Применение современных микроволновых радиотермографов в медицинской практике

С.Г. Веснин; М.К. Седанкин

doi:10.18127/j22250980-202302-05

Применение современных микроволновых радиотермографов в медицинской практике

научная статья УДК 621.382 Страницы: 48-63 doi.org/10.18127/j22250980-202302-05

^1,2 МГТУ им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

Ключевые слова: Микроволновая радиотермометрия мониторинг температуры микроволновый радиотермометр медицинская визуа-лизация радиояркостная температура

Аннотация

Постановка проблемы. Измерение собственного электромагнитного излучения человека в микроволновом диапазоне с целью измерения температуры внутренних тканей – сложная научно-техническая задача. Первые шаги уже сделаны и разработаны микроволновые радиотермографы, которые используются в отечественных больницах и за рубежом.

Цель. Рассмотреть применение современных микроволновых радиотермографов в медицинской практике и сформулировать требования, которым они должны отвечать.

Результаты. Представлено описание микроволнового радиотермографа, который использовался для проведения исследований и клинических испытаний в различных областях медицины во многих странах мира. Показаны особенности построения радиотермографа, которые позволили обеспечить высокую точность измерений и стабильность показаний. Приведены технические требования, которые предъявляются к микроволновым радиотермографам, предназначенным для выявления тепловых аномалий внутренних тканей пациента.

Практическая значимость. Многочисленные исследования, проведенные за последние 20 лет, продемонстрировали значительный потенциал микроволновой радиотермографии в различных областях медицины. На данный момент микроволновая радиотермография является универсальным бездозовыми средством мониторинга функционального состояния организма.

Поступила: 23.03.2023
Одобрена: 06.04.2023
Принята: 24.04.2023

Для цитирования

Веснин С.Г., Седанкин М.К. Применение современных микроволновых радиотермографов в медицинской практике // Нанотехнологии: разработка и применение – XXI век. 2023. Т. 15. № 2. С. 48−63. DOI: https://doi.org/10.18127/j22250980-202302-05

Список источников

Vesnin S. et al. Modern microwave thermometry for breast cancer // J. Mol. Imaging Dyn. 2017. V. 7. № 2. P. 1000136.
Goryanin I. et al. Passive microwave radiometry in biomedical studies // Drug Discovery Today. 2020. V. 25. № 4. P. 757−763.
Рожкова Н.И., Смирнова Н.А., Назаров А.А. Факторы, влияющие на эффективность радиотермометрических измерений молочной железы с помощью диагностического комплекса РТМ-01-РЭС // Опухоли женской репродуктивной системы. 2007. № 3. С. 21−25.
Fisher L. et al. Passive Microwave radiometry and microRNA detection for breast cancer diagnostics // Diagnostics. 2023. V. 13. № 1. P. 118.
Бурдина Л.М. и др. Радиотермометрия в алгоритме комплексного обследования молочных желез // Современная онкология. 2004. Т. 6. № 1. С. 8−10.
Бурдина Л.М. и др. Сравнительный анализ результатов обследования больных РМЖ по данным рентгено-маммографического и радиотермометрического обследований // Современная онкология. 2004. Т. 6. № 1. С. 17−8.
Li J. et al. Dynamic weight agnostic neural networks and medical microwave radiometry (MWR) for breast cancer diagnostics // Diagnostics. 2022. V. 12. № 9. P. 2037.
Losev A.G. et al. Some methods for substantiating diagnostic decisions made using machine learning algorithms // Biomedical Engineering. 2022. V. 55. № 6. P. 442−447.
Shevelev O.А. et al. Using medical microwave radiometry for brain temperature measurements // Drug discovery today. 2022. V. 27. № 3. P. 881−889.
Shevelev O.A. et al. Study of brain circadian rhythms in patients with chronic disorders of consciousness and healthy individuals using microwave radiometry // Diagnostics. 2022. V. 12. № 8. P. 1777.
Shevelev O.A. et al. Correction of local brain temperature after severe brain injury using hypothermia and medical microwave radiometry (mwr) as companion diagnostics // Diagnostics. 2023. V. 13. № 6. P. 1159.
Drakopoulou M. et al. The role of microwave radiometry in carotid artery disease. Diagnostic and clinical prospective // Current opinion in pharmacology. 2018. V. 39. P. 99−104.
Toutouzas K. et al. Noninvasive detection of increased carotid artery temperature in patients with coronary artery disease predicts major cardiovascular events at one year: Results from a prospective multicenter study // Atherosclerosis. 2017. V. 262. P. 25−30.
Laskari K. et al. Joint microwave radiometry for inflammatory arthritis assessment // Rheumatology. 2020. V. 59. № 4. P. 839−844.
Tarakanov A.V. et al. Passive microwave radiometry as a component of imaging diagnostics in juvenile idiopathic arthritis // Rheumato. 2022. V. 2. № 3. P. 55−68.
Tarakanov A.V. et al. Microwave radiometry (MWR) temperature measurement is related to symptom severity in patients with low back pain (LBP) // Journal of Bodywork and Movement Therapies. 2021. V. 26. P. 548−552.
Хашукоева А.З., Цомаева Е.А., Водяник Н.Д. Применение трансабдоминальной и вагинальной радиотермометрии в комплексной диагностике воспалительных заболеваний придатков матки // Лечение и профилактика. 2012. № 1. С. 26−30.
Хашукоева А.З., Леонова Е.И., Кириллова С.Н. Радиотермометрия в диагностике и мониторинге эффективности лечения при воспалительных заболеваниях придатков матки // Вестник Российского государственного медицинского университета. 2009. № 4. С. 98−101.
Kaprin A.D. et al. Microwave radiometry in the diagnosis of various urological diseases // Biomedical Engineering. 2019. V. 53. № 2. P. 87−91.
Авдошин В.П. и др. Радиотермометрия в диагностике острого пиелонефрита // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер.: Медицина. 2002. № 2. С. 67−69.
Levshinskii V. et al. Using AI and passive medical radiometry for diagnostics (MWR) of venous diseases // Computer Methods and Programs in Biomedicine. 2022. V. 215. P. 106611.
Замечник Т.В., Ларин С.И., Лосев А.Г. Комбинированная радиотермометрия как метод исследования венозного кровообращения нижних конечностей. г. Волгоград: Изд-во ВолгГМУ. 2015. 252 с.
Зиновьев С.В., Иванов А.В. Функциональная микроволновая термография первичного очага злокачественных новообразований: экспериментальное исследование // Медицинская физика. 2017. № 4. С. 51−58.
Zinovyev S.V. New medical technology-functional microwave thermography: experimental study // KnE Energy. 2018. P. 547−555.
Ivanov Y. et al. Use of microwave radiometry to monitor thermal denaturation of albumin // Frontiers in physiology. 2018. P. 956.
Ivanov Y.D. et al. The registration of a biomaser-like effect in an enzyme system with an RTM sensor // Journal of Sensors. 2019. 11 p.
Гусейнов Т.Ю., Веснин С.Г. Микроволновая радиотермометрия в диагностике мышечно-суставных расстройств при цервикогенной головной боли // Тезисы докладов Российской науч.-практ. конф. с междунар. участием «Клинические и теоретические аспекты боли». М. 2001. С. 25−40.
Osmonov B. et al. Passive microwave radiometry for the diagnosis of coronavirus disease 2019 lung complications in Kyrgyzstan // Diagnostics. 2021. V. 11. № 2. P. 259.
Козлов С.В., Неретин Е.Ю. Сравнительный анализ методов преинвазивной диагностики меланомы кожи // Саратовский научно-медицинский журнал. 2013. Т. 9. № 1. С. 88−91.
Вайсблат А.В. Радиотермометрия как метод диагностики в медицине М.: НЦЗД РАМН. 2003. 80 c.
Веснин С.Г. и др. Микроволновая радиотермометрия: Учеб. пособие. М.: РУДН. 2021. 145 с.
Popovic Z., Momenroodaki P., Scheeler R. Toward wearable wireless thermometers for internal body temperature measurements // IEEE Communications Magazine. 2014. V. 52. № 10. P. 118−125.
Momenroodaki P. et al. Noninvasive internal body temperature tracking with near-field microwave radiometry // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2017. V. 66. № 5. P. 2535−2545.
Haines W. et al. Wireless system for continuous monitoring of core body temperature // MTT-S International Microwave Symposium (IMS). IEEE. 2017. P. 541−543.
Land D.V., Levick A.P., Hand J.W. The use of the Allan deviation for the measurement of the noise and drift performance of microwave radiometers // Measurement Science and Technology. 2007.V. 18. № 7. P. 1917.
Hand J.W. et al. Monitoring of deep brain temperature in infants using multi-frequency microwave radiometry and thermal modelling // Phys. Med. Biol. 2001. P. 1885−190.
Vesnin S.G. et al. Portable microwave radiometer for wearable devices // Sensors and Actuators. A: Physical. 2021. V. 318. P. 112506.
Веснин С.Г., Седанкин М.К. Сравнение микроволновых антенн-аппликаторов медицинского назначения // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. № 10. С. 63−74.

[1] Vesnin S. et al. Modern microwave thermometry for breast cancer // J. Mol. Imaging Dyn. 2017. V. 7. № 2. P. 1000136.

[2] Goryanin I. et al. Passive microwave radiometry in biomedical studies // Drug Discovery Today. 2020. V. 25. № 4. P. 757−763.

[3] Рожкова Н.И., Смирнова Н.А., Назаров А.А. Факторы, влияющие на эффективность радиотермометрических измерений молочной железы с помощью диагностического комплекса РТМ-01-РЭС // Опухоли женской репродуктивной системы. 2007. № 3. С. 21−25.

[4] Fisher L. et al. Passive Microwave radiometry and microRNA detection for breast cancer diagnostics // Diagnostics. 2023. V. 13. № 1. P. 118.

[5] Бурдина Л.М. и др. Радиотермометрия в алгоритме комплексного обследования молочных желез // Современная онкология. 2004. Т. 6. № 1. С. 8−10.

[6] Бурдина Л.М. и др. Сравнительный анализ результатов обследования больных РМЖ по данным рентгено-маммографического и радиотермометрического обследований // Современная онкология. 2004. Т. 6. № 1. С. 17−8.

[7] Li J. et al. Dynamic weight agnostic neural networks and medical microwave radiometry (MWR) for breast cancer diagnostics // Diagnostics. 2022. V. 12. № 9. P. 2037.

[8] Losev A.G. et al. Some methods for substantiating diagnostic decisions made using machine learning algorithms // Biomedical Engineering. 2022. V. 55. № 6. P. 442−447.

[9] Shevelev O.А. et al. Using medical microwave radiometry for brain temperature measurements // Drug discovery today. 2022. V. 27. № 3. P. 881−889.

[10] Shevelev O.A. et al. Study of brain circadian rhythms in patients with chronic disorders of consciousness and healthy individuals using microwave radiometry // Diagnostics. 2022. V. 12. № 8. P. 1777.

[11] Shevelev O.A. et al. Correction of local brain temperature after severe brain injury using hypothermia and medical microwave radiometry (mwr) as companion diagnostics // Diagnostics. 2023. V. 13. № 6. P. 1159.

[12] Drakopoulou M. et al. The role of microwave radiometry in carotid artery disease. Diagnostic and clinical prospective // Current opinion in pharmacology. 2018. V. 39. P. 99−104.

[13] Toutouzas K. et al. Noninvasive detection of increased carotid artery temperature in patients with coronary artery disease predicts major cardiovascular events at one year: Results from a prospective multicenter study // Atherosclerosis. 2017. V. 262. P. 25−30.

[14] Laskari K. et al. Joint microwave radiometry for inflammatory arthritis assessment // Rheumatology. 2020. V. 59. № 4. P. 839−844.

[15] Tarakanov A.V. et al. Passive microwave radiometry as a component of imaging diagnostics in juvenile idiopathic arthritis // Rheumato. 2022. V. 2. № 3. P. 55−68.

[16] Tarakanov A.V. et al. Microwave radiometry (MWR) temperature measurement is related to symptom severity in patients with low back pain (LBP) // Journal of Bodywork and Movement Therapies. 2021. V. 26. P. 548−552.

[17] Хашукоева А.З., Цомаева Е.А., Водяник Н.Д. Применение трансабдоминальной и вагинальной радиотермометрии в комплексной диагностике воспалительных заболеваний придатков матки // Лечение и профилактика. 2012. № 1. С. 26−30.

[18] Хашукоева А.З., Леонова Е.И., Кириллова С.Н. Радиотермометрия в диагностике и мониторинге эффективности лечения при воспалительных заболеваниях придатков матки // Вестник Российского государственного медицинского университета. 2009. № 4. С. 98−101.

[19] Kaprin A.D. et al. Microwave radiometry in the diagnosis of various urological diseases // Biomedical Engineering. 2019. V. 53. № 2. P. 87−91.

[20] Авдошин В.П. и др. Радиотермометрия в диагностике острого пиелонефрита // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер.: Медицина. 2002. № 2. С. 67−69.

[21] Levshinskii V. et al. Using AI and passive medical radiometry for diagnostics (MWR) of venous diseases // Computer Methods and Programs in Biomedicine. 2022. V. 215. P. 106611.

[22] Замечник Т.В., Ларин С.И., Лосев А.Г. Комбинированная радиотермометрия как метод исследования венозного кровообращения нижних конечностей. г. Волгоград: Изд-во ВолгГМУ. 2015. 252 с.

[23] Зиновьев С.В., Иванов А.В. Функциональная микроволновая термография первичного очага злокачественных новообразований: экспериментальное исследование // Медицинская физика. 2017. № 4. С. 51−58.

[24] Zinovyev S.V. New medical technology-functional microwave thermography: experimental study // KnE Energy. 2018. P. 547−555.

[25] Ivanov Y. et al. Use of microwave radiometry to monitor thermal denaturation of albumin // Frontiers in physiology. 2018. P. 956.

[26] Ivanov Y.D. et al. The registration of a biomaser-like effect in an enzyme system with an RTM sensor // Journal of Sensors. 2019. 11 p.

[27] Гусейнов Т.Ю., Веснин С.Г. Микроволновая радиотермометрия в диагностике мышечно-суставных расстройств при цервикогенной головной боли // Тезисы докладов Российской науч.-практ. конф. с междунар. участием «Клинические и теоретические аспекты боли». М. 2001. С. 25−40.

[28] Osmonov B. et al. Passive microwave radiometry for the diagnosis of coronavirus disease 2019 lung complications in Kyrgyzstan // Diagnostics. 2021. V. 11. № 2. P. 259.

[29] Козлов С.В., Неретин Е.Ю. Сравнительный анализ методов преинвазивной диагностики меланомы кожи // Саратовский научно-медицинский журнал. 2013. Т. 9. № 1. С. 88−91.

[30] Вайсблат А.В. Радиотермометрия как метод диагностики в медицине М.: НЦЗД РАМН. 2003. 80 c.

[31] Веснин С.Г. и др. Микроволновая радиотермометрия: Учеб. пособие. М.: РУДН. 2021. 145 с.

[32] Popovic Z., Momenroodaki P., Scheeler R. Toward wearable wireless thermometers for internal body temperature measurements // IEEE Communications Magazine. 2014. V. 52. № 10. P. 118−125.

[33] Momenroodaki P. et al. Noninvasive internal body temperature tracking with near-field microwave radiometry // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2017. V. 66. № 5. P. 2535−2545.

[34] Haines W. et al. Wireless system for continuous monitoring of core body temperature // MTT-S International Microwave Symposium (IMS). IEEE. 2017. P. 541−543.

[35] Land D.V., Levick A.P., Hand J.W. The use of the Allan deviation for the measurement of the noise and drift performance of microwave radiometers // Measurement Science and Technology. 2007.V. 18. № 7. P. 1917.

[36] Hand J.W. et al. Monitoring of deep brain temperature in infants using multi-frequency microwave radiometry and thermal modelling // Phys. Med. Biol. 2001. P. 1885−190.

[37] Vesnin S.G. et al. Portable microwave radiometer for wearable devices // Sensors and Actuators. A: Physical. 2021. V. 318. P. 112506.

[38] Веснин С.Г., Седанкин М.К. Сравнение микроволновых антенн-аппликаторов медицинского назначения // Биомедицинская радиоэлектроника. 2012. № 10. С. 63−74.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи