Preview

Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины

Расширенный поиск

Исследование возможности измерений диэлектрической проницаемости органов и тканей человека средствами радиолокационного зондирования и математического моделирования

https://doi.org/10.29001/2073-8552-2020-35-4-87-94

Полный текст:

Аннотация

Цель работы. Для решения проблемы доступности цифровых технологий в низовых звеньях, развития профилактической медицины и телемедицины возможно применение малогабаритных радиолокационных систем с высоким временным разрешением.

Метод исследования. Использование коротких зондирующих видеоимпульсов, стробоскопических приемных устройств и ноутбуков со специализированным программным обеспечением позволяет создать недорогую диагностическую медицинскую установку. Эксплуатация подобной установки не требует участия высококвалифицированных специалистов медицинского и радиотехнического профиля.

Материалы исследований. Описан состав установки и методика эксперимента, показана возможность получения пространственного разрешения внутреннего строения органов и тканей человека с миллиметровой точностью. Приведена математическая модель взаимодействия радиоимпульса с внутренними неоднородностями и принцип обработки отраженного сигнала.

Результаты. Полученные результаты измерений представлены в виде последовательности временных вейвлет-томограмм, а использование различных сечений вейвлета в частотной области позволяет диагностировать состояние органов по его спектральным характеристикам.

Заключение. Цифровое представление результатов диагностики дает возможность моделировать состояние организма, создавать базы данных состояния пациентов и обмениваться ими.

Об авторах

Б. И. Авдоченко
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Россия

Авдоченко Борис Иванович, д-р техн. наук, профессор кафедры радиоэлектроники и систем связи

634050, Томск, пр. Ленина, 40



В. Д. Репенко
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Россия

Репенко Владислав Дмитриевич, лаборант, кафедра радиоэлектроники и систем связи, студент группы 146-2 радиотехнического факультета.

634050, Томск, пр. Ленина, 40



А. В. Убайчин
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Россия

Убайчин Антон Викторович, канд. техн. наук, доцент, старший научный сотрудник, кафедра радиоэлектроники и систем связи

634050, Томск, пр. Ленина, 40



А. В. Фатеев
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Россия

Фатеев Алексей Викторович, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой радиоэлектроники и систем связи

634050, Томск, пр. Ленина, 40



Н. Д. Хатьков
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Россия

Хатьков Николай Данилович, канд. техн. наук, доцент кафедры радиоэлектроники и систем связи

634050, Томск, пр. Ленина, 40



V. Issakov
Университет Отто фон Герике в Магдебурге
Германия

Issakov Vadim, заведующий кафедрой электроники, Ph.D.

2, Universitätsplatz, Magdeburg, D-39106, Deutschland



Список литературы

1. Bassi M., Caruso M., Khan M.S., Bevilacqua A., Capobianco A., Neviani А. An integrated microwave imaging radar with planar antennas for breast cancer detection. IEEE Transactions оn Microwave Theory аnd Techniques. 2013;61(5):2108–2118. DOI: 10.1109/TMTT.2013.2247052.

2. Маречек С.В., Поляков В.М., Тищенко Ю.Г. Радиометрические методы исследования температурного режима приповерхностного слоя биоткани. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003;(8):57–65.

3. Ubaichin A., Bespalko A., Filatov A., Alexeev E., Zhuk G. Patch antenna for measuring the internal temperature of biological objects using the near-field microwave radiometric method. Journal of Physics: Conference Series. 2016;671(1):18. DOI: 10.1088/1742-6596/671/1/012006.

4. Маречек С.В., Поляков В.М. Возможности оценки приповерхностной структуры биологической ткани по измерению коэффициента отражения на отдельных частотах СВЧ-диапазона. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005;(11–12):4–11.

5. Caruso M., Bassi M., Bevilacqua A., Neviani A. A 2–16 GHz 65 nm CMOS stepped-frequency radar transmitter with harmonic rejection for high-resolution medical imaging applications. IEEE Trans. Circuitsа аnd Syst. I Regul. Pap. 2015;62(2):413–421.

6. Глебович Г.В., Андрианов А.В., Введенский Ю.В. Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов; под ред. Г.В. Глебовича. М.: Радио и связь; 1984:255.

7. Беличенко В.П., Буянов Ю.И., Кошелев В.И. Сверхширокополосные импульсные радиосистемы; под ред. В.И. Кошелева. Новосибирск: Наука; 2015:484.

8. Авдоченко Б.И., Карлова Г.Ф., Цырендоржиева А.М. Разработка элемента фазированной антенной решетки для системы активной магнитной локации на основе полупроводниковых преобразователей Холла. Известия высших учебных заведений. Физика. 2017;60(12/2):230–234.

9. Avdochenko B.I., Karlova G.F. Using hall-effect sensors for weak pulsed magnetic fields measurement. Sibcon–2019.Proceedings. The Tomsk IEEE Chapter @ Student Branch. Tomsk, Russia, April 18–20, 2019. IEEE Catalog Number: CFP17794-CDR.

10. Авдоченко Б.И., Прудаев И.А., Толбанов О.П., Чумерин П.Ю., Юрченко В.И. Твердотельный субнаносекундный СВЧ-коммутатор. Известия высших учебных заведений. Физика. 2016;59(8):55–59.


Для цитирования:


Авдоченко Б.И., Репенко В.Д., Убайчин А.В., Фатеев А.В., Хатьков Н.Д., Issakov V. Исследование возможности измерений диэлектрической проницаемости органов и тканей человека средствами радиолокационного зондирования и математического моделирования. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2020;35(4):87-94. https://doi.org/10.29001/2073-8552-2020-35-4-87-94

For citation:


Avdochenko B.I., Repenko V.D., Ubaychin A.V., Fateev A.V., Khatkov N.D., Issakov V. On the capability of measuring the dielectric constant of human organs and tissues by radar sensing and mathematical modeling. The Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2020;35(4):87-94. (In Russ.) https://doi.org/10.29001/2073-8552-2020-35-4-87-94

Просмотров: 26


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2713-2927 (Print)
ISSN 2713-265X (Online)