تماس و مشورت با مدرس دوره : 09153516772

چکیده:

هدف از این پایان نامه تحقیق و بررسی آنتن های پهن باند مناسب برای روش تصویربرداری از بافت و طراحی آنتن پهن باند مناسب برای تشخیص تومور در بافت می باشد. آنتن های مورد استفاده در این روش باید عملکرد مناسب روی باند فرکانسی تصویب شده توسط سازمان FCCبرای تصویربرداری درون ساختمان (که شامل باند فرکانسی GHz10/6-3/1 است) است، داشته باشند.

علاوه بر آن باید دارای ابعاد کوچک و جهت‌دهی پرتو بالا بر روی بافت باشند. تاکنون آنتن های متعددی در این زمینه ارائه شده اند که هرکدام دارای ویژگی های خاص خود هستند. اما آنتنی با ابعاد کوچک، که دارای مجموعه حساسیت به اندازه و موقعیت و خواص دی الکتریکی تومور باشد در این روش بسیار حائز اهمیت است.

بدین ترتیب پس از بررسی آنتن های مختلف آنتن شیپوری TEM برای طراحی توسط نرم افزار HFSS انتخاب شد. این آنتن که با استفاده از موجبر تیغه ای طراحی گردیده و دارای پهنای باند تک مود بالایی است، برای بررسی حساسیت آنتن برای تصویربرداری از بافت و تشخیص تومور در آن ارزیابی شد. طراحی آنتن ابتدا برای عمل در فضای آزاد صورت گرفت، پس از آن طراحی مجدد برای قرار گرفتن آنتن در محیط تطبیق دهنده انجام شد. در انتها نیز مدلی برای عمل آنتن در تصویربرداری مایکروویو بدون نیاز به مایع کوپلینگ و بهبود عملکرد آنتن ارائه شد.

فهرست :

 

فصل ۱: مقدمه   ۱

۱-۱تاریخچه تصویربرداری مایکروویو      ۱

۱-۲تاثیر فرکانس کار در تصویربرداری مایکروویو ۲

۱-۳طراحی آنتن در تصویربرداری مایکروویو       ۳

۱-۳-۱طراحی آنتن شیپوری تیغه¬ای TEM      ۳

۱-۴آشکارسازی تومورهای سرطانی       ۴

۱-۵هدف پایان¬نامه    ۵

۱-۶مروری بر فصل¬ها ۵

فصل ۲: تصویربرداری مایکروویو  ۷

۲١ماموگرافی X-ray    ۸

۲٢– MRI و سونوگرافی  ۸

۲٣تصویربرداری از بافت به کمک امواج مایکروویو           ۹

۲٣-۱- سیستم تصویربرداری مایکروویو برای بافت سینه    ۱۱

۲٣-۲- محیط کوپلینگ    ۱۲

۲۴انواع روش¬¬های تصویربرداری مایکروویو   ۱۳

۲۵خواص دی¬الکتریکی بافت¬های انسان        ۱۵

۲۵-۱- خواص دی¬الکتریکی بافت سینه سالم و سرطانی    ۱۵

۲۵-۲- مدل¬سازی بافت¬های انسان     ۱۶

۲۶الگوریتم¬ پردازش سیگنال برای تشخیص تومور       ۲۰

۲۶-۱- روش پراکندگی معکوس ۲۰

۲۶-۲- روش تصویربرداری هم¬کانون     ۲۳

۲٧گرما درمانی          ۲۵

فصل ۳: آنتن¬های بسیار پهن¬باند         ۲۷

۳١بررسی آنتن¬های بسیار پهن¬باند   ۲۸

۳١-۱- مدل Wu-king    ۲۸

۳١-۲- آنتن¬های شکافی           ۳۰

۳١-۳- آنتن¬های مارپیچی        ۳۱

۳١-۴- آنتن¬های شیپوری         ۳۲

۳١-۴-۱- آنتن¬های شیپوری TEM         ۳۳

۳٢فاکتورهای ارزیابی عملکرد آنتن بسیار پهن¬باند       ۳۴

۳٢-۱- پهنای باند امپدانسی       ۳۴

۳٢-۲- جهت¬گیری آنتن ۳۵

۳٢-۳- بازدهی آنتن      ۳۶

۳٢-۴- تاثیر متقابل دو ورودی    ۳۷

۳٣روش بکارگیری آنتن¬ها در تصویربرداری از بافت     ۳۷

۳۴عملکرد آنتن¬های پهن¬باند در تصویربرداری مایکروویو        ۳۹

فصل۴: آنتن¬های شیپوری تیغه¬ای      ۴۵

۴١آنتن شیپوری دو تیغه¬ای  ۴۶

۴٢موجبرهای دو تیغه¬ای        ۴۸

۴٣تضعیف در موجبرهای تیغه¬ای       ۵۱

۴۴نوار امپدانسی        ۵۳

۴۴-۱- مبدل امپدانسی ربع طول موج      ۵۴

۴۴-۲- مبدل امپدانسی نمایی    ۵۶

۴۵آنتن شیپوری چهار تیغه¬ای           ۵۷

فصل ۵: طراحی و شبیه¬سازی آنتن شیپوری TEM و استفاده از آنتن در سیستم تصویربرداری مایکروویو      ۵۹

۵١معرفی نرم¬افزار HFSS        ۶۰

۵٢طراحی آنتن شیپوری TEM 61

۵٢-۱- طول آنتن شیپوری         ۶۱

۵٢-۲- ابعاد دهانه آنتن شیپوری TEM    ۶۱

۵٢-۳- طراحی قسمت تغذیه        ۶۲

۵٢-۳-۱- موجبر دو تیغه¬ای بدون دیواره کناری  ۶۳

۵٢-۳-۲- محفظه پشتی    ۶۴

۵٢-۴- طراحی قسمت شیپوری     ۶۴

۵٢-۵- طرح نهایی آنتن شیپوری ۶۶

۵٢-۶- نتایج شبیه¬سازی آنتن   ۶۷

۵٢-۶-۱- تاثیر فاصله کابل از لبه تیغه موجبر         ۷۱

۵٢-۶-۲- تاثیرمحفظه پشتی         ۷۱

۵٣طراحی آنتن شیپوری در محیط کوپلینگ ۷۲

۵٣-۱- شبیه¬سازی لایه¬های بافت و پوست        ۷۷

۵٣-۲- پاسخ تومور        ۸۰

۵٣-۲-۱- تاثیر فاصله آنتن از بافت ۸۱

۵٣-۲-۲- حساسیت آنتن به اندازه تومور ۸۲

۵٣-۲-۳- حساسیت آنتن به خواص دی¬الکتریکی تومور   ۸۳

۵٣-۲-۴- حساسیت آنتن به موقعیت تومور         ۸۶

۵٣-۲-۵- حساسیت آنتن به چرخش تومور           ۸۹

۵٣-۲-۶- تاثیر ضخامت لایه بافت ۹۰

۵۴آنتن شیپوری در محفظه دی¬الکتریک          .۹۱

فصل ۶ : نتیجه¬گیری و پیشنهادات          ۹۷

۶-۱نتیجه¬گیری          ۹۷

۶٢پیشنهادات ۹۸

۶٢-۱- ساخت آنتن و بررسی مشخصات آن در عمل          ۹۸

۶٢-۲- استفاده از آنتن شیپوری چهار تیغه¬ای    ۹۸

۶٢-۳- شبیه¬سازی و تست بافت کامل    ۹۹

۶٢-۴- طراحی و بررسی سایر آنتن¬های پهن¬باند           ۹۹

منابع و مراجع    ۱۰۰

 

نتیجه گیری

هدف اصلی این پایان نامه شناخت روش تصویربرداری مایکروویو و الزامات این روش، یعنی طراحی آنتنی مناسب برای استفاده در پهنای باند عملکرد سیستم تصویربرداری مایکروویو بود.

ابتدا با بررسی آنتن های پهن باند مختلف، آنتن شیپوری با توجه به ویژگیهای منحصر به فردش به عنوان آنتن مطلوب انتخاب شد. روش های پهن باند سازی آنتن شیپوری در ادامه بررسی شد و استفاده از آنتن های شیپوری تیغه ای در راستای کار پایان نامه قرار گرفت .

از آنجا که آنتن های شیپوری هرمی پهنای باند محدودتری نسبت به آنتن های شیپوری TEM دارند. آنتن شیپوری TEM برای عمل در سیستم تصویربرداری مایکروویو انتخاب شد.

ابتدا آنتن شیپوری TEM با تغذیه موجبر تیغه ای به همراه محفظه پشتی و نوار امپدانسی نمایی در بخش شیپوری برای عمل در فضای آزاد توسط نرم افزار HFSS طراحی شد. خصوصیات پهن باند آنتن مانند تلف بازگشتی و بهره و پترن های تشعشعی آنتن در پهنای باند وسیع ۲GHz – ۱۸GHz بدست آمد که عملکرد مناسب آنتن را نشان میداد.

برای استفاده آنتن در سیستم تشخیص تومور لازم بود که ابعاد آنتن برای عمل در محیط کوپلینگ بهینه سازی شود. پس از بررسی محیط های کوپلینگ مختلف محیط بدون تلف با ضریب گذردهی الکتریکی نزدیک به بافت سینه سالم انتخاب شد و طراحی مجدد آنتن برای عمل در این محیط انجام شد.

در نهایت در محیط کوپلینگ، توانستیم به تلف بازگشتی مطلوب در بازه فرکانسی GHz۱۰ / ۶ – ۳ برسیم.

پس از بهینه سازی های صورت گرفته توسط نرم افزار عملکرد آنتن برای آشکارسازی تومورهای سینه مورد آزمایش قرار گرفت. با شبیه سازی بافت سینه ، پوست و تومور با استفاده از خواص دی الکتریکی این بافت ها و با بکارگیری دو آنتن در دو طرف بافت به عنوان فرستنده و گیرنده حساسیت آنتن برای پارامترهای مختلف تومور بررسی شد.

این پارامترها شامل اندازه تومور، مکان آن و ضریب گذردهیالکتریکی و هدایت تومور بود. با توجه به پاسخ تومور به ازای تغییرات این پارامترها ، نشان دادیم که حساسیت آنتن به اندازه و موقعیت تومور و خواص دی الکتریکی آن مناسب بود.

از آن جا که بهره تشعشعی آنتن به نسبت پایین بود و هم چنین استفاده از ماده کوپلینگ در محیطهای کلینیکی با دشواری هایی همراه است، در نهایت مدلی برای طراحی آنتن بدون نیاز به محیط کوپلینگ ارائه شد. با استفاده از این مدل موفق به افزایش جهت دهی آنتن و بهره تشعشعی آن نیز شدیم.

با توجه به نتایج بدست آمده، آنتن دارای ابعاد مناسب و بخصوص ابعاد دهانه کوچکی است و از آنجا که پاسخهای تومور بدست آمده نیز مقدار مطلوبی داشتند، این آنتن می تواند گزینه مناسبی برای استفاده در سیستم تصویر برداری مایکروویو برای تشخیص سرطان سینه باشد.

————————————————————————————————————————————–

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

رایگان – خرید

————————————————————————————————————————————–