В.И. Жулев1, Т.А. Жильников2, А.А. Жильников3

1 ФГБОУ ВО «Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина» (г. Рязань, Россия)

2, 3 Академия Федеральной службы исполнения наказаний (ФСИН) России (г. Рязань, Россия)

1 zhulev.v.i@rsreu.ru, 2 quadrus02@mail.ru, 3 ark9876@mail.ru

Постановка проблемы. Актуальной задачей медицины и медицинской техники является неинвазивное обнаружение намагничиваемых включений в биологических объектах. Существующие методы интроскопии обладают ограничениями и не всегда применимы на практике, что требует поиска альтернативных подходов. Перспективным направлением считаются магнитные исследования, в частности оригинальный способ неинвазивного исследования биологического объекта, направленный на выявление в нём таких включений. В ходе управляемого пространственного перемещения плоского магниточувствительного органа посредством наклонов и поворотов сканирующей плоскости формируются проекционные данные в виде линейных проекций «плоскостных сумм». Последние представляют собой интегральные суммы функции распределения магнитного потока по плоскости, которые содержат усреднённую информацию, формируя лишь размытую картину, в которой границы раздела сред теряются на фоне плавных вариаций поля. Вследствие этого прямая локализация таких объектов существенно затруднена. В качестве решения указанной проблемы в данной работе предлагается привлечение процедуры дифференцирования по выбранному направлению, предназначенной для определения локального градиента плотности магнитного потока, т.е. скорости изменения поля по заданной пространственной координате.

Цель. Представить описание процедуры дифференцирования исходных проекционных данных по выбранному направлению в рамках способа неинвазивного исследования, позволяющей по экстремумам определять локализацию границ намагничиваемых включений внутри биологического объекта.

Результаты. Предложенный подход повышает информативность магнитотомографических исследований и может служить основой для создания специализированного программно-алгоритмического обеспечения систем неинвазивной диагностики.

Практическая значимость. Введение процедуры дифференцирования исходных проекционных данных по выбранному направлению в рамках способа неинвазивного исследования биологических объектов, подавляя постоянные и медленно меняющиеся составляющие магнитного поля, а также усиливая пространственные вариации в областях резких изменений, преобразует размытую картину в чёткие локальные экстремумы, тем самым позволяя однозначно определять и визуализировать границы пространственного положения намагничиваемых включений внутри биологического объекта.

Жулев В.И., Жильников Т.А., Жильников А.А. Дифференциальное выделение границ намагничиваемых включений на томографических изображениях полей // Биомедицинская радиоэлектроника. 2026. T. 29. № 5. С. 35-42. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202605-05

1. Жильников Т.А., Жулев В.И., Жильников А.А. Определение пространственного расположения скрытых токопроводящих материалов внутри биологического объекта // Биомедицинская радиоэлектроника. 2022. Т. 25. № 4. С. 39–45. DOI: 10.18127/j15604136-202204-05.
2. Романов И.О., Строителев Д.В., Макиенко В.М. Физические основы неразрушающих методов контроля: Учеб. пособие. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС. 2008. 108 с.
3. Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика: Учеб. для вузов. М.: Дрофа. 2003. 560 с.
4. Жильников А.А., Жильников Т.А., Жулев В.И. Оценка разрешающей способности системы неинвазивного магнитоиндукционного исследования ферромагнитных включений биологических объектов для ограниченного числа измерений // Биомедицинская радиоэлектроника. 2017. № 7. С. 20–29.
5. Левин Г.Г., Вишняков Г.Н. Оптическая томография. М.: Радио и связь. 1989. 224 с.
6. Троицкий И.Н. Статистическая теория томографии. М.: Радио и связь. 1989. 240 с.
7. Клюев В.В. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник. Т. 6. М.: Машиностроение. 2006. 848 с.
8. Жильников А.А., Жильников Т. А., Жулев В. И. Разработка и физическое обоснование реализации информационно-измерительной системы магнитоиндукционного исследования биологических объектов // Биомедицинская радиоэлектроника. 2015. № 5. С. 14–20.
9. Жильников А.А., Жильников Т.А., Жулев В.И. Практическая реализация системы неинвазивного магнитоиндукционного исследования биологических объектов // Биомедицинская радиоэлектроника. 2016. № 6. С. 27-37.
10. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. М.: Связьиздат. 1951. 341 с.
11. Жильников А.А., Жильников Т.А., Жулев В.И. Развитие объемной томографии для определения векторных физических величин // Инженерная физика. 2019. № 9. С. 10–15. DOI: 10.25791/infizik.09.2019.834
12. Жильников А.А., Жильников Т.А., Жулев В.И. Финитная томографическая реконструкция // Биомедицинская радиоэлектроника. 2019. Т. 22. № 4. С. 31–37. DOI: 10.18127/j15604136-201904-05
13. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я., Тимонов А.А. Математические задачи компьютерной томографии. М.: Наука. 1987. 160 с.