Low-cost microwave imaging portable device for breast cancer detection.

Abstract

First of all, I would like to thank the Universe and my parents, to whom I am proud and owe everything. They will always be my inspiration for reaching each time greater positions.Thanks to my wife Jaqueline Paixão for supporting me in all decisions and for being by my side in all moments of this endeavour.To my advisor, Professor Wilhelmus Adrianus Maria van Noije, my thanks for the opportunity and for his dedication time in this work advisory.To Federal Institute of Education, Science and Technology of São Paulo, my thanks for the total support during this intensive research period.My thanks and gratitude to all members of the DMPSV group at the Polytechnic School of USP, who somehow helped and supported me. From a technical argue up to a chat during coffee break; these were part of the effort to complete this work.To all of you, my sincerely gratitude. "[...] Improving access to effective cancer treatment in developing countries has been a key priority for me since I became Director General in 2009. My first official visit was to Nigeria, where the immense tragedy of avoidable deaths from cancer was brought home to me. I was shocked to learn that, in this nation of 173 million people, many thousands of people died from cancers that would often be treatable if they lived in a country with enough trained personnel and equipment. [...] In fact, around 80 percent of Africa's 1.2 billion people have no access to radiotherapy and related cancer services at all. If we look at the global picture, it is estimated that, by 2030, over two thirds of all cancer-related deaths will occur in developing countries [...]" (AMANO, 2017) Resumo 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...