Medical electro-thermal imaging
Tıbbi elektro-termal görüntüleme
- Tez No: 452668
- Danışmanlar: PROF. DR. NEVZAT G. GENÇER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 168
Özet
Meme kanseri, bütün kanser türleri arasında en önemli kanser türüdür. Meme kanseri taramasında kullanılan çok sayıda görüntüleme tekniği bulunmaktadır. Bunlar; mamografi, yansılanım, bilgisayarlı tomografi, manyetik rezonans görüntüleme, kızılötesi görüntüleme, pozitron emisyon tomografisi ve elektriksel iletkenlik görüntülemesidir. Ancak, meme kanseri tanısında herhangi bir altın standart bulunmamaktadır. Bu çalışmanın amacı göğüs kanseri teşhisinde kızılötesi ve elektriksel iletkenlik görüntüleme yöntemlerini bir arada kullanarak performansı daha yüksek melez (hibrit) bir sistemin oluşturulmasıdır. Vücut dokuları sağlık durumlarına ve türlerine bağlı olarak farklı elektriksel iletkenlik değerlerine sahiplerdir. Bu nedenle, doku iletkenlik dağılımının görüntülenmesi ile vücudun anatomik yapısı ve dokuların sağlık durumları ile ilgili bilgi sağlanabilir. Metabolik ısı artış değerinin ve termal özelliğin farklı dokularda değişkenlik göstermeleri nedeniyle, termal kızılötesi görüntüleme meme kanseri teşhisinde önemli bir rol oynamaya başlamıştır. Termal görüntülerdeki sıcaklık farklarını (kontrastları) artırmak için iki görüntüleme yönteminin özellikleri birleştirilebilir. Bu da, termal görüntülemeyi vücut yüzeyinden güvenlik sınırlarında elektrik akımları uygulayarak gerçekleştirmek suretiyle mümkün olabilir (etken modda termal görüntüleme). Dokuların elektriksel iletkenlikleri frekansla değişmektedir, dolayısıyla aynı cisim için birden fazla termal görüntü almak mümkündür. Bu görüntüleri bir araya getirerek, tümör dokusu hakkında daha detaylı bilgi elde edinilebilir. Bu, tanı doğruluğunu artırırken, tümör dokusu da daha derinlerde görüntülenebilecektir. Önerilen tekniğin fizibilitesi; analitik ve sayısal benzetim ve deneysel yöntemler kullanılarak incelenmiştir. Göğüs dokusunun 2 ve 3 boyutlu sayısal modeli geliştirmiş ve yapılabilirlik çalışmaları 10 kHz ile 800 MHz frekans aralığında gerçekleştirilmiştir. Zamansal ve uzaysal sıcaklık dağılımı görüntüleri istenilen derinliklerde elde edilmiştir. Deneysel çalışmalarda, sağlıklı ve tümör dokularını modellemek için termal (ısıl) doku fantomları geliştirilmiştir. Fantomların sıcaklık dağılımı görüntüleri iki farklı kızılötesi kamera kullanılarak elde edilmiştir (soğutmasız Mikrobolometre ve soğutmalı Kuantum Kuyulu Kızılötesi Fotodetektör). Tek ve çift tümör dokuları, homojen (sağlıklı) ve homojen olmayan (tümörlü) dokuların oran görüntüsü kullanılarak tespit edilmiştir. Tek tümör (kenardan 1 cm uzaklıkta) 55 °mC ve çift tümör (kenardan 2 cm uzaklıkta) 50 °mC sıcaklık farkı meydana getirmiştir. Çoklu frekanslı akım uygulayarak (10 kHz?800 MHz aralığında), günümüz teknolojisi kızıl ötesi termal kameraları ile 9 mm derinlikteki 3.4 mm3'lük tümörün yarattığı sıcaklık farkını tespit edebilmek mümkündür.
Özet (Çeviri)
Breast cancer is the most crucial cancer type among all other cancer types. There are many imaging techniques used to screen breast carcinoma. These are mammography, ultrasound, computed tomography, magnetic resonance imaging, infrared imaging, positron emission tomography and electrical impedance tomography. However, there is no gold standard in breast carcinoma diagnosis. The object of this study is to create a hybrid system that uses thermal and electrical imaging methods together for breast cancer diagnosis. Body tissues have different electrical conductivity values depending on their state of health and types. Consequently, one can get information about the anatomy of the human body and tissue?s health by imaging tissue conductivity distribution. Due to metabolic heat generation values and thermal characteristics that differ from tissue to tissue, thermal imaging has started to play an important role in medical diagnosis. To increase the temperature contrast in thermal images, the characteristics of the two imaging modalities can be combined. This is achieved by implementing thermal imaging applying electrical currents from the body surface within safety limits (i.e., thermal imaging in active mode). Electrical conductivity of tissues changes with frequency, so it is possible to obtain more than one thermal image for the same body. Combining these images, more detailed information about the tumor tissue can be acquired. This may increase the accuracy in diagnosis while tumor can be detected at deeper locations. Feasibility of the proposed technique is investigated with analytical and numerical simulations and experimental studies. 2-D and 3-D numerical models of the female breast are developed and feasibility work is implemented in the frequency range of 10 kHz and 800 MHz. Temporal and spatial temperature distributions are obtained at desired depths. Thermal body-phantoms are developed to simulate the healthy breast and tumor tissues in experimental studies. Thermograms of these phantoms are obtained using two different infrared cameras (microbolometer uncooled and cooled Quantum Well Infrared Photodetectors). Single and dual tumor tissues are determined using the ratio of uniform (healthy) and inhomogeneous (tumor) images. Single tumor (1 cm away from boundary) causes 55 °mC temperature increase and dual tumor (2 cm away from boundary) leads to 50 °mC temperature contrast. With multi-frequency current application (in the range of 10 kHz-800 MHz), the temperature contrast generated by 3.4 mm3 tumor at 9 mm depth can be detected with the state-of-the-art thermal imagers.
Benzer Tezler
- Induced current medical electro-thermal imaging
Akım indüklemeli tıbbi elektro-termal görüntüleme
VOLKAN TANRIVERDİ
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER
- Investigating the multi-frequency performance of electro-thermal imaging: An experimental study
Elektro-termal görüntülemenin çoklu frekans performansının incelenmesi: Deneysel çalışmalar
GALİP ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER
DOÇ. DR. SÜHA YAĞCIOĞLU
- Design, fabrication and characterization of a thermo-mechanical infrared detector array with integrated optical readout
Optik okuma ile tümleştirilmiş termo-mekanik kızılötesi algılayıcı dizinlerinin tasarım, üretim ve karakterizasyonu
REFİK BURAK ERARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Design, fabrication and characterization of a MOEMS based thermal imaging system
MOEMS tabanlı termal görüntüleme sistemi tasarımı, üretimi ve testi
ONUR FERHANOĞLU
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Seri üretim termal görüntüleme sistemlerinde kalibrasyon–tabanlı düzensizlik giderme metotlarının elektro–optik performansa etkisi
Effects of calibration–based non–uniformity correction methods on electro–optical performance of serial production thermal imaging systems
AHMET YASİN ÖNVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM TUNA ÖZDÜR