Dissertação

{en_GB=Systems for Breast Tumor Detection Using Microwave Imaging} {} EVALUATED

{pt=O cancro da mama é a forma mais prevalente de cancro entre as mulheres. No entanto, os diagnósticos preliminares convencionais são prejudiciais, dolorosos, demorados e caros para a maioria da população. Estas desvantagens motivaram a pesquisa de alternativas para a deteção precoce do cancro da mama. Esta tese apresenta um sistema de deteção de cancro da mama baseado em radiação microondas. A tese inclui dois tópicos principais correlacionados: extração das propriedades dielétricas das amostras, e imagens por microondas. O primeiro tópico prende-se ao estudo do método de cabo coaxial em aberto. Estudámos numericamente a sua sensibilidade com amostras bem caracterizadas e medimos experimentalmente a permitividade de tecidos animais e algumas misturas líquidas que simulam as propriedades da mama. Duas delas têm propriedades semelhantes às do tumor e da gordura, que constituem o modelo fictício da mama para a segunda parte do trabalho. O segundo tópico diz respeito a imagens por microondas para extrair a resposta do tumor da mama fictícia. Para isso, uma antena Vivaldi de banda larga modificada foi projetada e testada, tanto sozinha como numa configuração de matriz circular. Os resultados experimentais corroboram os resultados numéricos, que mostram uma melhoria da imagem ao utilizar múltiplas antenas e selecionar determinadas ligações entre elas. Para facilitar o manuseio do equipamento, uma interface gráfica intuitiva também foi desenvolvida para automatizar o processo de medição. Além disso, um circuito de comutação foi projetado e fabricado para permitir a gestão de várias antenas., en=Breast cancer is the most prevailing form of cancer among women. However, conventional preliminary diagnoses are harmful, painful, time consuming and money costly for mass population screening. These drawbacks motivated the research for alternatives for early detection of breast cancer. This thesis proposes and demonstrates a breast cancer detection system based on microwave radiation. The thesis includes two main correlated topics: de-embedding of dielectric properties of biological tissue samples, and microwave imaging. The first topic is based on the open-ended coaxial cable method. We numerically studied its sensitivity with well-known characterized samples, and experimentally measured the permittivity of animal tissues and some liquid mixtures that mimic the breast. Two of them have similar properties of tumor and fat, which constitute our breast phantoms for the second part of the work. The second topic concerns microwave imaging to extract the tumor response from the breast phantoms. To this end, a modified broadband Vivaldi antenna was designed and tested, both alone and in a circular array configuration. The experimental results corroborate the numerical results, which show an image improvement when using multiple antennas and selecting specific links between them. In order to ease the equipment handling, an user-friendly graphical interface was also developed to automate the measurement procedure. Also a switching circuit was designed and fabricated to allow multiple antenna management.}
{pt=Cancro da mama, medição de permitividade complexa, imagens por microondas, antena de banda larga, rede de comutação, demonstrador de medida, en=Breast cancer, complex permittivity measurement, microwave imaging, broadband antenna, switching network, measurement setup}

Novembro 29, 2018, 11:30

Orientação

ORIENTADOR

Jorge Manuel Rodrigues da Costa

ISCTE

Professor Associado

ORIENTADOR

Carlos António Cardoso Fernandes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático