Математическое моделирование пространственного распределения радиационного поля в биоткани: определение яркостной температуры для диагностики
Автор: Поляков Максим Валентинович, Хоперсков Александр Валентинович
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Математика труды III международной конференции "Геометрический анализ и его приложения"
Статья в выпуске: 5 (36), 2016 года.
Бесплатный доступ
Обсуждаются результаты проведения имитационных экспериментов по моделированию динамики температурных и радиационных полей в биотканях молочной железы для повышения эффективности медицинской диагностики методом микроволновой радиотермометрии с использованием различных схем выбора опорных точек местоположения антенны. В основе модели лежит совместное интегрирование нестационарных уравнений переноса тепла и уравнений Максвелла. Вместо традиционно используемых моделей с однородными параметрами в многослойном приближении, в наших вычислительных моделях исходим из реалистичной геометрической структуры тканей с неоднородными характеристиками, учитывая также нитевидные соединительные ткани, долевые структуры молочной железы, выводные протоки, жировые ткани, характеризующиеся различными значениями физических параметров. Расчеты динамики внутренней температуры молочной железы, имитирующие процесс проведения диагностических измерений, когда диагностический объект находится в состоянии адаптации к температурным условиям внешней среды, дают характерное время установления квазистационарного температурного поля порядка 30 минут. Это время слабо зависит от особенностей внутренней структуры здоровой биоткани.
Численное моделирование, биологические ткани, перенос тепла, электромагнитное поле, яркостная температура, молочные железы, диагностика, онкология
Короткий адрес: https://sciup.org/14969030
IDR: 14969030 | DOI: 10.15688/jvolsu1.2016.5.7
Список литературы Математическое моделирование пространственного распределения радиационного поля в биоткани: определение яркостной температуры для диагностики
- Бочкарев, О.А. Регрессионная модель диагностики патологий молочных желез по данным микроволновой радиотермометрии/О.А. Бочкарев, А.В. Зенович, А.Г. Лосев//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. -2015. -№ 6 (31). -C. 72-82. - DOI: 10.15688/jvolsu1.2015.6.4
- Веснин, С.Г. Миниатюрные антенны-аппликаторы для микроволновых радиотермометров медицинского назначения/С.Г. Веснин, К.М. Седакин//Биомедицинская радиоэлектроника. -2011. -№ 10. -C. 51-356.
- Веснин, С.Г. Разработка серии антенн-аппликаторов для неинвазивного измерения температуры тканей организма человека при различных патологиях/С.Г. Веснин, К.М. Седакин//Инженерный журнал: наука и инновации. -2012. -№ 11. -C. 1-18.
- Влияние особенностей мелкомасштабной структуры молочной железы на распределение глубинной температуры при использовании радиотермометрической диагностики/А.В. Хоперсков, С.С. Храпов, В.В. Новочадов, Д.В. Бурнос//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. -2014. -№ 6 (25). -C. 60-68. - DOI: 10.15688/jvolsu1.2014.6.6
- Возможности полноцветной трехмерной реконструкции биологических объектов методом послойного наложения: коленный сустав крысы/А.А. Терпиловский, Х.П. Тирас, А.В. Хоперсков, В.В. Новочадов//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 11, Естественные науки. -2015. -№ 4 (14). -C. 6-14. - DOI: 10.15688/jvolsu11.2015.4.1
- Глазунов, В.А. Генетические алгоритмы определения высокоинформативных признаков заболеваний молочных желез/В.А. Глазунов, А.В. Зенович, А.Г. Лосев//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. -2015. -№ 5 (30). -C. 71-85. - DOI: 10.15688/jvolsu1.2015.5.6
- Гончарский, А.В. Задачи волновой томографии с неполным диапазоном данных/А.В. Гончарский, С.Ю. Романов, С.Ю. Сережников//Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии. -2014. -Т. 15, № 2. -C. 274-285.
- Дьяконова, Т.А. Компьютерное моделирование динамики затопления территорий в случае чрезвычайных ситуаций с использованием технологий параллельных вычислений/Т.А. Дьяконова, А.В. Хоперсков, С.С. Храпов//Кибернетика и программирование. -2016. -№ 3. -C. 17-34.
- Евстигнеев, Н.М. Высокоскоростные параллельные алгоритмы решения задач механики сплошной среды методом сглаженных частиц/Н.М. Евстигнеев, Ф.C. Зайцев, О.И. Рябков//Доклады академии наук. -2014. -Т. 459, № 3. -C. 280-284. - DOI: 10.7868/S0869565214290040
- Ильин, В.П. Фундаментальные вопросы математического моделирования/В.П. Ильин//Вестник Российской академии наук. -2016. -Т. 86, № 4. -C. 118-286. - DOI: 10.1134/S101933161602009X
- Курушин, А.А. Проектирование СВЧ устройств в среде CST Microwave Studio/А.А. Курушин, А.Н. Пластиков. -М.: Изд-во МЭИ, 2011. -155 c.
- Лосев, А.Г. О взаимосвязи некоторых признаков РТМ-диагностики заболеваний молочных желез/А.Г. Лосев, Е.А. Мазепа, Х.М. Сулейманова//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. -2015. -№ 4 (29). -C. 35-51.
- Моделирование взаимодействия с преградой потока несжимаемой жидкости методами VOF и SPH/С.П. Копысов, Л.Е. Тонков, А.А. Чернова, А.С. Сармакеева//Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки. -2015. -Т. 25, № 3. -C. 405-420.
- Никитин, А.А. Параллельный алгоритм решения уравнения Эйконала для трехмерных задач сейсморазведки/А.А. Никитин, А.C. Сердюков, А.А. Дучков//Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Информационные технологии. -2015. -Т. 13, № 3. -C. 19-28.
- Проблемы измерения и моделирования тепловых и радиационных полей в биотканях: анализ данных микроволновой термометрии/А.Г. Лосев, А.В. Хоперсков, А.С. Астахов, Х.М. Сулейманова//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. -2015. -№ 6 (31). -C. 98-142.
- Применение радиотермометра диагностического компьютеризированного интегральной глубинной температуры ткани для диагностики рака молочной железы/Л.М. Бурдина, В.А. Хайленко, Е.В. Кижаев, А.А. Легков, Е.Г. Пинхосевич, Ч.К. Мустафин, А.В. Вайсблат, С.Г. Веснин, Н.Н. Тихомирова. -М.: РМАПО, 1999. -35 c.
- Применение радиотермометра для диагностики рака молочной железы/Л.М. Бурдина, А.В. Вайсблат, С.Г. Веснин, М.А. Конкин, А.В. Лащенков, Н.Г. Наумкина, Н.Н. Тихомирова//Маммология. -1998. -№ 2. -C. 3-12.
- Early breast cancer detection method based on a simulation study of single-channel passive microwave radiometry imaging/S.A. Kostopoulos, A.D. Savva, P.A. Asvestas, C.D. Nikolopoulos, C.N. Capsalis, D.A. Cavouras//Journal of Physics: Conference Series. -2015. -Vol. 633. -Article ID: 012120. - DOI: 10.1088/1742-6596/633/1/012120
- El-Shenawee, M. Numerical assessment of multifrequency microwave radiometry for sensing malignant breast cancer tumors/M. El-Shenawee//Microwave and Optical Technology Letters. -2003. -№ 36 (5). -P. 394-398.
- Flexible Antenna Array for Early Breast Cancer Detection using Radiometric Technique/A. Afyf, L. Bellarbi, F. Riouch, A. Errachid, M.␣A. Sennouni//International journal of biology and biomedical engineering. -2016. -Vol. 10. -P. 10-17.
- Rodrigues, D.B. Numerical 3D modeling of heat transfer in human tissues for microwave radiometry monitoring of brown fat metabolism/D.B. Rodrigues//Progress in Biomedical Optics and Imaging -Proceedings of SPIE. -2013. - DOI: 10.1117/12.2004931
- Wieland, T. A discretization method for the solution of Maxwell’s equations for six-component fields/T. Wieland//Electronics and Communications AEEU. -1977. -Vol. 31. -№ 3. -P. 116-120.
- Yee, K.S. Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell’s equations in isotropic media/K.S. Yee//IEEE Transactions Antennas Propagation. -1966. -Vol. 14. -№ 4. -P. 302-307.
