Zeitschrift für klinische und experimentelle Onkologie

Eine praktikable neue Technik zur Brustkrebsbildgebung mit UWB-Mikrowellenantennen

Maryam Liaqat, Lucas Gallindo Costa, Thiago Campos Vasconcelos, Patricia Silva Lessa, Emery C Lins, Lorenna Karynne Bezerra Santos und Frederico Dias Nunes

Die Mikrowellenbildgebung (MI) von Brustkrebs ist eine neue nichtinvasive und nichtionisierende Technik zur Diagnose von Brustkrebs, die auf der Rückstreuung von Mikrowellenstrahlung durch Brustgewebe basiert. Normalerweise untersucht MBI die dielektrischen Eigenschaften von Brustgewebe, um den Bildkontrast zwischen Tumor und gesundem Gewebe durch einen inversen Bildrekonstruktionsalgorithmus zu erhöhen. Darüber hinaus könnten MBI-Systeme kostengünstig und kompakt sein und aufgrund jüngster Entwicklungen bald auch tragbar sein. Obwohl die Röntgenmammographie der Goldstandard für die Bildgebung von Tumoren in der Brust ist, bietet sie aufgrund der ionisierenden Strahlung immer noch einen geringen Kontrast für die Frühdiagnose, ist schmerzhaft und alters- und dosisbeschränkt. Langfristig ist unsere Gruppe motiviert, MBI-Techniken und kostengünstige tragbare Systeme für die In-vivo-Frühdiagnose von Brustkrebs als Ergänzung zur Röntgenmammographie zu entwickeln. Kurzfristig haben wir unsere Systeme durch Simulationen, Herstellung und erste In-vitro-Tests im Labor entworfen. Diese Arbeit präsentiert erste Ergebnisse des Entwurfs und der Simulation eines Systems basierend auf harten und/oder flexiblen Antennen im Frequenzbereich zwischen 0,001 GHz und 3 GHz für In-vitro-Experimente. Im Detail wurden zwei verschiedene Formen (rechteckiger Patch und runder Schlitz) von Mikrostreifen-Patch-Antennen entworfen und in den Materialien FR4, Baumwolle, Polyester und Pyralux-Polyimid (für flexible Antennen) simuliert. Die Resonanzfrequenz von Antennen hängt von der Permittivität des Substratmaterials und seiner Geometrie ab, daher simulierte die Hochfrequenz-Simulationssoftware (HFSS) die Streuparameter der entworfenen Antennen, die auch an Brustphantomen getestet wurden. Die Simulation der rechteckigen Patch- und Bow-Tie-Antennen ergab eine gaußförmige Kurve der Mikrowellenemission/-erkennung mit einem Maximum bei 1,9 - 2,7 GHz und einer Bandbreite von ~50 - 90 MHz.