Studio, Modellazione Numerica e Validazione Sperimentale di Tecniche di Diagnostica Elettromagnetica per il Rilevamento di Patologie nei Tessuti Addominali

Apolloni, F. (2010) Studio, Modellazione Numerica e Validazione Sperimentale di Tecniche di Diagnostica Elettromagnetica per il Rilevamento di Patologie nei Tessuti Addominali. Masters thesis, University of Trento.

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Abstract

La diagnosistica elettromagnetica a microonde rappresenta una tecnologia di elevato interesse per lo screening di determinate patologie (ad esempio tumorali) in ambito biomedicale. Infatti, le onde utilizzate da tali sistemi non sono ionizzanti, e pertanto possono essere impiegate ripetutamente con minori rischi rispetto ad esami basati su onde ad alta frequenza (ad esempio raggi X). In questo ambito, è stato recentemente notato che determinate patologie tumorali presentano "firme spettrali" anomale rispetto ai tessuti sani se analizzate a determinate frequenze. Queste analisi hanno portato a determinare in via preliminare che tali patologie possano essere efficacemente modellate a livello elettromagnetico come se esse fossero composte da "metamateriali", cioè materiali con valori permettività e permeabilità negativa (non presenti in natura solitamente). Tali risultati preliminari hanno pertanto mostrato la possibilità di individuare tecniche ad-hoc sia per modellare che per individuare la presenza e la posizione di patologie tumorali, che richiedono però studi aggiuntivi al fine di fornire ulteriori conferme numeriche e sperimentali. Obiettivo dell'attività è perciò quello di effettuare uno studio, modellazione numerica ed analisi del comportamento di modelli elettromagnetici che comprendono metamateriali in grado di modellare efficacemente patologie tumorali presenti nell'addome. L'attività si occuperà perciò di effettuare in una prima fase il modeling elettromagnetico di strutture comprendenti metamateriali. Tali modelli saranno in seguito analizzati per verificarne le firme spettrali e per valutare possibili metodologie efficaci adatte all'inversione dei dati di campo scatterato per finalità di imaging in ambito biomedicale. In seguito, l'accuratezza di tali modelli e dei relativi metodi di inversione sarà valutata a livello sperimentale mediante confronti con misure effettuate con dispositivi prototipali per il rilevamento di patologie tumorali all'addome. Lo scopo sarà quello di permette una diagnosi preventiva e quindi localizzazione di patologie tumorali anche di piccole dimensioni aumentando l'affidabilità dei sistemi di screening elettromagnetico grazie ad un'accurata modellistica elettromagnetica dell'intero sistema.

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