Safe cihazı klinik test verileri kullanılarak mikrodalga meme kanseri görüntüleme
Microwave breast cancer imaging by using the safe device clinical data
Yazar: BUSE GÜLER
Danışman: PROF. DR. HÜLYA ŞAHİNTÜRK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Matematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Matematik = Mathematics

Özet:
Meme kanseri, dünya genelinde kadınlarda teşhis edilen tüm kanser vakalarının yaklaşık %25'ini oluşturmaktadır. Bu haliyle her yıl yaklaşık 2 milyon yeni vaka ile önemli bir sağlık sorunu teşkil etmektedir. Fakat aynı zamanda tedavideki gelişmeler ve artan meme kanseri taramaları ile erken teşhis sayesinde 5 yıllık sağ kalım oranı büyük ölçüde artmıştır.
Geleneksel bir görüntüleme yöntemi olan mamografi (MMG), meme kanseri tarama ve teşhisinde yaygın olarak kullanılan standart bir yöntemdir. Fakat yoğun meme dokusunda yanlış negatif sonuçlar, iyonlaştırıcı radyasyon riski, yanlış pozitif muayeneler ve hasta rahatsızlığı gibi bazı dezavantajlara sahiptir.
Mikrodalga görüntüleme ise, nesnelerin elektriksel özelliklerini saçtıkları elektrik alan üzerinden tespit etmeyi amaçlayan yeni bir teknolojidir. Bu çalışmada geliştirilen SAFE (Scan and Find Early) cihazı ile elde edilen veriler, klinik doktor raporları ile karşılaştırılmıştır. SAFE cihazı, iyonlaştırıcı olmayan mikrodalga radyasyonuna dayalı bir cihaz olarak geliştirilmiş olup tarama ve erken kanser teşhisi için kullanılmaktadır. SAFE cihazı halen klinik test sürecindedir ve testleri devam etmektedir. SAFE cihazının meme kanseri görüntüleme sonuçları çeşitli bilimsel dergilerde yayımlanmıştır, ancak bazı görüntüleme sonuçlarında bazı sorunlar bulunmaktadır. Bu çalışmada, bu sorunları gidermek için faktörizasyon yöntemine dayanan bir algoritma geliştirilerek yeni bir görüntüleme yaklaşımı önerilmiştir.
Faktörizasyon yöntemi, doğrusal örnekleme yönteminden esinlenerek geliştirilmiş ve matematiksel olarak doğruluğu kanıtlanmıştır. Faktörizasyon yöntemine dayanarak geliştirilen bu algoritmada frekans değerleri değiştirilerek doğru görüntüleme için en uygun frekanslar bulunmaya çalışılmıştır. Tüm hastalar için ortak frekans değerleri belirlenmiştir.
Sonuç olarak, SAFE cihazı ile ölçülmüş 20 anonim hasta üzerinde bu yöntem uygulanmıştır. Uygulama sonucunda elde edilen sonuçlar, hastaların doktorları tarafından verilen radyolojik raporlarla karşılaştırılmıştır ve daha kararlı bir çözüm elde edilmiştir. Bu yöntem yaklaşık %80 doğruluk oranında sonuç vermiştir. Ayrıca, bu yöntem SAFE cihazının ürettiği verilerde olduğu gibi diğer cihazların ürettiği verilerde de kullanılabilir.

Abstract:
Breast cancer accounts for approximately 25% of all cancer cases diagnosed in women worldwide. As such, it constitutes a significant health problem with approximately 2 million new cases every year. But at the same time, the 5-year survival rate has increased greatly thanks to advances in treatment and increased breast cancer screenings and early detection.
Mammography(MMG), a traditional imaging modality, is a widely used standard method for breast cancer screening and diagnosis. However, it has some disadvantages, such as false negative results in dense breast tissue, risk of ionizing radiation, false positive examinations, and patient discomfort.
Microwave imaging is a new technology that aims to detect the electrical properties of objects through the electric field they emit. The data obtained with the SAFE(Scan and Find Early) device developed in this study was compared with clinic doctor reports. The SAFE device was developed as a device based on non-ionizing microwave radiation and is used for screening and early cancer diagnosis. The SAFE device is currently in the clinical testing process and its tests are ongoing. Breast cancer imaging results of the SAFE device have been published in various scientific journals, but some imaging results have some problems. In this study, a new imaging approach was proposed by developing an algorithm based on the factorization method to eliminate these problems.
The factorization method was developed inspired by the linear sampling method and its mathematical accuracy has been proven. In this algorithm, which was developed based on the factorization method, the most suitable frequencies for accurate imaging were tried to be found by changing the frequency values. Common frequency values were determined for all patients.
As a result, this method was applied on 20 anonymous patients measured with the SAFE device. The results obtained as a result of the application were compared with the radiological reports given by the patients' doctors and a more stable solution was obtained. This method yielded approximately 80% accuracy. Additionally, this method can be used on data produced by the SAFE device as well as data produced by other devices.