This paper presents a design of channel environment microwave breast cancer detection system and analysis of channel transfer characteristics. Detecting an existence of malignant tissues in human body using electromagnetic wave includes a technical problem that the wave cannot properly penetrate the body tissues and reach the receiver antennas, which is derived from the remarkable difference of electrical features between body tissues and background material. To minimize the effect of the electrical gap among these materials, the dielectric constant required for the background material is determined and a solution for the background material is proposed. In addition, the features of the illumination tank and the antennas of the microwave detection system is designed. To verify the performance of the proposed channel environment of the microwave detection system, the signal transfer characteristics in various channel conditions including breast types, tumor locations and sizes are analyzed and reconstructed to images of permittivity and conductivity of target region. The validity of the designed channel environment is confirmed by fabrication of testbed and comparison between simulations and measurements.
전자파를 이용한 영상 진단 시스템은 마이크로파 주파수를 이용하여 물체의 내부를 영상화 시키는 방법이다. 다른 신체 조직에 비해 지방을 많이 함유하고 있는 유방과 유방암의 조직 비유전율은 마이크로파 주파수에서 다른 암조직들과 달리 매우 큰 전기적 특성이 상당한 차이를 보이고 있어 작은 종양이라도 다른 암 조직에 비하여 감지하기가 쉬운 장점을 가지고 있다. 그리고 신체 내부에 침투하거나 촬영을 위해 압착을 가하면서 얻어지는 통증이 없기 때문에 차세대 진단 시스템으로 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 이러한 전자파 진단 시스템을 이용하여 신체 조직 내에서상대적으로 크기가 작은 암 조직의 존재를 검출하기 위해 안테나를 포함한 전자파 신호의 송/수신 채널의 환경에 대한 설계를 하였다. 먼저 신호 전달이 이루어지는 안테나 및 인체 조직을 둘러싸는 물질의 전기적 특성을 결정하였으며, 이러한 전기적 특성을 만족하면서 암 진단에 적당한 물질로 글리세린과 물의 혼합물을 제안하였고 수조의 크기 및 배열 안테나의 형태 등 진단 시스템의 채널 환경의 전반을 설계하였다. 설계한 채널 환경은 신호 전달 특성 분석 및 영상 복원을 통해 검증을 하였고, 실제 제작한 테스트베드를 통해 성능을 확인하였다.
