Doğrusal Kutuplu Antenlerle Kemik Kırıklarının Tespit Edilmesi

Öz

Bu çalışmada antenlerin medikal görüntüleme alanında kullanılması ve doku altında meydana gelen kemik kırıklarının tespit edilmesi üzerinde çalışılmıştır. Kablosuz haberleşmede vazgeçilmez bir öneme sahip olan antenlerin, birçok farklı disiplinlerde kullanım alanı mevcuttur. Bu alanlardan bir taneside medikal alandır. Bu çalışmanın ana konusu antenlerin de medikal alanda kullanılabileceğini göstermektir. Çalışmada lineer (doğrusal) kutuplu antenler kullanılarak, doku altında yer alan kemik kırıklarının bulunması hedeflenmiştir. İlk olarak kurgulanan sistemi klinik alanda uygulamak ve tıbbi görüntüleme sistemini geliştirmek amacıyla; bağlı oldukları durum içerisinde mikrodalga antenin özelliklerinin bilinmesi gerekir [1]. Çalışmada horn anten ve patch antenler kullanılmış ve bu ikisi arasındaki farklar göz önünde bulundurularak, çalışmada en verimli sonucun hangisinden alındığına karar verilmiştir. Elektromanyetik dalgaların insan vücudu ve dokusu üzerinde yüksek yayılım gösterdiği göz önüne alınırsa [2], bu alanda özel antenlerin seçilmesi çok önemlidir. Seçilen horn ve patch antenler kendi aralarında haberleştirilir, birbirlerine aktarılan enerjiler saçılım parametreleriyle tespit edilir ve haberleşen bu iki anten arasına kemikli doku yerleştirilir. Verici antenin yaydığı elektromanyetik dalgalar doku içinden geçerek, alıcı antene ulaşır ve saçılma parametrelerine göre durum değerlendirilmesi yapılır. Kemik kırığı tespitinde, horn antenler ve patch antenler ayrı ayrı denenerek çalışmalar saçılım parametreleri açısından kıyaslanır ve kırık olma durumunda oluşan değişimler tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Horn anten
• Patch anten
• Mikrodalga
• Elektromanyetik Dalga
• Medikal Görüntüleme

Detection of Bone Fractures with Linerally Polarized Antennas

Öz

In this study, the use of antennas in the medical imaging area and the determination of bone fractures under the tissue were studied. Antennas, which have an important place at the wireless communication point, have also a wide range of uses in many different disciplines. In the same way, working with antennay that provide the opportunity to use in medical field, is the main jubject of this current study. It was aimed to detect bone fractures under the tissue by using linearly polarized antennas. In order to obtain accurate results, implement in the clinical field and develop the medical imaging system, it is necessary to know the properties of the microwave antenna used in the system [1]. Horn and patch antennas were used in this study and it was determined that which one had the most efficient result by considering the difference between these two antennas. Considering the fact of electromagnetic waves also have high propagation over the human body and tissue [2], it is very important to choose the specific antenna for this study. The selected horn and patch antennas are communicated with each other, the energy transmission between them was determined through scattering parameters and a bony tissue is placed between the antennas. The electromagnetic waves radiated from the transmitting antenna pass through the tissue and reach to the receiving antenna and the situation is evaluated according to the scattering parameters. In the detection of bone fractures, horn antennas and patch antennas are tested separately, the performed tests are compared and the changes that took place in case of fracture are determined.

Anahtar Kelimeler

• Horn antenna
• Patch antenna
• Microwave
• Electromagnetic Wave
• Medical imaging
• Bone

Kaynakça

1. Fernando, M., et al. Fundamental issues in antenna design for microwave medical imaging applications. in 2010 7th International Symposium on Communication Systems, Networks & Digital Signal Processing (CSNDSP 2010). 2010.
2. Kenkel, M. and T. Wong. Characteristics and Usage of the Ram's Horn Antenna. in 2008 Asia-Pacific Microwave Conference. 2008.
3. Günay, O., H. Öztürk, and O. Yarar, İyonize Radyasyon ile Çalışan Tıbbi Görüntüleme Cihazlarının Yapısının Proje Temelli Öğrenimi. Journal of Health Services and Education, 2019. 3(1): p. 20-27.
4. A. Çelik , M. Kurt ve S. Helhel , "Mikrodalga görüntüleme uygulamaları için bir düzlemsel dikdörtgen monopol anten tasarımı ve optimizasyonu", Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, c. 9, sayı. 1, ss. 1-12, Nis. 2018.
5. Çalışkan, R., et al., A Microstrip Patch Antenna Design for Breast Cancer Detection. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2015. 195: p. 2905-2911.
6. Mehrdadian, A., et al. Design and implementation of 0.7 to 7 GHz broadband double-ridged horn antenna. in 7'th International Symposium on Telecommunications (IST'2014). 2014.
7. Krzysztofik, W.J. Antenna properties improvement by means of modern technology. in 2014 20th International Conference on Microwaves, Radar and Wireless Communications (MIKON). 2014.
8. Lee, K. and K. Tong, Microstrip Patch Antennas—Basic Characteristics and Some Recent Advances. Proceedings of the IEEE, 2012. 100(7): p. 2169-2180.

9. Yavuz Erol ve Hasan H.Balık, Zaman Domeninde Sonlu Farklar Metodu İle Tek Boyutlu Yapılarda Elektromanyetik Dalga Yayılımının Simülasyonu. UBMK’2001: 1. ULUSAL BİLİŞİM-MULTİMEDYA KONFERANSI, 2001.
10. Fumeaux, C., et al., Finite-volume time-domain method for electromagnetic modelling: Strengths, limitations and challenges. Int. J. Microw. Opt. Technol., 2008. 3.
11. Kang, J., et al. Antenna measurement using S-parameters. in 2012 Conference on Precision electromagnetic Measurements. 2012.