ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ РАДИОЛОКАЦИИ В РАДИОЧАСТОТНОМ И ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНАХ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ПАТОЛОГИЙ ЖИВЫХ ТКАНЕЙ ЧЕЛОВЕКА

February 2, 2013 by admin Комментировать »

Верба В. С., Гандурин В. А., Гудков А. Г., Леушин В. Ю., Плющев В. А. ОАО «Концерн «Вега», ООО «Гиперион» Кутузовский проспект, 34, Москва, 121170, Россия Тел.: +7(495) 2499096; e-mail: mail@vega.su

Аннотация – Рассмотрены неинвазивные методы функциональной диагностики живых тканей человека, основанные на методах пассивной и активной радиолокации в радиочастотном и оптическом диапазонах.

I.                                       Введение

Наблюдение организма человека в различных видах полей и излучений позволяют изучать его как бы через разные «окна». В радиочастотном диапазоне становятся доступны для исследования биоэнергетические процессы (уровень метаболизма, теплопродукция) и кровоток в глубине тканей, в частности, в коре головного мозга, в оптическом диапазоне – изменения в сетчатке глаза.

II.                              Основная часть

к настоящему времени развит метод неинвазивного измерения температуры тканей – динамическая многоканальная пассивная радиолокация. Он основан на регистрации собственного теплового излучения тканей не в инфракрасном, а в радиочастотном диапазоне, что позволяет измерять излучение, выходящее с глубины до нескольких сантиметров, интенсивность которого определяется абсолютной температурой в этом слое ткани. Съем информации осуществляется посредством контактных антенн- аппликаторов, установленных на поверхности тела или головы человека. Метод ориентирован на измерение не абсолютной температуры, а динамики ее изменения во всей исследуемой области. Температурную информацию снимают одновременно с нескольких точек на теле пациента (в соответствии с числом каналов), как с поверхности тела, так и с его глубинных структур, и получают «радиотепловые карты» – динамические распределения интенсивности радиотеплового излучения. Для эффективного приема сигналов антенны должны иметь хороший электродинамический контакт (малый коэффициент отражения) и быть согласованными по импедансу (волновому сопротивлению) с телом человека. Так как волновое сопротивление зависит от величины диэлектрической проницаемости вещества, а тело человека имеет усредненные значения диэлектрической проницаемости 40 – 60, то размеры антенн существенно уменьшаются относительно размеров для свободного пространства. Соответственно улучшается и разрешающая способность. Так, в частности, для длины волны в свободном пространстве 40 см длина волны в теле человека составляет 5 – 7 см. При этом можно получить разрешающую способность 2,5 – 3,5 см.

Оценка физиологического состояния организма производится посредством анализа «радиотепловых карт» до функциональной нагрузки (фоновое состояние) и их изменений, вызванных воздействием физиологической пробы. В качестве одной из таких проб применяется глюкозная нагрузка. Метод основан на экспериментально доказанной теории повышения углеводного обмена в злокачественных опухолях. Указанный метод применяется для исследований в онкологии [1]. С его помощью было показано, что при глюкозном тесте происходит значительный разогрев в области, где расположена опухоль или ее метастазы. Проведенные исследования подтвердили, что этот метод эффективен для изучения реакций коры головного мозга человека.

К активным радиолокационным методам исследования и диагностики живых тканей человека можно отнести методы трехчастотной оптической локации для визуализации, цифровой регистрации и диагностического мониторинга цветного изображения глазного дна в реальном времени [2].

Анализ картины глазного дна является эффективным, а в ряде случаев и единственным средством ранней диагностики целого спектра серьезных заболеваний, таких как СПИД, сахарный диабет и т. д.. Одним из осложнений, связанных с сахарным диабетом, является пролиферативная диабетическая ретинопатия (характеризуется появлением новообразованных сосудов на сетчатке глаза), которая стала одной из основных причин слепоты и слабовидения.

Полная структурная схема трехчастотной локационной фундус-камеры для визуализации, цифровой регистрации и диагностического мониторинга цветного изображения глазного дна в реальном времени представлена на рис.1. Она включает оптическую систему 1, обеспечивающую подсветку глазного дна и регистрацию его изображения, трехкоординатный привод 2, обеспечивающий прецизионное пространственное позиционирование оптической системы, источник света 3, ПЗС камеры 4,5 и оснащенный средствами сбора данных и управления

6,7   высокопроизводительный персональный компьютер, обеспечивающий автоматическое адаптивное управление оптоэлектронными и электромеханическими узлами, а также обработку, визуализацию и регистрацию изображения.

В режиме локации к компьютеру подкпючается ПЗС камера 5, а на красный, зеленый и голубой светодиоды источника света 3 под управлением компьютера поочередно подаются короткие, синхронизированные с кадровым синхросигналом ПЗС, импульсы питания. Световые импульсы светодиодов с помощью объективов Οι и Ог проходят через зрачок глаза и освещают глазное дно. А рассеянный на глазном дне свет проходит через зрачок, объективы Οι, Оги Ози регистрируется ПЗС камерой 5 в виде изображения участка глазного дна. Таким образом, ПЗС камера 5 регистрирует и передает в компьютер три кадра одного и того же участка глаза, снятые при освещении красным, зеленым и голубым светом. По этим трем кадрам программно синтезируется цветное изображение. Расчетное время локации фрагмента -0.1 с.

Рис. 1. Структурная схема трехчастотной локационной фундус-камеры.

Fig. 1. Block-diagram of three-frequency location fundus-camera

После локации фрагмента изображения точка фокуса (и угловая позиция глаза пациента) перемещается в следующее положение и производится локации следующего участка, который частично перекрывается С предыдущим. Таким образом, изображение всего ПОЛЯ глазного дна фиксируется в компьютере в виде серии снимков разных участков. На завершающем этапе снимки разных участков сшиваются в ОДНО общее изображение. Расчетное время локации участков изображения глазного дна с полем >90° И разрешением ~ 5’ и их сшивки в общее изображение – примерно 1.5 мин.

III.                                    Заключение

Пассивная радиолокация в дециметровом диапазоне ДЛИН ВОЛН позволяет наблюдать за изменениями тепловых полей внутренних органов и головного мозга, а при использовании глюкозной нагрузки дает существенную дополнительную информацию о характере имеющейся патологии.

Исследования глазного дна больных с применением активных радиолокационных методов в оптическом диапазоне обеспечивают:

–          раннюю диагностику и профилактическое лечение широкого спектра офтальмологических и эндокринологических заболеваний и, по сравнению с другими методами, повысить их эффективность

–          проведение обследования без предварительной медикаментозной подготовки пациента (искусственного расширения зрачка), так как имеют в десять раз меньшую площадь рабочей апертуры.

–          получение спектрально селективную визуализацию результата обследования, позволяющую ставить и/или уточнять диагноз без дополнительного обследования пациента, что повышает эффективность проведения лечебных процедур в послеоперационном периоде, амблиопии, ретинопатии и т. д..

–          ВОЗМОЖНОСТЬ в ПОЛНОМ объеме реализовать функции телемедицины, что резко повышает эффективность использования дорогостоящей аппаратуры И уменьшает требуемое количество высококвалифицированных специалистов.

[1]  Богдасаров Ю. Б., Каплан М. А. и др. Предварительные результаты исследований онкологических больных с использованием термографической аппаратуры ИК- и радиодиапазонов.- В сб. трудов Всесоюзной конференции «Методические вопросы определения температуры биологических объектов радиофизическими методами».-М., 1985, с.61.

[2]  Гуляев Ю. В., Верба В. С., Гандурин В. А. и др. Пассивные и активные радиолокационные методы исследования и диагностики живых тканей человека.- Материалы Второго Московского научного форума «Московская наука – проблемы и перспективы (VI научно-практическая конференция). Книга 2. М,, 2005., с. 544 – 555

APPLICATION OF RADIOLOCATION METHODS IN RADIO FREQUENCY AND OPTICAL BANDS TO DETECT HUMAN LIVING TISSUE PATHOLOGIES

Verba V. S., Gandurin V. A., Gudkov A. G., Leushin V. Yu., Plushev V. A.

Joint Stock Company «Corporation «Vega», HYPERION LTD.

34 Kutuzsovsky Avenue, 121170, Moscow, Russia Phone: +7(495) 2499096 E-mail: mail@vega.su

Abstract – Noninvasive methods of functional diagnostics of the human living tissues based on passive and active radiolocation procedures in radio frequency and optical bands are considered.

I.                                        Introduction

Application possibilities of passive and active radiolocation methods of researches and diagnostics of human living tissues are considered in radio wave and optical bands respectively.

II.                                       Main Part

Methods based on the receiving of information from selfradiation of main life support systems both in natural dynamics and in response to different physiological tests relate to passive radiolocation methods of researches and diagnostics of human living tissues.

Methods of three-frequency optical location for visualization, digital registration and diagnostic monitoring of eye grounds color picture in real time may be referred to active radiolocation methods of researches and diagnostics of human living tissues. Eye ground picture analysis is effective, and in some cases it is the only way to diagnose a wide range of serious diseases, such as AIDS, diabetes mellitus and etc. at an early stage.

III.                                      Conclusion

Passive radiolocation in UHF band allows observing viscera and encephalon heat field changes and while applying glucose load provides with essential additional information of the available pathology character.

Patients’ eye ground researches with application of active radiolocation methods in optical range provide spectral selective visualization of examination result, which allows to make and/or to define more exactly diagnosis without additional examination ofthe patient.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты