XIX Sympozjum Srodowiskowe PTZE - materialy.pdf

XIX Sympozjum PTZE, Worliny 2009
ZASTOSOWANIE TOMOGRAFII MIKROFALOWEJ
DO DETEKCJI RAKA GRUCZOŁU PIERSIOWEGO
Arkadiusz Miaskowski 1 , Andrzej Bochniak 1 , Andrzej Krawczyk 2
1 Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
Katedra Zastosowań Matematyki i Informatyki
ul. Akademicka 13, 20-950 Lublin
2 Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy
ul. Czerniakowska 16, 00-701 Warszawa
Abstract
The aim of this paper is the application of microwave tomography to breast cancer detection. In order to investigate
the problem, the authors assumed that the model of breast is homogeneous and its electrical parameters i.e.
dielectric constant and conductivity are described (approximately) by Debye’s formula. The model, its dimensions
and electrical parameters calculated for frequency of 6 GHz are shown in Fig. 1. On the basis of synthetic
data recorded at twenty five points as shown in Fig. 1 (the transmitter – receiver points are marked by Tx/Rx) the
authors received twenty five signals. According to these scattered signals and confocal microwave imaging algorithm
the authors were able to reconstruct the dimensions and the location of cancer. Moreover, the authors investigated
the influence of electric parameters of the model on the just mentioned algorithm.
Praca niniejsza ma na celu przedstawienie możliwości, jakie daje zastosowanie tomografii
mikrofalowej do detekcji raka gruczołu piersiowego. W celu uproszczenia zagadnienia założono,
że model piersi kobiecej jest homogeniczny, a jego parametry elektryczne (przenikalność
elektryczna względna i konduktywność) opisane są równaniem Debye’a. Model numeryczny,
jego wymiary, jak i parametry elektryczne przeliczone dla częstotliwości 6 GHz
przedstawiono na rys. 1.
Numeryczną analizę rozkładu pola elektromagnetycznego wysokiej częstotliwości przeprowadzono
metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu, przy następujących warunkach:
• wielkość voxela – 0,0005 [m];
• częstotliwość – 6 GHz;
• absorpcyjny warunek brzegowy PML – 20 warstw PML;
• wymuszenie – dipol Hertza.
Na podstawie wygenerowanych danych syntetycznych, rejestrowych w dwudziestu pięciu
punktach (na rys. 1 oznaczono je Tx/Rx), otrzymano zależności natężenia pola elektrycznego
od czasu. Na tej bazie wykonano rekonstrukcję obrazu w oparciu o ogniskujący algorytm radarowy.
W rezultacie, autorzy byli w stanie określić położenie i wymiary raka. Ponadto wykonano
analizę efektywności algorytmu rekonstrukcji obrazu w funkcji parametrów elektrycznych
modelu gruczołu piersiowego.
129