"ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ" ISSN 1684-1719, N 3, 2019

оглавление выпуска         DOI  10.30898/1684-1719.2019.3.6     текст статьи (pdf)   

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, 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