Программное обеспечение состоит из программных модулей, реализующих соответствующие этапы сбора, обработки, отображения и документирования данных обследования пациентов [7].

Медицинский радиотермометр РТМ-01-РЭС. Рассмотрим построение диагностического медицинского радиотермометра РТМ-01-РЭС предназначенного для измерения внутренней (глубинной) температуры тканей по их естественному тепловому излучению в микроволновом диапазоне и измерения температуры кожных покровов по их тепловому излучению в инфракрасном диапазоне.

Радиотермометр является модуляционным нуль-радиометром со скользящей схемой компенсации отражений между биообъектом и антенной прибора. Упрощенная схема аппаратуры показана на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Упращенная схема комплекса РТМ-01-РЭС

1 – антенна; 2 – выключатель; 3 – циркулятор; 4 – радиометр; 5 – нагреваемый резистор; 6 – генератор опорного напряжения; 7 – усилитель; 8 – переключатель режимов; 10 – инструментальный усилитель; 11 – аналого-цифровой преобразователь; 12 – процессор; 13 – монитор; 14 – принтер.

В состав аппаратуры входят: антенна (аппликатор), радиодатчик, датчик температуры кожи, блок обработки информации, персональная ЭВМ (ПЭВМ). Измерение внутренней температуры производится контактным способом. При этом антенна прикладывается к коже пациента на проекции исследуемого органа или его части.

Мощность шумового сигнала в радиодиапазоне, поступающая на вход антенны, можно определить по формуле:

, (1.2)

где K – постоянная Больцмана (1,38-10^-23 Дж/град); Т - усредненная температура внутренних тканей (градусы Кельвина); В - полоса частот радиоприема (Гц); - излучательная способность.

При полосе частот В = 100 МГц (10⁸ Гц) и температуре тканей 310 К эта мощность составляет примерно 4 -10¹³ Вт.

На этом фоне необходимо измерять изменение температуры в 0,1 К, т.е. изменение мощности примерно на 10 ¹⁶ Вт.

Указанная величина чрезвычайно мала и может быть измерена только при использовании специальных методов приема и обработки сигналов. Мощность излучения строго пропорциональна температуре тела, поэтому она может определяться при прочих неизменных условиях в градусах температуры.

Непосредственно за антенной установлен выключатель 2, который переключается из замкнутого в разомкнутое состояние 1000 раз в секунду. При замкнутом состоянии переключателя сигнал проходит через плечи а – в циркулятора и усиливается в радиометрической части прибора 4. При разомкнутом состоянии выключателя 2 в плечо с циркулятора 3 поступают шумы от нагреваемого резистора 5, которые отражаются от выключателя 2 и через плечи а – в циркулятора 3 также попадают на вход радиометра 4. В радиометре происходит усиление сигналов и сравнение их мощности (температуры) при двух положениях переключателя 2. Напряжение, пропорциональное разности температур ткани и нагреваемого резистора 5, нагревает или охлаждает резистор до тех пор, пока указанные температуры не сравняются.

Нагреваемый резистор представляет собой тонкую керамическую пластину малой площади. На внешней стороне пластины нагреваемый резистор выполнен в виде миниатюрного пленочного элемента. Этот резистор имеет сопротивление 50 Ом и согласован с плечом с циркулятора.

Таким образом, измерение внутренней температуры тканей заменяется измерением температуры нагреваемого резистора, что упрощает построение аппаратуры. На нагреваемом резисторе установлен преобразователь температура-напряжение. Напряжение с выхода преобразователя поступает на усилитель 7 и далее на переключатели режимов 8, а затем на аналого-цифровой преобразователь 11, служащий для связи с ПЭВМ.

В ПЭВМ, состоящей из процессора 12, монитора 13 и принтера 14, осуществляются следующие операции:

¾ фиксация данных пациента;

¾ фиксация анамнеза;

¾ фиксация данных измерений температуры, привязанных к позиции датчиков.

Данные по температуре обрабатываются и могут быть отображены на мониторе или принтере в виде термограммы или в виде поля температур.

Таким образом, рассмотрено устройство и принцип действия компьютеризированного радиотермометра РТМ-01-РЭС. Аппарат обладает долговременной стабильностью показаний. Благодаря специальным схемам он может работать при значительном изменении температуры окружающей среды. Введение устройства выборки - хранения убыстряет процесс измерения, особенно при скрининговых исследованиях.

Радиотермограф “РАСКАТ”. В экспериментальных исследованиях использовали многоканальный радиотермограф РАСКАТ, разработанный совместно ИРЭ РАН и НПО ВЕГА-М.

Этот прибор представляет собой аппаратно-программный комплекс, состоящий из высокочувствительного приемника дециметрового диапазона волн (радиометра), комплекта антенн-аппликаторов (по числу каналов) с устройствами крепления на голове и теле человека, персонального компьютера типа IВМ и пакета программного обеспечения.

Передача информации с радиометра на компьютер осуществляется в цифровом виде через стандартный порт RS-232. В приборе предусмотрен светодиодный контроль качества установки антенн-аппликаторов на теле (голове) человека. Имеются датчики температуры кожи под антеннами и датчик комнатной температуры.

С учетом постоянной времени интегрирования минимальный период исследуемых процессов составлял 40 с.

Исследования проводили в экранированной камере фирмы "Belling & Lee", обеспечивающей ослабление радиопомех более 100 дБ. Антенны-аппликаторы устанавливались на голове испытуемого в соответствии с международной системой отведений при электроэнцефалографии 10 — 20. В первые 10 мин записывалось "фоновое" распределение температур, после чего давалась команда на начало физиологического теста. После окончания теста запись продолжалась еще 10 мин.

Для радиотермографии "изображение" синтезируется следующим образом: перед началом сеанса на экран дисплея выводится сменная маска исследуемого объекта — голова человека представленная рисунке 1.5, в соответствии с которой производятся расстановка антенн-аппликаторов и дальнейшая привязка получаемой информации к изображению объекта.

Рисунок 1.5 - Маска головы