Progetto cofinanziato dall’Unione Europea, dallo Stato Italiano e dalla Regione Campania, nell’ambito del POR Campania FESR 2014-2020.
CUP: B13D18000100007
Il progetto di ricerca MIT ha come scopo principale lo sviluppo di un sistema temnografico per la rivelazione dei tumori al seno che quindi rientra perfettamente nell’ambito delle tecnologie innovative per la diagnostica medica menzionate sopra. Fondamentalmente, si tratta di un tomografo elettromagnetico che si basa sulla tecnologia dei campi elettromagnetici alle frequenze delle microonde e dei sistemi elettronici a radiofrequenza.
Il dispositivo Microwave Imaging Temnography ha come caratteristiche
- Il sistema deve essere privo di liquido di accoppiamento;
- Le antenne devono lavorare a contatto con il seno;
- La banda di frequenze da utilizzare è [0.8, 2]GHz;
- Il numero degli elementi radianti dell’array deve essere almeno pari a 8;
- Il return loss per ogni singola antenna non deve essere inferiore a 10dB;
- L’impedenza d’ingresso delle singole antenne deve essere circa pari a 50 Ohm;
- L’ SNR totale non inferiore a 15 dB;
- La potenza totale assorbita complessiva non superiore a 1kW;
- Il SAR non superiore a 3 W/kg;
- L’insertion loss non superiore a qualche dB;
- Tempo di elaborazione per realizzare l’imaging, a valle della raccolta dati, non superiore a 10 sec;
- Le catteristiche delle alterazioni cancersone rivelabili sono: 5mm in diametro ed avente un contrasto rispetto al mezzo di background pari almeno al 5%;
- Peso massimo del MIT non superiore a 40 kg.
Si è reso necessario lo sviluppo di appositi e specifici Phantom elettromegnetici per effettuare test e misure di laboratorio.
Figura. (a) Immagine del phantom e della posizione del tumore durante la prima misura. (b) Ricostruzione tridimensionale della posizione del tumore. (c)-(e) Imaging a diverse profondità: 0 cm, 3 cm e 6 cm, rispettivamente.
La ricostruzione 3D mostra come la sferetta che rappresenta il tumore venga chiaramente rivelata e correttamente localizzata. Invece, come deve essere, il target non è rivelato in tutte le slice (si veda la slice a 6 cm) ed in generale non appare localizzato correttamente. Questo mostra come realizzare ricostruzioni bidimensionali (come comunemente viene fatto) seppur comveniente da un punto di vista computazionale non garantisca le stesse prestazioni di una ricostruzione full-3D. Infine, vale la pena enfatizzare la elevata risoluzione ottenuta nella localizzazioned del target: ess risulta molto superiore rispetto ai metodi di beamforming comunemente utilizzati. La validazione finale è stata condotta emulando uno scenario più realistico. A tal fine si è passati dal phantom del seno semplificato precedentemente descritto ad uno più complesso capace di catturare le caratteristiche salienti di un vero seno. In particolare, il phantom realistico è stato concepito per emulare tre tipologie di seno differenti che di fatto offrono diverso grado di difficoltà alla rivelazione del tumore. In particolare, le seguenti tipologie di seno sono state considerate: I. seno composto da solo grasso; II. seno composto da tessuto fibroghiandolare e grasso III. seno composto da tessuto fibroghiandolare e grasso ma con la parte di tessuto fibroghiandolare in misura maggiore rispetto al caso precedente. La Figura ?? mostra alcuni dettagli delle superfici di separazione tra i due differenti tessuti realizzate. In particolare, le strutture relative al tessuto fibrighiandolare sono state ottenute da risonanze magnetiche di seni reali.
I risultati ottenuti sono stati pienamente in liena con quelli attesi, il Sistema è risultato essere pienamente efficiente e può dar luogo alla evoluzione del prototipo per dar vita al prodotto industriale.
