Desenvolvimento de um protótipo de tomógrafo por micro-ondas para imageamento de tecidos biomédicos

Abstract

Por mais de meio século, técnicas de reconstrução de imagens são utilizadas na medicina moderna como fontes de alta confiança no diagnóstico das mais diversas patologias. Entre as técnicas mais destacáveis pode-se citar: a Radiografia, a Ultrassonografia, a Tomografia Computadorizada e as Imagens por Ressonância Magnética. A técnica de tomografia por micro-ondas tem uma aplicação com menos de duas décadas de uso pré-clínico, mas com resultados promissores, onde a análise da interação das micro-ondas com tecidos biológicos podem gerar medidas que podem servir como uma fonte alternativa de exame clínico preventivo. Buscou-se, neste projeto, o desenvolvimento de um protótipo de tomógrafo para reconstrução de imagem por micro-ondas, onde antenas na faixa de microondas possam ser empregadas na análise de tecidos biológicos. As antenas estudadas foram preparadas para funcionarem numa banda de frequência próxima de 2,0 GHz. Dois tipos de substratos foram usados para a confecção das antenas, o RF-4 e a Poliamida. As medidas de transmissão e detecção das micro-ondas foram feitas no ar e, posteriormente, na presença de uma haste metálica homogênea. A haste metálica foi utilizada por conta de sua propriedade condutiva. Inicialmente, as antenas foram testadas no software HFSS (ANSYS, EUA) e, depois de fabricadas, foi feita uma análise experimental com um analisador de redes. Três antenas foram analisadas, porém duas, uma de RF-4 e outra de Poliamida, apresentaram bons resultados na simulação e na análise experimental, já a terceira antena, também de Poliamida, foi descartada nas primeiras análises por não preencher as necessidades do projeto. Em análises posteriores, a segunda antena de Poliamida também foi descartada por baixa eficiência em distâncias acima de 6,0 cm. O modelo Bow-Tie elaborado em RF-4 acabou sendo a antena mais concisa para análises, com boa eficiência em distâncias acima de 6,0 cm, funcionando como esperado com o uso do tomógrafo por micro-ondas. Foi possível concluir que as antenas feitas de poliamida não possuíam bom comportamento em distâncias acima de 3,0 centímetros. Já a Bow-Tie, que foi feita em RF-4, se mostrou uma excelente escolha para a composição do tomógrafo. O tomógrafo foi capaz de detectar a presença da haste metálica como referência inicial de estudo, gerando resultados promissores.