Avanços no desenvolvimento de tomógrafos de micro-ondas para imageamento da mama humana
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/39436 |
Resumo: | Câncer de mama é uma das principais causas de mortes entre mulheres. A sua taxa de mortalidade é diretamente proporcional ao estágio em que o tumor é detectado. Se detectado no seu estágio inicial, o seu índice de sobrevida de mais de 5 anos é superior a 90%, sendo assim de extrema importância a detecção nos estágios iniciais da doença. Atualmente os diagnósticos são feitos pelos exames de mamografia por raios-X, ultrassonografia, ressonância magnética(MRI), e ressonância por emissão de pósitrons(PET), sendo a mamografia por raios-X, considerada o padrão ouro para o diagnóstico. Apesar de ser a técnica mais utilizada, ela tem alguns pontos negativos, como o desconforto para paciente, e a alta taxa de resultados falsos positivos e falso negativos, assim como os perigos da alta exposição a radiação. Diante das limitações das técnicas atuais, o imageamento por micro-ondas(sigla em inglês MWI) surge como uma modalidade complementar, devido ao seu baixo custo de instrumentação à sua alta sensibilidade de diagnóstico de câncer, devido ao contraste entre as propriedades dielétricas entre o tecido saudável e o tecido canceroso. O objetivo deste trabalho foi buscar avanços em algumas áreas distintas relacionadas a tomografia por micro-ondas da mama humana, mais especificamente o sistema de imageamento e o algoritmo de reconstrução da imagem. Foi desenvolvido um novo design de tomógrafo, capaz de adaptar-se a diferentes formatos da mama, possibilitando maior flexibilidade e maior conforto a paciente, e ao mesmo mantendo a característica de baixo custo. Na área de reconstrução de imagens, é demonstrada uma implementação do algoritmo de Born Iterativo Distorcido realizada utilizando o processador gráfico (GPU-Graphics Processing Unit), com a intenção de demonstrar a viabilidade computacional deste algoritmo. São feitas reconstruções para simulações computacionais, e são avaliados a performance das reconstruções com relação a qualidade da imagem; a possibilidade de diagnostico; e os tempos de execução entre das implementações em CPU(Central Process Unit) e a implementação em GPU. |
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COSTA, Lucas Gallindohttp://lattes.cnpq.br/2587455159532977http://lattes.cnpq.br/0878920830208304NUNES, Frederico Dias2021-03-22T14:57:29Z2021-03-22T14:57:29Z2019-02-28COSTA, Lucas Gallindo. Avanços no desenvolvimento de tomógrafos de micro-ondas para imageamento da mama humana. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2019.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/39436Câncer de mama é uma das principais causas de mortes entre mulheres. A sua taxa de mortalidade é diretamente proporcional ao estágio em que o tumor é detectado. Se detectado no seu estágio inicial, o seu índice de sobrevida de mais de 5 anos é superior a 90%, sendo assim de extrema importância a detecção nos estágios iniciais da doença. Atualmente os diagnósticos são feitos pelos exames de mamografia por raios-X, ultrassonografia, ressonância magnética(MRI), e ressonância por emissão de pósitrons(PET), sendo a mamografia por raios-X, considerada o padrão ouro para o diagnóstico. Apesar de ser a técnica mais utilizada, ela tem alguns pontos negativos, como o desconforto para paciente, e a alta taxa de resultados falsos positivos e falso negativos, assim como os perigos da alta exposição a radiação. Diante das limitações das técnicas atuais, o imageamento por micro-ondas(sigla em inglês MWI) surge como uma modalidade complementar, devido ao seu baixo custo de instrumentação à sua alta sensibilidade de diagnóstico de câncer, devido ao contraste entre as propriedades dielétricas entre o tecido saudável e o tecido canceroso. O objetivo deste trabalho foi buscar avanços em algumas áreas distintas relacionadas a tomografia por micro-ondas da mama humana, mais especificamente o sistema de imageamento e o algoritmo de reconstrução da imagem. Foi desenvolvido um novo design de tomógrafo, capaz de adaptar-se a diferentes formatos da mama, possibilitando maior flexibilidade e maior conforto a paciente, e ao mesmo mantendo a característica de baixo custo. Na área de reconstrução de imagens, é demonstrada uma implementação do algoritmo de Born Iterativo Distorcido realizada utilizando o processador gráfico (GPU-Graphics Processing Unit), com a intenção de demonstrar a viabilidade computacional deste algoritmo. São feitas reconstruções para simulações computacionais, e são avaliados a performance das reconstruções com relação a qualidade da imagem; a possibilidade de diagnostico; e os tempos de execução entre das implementações em CPU(Central Process Unit) e a implementação em GPU.CAPESBreast cancer is one the main causes of death amongst women. It’s death ratio is directly proportional to when the tumor is detected. If detected in the early stages, the survival time of 5 years is superior to 90%, making early detection of utmost importance. Diagnosis are currently done using ultrasound, magnetic resonance imaging(MRI), positron emission tomography(PET), and X-ray mammography, being the later the gold standard for diagnosis. These techniques have a few shortcomings, like physical discomfort, and a large rate of false positives and false negatives. Microwave Imaging come as a complementary technique to the existing ones due to its low cost and high sensitivity to cancer diagnosis due to the contrast of dielectric properties of healthy and cancer tissues in the microwave region. The present project has two main objectives: present a new tomograph design capable of adapting to the shape of the patient breast; present a GPU(Graphics Processing Unit) implementation of the Distorted Born Iteractive Method(DBIM) in order to demonstrate its clinical viability. Reconstructions are made using the DBIM algorithm using results of computer simulations as test set, the execution time and reconstruction performance are evaluated.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia EletricaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia ElétricaImagens médicasImageamento de câncer de mamaTomografia por micro-ondasAntenasMétodo de Born iterativo distorcidoAvanços no desenvolvimento de tomógrafos de micro-ondas para imageamento da mama humanainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Lucas Gallindo Costa.pdfDISSERTAÇÃO Lucas Gallindo Costa.pdfapplication/pdf4515256https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/39436/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Lucas%20Gallindo%20Costa.pdf41b350ae2c31356eef5f25dc39b9c04dMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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Câncer de mama é uma das principais causas de mortes entre mulheres. A sua taxa de mortalidade é diretamente proporcional ao estágio em que o tumor é detectado. Se detectado no seu estágio inicial, o seu índice de sobrevida de mais de 5 anos é superior a 90%, sendo assim de extrema importância a detecção nos estágios iniciais da doença. Atualmente os diagnósticos são feitos pelos exames de mamografia por raios-X, ultrassonografia, ressonância magnética(MRI), e ressonância por emissão de pósitrons(PET), sendo a mamografia por raios-X, considerada o padrão ouro para o diagnóstico. Apesar de ser a técnica mais utilizada, ela tem alguns pontos negativos, como o desconforto para paciente, e a alta taxa de resultados falsos positivos e falso negativos, assim como os perigos da alta exposição a radiação. Diante das limitações das técnicas atuais, o imageamento por micro-ondas(sigla em inglês MWI) surge como uma modalidade complementar, devido ao seu baixo custo de instrumentação à sua alta sensibilidade de diagnóstico de câncer, devido ao contraste entre as propriedades dielétricas entre o tecido saudável e o tecido canceroso. O objetivo deste trabalho foi buscar avanços em algumas áreas distintas relacionadas a tomografia por micro-ondas da mama humana, mais especificamente o sistema de imageamento e o algoritmo de reconstrução da imagem. Foi desenvolvido um novo design de tomógrafo, capaz de adaptar-se a diferentes formatos da mama, possibilitando maior flexibilidade e maior conforto a paciente, e ao mesmo mantendo a característica de baixo custo. Na área de reconstrução de imagens, é demonstrada uma implementação do algoritmo de Born Iterativo Distorcido realizada utilizando o processador gráfico (GPU-Graphics Processing Unit), com a intenção de demonstrar a viabilidade computacional deste algoritmo. São feitas reconstruções para simulações computacionais, e são avaliados a performance das reconstruções com relação a qualidade da imagem; a possibilidade de diagnostico; e os tempos de execução entre das implementações em CPU(Central Process Unit) e a implementação em GPU. |
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