脳出血検出のためのマイクロ波イメージングを強化するミニチュアコプラナVivaldiアンテナの設計と最適化
カテゴリ：診断支援・画像解析
公開日：2026年1月9日
タイトル：Design and optimization of miniaturized co-planar Vivaldi antennas for enhanced microwave imaging in brain hemorrhage detection.
雑誌名：Sci Rep. 2025 Dec 05; 16(1): 1041. doi: 10.1038/s41598-025-30655-5. Epub 2025 Dec 05.
概 要：
本研究では、脳出血検出のためのマイクロ波イメージングに特化したミニチュアコプラナVivaldiアンテナを設計・最適化しました。アンテナは80mm×80mm×1mmのサイズで、アーク状の放射アーム、最適化された3mm×3mmのパッドレイアウト、9本の直径0.5mmのメタライズドビア構造を特徴としています。これにより、アンテナの指向性、インピーダンスマッチング、信号浸透能力が大幅に向上しました。実験結果では、1.6-8GHzの超広帯域で安定して動作し、4GHzで反射係数-45dB、VSWRは常に1.5未満、6.5GHzでのピークゲインは9.5dBを達成しました。これらの特性は医療イメージングの感度と浸透深度の要件を満たしています。
方 法：
この研究は、脳出血検出のためのミニチュアコプラナVivaldiアンテナの設計と最適化を行ったもので、実験には18および36要素のアンテナアレイを比較しました。36要素構成は画像解像度と信号均一性を向上させ、18要素アレイは迅速な取得と緊急またはポイントオブケアスクリーニングに適しています。また、リアルな頭蓋骨モデル実験では、回転アンテナ技術と多角度信号取得を用いて、出血領域のイメージング均一性と検出精度を最適化しました。
結 果：
実験結果は、リアルタイム差分イメージング技術とビームフォーミングアルゴリズム（DASおよびDMAS）を統合することで、脳出血領域の特定において大きな進展を示しました。36要素アレイは画像解像度を向上させ、18要素アレイは迅速なデータ取得を可能にしました。
結 論：
本研究は、ポータブルで非侵襲的な脳出血検出システムの開発に向けた重要な技術的支援を提供します。ミニチュア化、性能最適化、ターゲット強化を統合することで、早期脳卒中検出システムの開発に対する堅牢な技術基盤を提供します。