3D UWB radarový systém pro neinvazivní diagnostiku nádorů prsu

Abstract

Cílem této práce je provést rešerši problematiky diagnostiky nádorů prsu a využití širokopásmového (UWB) radarového systému pro diagnostiku nádorů prsu určeného pro 3D zobrazování. Poznatky získané z rešerše a mých minulých prací jsem přenesl do simulátoru EM pole a vytvořil několik numerických modelů (homogenní, homogenní s nanočásticemi a antropomorfní numerický model prsu). V rámci simulací jsem zkoumal ideální rozložení antén, jejich polaritu a přesnost systému. Na základě dat, získaných ze simulací, jsem inovoval prototyp měřícího přístroje, za pomoci 3D tisku. Do prototypu jsem umístil mnou vyrobené antény a provedl sérii měření. Všechna data jsem poté zpracoval pomocí algoritmu „Delay and Sum“, který jsem upravil pro 3D zobrazení a obohatil o automatické hledání nalezených pozic nádoru. Následně jsem porovnal výsledky ze simulací s výsledky z reálných měření. Při porovnání jsem došel k závěru, že simulovaná data mají lepší kontrast oproti datům z reálných měření. Další zjištění bylo, že systém s magnetickými nanočásticemi je o 17 % přesnější než systém bez nich.

The aim of this study is to conduct research of the problematic of breast tumor diagnostic and the use of ultrawideband (UWB) radar system for breast tumor diagnostic designed for 3D imaging. Knowledge previously attained from my past works and research has been transferred into EM field simulator and I've created multiple numeric models (homogeneous, homogeneous with nanoparticles and anthropomorphic numeric breast model). During the simulations I've studied the ideal distribution of antennas, their polarities and the accuracy of the system. On the basis of the data obtained from the simulations I have created an innovated prototype of the measuring device using 3D printing. I've placed self-made antennas into the prototype and conducted a series of measurements. All of the data were then processed using the "Delay and Sum" algorithm, which I've modified for 3D imaging and enhanced by automatic searching of tumor locations. Afterwards I've come to the conclusion, that the simulated data have better contrast than the data from real measurements. Another finding was, that the system with magnetic nanoparticles was 17% more accurate than the one without.