عنوان پایان‌نامه
طراحی و پیاده سازی یک سیستم تصویربرداری مایکروویو حوزه فرکانس برای تشخیص صدمات مغزی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3175;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80767;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3175;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80767
- تاریخ دفاع
- ۲۹ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- میلاد انتظـامی
- استاد راهنما
- رضا فرجی دانا
- چکیده
- در این پایان‌نامه، به طراحی و پیاده‌سازی آزمایشگاهی یک سیستم تصویربرداری مایکروویو در محدوده فرکانسی GHz 1-3 با استفاده از الگوریتم‌های حوزه فرکانس برای به تصویرکشیدن زمانواقعی صدمات مغزی، به ویژه خونریزی مغزی، با بهره‌گیری از تفاوت خصوصیات دی‌الکتریک بین بافت سالم و بافت آسیب‌دیده مغز پرداخته‌ایم. انگیزه این کار پرهیز از زیان‌های سیستم‌های تصویربرداری رایج کلینیکی مانند تصویربرداری تشدیدی مغناطیسی و سی‌تی‌اسکن شامل هزینه عملیاتی بالا، استفاده از تشعشع یونیزه‌کننده ناسالم و زمان طولانی الگوریتم‌های تصویربرداری بکار رفته است. در طراحی و پیاده‌سازی سیستم مورد نظر چالش‌های مختلفی نظیر بکارگیری الگوریتم بهینه و سریع به منظور بازسازی تصویر مناسب از آسیب مغزی، طراحی و پیاده‌سازی یک آنتن مناسب با ابعاد کوچک در کنار جانمایی و ساختار آرایه‌ای آنتن‌های فرستنده و گیرنده، طراحی و پیاده‌سازی سامانه ماتریس سوئیچ به منظور به حداقل رساندن مدت زمان برداشت داده از جسم تحت بررسی مورد توجه قرار گرفته است. سپس با استفاده از شبیه‌سازی محیط واقعی آسیب مغزی و پیاده‌سازی آزمایشگاهی آن به وسیله مدل فانتوم سر، عملکرد سیستم تصویربردار طراحی شده با آرایه آنتنی 12 عنصری را ارزیابی نموده‌ایم. در سیستم طراحی شده از الگوریتم معکوس زمانی در حوزه فرکانس بهره گرفته‌ایم که امکان بازسازی تصویر در مدت زمان کمتر از یک ثانیه و همچنین قدرت تفکیک‌پذیری 2 سانتی‌متر را برای تشخیص زمانواقعی آسیب مغزی فراهم می‌سازد. نتایج بدست آمده از تصاویر بازسازی شده به خوبی قابلیت سیستم نوین طراحی شده را در مقایسه با سایر سیستم‌های تصویربردار در کیفیت بازسازی تصویر و همچنین متوسط زمان برداشت داده و تشکیل تصویر نمایش می‌دهد.
- Abstract
- In this work, an experimental frequency domain microwave imaging system in the frequency band of 1-3 GHz for real-time detection of brain injuries especially brain trauma has been designed and implemented based on the significant contrast between the dielectric properties of injured and healthy brain tissues at microwave frequencies. The incentive of this work is to avoid the high-cost implementation, unhealthy ionizing radiation and time-consuming algorithms of currently used imaging system like magnetic resonance imaging (MRI) and X-rays. In the proposed system, some challenges like taking advantage of an efficient and fast reconstruction algorithm, design and implementation of an RF matrix switch system to reduce data collection time for monitoring the trauma and design and implementation of a miniaturized antenna for the compact head imaging system have been addressed. Also, by employing a simulation of a realistic numerical human head phantom and an experimental phantom model of the brain injuries, the performance of the proposed imaging system with circular array consist of 12 antennas has been evaluated. The time reversal imaging algorithm in the frequency domain has been employed to monitor the scattering profile inside the brain tissues with 2 cm resolution. Simulation and experimental results of the proposed imaging system show that its performance is reliable enough to detect and localize the bleeding as the target of trauma detection.
