ăng-ten siêu rộng (UWB) đã được hình thành như một công nghệ chuyển hóa trong hình ảnh y học, cung cấp băng thông chưa từng có mà trải dài từ 3.1 GHz đến 10.6 GHz. Năng lực quang phổ rộng này cho phép sự phân giải cao, không xâm nhập vào mô sinh học với sự tiếp xúc tối thiểu tới bức xạ phóng xạ. Trong thập kỷ qua, nghiên cứu đã tăng tốc, tập trung vào các thiết kế gọn gàng, có thể kết hợp với các thiết kế sinh học có thể được kết hợp với các ứng dụng như là khả năng phát hiện, giám sát não bộ, và đánh giá tim. Bài này cho thấy một sự kiểm tra thẩm định thẩm định thẩm định về các nguyên tắc của hệ thống ăng ten, và các thiết kế y khoa, và các xu hướng tương lai, các thiết kế tương lai, và các thiết kế tương lai, có thể kiểm tra các thiết kế tương lai, và các thiết lập viên giám sát.

Cơ bản của bệnh than ở siêuWideband

ăng ten UWB hoạt động bằng cách truyền những xung cực kỳ ngắn trên phạm vi tần số rộng, giúp chúng thu được những chi tiết không gian tốt và phân biệt các loại mô với các tính chất điện khác nhau.

Phạm vi tần số và hình thể

Ủy ban Liên bang (FCC) đã phân bổ nhóm gồm 3.1–10.6 GHz cho ứng dụng không được sử dụng, với giới hạn cắt giảm nghiêm ngặt để tránh can thiệp vào các dịch vụ khác. Các hệ thống hình ảnh y khoa thường hoạt động trong vùng quang phổ này, cân bằng độ sâu và độ phân giải. Tần số thấp (ở gần 3–5 GHz) cung cấp sự thâm nhập của mô sâu hơn, trong khi tần số cao hơn (7–10 GHz) cung cấp độ phân giải tốt hơn. Các nhà nghiên cứu thiết kế ăng-ten thường bao gồm cả hai lợi thế [FL: 0] để tận dụng lợi thế [FL: 0] (FBWWWWWWAM) (FWWAM) [FWAM: 1] [FL: 1].

Name

Tham số quan trọng cho ăng ten UWB y tế bao gồm:

  • Sự mất mát trở lại: thường dưới nghiêng 10 dB trên các ban điều hành để giảm thiểu sự phản ánh tín hiệu.
  • Hiệu suất cao : ) cần thiết bởi vì tín hiệu bị mô làm giảm đi chất lượng ảnh.
  • Hệ số phát quang : đo độ mạnh của hình dạng xung phát ra phù hợp với xung đầu vào, thiết yếu cho hình ảnh thời gian-mai.
  • Sự phân hủy: Trong nhiều dãy các khu vực, sự kết nối lẫn nhau phải thấp để tránh đồ tạo tác.

Những thước đo này được xác nhận thông qua mô phỏng (v. d., HFSS, CST) và các phép đo bằng các mô-mơ-mơ.

Lợi ích hơn kỹ thuật trong các hội nghị

Ảnh chụp dựa trên UWB cho ta nhiều lợi thế khác nhau so với chụp X-quang, chụp cắt lớp và MRI:

  • Phóng xạ không hoạt động:) không giống như tia X và CT, hệ thống UWB sử dụng sóng điện từ năng thấp, làm cho chúng an toàn để sử dụng lặp đi lặp lại và cho những người dễ bị tổn thương như phụ nữ và trẻ em.
  • Phần cứng UWB có thể được thu nhỏ, cho phép nằm bên cạnh hoặc thiết bị chăm sóc điểm mà không cần bảo vệ hoặc siêu dẫn điện.
  • Hình ảnh thời gian ngược lại: thu thập áp suất cho phép thu dữ liệu gần như phẳng, hỗ trợ các nghiên cứu năng động (v.v., chuyển động tim).
  • Contrast dựa trên tính chất điện tử: Các mẫu như khối u thường biểu hiện tính dung hòa và dẫn điện khác nhau đáng kể so với mô khỏe mạnh, cung cấp sự tương phản tự nhiên mà không có tác nhân tương phản.

Một cuộc nghiên cứu năm 2020 so sánh ảnh vi sóng UWB với chụp X-quang cho biết có độ nhạy của 85% và cụ thể 90% cho việc phát hiện ung thư vú trong một nghiên cứu [FLT: 0] [IEE Trans. Antennas Propag] .

Sự sắp đặt và những cải tiến vật chất

Thiết kế ăng ten UWB để dùng y tế bao gồm những yêu cầu về sự hòa hợp: dấu chân, dây buộc rộng, sự tương thích sinh học và hiệu quả ổn định ở gần mô bị mất.

Thiết kế nhỏ và cấu hình

Những hạn chế kích cỡ được điều khiển bởi nhu cầu lâm sàng: ăng-ten phải phù hợp với bộ thăm dò cầm tay, các miếng vá có thể đeo được hoặc thậm chí có thể cấy ghép.

  • Hình học hay hình học lang thang: tăng chiều dài điện mà không có sự tăng trưởng.
  • Nạp điện năng: mức độ cao phụ thuộc vào bước sóng hiệu quả.
  • Mô-đun và các biến thể Vivaldi:) in chỉ một nút (v. g., hình tròn, hình bầu dục) và ăng ten rãnh (Vivaldi) cung cấp băng thông rộng trong các yếu tố phẳng.

Thiết kế hình ảnh được in trên các lớp nền linh hoạt giúp các ăng ten có thể bám chặt vào bề mặt cong. Một thiết kế gần đây dùng miếng dán đa giác với miếng vá có độ lệch đã được thay đổi, đạt được tỷ lệ 2:1 ban dây trong khi duy trì chỉ có 20 × 30 mm2 [FLT: 0] [NNNT], 2021] ).

Hậu tố sinh học và dễ thay đổi

Để tiếp xúc trực tiếp hoặc cấy ghép, vật liệu ăng-ten phải không độc hại, không gây dị ứng và linh hoạt về cơ học. Các lựa chọn thông thường bao gồm chất lỏng trong pha lê (LCP), polyimide, PDMS, và vải dệt. Những chất này cũng giảm thiểu sự mất kết hợp gây ra bởi tính dung dịch cho phép của mô người. Các nhà nghiên cứu đã khám phá mực dẫn điện (đường nano, đồ thị) để tạo ra các mẫu có thể kéo dài, duy trì tính dẫn điện dưới sự căng.

Sự kết hợp và tăng cường băng

Khi đặt gần hoặc trên mô, sự không hiệu quả của ăng-ten thay đổi do khả năng cấp phép cao (Gra-to-book 40–60 cho cơ). Để bù đắp, thiết kế kết hợp:

  • Bộ biến thế sóng ) cho sự khớp băng thông rộng.
  • Các cấu trúc mặt đất bảo vệ để giảm phản ứng kí sinh.
  • yếu tố cộng hưởng (được dán, khe L-t) tạo ra nhiều âm hợp nhất thành một phản ứng băng rộng liên tục.

Công cụ mô phỏng với mô hình mô hình (v. d., ma ba lưỡi) là thiết yếu để tối ưu hóa các tính năng này trước khi tạo ra.

Các ứng dụng và nghiên cứu trường hợp của bệnh viện

Một số phương pháp ảnh hưởng đến ăng ten UWB, với ảnh vi sóng lớn nhất.

Phát hiện ung thư vú sử dụng sóng vi sóng

Ảnh vi sóng UWB cho mục tiêu của ung thư vú nhằm xác định các khối u ác tính dựa trên nội dung nước cao hơn, làm tăng tính năng cho phép và dẫn điện. Một hệ thống thông thường dùng hệ thống chứa 8–16 UWB sắp xếp xung quanh vú. Bảng ăng ten truyền tín hiệu phát tán và ghi chép; các thuật toán tái tạo bản đồ điện tử. Các phép thử lâm sàng bằng hệ thống định hướng (DBNC) thông báo có độ nhạy của 76% và cụ thể của 73% trong một cuộc nghiên cứu liên quan đến bệnh nhân [FL0] [FL0] [Radiology, 2017] [F17] [L1]. Các thuật toán học tập về các bản đồ điện tử].

Bị đâm và bị xuất huyết não

radar UWB có thể phát hiện các thay đổi điện tử do xuất huyết não hoặc thiếu máu cục bộ. Bằng cách đặt ăng ten 10-ten quanh da đầu, độ lệch thời gian và độ lệch biểu diễn sự hiện diện và vị trí của xuất huyết. Hệ thống UWB đang được phát triển để cấp cứu. Một thí sinh viên 2022 sử dụng một bản mẫu mũ bảo hiểm đúng loại thuốc gây bệnh ung thư trong 12 của 14 bệnh nhân, với tốc độ dương tính sai của 15% [EDE Transmed.E.E.E.E.E.E.E.E.E.E.E.D.E.E.E.E.E., 2022.: [T.: 1.: 1.)

Hình tim mạch và chụp thần kinh ngực

ăng ten UWB có thể được hòa nhập vào dây đàn ngực hoặc áo khoác để liên tục theo dõi nhịp tim, nhịp hô hấp và thậm chí phù phổi. ăng ten phát hiện các động tác của ngực (theo chu kỳ tim mạch và hô hấp) sử dụng các nguyên tắc như Doppler. Các nghiên cứu tiền định cho thấy có sự tương quan tốt với hệ thống hô hấp và khí quyển không hoạt động, trong khi không có sự tiếp xúc, cảm nhận cảm nhận thoải mái.

Nghiên cứu và hướng dẫn tương lai

Cánh đồng đang tiến triển nhanh chóng, với một số xu hướng sẵn sàng để tăng cường việc nhận nuôi lâm sàng.

Hợp nhất máy

Trí thông minh nhân tạo, đặc biệt là học hỏi sâu, đang được áp dụng để cải thiện việc tái tạo hình ảnh và chế tạo đồ vật.

Những người bị chứng biếng ăn và bệnh kế hoạch

Khi Internet của y học những thứ (IoMT) mở rộng, ăng ten UWB được nhúng vào những bản vá thông minh và cấy ghép cho các chẩn đoán liên tục. những thử thách bao gồm việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị này và duy trì băng thông trong môi trường mất mát, năng động của cơ thể. năng lượng thu hoạch (v.v. từ nhiệt độ hay chuyển động) và chuyển động ít năng lượng là các khu vực nghiên cứu hoạt động của UWB. ăng-ten dựa trên vải có thể may vá mà có thể may vá trong các bộ đồ cũng có thể được may vá dưới điều kiện lâu dài để giám sát các điều kiện lâu dài.

Kết luận

ăng ten băng tần rộng quá rộng cung cấp một nền tảng rất thuyết phục cho sự an toàn, độ phân giải cao, và di chuyển các hình ảnh y tế. sự kết hợp giữa các loại phóng xạ rộng, không có tính năng quang hợp, và tương thích với công việc học máy hiện đại, tạo ra các vị trí quan trọng cho thế hệ tiếp theo của các công cụ chẩn đoán. Tiếp tục tiến bộ trong việc thu nhỏ ăng ten, vật liệu sinh học tương ứng, và các nghiên cứu hợp lý có khả năng tăng tốc trong thiết lập chăm sóc y tế thường xuyên, cải thiện kết quả thông qua phát hiện và kiểm tra thời gian thực.