Ученые Сеченовского Университета разрабатывают новый метод неинвазивного измерения глубинной температуры
08.12.2023
Способ измерения глубинной температуры тканей организма на основе корреляционного приема теплового акустического излучения решеткой датчиков разработала команда кафедры медицинской и биологической физики Сеченовского Университета Минздрава России во главе с профессором Андреем Аносовым. Результаты исследований позволят надежно контролировать температуру тканей и органов при медицинских вмешательствах, связанных с температурным воздействием. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда.
В ряде медицинских процедур, например, лечебной гипертермии в терапии рака или термоабляции, а также при диагностике некоторых заболеваний необходимо измерять глубинную температуру тела человека. Существуют методы, позволяющие делать это безболезненно и неинвазивно, однако многие из них имеют определенные недостатки -- требуют дорого оборудования, специальных помещений, дополнительного обучения персонала, тонкой настройки. Кроме того, не все подходы способны дать достаточно точный результат.
Специалисты кафедры медицинской и биологической физики Сеченовского Университета предложили использовать для измерений корреляционный прием теплового излучения -- он имеет лучшее пространственное разрешение и позволяет за 10-30 с просканировать всю исследуемую область.
Команда провела два эксперимента, с решеткой из трех и из четырех датчиков, результаты которых позволили рассчитать спектр приемника акустического излучения. Кроме того, эксперимент с решеткой из трех датчиков показал, что сложение пространственных кросскорреляционных функций всех трех пар датчиков позволяет локализовать источник теплового акустического излучения.
Для измерений теплового акустического излучения был использован многоканальный акустотермограф, разработанный в ИПФ РАН группой под руководством А.Д. Мансфельда.
Также команда разработала алгоритм восстановления температурного распределения при корреляционном приеме теплового акустического излучения с учетом поглощения в исследуемой среде. С его помощью ученые смогли успешно получить пространственное распределение температуры в исследуемом объекте с миллиметровым пространственным разрешением.
Кроме того, в ходе исследований ученые экспериментально подтвердили теорему Ван Циттерта – Цернике, сформулированную для теплового электромагнитного излучения. Согласно этой теореме, для квазимонохроматического сигнала измеренное на двух разных приемниках тепловое излучение будет коррелировать. Это связано с тем, что приемное устройство имеет конечную полосу пропускания, в результате чего возникает временная корреляция регистрируемого теплового сигнала.
Полученные данные лягут в основу доступного и недорогого способа неинвазивного измерения глубинной температуры тела человека при проведении медицинских процедур, связанных с нагревом тканей.
В ряде медицинских процедур, например, лечебной гипертермии в терапии рака или термоабляции, а также при диагностике некоторых заболеваний необходимо измерять глубинную температуру тела человека. Существуют методы, позволяющие делать это безболезненно и неинвазивно, однако многие из них имеют определенные недостатки -- требуют дорого оборудования, специальных помещений, дополнительного обучения персонала, тонкой настройки. Кроме того, не все подходы способны дать достаточно точный результат.
Специалисты кафедры медицинской и биологической физики Сеченовского Университета предложили использовать для измерений корреляционный прием теплового излучения -- он имеет лучшее пространственное разрешение и позволяет за 10-30 с просканировать всю исследуемую область.
Команда провела два эксперимента, с решеткой из трех и из четырех датчиков, результаты которых позволили рассчитать спектр приемника акустического излучения. Кроме того, эксперимент с решеткой из трех датчиков показал, что сложение пространственных кросскорреляционных функций всех трех пар датчиков позволяет локализовать источник теплового акустического излучения.
Для измерений теплового акустического излучения был использован многоканальный акустотермограф, разработанный в ИПФ РАН группой под руководством А.Д. Мансфельда.
Также команда разработала алгоритм восстановления температурного распределения при корреляционном приеме теплового акустического излучения с учетом поглощения в исследуемой среде. С его помощью ученые смогли успешно получить пространственное распределение температуры в исследуемом объекте с миллиметровым пространственным разрешением.
Кроме того, в ходе исследований ученые экспериментально подтвердили теорему Ван Циттерта – Цернике, сформулированную для теплового электромагнитного излучения. Согласно этой теореме, для квазимонохроматического сигнала измеренное на двух разных приемниках тепловое излучение будет коррелировать. Это связано с тем, что приемное устройство имеет конечную полосу пропускания, в результате чего возникает временная корреляция регистрируемого теплового сигнала.
Полученные данные лягут в основу доступного и недорогого способа неинвазивного измерения глубинной температуры тела человека при проведении медицинских процедур, связанных с нагревом тканей.