Моделирование яркостной температуры в биоткани

Abstract

Микроволновая радиотермометрия - это пассивная и неинвазивная техника, применяемая для измерения глубинной температуры биологической ткани. Метод микроволновой радиотермометрии основан на измерении интенсивности собственного электромагнитного излучения внутренних тканей пациента в диапазоне сверхвысоких частот. Измеренная прибором температура называется яркостной. Моделирование яркостной температуры проводится для исследования эффективности метода медицинской диагностики на основе данных микроволновой радиотермометрии. Была построена математическая модель распределения электромагнитного и температурного полей в молочной железе. Проведено численное моделирование электромагнитного и температурного полей для трех моделей, различающихся внутренней структурой. Структура молочной железы представляет собой многокомпонентную, неоднородную среду и состоит из следующих видов биотканей: кожа, жировая ткань, мышечная ткань, молочные дольки, кровотоки. Был определен вклад электромагнитного поля в формирование яркостной температуры. Проведеннные оценки указывают на существенное влияние структуры биоткани на распределение яркостной температуры. Microwave radiometry is a passive and non-invasive technique used to measure the depth temperature of a biological tissue. The method of microwave radio thermometry is based on measuring the intensity of the own electromagnetic radiation of the internal tissues of the patient in the ultra-high frequency range. The temperature measured by the instrument is called brightness. Modeling the brightness temperature is carried out to study the effectiveness of the method of medical diagnostics based on microwave radiothermometry data. A mathematical model of the distribution of the electromagnetic and temperature fields in the mammary gland was built. A numerical simulation of the electromagnetic and temperature fields for three models differing in internal structure was carried out. The structure of the mammary gland is a multicomponent, heterogeneous medium and consists of the following types of biological tissues: skin, adipose tissue, muscle tissue, milk lobules, blood flow. The contribution of the electromagnetic field to the formation of the brightness temperature was determined. The estimates indicate a significant effect of the biotissue structure on the brightness temperature distribution.