Feasibility Study for the Development of a Device for Pathological Tissue

병리학적 조직 진단장치 개발에 대한 타당성 분석 연구

  • Ko Chea-Ok (Department of Radio and Science Engineering, Chungnam University) ;
  • Park Min-Young (Department of Radio and Science Engineering, Chungnam University) ;
  • Kim Jeong-Lan (Department of Radio and Science Engineering, Chungnam University) ;
  • Lee Ae-Kyoung (EME Research Team, Radio Technology Group, ETRI) ;
  • Choi Hyung-Do (EME Research Team, Radio Technology Group, ETRI) ;
  • Choi Jae-Ic (Future Fundamental Research Team, Redio Technology Group ETRI) ;
  • Pack Jeong-Ki (Department of Radio and Science Engineering, Chungnam University)
  • 고채옥 (충남대학교 전파공학과) ;
  • 박민영 (충남대학교 전파공학과) ;
  • 김정란 (충남대학교 전파공학과) ;
  • 이애경 (한국전자통신연구원 전자파환경연구팀) ;
  • 최형도 (한국전자통신연구원 전자파환경연구팀) ;
  • 최재익 (한국전자통신연구원 미래원천연구팀) ;
  • 백정기 (충남대학교 전파공학과)
  • Published : 2006.04.01

Abstract

In this paper, a new method for detecting breast cancer is proposed, which utilizes dielectric characteristics of pathological tissues and time delay of back scattered response, and its feasibility was investigated. We have developed a detection algorithm and verified it by numerical simulation and measurement for a prototype system. For a prototype system, we have fabricated experimental model(artificial breast with a cancer) and UWB(ultra-wideband) antenna. The results of the measurement simulation show an excellent detection capability of a cancer tissue. It is found that a good UWB antenna and a good calibration signal are key elements of such detection system. Further study is ongoing to develop a commercial system.

본 논문에서는 병리학적 조직의 산골 특성을 이용한 유방암 탐지 기법을 제안하고, 암 진단 장치 구현 가능성을 분석하였다. 이를 위해 탐지 알고리즘을 개발하고, 시뮬레이션과 측정을 통해 타당성을 검증하였다. 유방암 진단방법으로 microwave imaging 기법을 사용하였고, 시뮬레이션 시각셀의 크기는 1 mm로 모델 링 하였고, 직육면체 형태의 유방 조직의 크기는 $15cm{\times}15cm{\times}7cm$이며 피부 조직의 두께는 1 mm, 암 조직은 각각 다른 크기의 구 형태로 모델링하였다. 측정을 위해 유방 조직과 암 조직으로 구성된 단순한 실험 모델과 초광대역 안테나를 제작하였다. 측정 결과 암 조직을 잘 검출할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 암 조직 진단 장치용 시스템 개발을 위해서는 반사 손실 특성이 우수한 초광대역 안테나 설계와 정확한 보정 신호가 매우 중요한 역할을 하는 것을 확인하였다. 현재 상용화 개발을 위한 연구가 추진 중에 있다.

Keywords

References

  1. M. Sabel, H. Aichinger, 'Recent developments in breast imaging', Phys, Med. Biol., vol. 41, pp. 315-368, 1996 https://doi.org/10.1088/0031-9155/41/3/001
  2. 유돈식, 김봉석, 최형도, 이애경, 백정기, '종양조직의 유전율 특성', 한국전자파학회논문지, 13(6), pp. 566-573, 2002년 6월
  3. E. C. Fear, P. M. Meaney, and M. A. Stuchly, 'Microwaves for breast cancer detection', Potentials, IEEE, vol. 22, Issue. 1, pp. 12-18, Feb.-Mar. 2003 https://doi.org/10.1109/MP.2003.1180933
  4. A. J. Surowise, S. S. Stuchly, J. R. Barr, and A. Swarup, 'Dielectric properties of breast carcinoma and the suurounding tissues', IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. Bme-35, pp. 146-154, Oct. 1992
  5. W. T. Joines, Y. Zhang, C. Li, and R. L. Jirtle, 'The measured electrical properties of normal and malignant human tissues from 50 to 900 MHz', Med. Phys., vol. 21, pp. 547-550, Apr. 1994 https://doi.org/10.1118/1.597312
  6. Hernandez Lopez, Quintillan Gonzales, S. Gonzalez Garcia, A. Rubio Bretons, and R. Gomez-Martin, 'Antenna array systems for microwave imaging of breast tumors', URSI 2002, Maastricht, Netherlands, Aug. 2002
  7. J. Liang, C. C. Chiay, X. Chen, and C. G. Parini, 'Printed circular disc monopole antenna for ultrawideband applications', Electronics. Letters 30th, vol. 40, no. 20, pp. 1246-1247, Sep. 2004 https://doi.org/10.1049/el:20045966
  8. Xu Li, S. C. Hagness, B. D. Van veen, and D. van der Weide, 'Experimental inverstigation of microwave imaging via space-time beamforming for breast cancer detection', IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest., vol. 1, pp. 379-382, 2003