Yüksek kazançlı mikroşerit ve horn anten yapıları ile fikse edilmiş kanserli dokuların tespiti
Detection of cancerous tissues fixed with high gain microstrip and horn antenna structures
Yazar: RABİA TOPRAK
Danışman: DOÇ. DR. SEYFETTİN SİNAN GÜLTEKİN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Huni anten = Horn antenna ; Mikroşerit antenler = Microstrip antennas ; Patolojik özellikler = Pathologic properties ; Saçılma parametreleri = Scattering parameters

Özet:
Patoloji, özellikle kanser hastalıklarının teşhis ve tedavisinde önemli olan bir bilim dalıdır. Hastalardan alınan doku örneklerinin patologlar tarafından doku analizinin yapılması ile patolojik raporlar hazırlanır. Bu raporlar hem hasta hem de doktor için hastalığa dair bilgileri içermesinden dolayı önemlidir. Ancak günümüzde bu raporlara ulaşmak haftalar hatta aylar sürebilmektedir. Özellikle hasta ve numune sayısı düşünüldüğünde acil durumda olan hastalar için rapora ulaşma süreleri önem arz etmektedir. Patologların bazen bir numune için saatlerini harcıyor olması, buna bağlı olarak gelişen yorgunluk ve insani durumları da göz önüne alındığında raporların doğruluğunun incelenmesi söz konusu olmaktadır. Bu amaçla çeşitli çalışmalar bulunmaktadır. Anten yapıları ile patolojik doku örneklerinin kanser teşhisine yönelik kullanılması düşüncesi tez çalışmasının konusu olmuştur. Böylelikle tez çalışması ile tasarlanan ve üretimi gerçekleştirilen anten yapıları ile patolojik doku örneklerinden elde edilen normal ve kanser dokularına yönlendirilen elektromanyetik ışıma değişimleri incelenmiştir. 
Biyomedikal alanda kullanılan anten yapıları son yıllarda oldukça önem kazanmıştır. Anten yapılarının çeşitli türleri araştırılmakta ve geliştirilmektedir. Biyomedikal alanda kullanılan anten yapılarında çeşitli özellikler aranmaktadır. Bunlardan bazıları, kazancının ve yönlülüğünün yüksek olması, empedans uyumunun tam olması, verimliliğinin yüksek olmasıdır. Kullanılan anten yapısının amacına uygun olarak içindeki ortama zarar vermemesi gerekmektedir. Bahsedilen ortam çalışmalarda kurgulanan fantomlar ya da giyilebilir uygulamalardaki canlı dokular olarak ifade edilebilir. Biyomedikal alanda anten yapılarının kullanım alanları incelendiğinde, bu tez çalışmasında anten yapılarının patolojik doku örnekleri üzerindeki etkisi ise çalışmanın konusu olmuştur. 
Mikroşerit yama ve horn yapılı antenler söz konusu probleme yönelik biçimde tasarlarmış ve test düzenekleri oluşturularak sonuçlar değerlendirilmiştir. Çalışmanın verimliliğini artırmak amacıyla antenlerin kazanç değerlerinin ve dolayısı ile yönlülük değerlerinin yüksek olmasına dikkat edilmiştir. Ölçümü yapılan patolojik doku örneklerinin ölçüm sırasında zarar görmemesi için boş uzay ölçüm tekniği kullanılmıştır. Ölçüm tekniğine dayanılarak yapılan tasarım ve uygulamalarla gerçekleştirilen anten yapılarından elde edilen sonuçların analizleri değerlendirilerek tez çalışması ile literatüre sunulmuştur. Numunelerin tamamının üzerine, kurgulanan test düzenekleri üzerinde uygulanmış olan elektromanyetik ışınımların saçılma (S) parametreleri, elde edilen sonuçlardır. Saçılma parametreleri sonuçları üzerinde normalizasyon işlemleri (test düzeneği, gürültü vb. etkileri elimine etmek için) yapılarak sonuçların normal ve kanserli dokular için anlamlı olması sağlanmıştır. 
Elde edilen sonuçlarla, patolojik normal ve tümörlü doku örneklerinin farklılıkları açıkça ortaya konulmuştur. Bu farklılıklar şekil ve çizelgeler yardımıyla gösterilmiştir. Farklılıkların net olarak ifade edildiği normalize edilmiş S-parametreleri ile gösterilerek çalışmanın önemi vurgulanmıştır.

Abstract:
Pathology is a branch of science that is especially important in the diagnosis and treatment of cancer diseases. Pathological reports are prepared by tissue analysis of tissue samples taken from patients by pathologists. These reports are important for both the patient and the doctor as they contain information about the disease. However, nowadays it can take weeks or even months to reach these reports. Especially considering the number of patients and samples, the time to reach the report is important for patients in an emergency. Considering the fact that pathologists sometimes spend hours for a sample, and the resulting fatigue and human condition, the accuracy of the reports is in question. There are various studies for this purpose. The idea of using antenna structures and pathological tissue samples for cancer diagnosis has been the subject of the thesis. Thus, antenna structures designed and produced in the thesis study and electromagnetic radiation changes obtained from pathological tissue samples and directed to normal and cancer tissues were examined.
Antenna structures used in the biomedical field have gained importance in recent years. Various types of antenna structures are being researched and developed. Various features are sought in antenna structures used in the biomedical field. Some of them are high gain and directivity, full impedance matching, high efficiency. The antenna structure used should not damage the environment in accordance with its purpose. The mentioned environment can be expressed as phantoms constructed in studies or living tissues in wearable applications. When the usage areas of antenna structures in the biomedical field are examined, the effect of antenna structures on pathological tissue samples in this thesis study has been the subject of the study.
Microstrip patch and horn antenna structures have been designed for the aforementioned problem, test setups have been created and the results have been evaluated. In order to increase the efficiency of the study, attention was paid to the high gain values of the antennas and thus the directivity values. The free space measurement technique was used to prevent the measured pathological tissue samples from being damaged during the measurement. The analyzes of the results obtained from the antenna structures made with the design and applications based on the measurement technique were evaluated and presented to the literature with the thesis study. The scattering (S) parameters of electromagnetic radiations, which were applied on all of the samples, on the test set-ups, are the results obtained. The results of the scattering parameters were normalized (to eliminate the effects of test setup, noise, etc.) to ensure that the results were meaningful for normal and cancerous tissues.
With the results obtained, the differences between pathological normal and tumor tissue samples were clearly revealed. These differences are shown with the help of figures and tables. The importance of the study was emphasized by showing the normalized S-parameters where the differences were clearly expressed.