Meme kanserinin tespitine yönelik performansı geliştirilmiş Vivaldi anten tasarımı ve uygulaması
Vivaldi antenna design and application for performance of breast cancer determination
Yazar: BEYZA NEYİŞCİ
Danışman: DOÇ. DR. SEYFETTİN SİNAN GÜLTEKİN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Kanser hücreleri birikerek tümörleri oluştururlar. Tümörler ise iyi ve kötü huylu olabilir. İyi huylu tümörler kanser olmayıp çoğu zaman tekrarlamazlar ve vücudun diğer taraflarına yayılmazlar. Kötü huylu tümörler ise kanserdir ve düzensiz çoğalırlar. Kanser hücreli tümörler normal dokuları sıkıştırabilir, içine sızabilir ya da tahrip edebilir. Eğer kanser hücreleri oluştukları tümörden ayrılırsa, kan ya da lenf dolaşımı aracılığı ile vücudun diğer bölgelerine yayılabilir. Yayıldıkları yerlerde tümör kolonileri oluşturarak büyümeye devam ederler. 
Günümüzde en sık görülen kanser türleri akciğer, meme, sindirim ve üreme sistemlerinden kaynaklanan kanserlerdir. Kötü huylu tümör dokularını dolayısıyla kanseri belirlenmenin pek çok yöntemi vardır. Bu yöntemler, kan sayımı, biyokimyasal analizler, röntgen incelemeleri, radyoizotop taramalar, endoskopi, ultrasonografi, bilgisayarlı tomografi, manyetik rezonans görüntüleme, sitoloji, biyopsi ve histopatolojik tanı, mikrodalga tomografi gibi yöntemlerdir. 
Kanser türleri arasında en yaygın ve tedavi için erken teşhisin en önemli olduğu tür, meme kanseridir. Meme kanseri birçok kadın için uygun şekilde tedavi edilmediği takdirde ölümcül sonuçlara neden olabilir. Bu sebeple erken tanı oldukça önemlidir. Mevcut yöntemler ise her zaman doğru sonuçlar vermeyebilir. Örneğin; tüm meme tümörlerinin %4 ila %34'ü kötü seyirlidir ve kontrast sorunu ve benzeri nedenlerden dolayı kanserli dokular tespit edilemeyebilir. Erken teşhise yönelik mikrodalga temelli yaklaşım, meme sinyal gönderilerek yansıyan sinyallerin toplanarak değerlendirilmesi şeklindedir. Bunun için ise iyi tasarlanmış ve performansı iyi olan bir antene gerek duyulur. Sinyaller, ciltten, meme içindeki doku kompozisyonundaki doğal değişikliklerden ve mevcut tüm tümörlerden yansıyarak değişikliğe uğrar. Radar tabanlı bu görüntülemenin amacı, tümörlerin yol açtığı yansımaları, sinyallerdeki diğer yansımalardan ayırmaktır. Bu çalışma ile de meme kanseri teşhisine yönelik ve tümör dokularının tespiti için performansı geliştirilmiş geniş bant özelliğine sahip "VIVALDI" anten önerilmiştir. Çalışmada antenin hem tasarımı hem de uygulaması gerçekleştirilmiştir. Uygulama için, ultra geniş bantlı (UGB) VIVALDI anten tasarımı, yüksek frekanslı elektromanyetik alan simülasyonu (HFSS) programı kullanılarak yapılmıştır. VIVALDI antenin performansı için farklı boyutlarda farklı yamalar açılarak ve farklı dielektrik taban malzemesi kalınlığına sahip 6 adet anten tasarlanmıştır. Tasarımı yapılan antenlerde dielektrik sabiti (εr) 4.4, kayıp tanjantı (δ) 0.025 ve kalınlıkları (h) 0.8-1.6-2 mm olan FR4 dielektrik taban malzemesi kullanılmıştır. Antenlerin tasarımı ve simülasyonları Ansoft HFSS (High Frequency Structure Simulator) simülasyon programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tümör tespiti ise elektrik alan (E-Alan), manyetik alan (H-Alan), akım yoğunluğu (J) ve Özgül Soğurma Oranı (SAR) değerlerinin tümörlü ve tümörsüz durumlarındaki farklılıkları ortaya çıkarılarak yapılmıştır. Ayrıca antenlerin performanslarını belirlemek amacıyla çalışılan frekanslar için duran dalga oranı (VSWR), kazanç (G) ve geri dönüş kaybı (S11-Return Loss) parametreleri de belirlenmiştir. Elde edilen anten performans sonuçları değerlendirilmiş ve meme kanseri tespiti için kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Cancer cells accumulate to form tumors. Tumors can be benign and malignant. Benign tumors are not cancerous and often do not repeat and do not spread to other parts of the body. Malignant tumors are cancerous and they grow irregularly. Cancer cell tumors can compress, infiltrate or destroy normal tissues. If cancer cells are separated from the tumor from which they are formed, they can spread to other parts of the body through blood or lymph circulation. They continue to grow by forming tumor colonies where they spread.
Today, the most common types of cancer are skin, lung, breast, digestive and reproductive system cancers. There are many methods of identifying malignant tumor tissues and therefore cancer. These methods include blood count, biochemical analysis, x-ray examinations, radioisotope scans, endoscopy, ultrasonography, computed tomography, magnetic resonance imaging, cytology, biopsy and histopathological diagnosis, microwave tomography.
Among the types of cancer, breast cancer is the most common and the most important type of early diagnosis for treatment. Breast cancer can have fatal consequences for many women if not treated appropriately. Therefore, early diagnosis is very important. Existing methods may not always give accurate results. For example; 4% to 34% of all breast cancers are poor, and cancerous tissues may not be detected due to contrast problems and the like. The microwave-based approach to early diagnosis is to collect and evaluate the reflected signals by sending signals to the chest. This requires a well-designed antenna with good performance. Signals are altered by reflections from skin, natural changes in tissue composition within the breast, and all tumors present. The purpose of this radar-based imaging is to distinguish the reflections caused by tumors from other reflections in the signals. In this study, a broadband" VIVALDI" antenna was developed for breast cancer diagnosis and performance of tumor tissues. In this study, both the design and the application of the antenna were realized. For the application, the ultra-wideband (UWB) VIVALDI antenna design was made using the high frequency electromagnetic field simulation (HFSS) program. For the performance of VIVALDI antenna, 6 different antennas with different dielectric base material thickness were designed by opening different patches in different sizes. FR4 dielectric base material with dielectric constant (εr) 4.4, tangent loss (δ) 0.025 and thickness (h) 0.8-1.6-2 mm were used in the designed antennas. The design and simulations of the antennas were realized using the Ansoft HFSS (High Frequency Structure Simulator) simulation program. Tumor detection was made by determining the differences between the electric field (E-Field), magnetic field (H-Field), current density (J) and Specific Absorption Rate (SAR) values in tumor and tumor free states. In order to determine the performance of the antennas, the fixed wave ratio (VSWR), gain (G) and return loss (S11-Return Loss) parameters were determined for the frequencies studied. Antenna performance results were evaluated, and it was concluded that it can be used for breast cancer detection.