Avaliação de um rádio definido por software objetivando detecção de câncer de mama por micro-ondas.

• Autor(a) principal: Carvalho, Dionísio de
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-11042024-072413/
• topic: Breast cancer detection; Detecção de câncer de mama; Imagiologia médica; Medical imaging; Micro-ondas; Microwave; Pulso sintético de banda ultralarga; Rádio definido por software; Software-defined radio, Ultra-wideband synthetic pulse

A detecção precoce de um tumor na mama feminina proporciona uma taxa de cura próxima de cem por cento. A imagiologia médica empregando micro-ondas (ondas eletromagnéticas com faixa de frequência variando de 300 MHz a 30 GHz) é uma modalidade que tem sido investigada há mais de 30 anos. Esta tese propôs-se a pesquisar os sistemas atuais que são capazes de gerar uma imagem a partir da interação das ondas eletromagnéticas com o tecido mamário e as células cancerígenas. Paralelamente, realizou-se um estudo dos equipamentos utilizados por tais sistemas para gerar e recuperar os sinais de micro-ondas que iluminam a mama. Dentre os que apresetam imagens clínicas, o analisador de rede vetorial (ARV) é o mais utilizado. Porém, observou-se que o rádio definido por software (RDS) também é capaz de gerar e receber sinais de micro-ondas na faixa de frequência necessária para imagiologia médica, além de ser economicamente mais acessível, possibilitar o desenvolvimento de um sistema portátil e ser facilmente testável. A partir disso, a tese analisou a viabilidade técnica de uma placa de ARV chamada BladeRF 2.0, a fim de comprovar sua capacidade em termos de potência de transmissão e recepção dos sinais de micro-ondas. Os testes realizados empregaram antenas Vivaldi posicionadas frente a frente a 15.0 cm de distância entre elas e se diferenciaram pelo meio de propagação das micro-ondas. No primeiro cenário, considerou-se o ar como meio de propagação; enquanto no segundo, uma mama postiça que mimetizou os tecidos internos. Além disso, no primeiro cenário foram utilizados um ARV, que gerou sinais recebidos pelo RDS; e um analisador de espectro, que mediu os sinais gerados pelo RDS. Já no segundo cenário, o próprio RDS foi responsável por gerar e captar os sinais de micro-ondas. Os resultados mostraram que, com os sinais propagando-se pelo ar, a BladeRF 2.0 é capaz de transmitir uma potência de + 18,0 dBm em 1,0 GHz e próximo de + 10,0 dBm em 6.0 GHz; e captar um sinal de -80,0 dBm gerado pelo ARV e transmitido pela antena Vivaldi. Ressalta-se que foram acoplados ao RDS amplificadores de potência tanto no canal de transmissão quanto de recepção. Já no cenário considerando a mama postiça e apenas o RDS, esse apresenta uma relação de sinal-ruído de 52,0 dB para a faixa de frequência de 1,0 a 6,0 GHz. Com esses resultados, concluiu-se que o RDS atende às especificações quanto à potência dos sinais de micro-ondas para um sistema de imagiologia médica. Esta tese também simulou e testou um pulso sintético de banda ultralarga a partir da modulação de onda contínua de frequência escalonada. O resultado dessa simulação comprovou sua operação, enquanto a programação do RDS não conseguiu eliminar o efeito de interferência ao transmitir e receber os sinais que compuseram o pulso sintético.