Устройство для обнаружения темпе-РАТуРНыХ АНОМАлий Советский патент 1981 года по МПК A61B6/00 

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для обнаружения температурных аномалий тела человека при диагностике заболеваний.

Известно устройство для обнаружения температурных аномалий, содержащее индикатор и последовательно соединенные антенну и радиометрический приемник 1.

Недостатком известного устройства является малая достоверность обнаружения малоразмерных температурных аномалий внутри тела человека.

Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения малоразмерных температурных аномалий внутри- тела человека.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее индикатор, антенну и радиометрический приемник, введены два запоминакяцих блока, распределитель и параллельно соединенные блок вычитания и коммутатор. Причем выходы распределителя через первый и второй запоминаю1чие блоки подключены ко входам коммутатора, вход распределителя подключен к выходу радиометрического приемника, выходы коммутатора и блока вычитания подключены к соответствующим входам индикатора, а антенна снабжена линзой с диэлектрической постоянной, равной диэлектрической постоянной тела человека.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства,

Устройство содержит последовательно соединенные антенну 1 и радиометрический приемник 2. Пространство между антенной и телом 3 человека заполнено линзой 4 с диэлектрической постоянной, равной диэлектрической постоянной ела человека. Выход радиометрического приемника 2 через распределитель 5 соединен с входс1ми первого 6 и второго 7 запоминающих устройств, выхо ды которых через блок 8 вычитания и коммутатор 9 подключены соответственно к первому и второму входам индикатора 10.

Устройство работает следующим образом.

Антенну 1 путем перемещения вдол продольной оси V фокусируют на выбранную точку, находящуюся внутри тела 3 человека на некотором фиксированном расстоянии R от плоскости раскрыва антенны.

Тепловое излучение, принимаемое антенной в дециметровом диапазоне волн, поступает в радиометрический приемник 2 модуляционного типа, в котором оно усиливается, детектируется и через распределитель 5 постук пает в запоминающее устройство (ЗУ) 6. Сигнал, запомненный в ЗУ б, пропорционален температуре тела человека. Заполнение пространства между антенной и телом диэлектриком с Ед, близким по величине к г позволяет улучшить разрешаго1чую способность устройства, а именно

г- .

.11)

и тем самым существенно повысить вероятность обнаружения малоразмерных областей с температурной аномалией внутри тела человека. Одновременно исключаются потери вследствие отражения излучения от границы воздух - тело.

Из выражения (1) следует, что при умеренной числовой апертуре Sine 0,6, Я 20 см и fi 60, получим Sx 2,5 см. Для получения температурного распределителя в объег1е всего тела антенна 1 последовательно сканирует сначала одну половину тела человека, например левую, а затем правую. Затем производится перефокусировка антенны на величину, равную глубине Локуса

Я .

для чего антенна смещается вдоль продольной оси Y на величину о i и процесс сканирования повто; ряется. Скорость сканирования V Sj((t определяется разрешающей спо- собностью прибора и постоянной вре-мени радиометрического приемника ().

При сканировании одной половины тела,человека, например левой, сигнал с выхода радиометрического приемника 2 поступает на ЗУ 6, а при сканировании правой половины в ЗУ 7, Таким образом, в устройствах 6 и 7 накапливается информация о распределении температуры для каждой плоскости фокусировки антенны. Записанные в ЗУ измеренные значения температуры симметрично расположенных участков тела человека вычитаются в блоке 8 вычитания и подаются в индикатор 10 Таким oe5-i разом, на индикаторе отображается с высокой разрешающей способностью разностный сигнал, содержащий полезную информацию с температурных аномалиях, возникающих в объеме тела человека и исключается влияние на результаты измерений неравномерности толщины жирового слоя (вследствие одинаковой толщины жирового слоя в симметричных точках человеческого тела), Одновременно на второй вход индикатора 10 через коммутатор 9 поступает сигнал с выхода ЗУ 6 или 7 в зависимости от того, Какая часть тела человека исследуется. Таким образом, разностный сигнал будет привязан к изображению (тепловому) исследуемого участка тела человека. В качестве индикатора можно использовать, например, двухцветный электроннолучевой индикатор.

Оценим требуемую чувствительность радиометрического приемника. Для этого участок тела разобьем вдоль продольной оси Y на четыре области,из которых области 1, 2 и 3 являются различными тканями тела (мышцы, печень, легкие и т.п.) с ё Ет, / причем области 1 и 3 имеют температуру Т т а область 2 характеризуется аномальной температурой Т2 Т 6. Область 4 - жировой слой толщиной d , характеризуемый температурой д т

Ht ех.

Тогда, как нетрудно показать, приращение температуры на входе радиометра I вызванное локальным повышением температуры в област 2 на величину 6т, равно

()

6Т. ST

.4n4e; dl (2)

бх

(

-а

где L

bj ,U -,, и

- коэффициенты затухания электромагнитной волны в областях 1, 2,

,3 и 4 соот-{ЕТ - NEjir ветственно; 10 :.,-zirr; 0,5- - коэффициент , ражения волны

нь границах жирового слоя 4,

В диапазоне 20 см мышцы и другие ткани с достаточно большим содержанием воды характеризуется величиной затухания 1 дВ/см.

В жировых тканях затухание:пренебрежимо мало ( ). При ii 2 U 1 дБ/см и толщине слоев 2 и 3 6 «v 3 см из выражения (2) получим

- STИ-г)

&Гв.

4n-fE

3)

4 г

в зависимости от толщины жирового слоя d(d О - 2,5 см) и при г 0,5 величины Бт. будет изменяться в пределах gf О-зЬт

5Т

Таким образом, для того чтобы зарегистрировать величину 8Т % l, чувствительность радиометра должна быть не хуже 0,05 К. Достижение такой чувствительности потребует использования радиометрического приемника на волну 20 см с параметрами: коэффициент шуМа F 3 Дб; полоса пропускания uf 300 мГц; постоянная врбМени D 1 с.

Такие параметры реализованы в современных радиометрических приемниках.

Предлагаемое устройство позволяет бесконтактным образом и совершенно безвредно для человека обнаруживать незначительные температурные аномалии внутри тела человека, что открывает новые возможности для ранней диагностики злокачественных опухолей, воспалительных процессов и нарушений системы кровообращения при расположении очага заболевания в любом участке человеческого тела. Формула изобретения

Устройство для обнаружения температурных аномалий, содержащее индикатор и последовательно соединенные антенну и радиометрический приемник, отличающееся тем, что, с целью повышения досто верности обнаружения малоразмерных температурных аномалий внутри тела человека, в него введены два запоминающих блока, распределитель и . парсшлельно соединенный блок вы читания и коммутатор, причем выходы распределителя через первый и втоoрой запоминающие блоки подключены ко входам комм татора, вхбд распределителя подключен к выходу радиометрического приемника, выходы коммутатора и блока вычитания подклю5чены к соответствующим входам индикатора, а антенна снабжена линзой с диэлектрической постоянной, равной диэлектрической постоянной тела человека .

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CTJA f 3167714, 25 кл. 325-363, опублик. 1967.