A 리뷰 울트라 와이드 밴드 의료영상 응용분야 안테나

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의료 진단을위한 Ultra-Wideband 안테나의 기본

UWB 안테나는 다양한 유전체 특성을 가진 조직 유형 사이에서 정밀한 공간 세부사항 그리고 차별화를 붙잡을 수 있는 넓은 주파수 범위의 맞은 맥박을 전달해서 작동됩니다. 의학 상황에 따르면, 안테나는 믿을 수 있는 신호 재구성을 지키는 전체 가동 대역폭에 어울리는 안정되어 있는 방사선 본 및 임피던스를 유지합니다.

주파수 영역 및 규제 측면

연방 통신위원회 (FCC)는 다른 서비스와 방해를 방지하기 위해 엄격한 배출 한계와 함께 비용되지 않은 UWB 응용 프로그램에 대한 3.1-10.6 GHz 밴드를 할당했습니다. 의료 이미징 시스템은 일반적으로이 스펙트럼 내에서 작동하며 침투 깊이와 해상도를 균형. 낮은 주파수 (약 3 ~ 5 GHz)는 더 깊은 조직 침투를 제공합니다, 더 높은 주파수 (7 ~ 10 GHz) 수율 미세 공간 해상도. 연구자는 종종 두 가지 장점을 모두 적용 할 수있는 전체 밴드를 커버하는 안테나를 설계 [F] [F] [F] [F]] [F]] [F]] [F]] [F]] [F]]].

핵심 성과 미터

의료 UWB 안테나에 대 한 중요 한 매개 변수는 다음과 같습니다:

반환:전형적으로 −10 dB의 밑에 신호 반사를 극소화하기 위하여.
방사선 효율: 고효율은 조직에 의해 처리되기 때문에 요구됩니다; 손상된 이미지 품질.
Fidelity Factor:]는 시간도주 영상에 대한 중요한 입력 펄스와 일치시키는 방법을 측정합니다.
Isolation: 멀티엔테나 어레이에서, 상호 연결은 식각을 피하기 위해 낮아야 한다.

이 미터는 시뮬레이션 (예 : HFSS, CST) 및 조직 - 미미크로킹 팬텀을 사용하여 실험 측정을 통해 검증됩니다.

전통적인 화상 진찰 기술에 이점

UWB 기반 이미징은 X-ray, CT 및 MRI와 비교된 여러 가지 이점을 제공합니다.

비 이온화 방사선: X-ray와 CT와 같은 UWB 시스템은 저전력 전자파를 사용하여 반복된 사용과 임신 여성과 아이들과 같은 취약한 인구에 대한 안전.
Portability 및 저가: UWB 하드웨어는 벌크 보호 또는 초연 자석 없이 침대 또는 포인트 케어 장치를 가능하게 하, 최소화 될 수 있습니다.
Real-time Imaging: 펄스 기반 취득은 가까운 인스턴 탄 데이터 캡처, 동적 연구 촉진 (예 : 심장 모션).
유전성에 근거한 대조: 종양과 같은 조직은 수시로 건강한 조직 보다는 현저하게 다른 허가 및 전도도를, 대조 대리인 없이 자연적인 대조를 제공하.

UWB 전자 레인지 이미징을 mammography에 비교하는 2020 연구는 팬텀 연구 에 있는 야심한 암 탐지를 위한 85%의 감도 및 90%의 감도를 보고했습니다 (IEEE Trans. 안테나 Propag., 2020년) .

설계 고려 및 재료 혁신

의료용 UWB 안테나 설계는 재흡수성 요구 사항을 충족합니다. 작은 발자국, 넓은 대역폭, 생체 호환성 및 안정적인 성능은 손실 조직에 가까운 근접합니다.

Miniaturization 및 Conformal 디자인

크기 제약은 임상 요구에 의해 구동된다 : 안테나는 핸드 헬드 프로브, 착용 가능한 패치, 또는 임플란트 장치 내에서 적합해야합니다. 치수를 줄이기위한 기술은 다음과 같습니다 :

슬롯 또는 평균적인 형상:] 물리적 성장 없이 전기 길이 증가.
절연재 로딩: 고투명 기판은 효과적인 파장을 수축한다.
Monopole 및 Vivaldi 변형: monopoles (예를들면, 원형, 타원형) 및 가늘게 한 슬롯 안테나 (Vivaldi)는 판자 형태 인자에 있는 넓은 대역폭을 제공합니다.

유연한 기판에 인쇄 된 컨폼 디자인은 안테나가 곡선 바디 표면을 부착 할 수 있습니다. 수정 된 타원형 패치가 장착 된 polyimide 기판을 사용하여 최근의 디자인은 20 × 30 mm2의 발자국을 유지하면서 2 : 1 대역폭 비율을 달성했습니다 [[FLT : 0]] (Sensors, 2021)[FLT :1]].

Biocompatible 및 유연한 기판

스트레칭은 스트레칭을 통해 스트레칭을 통해 스트레칭을 통해 스트레칭을 얻은 후, 스트레칭을 스트레칭하여 스트레칭을 스트레칭하여 스트레칭을 하거나 스트레칭을 하거나 스트레칭을 하거나 스트레칭을 하거나 스트레칭을 하거나 스트레칭을 하거나 스트레칭을 하거나 스트레칭을 하거나 스트레칭을 하거나 스트레칭하여 스트레칭을 시켜 준다.

임피던스 일치 및 대역폭 향상

조직에 배치할 때, 안테나의 입력 임피던스는 높은 허용도 (직경을 위해 UR r ≈ 40-60) 때문에 이동합니다. 보상하기 위하여는, 통합된 디자인:

Quarter-wave 변압기 및 스텁 광대역 일치를 위해.
정지 구조] 파라시틱 반응을 줄이기 위해.
Multi-resonant elements (배열된 패치, L 모양의 슬롯)은 연속 광대역 응답으로 합병된 여러 공명을 만듭니다.

조직 모델 (예 : 3 층 팬텀)을 가진 시뮬레이션 도구는 제작 전에 이러한 기능을 최적화하는 데 필수적입니다.

임상시험 및 임상시험

몇몇 화상 진찰 modalities는 UWB 안테나를, 전자 레인지 화상 진찰과 더불어 가장 성숙한 레버리지. 아래는 임상 또는 preclinical 증거에 의해 지원된 중요한 신청입니다.

줄기세포를 이용한 Breast Cancer Detection

UWB는 암을 위한 전자 레인지 화상 진찰은 더 높은 물 내용에 근거를 둔 악성 종양을 식별하는 것을 목표로 하고, 허용력 및 전도도를 증가합니다. 전형적인 체계는 8-16 UWB 안테나의 배열을 야동의 주위에 배열합니다. 안테나는 맥박을 전달하고 흩어져 신호; 산법은 그 때 유전체 지도를 재구성합니다. MARIA 체계를 사용하는 임상 시험 (Micrima Ltd.)는 76%의 감도를 보고합니다 2017년 연구에 있는 73%의 특성 [F] 연구에 있는 연구에: [F] 연구에 따르면, 이 연구에 있는 연구에 따르면: [F] 연구에 따르면: [F]

뇌 및 뇌 출혈 모니터링

UWB 레이더는 인트로란셜 출혈 또는 화학 물질에 의해 발생 한 유전체 변화를 감지 할 수 있습니다. 확장, 시간 지연 및 진폭 변화 주위에 안테나를 배치하면 치질의 존재와 위치를 나타냅니다. 휴대용 UWB 시스템은 비상 사태에 대한 개발 중입니다. 10 세 엔테나 헬멧 프로토 타입을 사용하여 2022 파일럿 연구는 12 명의 14 명의 환자에서 치질 뇌졸중을 정확하게 분류했습니다. 15 % [[FLT : 0] [FLT :] [FLT :] [FLT :] [FLT :] [FLT :]]. Bio [F].

Cardiac와 Thoracic 화상 진찰

UWB 안테나는 가슴 밴드 또는 심장 박동률, 호흡율 및 심지어 폐 부종의 지속적인 모니터링을 위해 착용 할 수있는 조끼로 통합 될 수 있습니다. 안테나는 도플러 같은 원리를 사용하여 가슴 벽 운동 (카디에이터 및 호흡주기에 따라)을 감지합니다. 예비 연구에는 ECG와 임피던스 배양과 좋은 상관 관계를 보았으며 접촉이없고 편안한 감각을 제공하면서도 접촉이 나타날 수 있습니다.

연구 및 미래 방향

이 분야는 급속하게, 임상 채택을 강화하기 위하여 poised 몇몇 동향과 더불어.

기계 학습 통합

의 포괄적인 정보, 특히 깊은 학습, 이미지 재구성 및 의식 억제 개선에 적용 됩니다. Convolutional neural 네트워크는 조직 지도에 직접 지도할 수 있으며, 컴퓨팅 시간 단축 및 대조를 개선할 수 있습니다. 2023 연구는 가장 큰 브로토 팬텀에 훈련 된 U-Net 아키텍처가 0.83의 Dice 점수를 가진 종양을 재구성 한 것으로 입증되었습니다. 기존의 백 프로젝트 ([IELT:0]][IE]][IE]]][IE]]][IE]]][IE]]][E]]][E]][E]]][E]]][E]]]]][[E]]]]]]][[[E]]]]]]]][[[[[[[[[[[[[[[[[[[E]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]][[[[[[[[[[[[

착용할 수 있는과 Implantable 안테나

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