Микроволновая томография биологических объектов

• Автор: Семенов, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 51 с. : ил.; 20х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность.

Сердечно-сосудистые и о«|калогические заболевания являются основными причинами смерти а промышленно развитых странах Для примера, ежегодно в США от всех форм сердечно-сосудистых заболеваний умирает акало SOS ООО женщин, « от всех форм pan - около 2S7 ООО женщин, объединял а обшей случае о*оло 762 ООО трагедий ежегодно Того же пирядка цифры смертных случаев и для мужчин В Российской Федерации статистика в делом аналогична Та»им образом, создание новых эффективных методов диагностики и лечении сердечнососудистых и они алогических заболеваний вапветса чрезвычайно актуальной с общечеловеческих позиций задачей
В ряду диагностических методов чрезвычайно перспективными являются томографические методы, благодаря своей полной иеимвазивиости Томография биообъектов • интенсивно развивающаяся обметь биотехнологий, использующая новейшие инженерные и компьютерные достижения Электромагнитная томография, включающая а себя микроволновую, является новой и перспективной молалывостью томографии биообъектов Не нацеленная на соревнование по пространственному разрешению с методами ЯМР и рентгеновской томографии, электромагнитная томография обладает чрезвычайно мжным преимуществом * способностью в отображению функционального состояния биотиией Более детально, место электромагнитной томографии н спектроскопии а сравнении с традиционными методами томографии будет показано жиже В этом шине, создание метода и системы дм электромагнитной томографии и спектроскопии биообъектов является чрезвычайно актуальным как с точки зрения потребностей медицины, так и с общенаучной точки зрения

Цель и задачи исследования.

Основные цели исследования

1 Разработка метода микроволновой томографии биообъектов

2 Разработка метода и системы для неинадзнвной диагностики патологий миокарда сердца на основе метода микроволновой томографии
3 Разработка приложений метода микроволновой томографии в диагностике рака груди (микроволновая маммография) ц два мм

гипертермии биоткани*

4 Выработать алгоритмы и методы приложения микроволновой томографии к микроволновой маммоірафии и гипертермии биотканей
Повній«, научная и ІЮШЯІмаї ценность пабиты
Микроволновая томография является новым метаном томографии, имеющим шировие перспективы для применения в медицине Ile иду елейный ив соревнование по пространственному разрешению с традиционными методами томографии, используемыми а медицине, такими аак рентгеновская и ЯМР-томографии, метод микроволновой томографии обладает целым рядом достоинств (см прилагаемый лист публикаций) Одно из достой мстя метода - это возможность получения изображений, отражающих физиологическое состояние биотканей, так натыкаемая "фитнологическая визуализация» Гаэтано это с тем. что диэлектрические свойства биотканей (что в конечном счете и визуализируется) зависят от ик физиологического состояния Физиологическое и патологическое состояния миокарда сердца - это один пример Нами было показано (см п Б из раздела результатов). что поясальм ы А кроваток а миокарде, острая ишемия, хронический инфаркт и гипоксия миокарда существенно изменяют диэлектрические свойства миокарда Другими исследовательскими группами было показано, что опухолевые ткани имезот диэлектрические свойства существенно отличные от нормальных тканей Например, раковые ткани груди имеют высокий контраст в диэлектрических свойствах по сравнению с нормальной тканью груди Зти ява примера показывают новизну и практическую значимость разработки метода микроволновой томографии биообъектов дм медицинского применения В результате іфоведемия исследований были получены следующие научные и практические результаты
Исследованы диэлектрические свойства биотканей (в большей степени миокарда сердил и органов грудной полости) кал а норме, тал и при различных физиологических и патологических изменениях Разработан метод микроволновой и радиочастотной спектроскопии биотканей, позволяющий на основе измерения диэлектрических свойств в спектре радио и микроволновых частот получать «физиологическую" информацию о биоткани В частости это внутри- и внеклеточная проводимости, проводимость и емкость клеточных мембран, объем над фракция метол, фракция свободной и связанной воды, объемная фракция протеинов и яр Тем самым существенно расширено понимание вопросов, связанных с распространением электромагнитных полей в биосрсдлх и взаимодейстаиа с ними, включая анизотропные биоткани и возбудимые ткани сердца, что является крайне важным вал с чисто научных позиций, тал и с практических точек зрения, как при разработке новых диагностических методов и с истем, тал и при гипаеяическом нормировании иеиоиизируюгцих излучений
Разработаны и оптимизированы методы и алгоритмы решения как прямых задач распространения электромагнитных полей в баюсрсдах в ограниченном пространстве, так и обратных задач микроволновой томографии биообъектов
Найдены технические решения, позволившие создать экспериментальные установам яля микроволновой томографии, начиная от мало-масштабных двумерных установок и кончая полномасштабными трехмерными установками

Рас. Zi. Ммкрояолмоиая маммограф«* Молельный жспсримент по детсггаромяню раковой опуколм ркди>сом 1мм ( па рисунке слева). Рпульмти восстамименпа, лредетамеииые я сечении АЛ - справа Частота - 6Ггц.