Опыт разработки антенн-аппликаторов для использования в микроволновой радиотермометрии

Постановка проблемы. Ключевым элементом медицинского микроволнового радиотермографа является приемная антенна, во многом определяющая его эффективность и диагностические возможности. Выпускаемые в настоящее время медицинские радиотермографы являются одноканальными и одночастотными устройствами. Для повышения эффективности диагностики необходимо располагать информацией о внутренних температурах в нескольких точках исследуемого органа одновременно. Поверхность тела может иметь сложную форму (голова, суставы и т.д.), поэтому для обеспечения эффективного приема собственного излучения тела необходима многоканальная конформная антенная решетка, соответствующая форме тела. Цель. Выполнить анализ современного состояния исследований в области создания антенн и антенных решеток для медицинских радиотермографов, сформировать технические требования к конформным антенным решеткам с точки зрения повышения эффективности выявления тепловых аномалий биологических тканей и разработать рекомендации по выбору оптимальной конструкции конформной антенной решетки. Результаты. Исследованы конструктивные особенности антенн и конформных антенных решеток для микроволновой радиотермометрии. Представлены основные характеристики антенн. Рассмотрены научно-технические барьеры, требующие преодоления для дальнейшего развития этого направления. Сформулированы технические требования к конформным антенным решеткам, и предложена конструкция конформной антенной решетки, состоящей из текстильных и резиноподобных материалов. Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы в качестве научно-технического задела для проектирования медицинских микроволновых радиотермографов нового поколения.

The key element of a medical microwave radiothermograph is the receiving antenna, which largely determines its efficiency and diagnostic capabilities. Currently produced medical radiothermographs are single-channel and single-frequency devices. To increase diagnostic efficiency, it is necessary to have information about internal temperatures at several points in the organ being examined simultaneously. The surface of the body can have a complex shape (head, joints, etc.), therefore, to ensure effective reception of the body's own radiation, a multi-channel conformal antenna array corresponding to the shape of the body is required. The aim of the article is analysis of the current state of research in the field of creating antennas and antenna arrays for medical radiothermographs, formation of technical requirements for conformal antenna arrays from the point of view of increasing the efficiency of detecting thermal anomalies of biological tissues and development of recommendations for choosing the optimal design of a conformal antenna array. The design features of antennas and conformal antenna arrays for microwave radiometry have been considered. The main characteristics of antennas have been presented, and scientific and technical barriers that need to be overcome for further development of this direction have been discussed. Technical requirements for conformal antenna arrays have been formulated, and the design of a conformal antenna array consisting of textile and rubber-like materials has been proposed. The results of the work can be used as a scientific and technical basis for the design of new generation medical microwave radiothermographs.