Low-cost microwave imaging portable device for breast cancer detection (2021)
- Authors:
- Autor USP: ARAGÃO, ALEXANDRE DE JESUS - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PSI
- Subjects: ALGORITMOS; NEOPLASIAS; DIAGNÓSTICO POR IMAGEM; MAMA
- Language: Inglês
- Abstract: Esta tese visa o desenvolvimento de um sistema de imagiologia médica por radar de impulso de micro-ondas para detecção do câncer de mama. Propõe soluções com foco na realização de protótipos de sistemas portáteis e de baixo custo. Inicialmente, é apresentado um estudo de características dielétricas dos tecidos mamários. A relevante diferença na constante dielétrica entre um tumor e os tecidos internos da mama é simulada em um cenário de mama heterogêneo. Um pulso da quinta derivada de uma Gaussiana é aplicado a uma antena que ilumina o modelo da mama. Os sinais refletidos são coletados de forma tomográfica em 32 posições, cobrindo um ambiente em 2D em 360 graus. A geração de imagens por micro-ondas é realizada usando o algoritmo confocal. Neste ponto são propostos aprimoramentos no algoritmo, com foco na definição de bordas do tumor e considerando sua localização próxima ao tecido glandular, na região ductal deslocada do centro da mama. A robustez do algoritmo é demonstrada usando conjuntos de formas de onda gerados a partir de cenários numéricos, simulados e experimentais. Em seguida, é realizado um estudo da perda de potência pelas várias camadas da mama, apontando um compromisso entre frequência operacional, resolução do tumor e profundidade da mama. Um cenário de perda nos tecidos é calculado e simulado. A partir desses resultados, um novo meio de acoplamento antena-mama é proposto com foco no acoplamento dielétrico, flexibilidade mecânica, conforto e higiene ao paciente. Baseado nos estudos do front-end, é construído um phantom que mimetiza os tecidos internos da mama, utilizando materiais com propriedades dielétricas próximas às reais. Finalmente, são montados um protótipo de função e sistema com manopla. Uma plataforma com um transceptor de radar por impulso de banda ultra larga, e de baixo custo(US$ 150,00) disponível comercialmente, é usada para gerar e coletar os sinais de micro-ondas. Firmware, software e protocolo de comunicação foram desenvolvidos para permitir o acesso ao hardware através de um computador pessoal. O sistema é montado usando o acoplamento antena-mama e o phantom propostos. Os testes do protótipo e do dispositivo foram realizados em uma montagem 2D, onde os sinais retroespalhados foram coletados individualmente em 64 posições, e aplicados ao algoritmo confocal aprimorado. Os resultados do protótipo mostraram boa precisão de localização, alto contraste na definição das bordas dos tumores com SCR mínimo de 2,17 dB e SMR de 13,68 dB. Os resultados com a manopla apresentaram SCR e SMR acima de 6,00 dB e 28,00 dB, respectivamente, e precisão de localização do tumor abaixo de 0,3 cm. Usando o hardware proposto num phantom de 15,0 cm de diâmetro com uma frequência operacional de 6,4 GHz, o sistema detectou um tumor de 1,0 cm de diâmetro a 3,0 cm de profundidade. Os resultados mostraram um sistema viável que pode ser distribuído em consultórios, melhorando o acesso ao diagnóstico precoce.
- Imprenta:
- Data da defesa: 20.10.2021
-
ABNT
ARAGÃO, Alexandre de Jesus. Low-cost microwave imaging portable device for breast cancer detection. 2021. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18012022-163306/. Acesso em: 05 jun. 2025. -
APA
Aragão, A. de J. (2021). Low-cost microwave imaging portable device for breast cancer detection (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18012022-163306/ -
NLM
Aragão A de J. Low-cost microwave imaging portable device for breast cancer detection [Internet]. 2021 ;[citado 2025 jun. 05 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18012022-163306/ -
Vancouver
Aragão A de J. Low-cost microwave imaging portable device for breast cancer detection [Internet]. 2021 ;[citado 2025 jun. 05 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-18012022-163306/
How to cite
A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas
