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 1: مقدمه   1

1-1تاریخچه تصویربرداری مایکروویو      1

1-2تاثیر فرکانس کار در تصویربرداری مایکروویو 2

1-3طراحی آنتن در تصویربرداری مایکروویو       3

1-3-1طراحی آنتن شیپوری تیغه¬ای TEM      3

1-4آشکارسازی تومورهای سرطانی       4

1-5هدف پایان¬نامه    5

1-6مروری بر فصل¬ها 5

فصل 2: تصویربرداری مایکروویو  7

2١ماموگرافی X-ray    8

2٢– MRI و سونوگرافی  8

2٣تصویربرداری از بافت به کمک امواج مایکروویو           9

2٣-1- سیستم تصویربرداری مایکروویو برای بافت سینه    11

2٣-2- محیط کوپلینگ    12

2٤انواع روش¬¬های تصویربرداری مایکروویو   13

2٥خواص دی¬الکتریکی بافت¬های انسان        15

2٥-1- خواص دی¬الکتریکی بافت سینه سالم و سرطانی    15

2٥-2- مدل¬سازی بافت¬های انسان     16

2٦الگوریتم¬ پردازش سیگنال برای تشخیص تومور       20

2٦-1- روش پراکندگی معکوس 20

2٦-2- روش تصویربرداری هم¬کانون     23

2٧گرما درمانی          25

فصل 3: آنتن¬های بسیار پهن¬باند         27

3١بررسی آنتن¬های بسیار پهن¬باند   28

3١-1- مدل Wu-king    28

3١-2- آنتن¬های شکافی           30

3١-3- آنتن¬های مارپیچی        31

3١-4- آنتن¬های شیپوری         32

3١-4-1- آنتن¬های شیپوری TEM         33

3٢فاکتورهای ارزیابی عملکرد آنتن بسیار پهن¬باند       34

3٢-1- پهنای باند امپدانسی       34

3٢-2- جهت¬گیری آنتن 35

3٢-3- بازدهی آنتن      36

3٢-4- تاثیر متقابل دو ورودی    37

3٣روش بکارگیری آنتن¬ها در تصویربرداری از بافت     37

3٤عملکرد آنتن¬های پهن¬باند در تصویربرداری مایکروویو        39

فصل4: آنتن¬های شیپوری تیغه¬ای      45

4١آنتن شیپوری دو تیغه¬ای  46

4٢موجبرهای دو تیغه¬ای        48

4٣تضعیف در موجبرهای تیغه¬ای       51

4٤نوار امپدانسی        53

4٤-1- مبدل امپدانسی ربع طول موج      54

4٤-2- مبدل امپدانسی نمایی    56

4٥آنتن شیپوری چهار تیغه¬ای           57

فصل 5: طراحی و شبیه¬سازی آنتن شیپوری TEM و استفاده از آنتن در سیستم تصویربرداری مایکروویو      59

5١معرفی نرم¬افزار HFSS        60

5٢طراحی آنتن شیپوری TEM 61

5٢-1- طول آنتن شیپوری         61

5٢-2- ابعاد دهانه آنتن شیپوری TEM    61

5٢-3- طراحی قسمت تغذیه        62

5٢-3-1- موجبر دو تیغه¬ای بدون دیواره کناری  63

5٢-3-2- محفظه پشتی    64

5٢-4- طراحی قسمت شیپوری     64

5٢-5- طرح نهایی آنتن شیپوری 66

5٢-6- نتایج شبیه¬سازی آنتن   67

5٢-6-1- تاثیر فاصله کابل از لبه تیغه موجبر         71

5٢-6-2- تاثیرمحفظه پشتی         71

5٣طراحی آنتن شیپوری در محیط کوپلینگ 72

5٣-1- شبیه¬سازی لایه¬های بافت و پوست        77

5٣-2- پاسخ تومور        80

5٣-2-1- تاثیر فاصله آنتن از بافت 81

5٣-2-2- حساسیت آنتن به اندازه تومور 82

5٣-2-3- حساسیت آنتن به خواص دی¬الکتریکی تومور   83

5٣-2-4- حساسیت آنتن به موقعیت تومور         86

5٣-2-5- حساسیت آنتن به چرخش تومور           89

5٣-2-6- تاثیر ضخامت لایه بافت 90

5٤آنتن شیپوری در محفظه دی¬الکتریک          .91

فصل 6 : نتیجه¬گیری و پیشنهادات          97

6-1نتیجه¬گیری          97

6٢پیشنهادات 98

6٢-1- ساخت آنتن و بررسی مشخصات آن در عمل          98

6٢-2- استفاده از آنتن شیپوری چهار تیغه¬ای    98

6٢-3- شبیه¬سازی و تست بافت کامل    99

6٢-4- طراحی و بررسی سایر آنتن¬های پهن¬باند           99

منابع و مراجع    100

 

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

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