные поля, генерируемые выбранным множеством источников электромагнитного поля, принимались выбранным множеством детекторов электромагнитного поля после взаимодействия с биологической тканью;
на основе по меньшей мере части принятого детектором электромагнитного поля измеряют характеристики по меньшей мере электромагнитного поля, генерируемого биологической тканью;
определяют информацию изображения биологической ткани на основании измеренных параметров интерференции.
19. A method of creating functional images and non-invasive assessment of the distribution of electrical excitations in biological tissues, comprising stages in which:
first carry out the process of creating electromagnetic tomographic images to form a basic anatomical image of biological tissue;
then carry out the process of creating electromagnetic tomographic images to form a later image of biological tissue,
comparing the later image with the previous image to determine the relative magnitude of the physiological change in the areas across the biological tissue,
forming image information displaying the relative magnitude of the physiological change in the areas across the biological tissue, as determined in the comparison step,
combine the formed image with the basic anatomical image; and
displaying the result of the comparison step as a single combined image to represent the relative magnitude of the physiological change relative to the background baseline anatomical image;
the process of creating electromagnetic tomographic images contains:
provide many sources of electromagnetic fields for the formation of the electromagnetic field in a given area;
providing a plurality of electromagnetic field detectors for determining parameters of at least a portion of the electromagnetic field region in a given region;
place biological tissue in a given area;
form the region of the electromagnetic field through a selected set of sources of electromagnetic fields;
selectively determine the parameters of the electromagnetic field generated by each of the sources of the electromagnetic field so that each of the selected plurality of detectors of the electromagnetic field “recognizes” the source of the electromagnetic field from the plurality of sources of the electromagnetic field;
controlling the sources of the electromagnetic field and the detectors of the electromagnetic field so that the electromagnetic fields generated by the selected set of sources of the electromagnetic field are received by the selected set of detectors of the electromagnetic field after interacting with the biological tissue;
based on at least a portion of the electromagnetic field received by the detector, the characteristics of at least the electromagnetic field generated by the biological tissue are measured;
determining the image information of the biological tissue based on the measured interference parameters.
20. Система (10) создания функциональных изображений и неинвазивной оценки распределения электрических возбуждений в биологических тканях, содержащая:
множество источников (26) электромагнитного поля для формирования области электромагнитного поля в заданной области;
множество детекторов (28) электромагнитного поля для определения параметров по меньшей мере части области электромагнитного поля в заданной области;
рабочую камеру (12) для размещения биологической ткани (19) в заданной области;
контроллер (14), оперативно связанный с множеством источников электромагнитного поля и детекторов электромагнитного поля для создания электромагнитных полей, генерируемых посредством выбранного множества источников электромагнитного поля и приема сигналов выбранным множеством детекторов электромагнитного поля после взаимодействия сигналов с биологической тканью;
модуль (30) оценки параметров интерференции электромагнитного поля, вызванной по меньшей мере электромагнитным полем, генерируемым биологической тканью;
компьютер (15) для создания изображений, создающий объединенные анатомические и физиологические изображения биологической ткани и распределения электрического возбуждения в биологической ткани посредством инверсии электромагнитных полей, установленных множеством детекторов электромагнитного поля; и
дисплей для графического отображения объединенного анатомического и физиологического изображения биологической ткани, при этом компьютер (15) для создания изображений содержит рабочие блоки (102, 104, 106, 108, 110, 112, 144), которые выделяют информацию о динамическом переменном функциональном изображении и осуществляют динамическое объединение информации об анатомическом изображения и переменном функциональном изображении.
20. System (10) for creating functional images and non-invasive assessment of the distribution of electrical excitations in biological tissues, containing:
a plurality of sources (26) of an electromagnetic field for forming an area of an electromagnetic field in a given area;
a plurality of electromagnetic field detectors (28) for determining parameters of at least a portion of the electromagnetic field region in a given region;
a working chamber (12) for placing biological tissue (19) in a given area;
a controller (14) operatively connected to a plurality of electromagnetic field sources and electromagnetic field detectors for generating electromagnetic fields generated by a selected plurality of electromagnetic field sources and receiving signals by a selected plurality of electromagnetic field detectors after interaction of signals with biological tissue;
a module (30) for estimating the interference parameters of the electromagnetic field caused by at least the electromagnetic field generated by the biological tissue;
a computer (15) for creating images, creating the combined anatomical and physiological images of the biological tissue and the distribution of electrical excitation in the biological tissue by inverting the electromagnetic fields set by a plurality of electromagnetic field detectors; and
a display for graphically displaying the combined anatomical and physiological images of biological tissue, while the computer (15) for creating images contains working units (102, 104, 106, 108, 110, 112, 144) that extract information about the dynamic variable functional image and carry out dynamic combination of information about the anatomical image and the variable functional image.
21. Способ создания четырехмерных электромагнитных томографических (ЭМТ) динамических объединенных изображений биологических тканей, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают множество источников (26) электромагнитного поля для формирования области электромагнитного поля в заданной области;
обеспечивают множество детекторов (28) электромагнитного поля для определения параметров по меньшей мере части области электромагнитного поля в заданной области;
помещают биологическую ткань (19) в заданную область;
формируют область электромагнитного поля посредством выбранного множества источников электромагнитного поля;
выборочно определяют параметры электромагнитного поля, формируемого каждым из источников электромагнитного поля, чтобы каждый из выбранного множества детекторов электромагнитного поля "распознавал" источник электромагнитного поля из множества источников электромагнитного поля;
управляют источниками электромагнитного поля и детекторами электромагнитного поля, чтобы электромагнитные поля, формируемые выбранным множеством источников электромагнитного поля, принимались выбранным множеством детекторов электромагнитного поля после взаимодействия с биологической тканью;
на основе по меньшей мере части величин электромагнитного поля, полученных каждым детектором электромагнитного поля, измеряют параметры интерференции электромагнитного поля, по меньшей мере электромагнитного поля, генерируемого биологической тканью, с использованием по меньшей мере части данных об электромагнитном поле, полученных каждым из детекторов электромагнитного поля;
при этом из измеренных характеристик интерференции определяют информацию анатомического изображения и динамически выделяют изменяющуюся во времени информацию функционального изображения, каждая из которых относится к биологической ткани;
динамически смешивают информацию анатомического изображения и функционального изображения для отображения средством отображения.
21. A method for creating four-dimensional electromagnetic tomographic (EMT) dynamic combined images of biological tissues, comprising stages in which:
provide many sources (26) of electromagnetic field for the formation of the electromagnetic field in a given area;
providing a plurality of electromagnetic field detectors (28) for determining parameters of at least a portion of the electromagnetic field region in a given region;
place biological tissue (19) in a predetermined area;
form the region of the electromagnetic field through a selected set of sources of electromagnetic fields;
selectively determine the parameters of the electromagnetic field generated by each of the sources of the electromagnetic field so that each of the selected set of detectors of the electromagnetic field "recognizes" the source of the electromagnetic field from the set of sources of the electromagnetic field;
control the sources of the electromagnetic field and the detectors of the electromagnetic field so that the electromagnetic fields generated by the selected set of sources of the electromagnetic field are received by the selected set of detectors of the electromagnetic field after interacting with the biological tissue;
based on at least a portion of the electromagnetic field obtained by each electromagnetic field detector, the interference parameters of the electromagnetic field, at least the electromagnetic field generated by the biological tissue, are measured using at least a portion of the electromagnetic field data obtained by each of the electromagnetic field detectors;
while from the measured interference characteristics determine the information of the anatomical image and dynamically allocate time-varying information of the functional image, each of which relates to biological tissue;
dynamically mix the information of the anatomical image and the functional image for display by the display means.
RU2011128101/08A 2010-07-08 2011-07-07 Systems and methods for four-dimensional electromagnetic tomographic (emt) differential (dynamic) mixed imaging RU2596984C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US36263410P 2010-07-08 2010-07-08
US61/362,634 2010-07-08

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016121614A Division RU2736405C2 (en) 2010-07-08 2016-06-01 Systems and methods for four-dimensional electromagnetic tomographic (emt) differential (dynamic) mixed imaging

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011128101A RU2011128101A (en) 2013-01-20
RU2596984C2 true RU2596984C2 (en) 2016-09-10

Family

ID=48804954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011128101/08A RU2596984C2 (en) 2010-07-08 2011-07-07 Systems and methods for four-dimensional electromagnetic tomographic (emt) differential (dynamic) mixed imaging

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2596984C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9675254B2 (en) 2012-11-21 2017-06-13 Emtensor Gmbh Electromagnetic tomography solutions for scanning head
US9724010B2 (en) 2010-07-08 2017-08-08 Emtensor Gmbh Systems and methods of 4D electromagnetic tomographic (EMT) differential (dynamic) fused imaging
US10492700B2 (en) 2013-03-15 2019-12-03 Emtensor Gmbh Methods of assessing the normalcy of biological tissue
RU2769968C1 (en) * 2022-02-02 2022-04-11 Дмитрий Феоктистович Зайцев System and method for radiofrequency tomography

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9072449B2 (en) 2013-03-15 2015-07-07 Emtensor Gmbh Wearable/man-portable electromagnetic tomographic imaging
CN112837387B (en) * 2021-01-25 2024-04-16 浙江工业大学 EMT image reconstruction method based on distributed sampling structure

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6026173A (en) * 1997-07-05 2000-02-15 Svenson; Robert H. Electromagnetic imaging and therapeutic (EMIT) systems
US20020191744A1 (en) * 2000-04-12 2002-12-19 Mirabella Paul J. Emergency vehicle with medical image scanner and teleradiology system
US20060133564A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-22 David Langan Method and apparatus for correcting motion in image reconstruction
US7239731B1 (en) * 2002-11-26 2007-07-03 Emimaging Ltd System and method for non-destructive functional imaging and mapping of electrical excitation of biological tissues using electromagnetic field tomography and spectroscopy
US20070238957A1 (en) * 2005-12-22 2007-10-11 Visen Medical, Inc. Combined x-ray and optical tomographic imaging system
RU2008146994A (en) * 2008-11-27 2010-06-10 Амиран Шотаевич Ревишвили (RU) METHOD FOR NON-INVASIVE ELECTROPHYSIOLOGICAL STUDY OF THE HEART

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6026173A (en) * 1997-07-05 2000-02-15 Svenson; Robert H. Electromagnetic imaging and therapeutic (EMIT) systems
US20020191744A1 (en) * 2000-04-12 2002-12-19 Mirabella Paul J. Emergency vehicle with medical image scanner and teleradiology system
US7239731B1 (en) * 2002-11-26 2007-07-03 Emimaging Ltd System and method for non-destructive functional imaging and mapping of electrical excitation of biological tissues using electromagnetic field tomography and spectroscopy
US20060133564A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-22 David Langan Method and apparatus for correcting motion in image reconstruction
US20070238957A1 (en) * 2005-12-22 2007-10-11 Visen Medical, Inc. Combined x-ray and optical tomographic imaging system
RU2008146994A (en) * 2008-11-27 2010-06-10 Амиран Шотаевич Ревишвили (RU) METHOD FOR NON-INVASIVE ELECTROPHYSIOLOGICAL STUDY OF THE HEART

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9724010B2 (en) 2010-07-08 2017-08-08 Emtensor Gmbh Systems and methods of 4D electromagnetic tomographic (EMT) differential (dynamic) fused imaging
US9675254B2 (en) 2012-11-21 2017-06-13 Emtensor Gmbh Electromagnetic tomography solutions for scanning head
US9675255B2 (en) 2012-11-21 2017-06-13 Emtensor Gmbh Electromagnetic tomography solutions for scanning head
US10980421B2 (en) 2012-11-21 2021-04-20 Emtensor Gmbh Electromagnetic tomography solutions for scanning head
US11607134B2 (en) 2012-11-21 2023-03-21 Emtensor Gmbh Emergency electromagnetic tomography solutions for scanning head
US10492700B2 (en) 2013-03-15 2019-12-03 Emtensor Gmbh Methods of assessing the normalcy of biological tissue
US10980435B2 (en) 2013-03-15 2021-04-20 Emtensor Gmbh Methods of identifying and locating tissue abnormalities in a biological tissue
US11517214B2 (en) 2013-03-15 2022-12-06 Emtensor Gmbh Methods of identifying and locating tissue abnormalities in a biological tissue
US11806121B2 (en) 2013-03-15 2023-11-07 Emtensor Gmbh Methods of identifying and locating tissue abnormalities in a biological tissue
RU2769968C1 (en) * 2022-02-02 2022-04-11 Дмитрий Феоктистович Зайцев System and method for radiofrequency tomography

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011128101A (en) 2013-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2736405C2 (en) Systems and methods for four-dimensional electromagnetic tomographic (emt) differential (dynamic) mixed imaging
Grzegorczyk et al. Fast 3-D tomographic microwave imaging for breast cancer detection
Fang et al. Combined optical imaging and mammography of the healthy breast: optical contrast derived from breast structure and compression
RU2596984C2 (en) Systems and methods for four-dimensional electromagnetic tomographic (emt) differential (dynamic) mixed imaging
US6332087B1 (en) Electromagnetic imaging and therapeutic (EMIT) systems
CA2942814C (en) Wearable/man-portable electromagnetic tomographic imaging
JP2020500596A (en) Single impulse panoramic photoacoustic computed tomography (SIP-PACT)
US8886284B2 (en) Devices and methods for combined optical and magnetic resonance imaging
US20120083690A1 (en) System and method for electromagnetic imaging and therapeutics using specialized nanoparticles
US7239731B1 (en) System and method for non-destructive functional imaging and mapping of electrical excitation of biological tissues using electromagnetic field tomography and spectroscopy
Luo et al. Non-invasive electrical impedance tomography for multi-scale detection of liver fat content
Mansouri et al. Electrical Impedance tomography–recent applications and developments
Proença et al. Influence of heart motion on cardiac output estimation by means of electrical impedance tomography: a case study
You et al. US-guided diffused optical tomography: a promising functional imaging technique in breast lesions
Dantuma et al. Fully three-dimensional sound speed-corrected multi-wavelength photoacoustic breast tomography
Sadleir et al. Simulations and phantom evaluations of magnetic resonance electrical impedance tomography (MREIT) for breast cancer detection
Liston Models and image: reconstruction in electrical impedance tomography of human brain function
Lin et al. Interleaved imaging of cerebral hemodynamics and blood flow index to monitor ischemic stroke and treatment in rat by volumetric diffuse optical tomography
Brenner et al. Alternative breast-imaging approaches
Anwar et al. Design and Evaluation of Wearable Multimodal RF Sensing System for Vascular Dementia Detection
Guardiola et al. UWB brain differential imaging capabilities
Habash et al. Thermal therapy, Part IV: electromagnetic and thermal dosimetry
Zhao Optimizing near-infrared spectral tomography for diagnostic imaging and monitoring of breast cancer treatment
Mudeng et al. Image reconstruction for frequency-domain diffuse optical tomography
Dehghani et al. Development of hybrid NIR/MRI imaging system algorithm: use of a-priori information for tumor detection in the female breast