体腔内マイクロ波ラジオメトリによる非侵襲温度計測法の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452447
• Research Institution: SHIZUOKA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 水品 静夫 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (00021999)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉浦 敏文 静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (20135239)
• Keywords: 非侵襲温度測定 / 体腔内温度測定 / マイクロ波ラジオメトリ / ファントム実験 / 温度測定分解能 / 体内温度プロフィル / ラジオメトリ重み関数 / アンテナ-生体系3次元電磁界解析

Research Abstract

(1)新しく設計したラジオメータシステムを製作した。ラジオメータシステムは、熱輻射受信アンテナ、Dicke型低雑音マイクロ波受信機、基準熱雑音源とその制御回路、システムの動作を制御するコンピュータ(PC)、データ解析用PC等から構成される。新しいアンテナを2種類開発した。一つは開口面4.6cmx4.6cm(ε_r=60)の導波管アンテナで体表から4cm程度の深さの温度が分解能±0.6℃以下で測定できる。他の一つは、2.4GHzで動作する体腔内測温用アンテナである。
(2)導波管アンテナと生体との電磁結合状態を、Finite‐Difference Time‐Domain(FDTD)法及びモード展開法で3次元解析し、現実的なモデルに基づいた重み関数を導いた。開発したラジオメータシステム及び既存のラジオメータシステムと新しく導いた重み関数を使い、寒天ファントム内の温度プロフィルを測定する実験を行った。ラジオメータによる測定結果は、比較のために寒天内に刺入した熱電対による測定値と良く合った。深さ2cm、3cm、4cmにおける温度測定分解能(2σ信頼区間)は、±0.1℃、±0.4℃、±0.7℃であった。
(3)体腔内測温用アンテナと2GHz帯ラジオメータシステムを用いて、加温された寒天内の温度の最高値を測定する実験を行った。加温には、2.45GHzを用いた。ラジオメータによる測定値は、比較のために刺入した熱電対による測定値に比して、約0.5℃高い値を示した。データ解析に用いた温度プロフィルモデル関数について検討する必要がある事が示唆された。

Research Products

• [Publications] S.Mizushina et al.: "Multifrequency Microwave Radiometry for Medical Applications" Proc.1996 Int. Symp. on Antennas and Propagation (Invited Paper). (1996)
• [Publications] S.Mizushina et al.: "Temperature Profiling Using Multifrequency Microwave Radiometry" Procs. Vll Int. Congress on Hyperthermic Oncology (Accepted). (1996)
• [Publications] 水品 静夫: "生体内温度分布計測" システム/制御/情報. 39. 495-500 (1995)
• [Publications] S.Mizushina et al.: "Recent Trends in Medical Microwave Radiometry" Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Transactions. E78‐B. 789-798 (1995)
• [Publications] H.Ohba,...,and S.Mizushina: "Multifrequency Microwave Radiometry for Non‐Invasive Thermometry Using a New Temperature Profile Model Function" Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Transactions. E78‐C. 1071-1081 (1995)
• [Publications] S.Mizoshiri,...,and S.Mizushina: "Computation of the Field Distribution Generated by a Rectangular Aperture in a Four‐Layered Lossy Dielectric Medium" Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Transactions. E78‐B. 851-858 (1995)
• [Publications] M.H.Seegenschmidt, P.Fessenden, C.C.Vernon: "Medical Radiology: Diagnostic Imaging and Radiation Oncology, Chapter 16, Recent Trends in Noninvasive Thermal Control" Springer‐Verlag, Chapter 16, 361‐‐379 (1995)
• [Publications] K.Mabuchi, S.Mizushina, B.Harrison: "Advanced Techniques and Clinical Applications in Biomedical Thermology" Harwood Academic Publishers, 319 (1994)