3D UWB radarový systém pro monitoraci radiofrekvenční ablace nádorů jater

Abstract

3D UWB radarový systém pre monitoráciu rádiofrekvenčnej ablácie nádorov pečene: Monitorovanie tepelnej ablácie je kľúčovým faktorom pri zachovaní bezpečnosti a účinnosti ablačnej liečby. Metódy monitorovania rádiofrekvenčnej ablácie (RFA) používané v klinickej praxi majú často značné množstvo obmedzení. UWB radarové diferenciálne zobrazovanie má potenciál byť jednou z bezpečných, neinvazívnych metód monitorovania RFA terapie v reálnom čase. V tejto diplomovej práci je predstavený UWB radarový systém na monitorovanie veľkosti a eventuálne tvaru ablačnej zóny. Systém bol najprv testovaný prostredníctvom numerického modelu homogénneho a heterogénneho pacienta a následne boli demonštrované možnosti systému pomocou ex vivo experimentálnych meraní s využitím M-sekvenčného radaru. Polohy AZ boli určené pomocou 3D algoritmu DAS (Delay-and-Sum). Okrem toho bola v práci testovaná metóda určenia priemernej permitivity, ktorej znalosť je nevyhnutná pre heterogénne DAS rekonštrukcie. Nakoniec bol prezentovaný algoritmus aproximujúci veľkosť a tvar AZ. Výsledky numerických štúdií a ex vivo experimentu naznačujú, že prezentovaný systém je schopný určiť polohu, veľkosť a čiastočne aj tvar detegovaných AZ s dostatočnou presnosťou.

3D UWB radar system for monitoring radiofrequency ablation of liver tumors: Monitoring of thermal ablation is a crucial factor in maintaining safety and ensuring the efficacy of ablation therapy. Radiofrequency ablation (RFA) monitoring methods used in clinical practice often have a significant number of limitations. UWB radar differential imaging has the potential to be one of the safe, non-invasive, and real-time methods of monitoring RFA therapy. In this thesis, a UWB radar system for monitoring the size and potentially the shape of the ablation zone is presented. The system is first tested on a numerical homogeneous and heterogeneous patient model, and then the capabilities of the system are demonstrated using ex vivo experimental measurements using M-sequence radar. The positions of the AZs were determined using a 3D Delay-and-Sum (DAS) algorithm. Furthermore, a method for determining the average permittivity, the knowledge of which is essential for heterogeneous DAS reconstructions, is tested in the thesis. Finally, an algorithm approximating the size and shape of AZs is presented. The results of a numerical study and an ex vivo experiment indicate that the presented system is able to determine the position, size and partially the shape of the detected AZs with sufficient accuracy.