The Effect of Limestone in Breast Cancer Detection by Microwaves

Abstract

Meme kanseri dünyada kadınlar arasındaki en yaygın kanser türüdür. Kanserin ilk aşamasındaki tespit, tümörlerin kontrolsüz olarak çoğalmasından ve diğer organlara yayılması açısından çok önemlidir. Mikrodalga görüntüleme yöntemi; X-ışını mamografi, Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ve ultrason gibi mevcut görüntüleme yöntemlerine nispeten etkili bir yöntemdir. Mevcut olan bu yöntemler örneğin X-ışını mamografisindeki yüksek-kaçırma ve yanlış algılama oranları gibi bazı eksikliklere sahiptirler. Ayrıca, radyasyon yayıcı olması ve memeyi sıkıştırması rahatsızlık vericidir. Bu nedenle, mikrodalga görüntüleme yöntemi; X-ışını mamografi, MRG ve bilinen diğer mevcut yöntemlerin bazı eksikliklerinin üstesinden gelme potansiyeline sahiptir. Buna ek olarak, Ultra geniş bant (UWB) radar tekniği birçok uygulamada, özellikle erken meme kanseri tespiti için oldukça ilgi çekici bir teknolojidir. Bu makalede, gelişmiş/ultra bant genişliğine (UWB) sahip bir UWB bow-tie anteni ve çeşitli geçirgenliğe ve iletkenliğe sahip olan bir 3-boyutlu meme modeli, CST yazılım simülasyon programında, elektromanyetik alan değerlerini çözmek üzere tasarlanmıştır. Önemli anten parametreleri olan geri dönüş kaybı ve ışıma örüntü özellikleri simüle edilir ve antenin etkin bir karakteristik olup olmadığı elde edilir. Mevcut olan yöntemlerle, tümör etrafı süt kanallarından dolayı meydana gelen kireçtaşı tabakasından dolayı tespit edilememektedir. Bu nedenle, kireçtaşının tümör üzerindeki etkisi, tümörün çevresinde kireç taşı olup olmadığına bakılarak derideki radyasyonun araştırılması için incelenir. Ayrıca, meme dokusundaki tümörün kireçtaşı ile çevrili olup olmaması, tümörün hiç bulunmaması ya da tümörün yerine sadece kireçtaşının olması gibi tüm senaryoların elektrik alan ve manyetik alan sonuçları değerlendirilmektedir. Tümörün etrafını saran tabakada kireçtaşının olup olmadığı zamanlarda kireçtaşının etkisi açıkça görülmektedir. Sonuç olarak, kireç taşı meme kanseri tespit yöntemleri için çok önemli bir faktördür.

Breast cancer is the most widespread type of cancer among women around the world. Initial stage cancer detection is the most important in terms of reproducing of the tumors in an uncontrolled way and spreading to the other organs. Microwave imaging method is relatively effective method compared to other tools which are X-ray mammography, Magnetic resonance imaging (MRI) and ultrasound. They have some shortfalls such as X-ray mammography suffers from high missed-detection and false-detection rates. Also, it is ionizing and uncomfortable compression of the breast. Because of this, microwave imaging method has the potential to overcome the some shortfalls of the X-ray mammography, MRI, and other existing known methods. In addition, Ultra-wide band (UWB) radar technique is a quite attractive technology for many applications, especially for early breast cancer detection. In this paper, both an UWB bow-tie antenna with enhanced bandwidth and a 3D breast model which has varied permittivity and conductivity is designed in CST software simulation tool to solve electromagnetic field values. Return loss and radiation pattern characteristics which are significant antenna parameters are simulated and obtained whether the antenna possess an efficient characteristic or not. Tumor cannot be detected by existing methods since there is limestone layer, which is occurred by milk ducts, surrounding of tumor. Therefore, limestone’s effect on the tumor is studied in order to investigate the radiation from the skin with reference to whether there is limestone or not surrounding of tumor. Also, electric field and magnetic field values over the breast tissue with tumor or tumor which is surrounded by limestone, or without tumor, and limestone instead of tumor are evaluated. Limestone’s effect is clearly observed when there is limestone surrounding of tumor or not. So, limestone is a crucial factor for breast cancer detection methods.