УДК 621.37:616-71:616.248
Автоматизированная система ранней диагностики патологических
изменений в бронхолегочной системе на основе радиочастотного сканирования
И. В. Семерник 1,
А. В. Демьяненко 1, Ф. С. Топалов 1, Я. В.
Невструев 1,
О. Е. Семерник 2, А.А. Лебеденко
2
1
Южный федеральный университет, 347922, г. Таганрог, пер. Некрасовский, д.44
2
Ростовский государственный медицинский университет, 344022, г. Ростов-на-Дону,
пер. Нахичеванский, д.29
Статья поступила в
редакцию 14 марта 2019 г.
Аннотация. Представлена структура и
экспериментальная реализация неинвазивной системы диагностики бронхолегочных
заболеваний, в том числе бронхиальной астмы. Благодаря отсутствию вредного
воздействия на пациента в процессе обследования, а также необходимости выполнения
дыхательных маневров, предлагаемая система может быть использована для
обследования и продолжительного мониторинга состояния пациентов всех возрастных
групп, в том числе детей раннего возраста. В работе представлены результаты
радиочастотного сканирования СВЧ-сигналами различной частоты грудной клетки с
неоднородностями различного рода и размера, имитирующих наличие инородного тела
в грудной клетке пациента, а также накопление излишнего количества мокроты.
Ключевые
слова: Бронхолегочные
заболевания, Бронхиальная астма, Диагностика, Компьютеризированная диагностика, СВЧ-диапазон, Мониторинг состояния пациента, Телеметрия, Телемедицина,
Диагностическое оборудование.
Abstract. This
paper presents the structure, design and practical implementation of an automated
system for the detection of pathological changes in the bronchopulmonary system
with the aim of non-invasive harmless diagnosis of bronchopulmonary diseases,
primarily bronchial asthma.
The
proposed diagnostic system is based on the use of radiofrequency scanning of
the chest with microwave signals of various frequencies (in the frequency range
from 1,100 to 1,500 MHz), which eliminates the need for the patient to perform
breathing maneuvers during the examination process. The absence of harmful effects
allows you to use the presented system for long-term monitoring of the
patient's condition during treatment.
The
obtained experimental results demonstrate the possibility of using the
presented system to diagnose changes in the bronchopulmonary system.
Heterogeneity, simulating the presence of sputum in the human lung is clearly
displayed on the results of radio frequency scanning of the chest with a
microwave signal with a frequency of 1250 MHz and 1350 MHz. At lower
frequencies (1150 MHz and less), a distortion of the shape of the heterogeneity
is observed. When scanning a phantom of the chest with a microwave signal with
a higher frequency (1,450 MHz or more), only heterogeneity boundaries are
detected on the scan results. Accurate determination of the shape and size of
heterogeneity is difficult. In this regard, the use of higher frequencies of
the probing microwave signal is impractical.
It
should be noted that the shape and size of heterogeneity are most clearly
defined by the results of radio frequency scanning with a step of 20 mm. At
step 30 mm, the shape of an irregularity is blurred, while at a scan with a
step 10 mm, the influence of the non-uniformity of the characteristics of the
elements of the array of antenna applicators increases and the scanning time
significantly increases. The error in determining the size of heterogeneity
depends on the selected scanning step and does not exceed 10 - 20 mm.
Key words: diagnostics, bronchial asthma, bronchopulmonary diseases, computerized
diagnosis, microwave band, radiofrequency scanning, monitoring of the patient's
condition, diagnostics equipment.
Для цитирования:
И. В. Семерник, А. В. Демьяненко,
Ф. С. Топалов, Я. В. Невструев, О. Е. Семерник, А. А. Лебеденко. Автоматизированная
система ранней диагностики патологических изменений в бронхолегочной системе на
основе радиочастотного сканирования. Журнал радиоэлектроники [электронный
журнал]. 2019. № 3. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/mar19/6/text.pdf
DOI 10.30898/1684-1719.2019.3.6