مدلسازی عددی تشخیص سرطان پستان با تصویربرداری ترموآکوستیک با استفاده از امواج مایکروویو

عکسبرداری ترموآکوستیک با استفاده از امواج مایکروویو یک روش عکسبرداری با پتانسیل بالا در تشخیص سرطان پستان در مراحل اولیه است. این روش مزایای تصویربرداری مایکروویو و سونوگرافی را با هم ترکیب میکند. در این روش ساخت تصویر براساس امواج صوتی است که در بافت به علت تابش پالس های مایکروویو بر آن تولید میشود. با توجه به ماهیت چندفیزیکی این پدیده قابلیت و امکان سنجی یک روش شبیه سازی عددی دوبعدی که توانایی حل این پدیده را به صورت یکپارچه و پیوسته دارد، مورد بررسی قرار گرفته است. در این شبیه سازی، یک بافت بیولوژیکی به همراه تومور داخل آن درون یک داکت مربعی )هدایتگر موج( تحت تابش امواج مایکروویو با فرکانس GHz ۲.۴۵ به صورت پالسی قرار داده شده است. تغییرات دمای ایجاد شده در بافت بیولوژیکی به علت تابش امواج الکترومغناطیسی و گرادیان فشار ایجاد شده متناظر این تغییرات دما ارزیابی شده است. سپس شبیهسازیها برای قدرتهای متفاوت امواج مایکروویو انجام شده تا میزان مطلوب قدرت امواج برای تولید سیگنالهای ترموآکوستیک مورد نیاز عکسبرداری تعیین شود. شبیهسازیها نشان دادند که در اثر جذب امواج توسط بافت سینه و تومور، افزایش دمای جزیی در بافت ایجاد خواهد شد. برای نمونه در نتیجه تاباندن پالس تحریک با قدرت W ۱۰۰۰ بهمدت μs ۲۰۰ ، افزایش دمایی برابر با °C ۰.۰۰۴۷۴۳ در مرکز تومور ایجاد شده است. این تغییرات دمایی بسیار کوچک در تومور سبب ایجاد اختلاف فشار به میزان kPa ۰.۰۲۷۵۹ در مرز تومور و بافت سینه خواهد شد. این اختلاف فشار موجب تولید امواج صوتی خواهد شد که با استفاده از ردیفی از مبدل ها قابل شناسایی بوده و برای ساخت تصویر استفاده میشود.

کلیدواژه ها:

Thermo-acoustic imaging ، Thermo-acoustic tomography ، Breast tumor ، Early detection ، Microwave ، عکسبرداری ترموآکوستیک ، توموگرافی ترموآکوستیک ، تومور سینه ، تشخیص زودهنگام ، مایکروویو