МНОГОЧАСТОТНЫЙ РАДИОТЕРМОГРАФ
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения радиотеплового излучения тел, в частности, в медицине, для измерения температурного поля внутренних тканей человека. Технический результат состоит в обеспечении изучения температурных полей в теле человека и их динамических изменений, возникающих при различных воздействиях и вследствие заболеваний. Для этого радиотермограф, содержащий N антенн одного диапазона частот, соединенных с N СВЧ-выключателями, N датчиков температуры, циркулятор, термостат, согласованную нагрузку, находящуюся в тепловом контакте с термостатом и подключенную к циркулятору, радиометрический приемник, содержит (k-1)N антенн дополнительных диапазонов частот, где k - число диапазонов частот радиотермографа, k генераторов шума, (k-1)×N+k дополнительных СВЧ-выключателей, (k-1)×N дополнительных датчиков температуры, (k-1) дополнительных циркуляторов, (k-1) дополнительных многоканальных измерителей температуры, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь,
Используемый в изобретении метод неинвазивного измерения температуры тканей основан на регистрации собственного теплового излучения тканей в микроволновом диапазоне частот. Это позволяет измерять излучение, выходящее с глубины до нескольких сантиметров, интенсивность которого определяется абсолютной температурой в этом слое ткани. Съем информации осуществляется посредством контактных антенн, установленных на поверхности тела. Прибор регистрирует электромагнитное излучение, пропорциональное радиояркостной температуре, т.е. связанное с физической температурой тканей и степенью поглощения электромагнитных волн в них. Указанный метод, в частности, применяется для исследований в онкологии. Эффективность выявления патологий тканей повышается при использовании глюкозного теста, при котором происходит значительный разогрев в области, где расположена опухоль или ее метастазы. Эта методика основана на экспериментально доказанной теории повышения углеводного обмена в злокачественных опухолях.
Наблюдение динамики изменений тепловых полей позволяет обойти ряд сложностей, возникающих в радиодиапазоне и связанных с измерением абсолютных температур тела человека при оценке воздействия физиологической пробы. Влияние внешних факторов и, следовательно, функционирование отдельных областей организма, отличающихся уровнями кровотока и метаболизма тканей, оцениваются по сопоставлению временных характеристик изменения теплового излучения в различных точках наблюдаемого поля. Наблюдение динамики изменений тепловых полей позволяет обойти ряд сложностей, возникающих в радиодиапазоне и связанных с измерением абсолютных температур тела человека при оценке воздействия физиологической пробы. Используемый в изобретении метод эффективен также для изучения реакций коры головного мозга человека.
Основой радиотермографа является высокочувствительный радиометрический приемник, к входу которого подключаются антенны-аппликаторы. Антенны-аппликаторы устанавливаются на интересующей исследователя области тела или головы человека. 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 в 2,5-3,5 см.
Многочастотный радиотермограф позволяет снимать температурную информацию одновременно с нескольких точек на теле пациента (в соответствии с числом каналов) в нескольких диапазонах частот как с поверхности тела, так и с его глубинных структур, и строить "радиотепловые карты" - динамические распределения интенсивности радиотеплового излучения. Оценка физиологического состояния организма производится посредством анализа "радиотепловых карт" до функциональной нагрузки (фоновое состояние) и их изменений, вызванных воздействием физиологической пробы (глюкозный тест). Исследования с помощью многоканальной дециметровой радиометрии обеспечивают регистрацию радиотеплового излучения тканей с глубины до 2-4 см при работе по телу человека и до 1,5-2,5 см при исследованиях головного мозга. Реальная глубина исследования тепловых полей данным методом может быть существенно больше за счет теплопередачи в тканях тела, кроме того, увеличение температурного контраста в патологической области позволяет "видеть" информацию с больших глубин. При этом каждым каналом прибора регистрируется интегральное излучение из цилиндрической области, ограниченной в сечении апертурой антенны, что и определяет пространственное разрешение. Используя метод мультипликации при просмотре отснятых кадров можно отслеживать динамику изменения тепловых полей в опухоли.
