Sistema de aquisição com antena de micro-ondas em substrato de silicone para auxílio no diagnóstico de câncer de mama - Carmo, Charles Augusto Santos do (Brasil, 2025)
O câncer de mama é a principal causa de mortalidade oncológica entre mulheres no mundo, apresentando taxas de sobrevida superiores a 95% quando diagnosticado precocemente. No entanto, os métodos convencionais de rastreamento, como a mamografia, apresentam limitações relacionadas à exposição à radiação ionizante, desconforto durante o exame e baixa acessibilidade em regiões com recursos limitados. Esta dissertação propõe o desenvolvimento e validação de um sistema de aquisição baseado em micro-ondas, utilizando um antena tipo microstrip patch em substrato flexível, de silicone, com foco em acessibilidade, portabilidade e baixo custo. O sistema integrado desenvolvido é composto por três componentes principais: (1) uma antena patch operando próximo a 2,45 GHz, com substrato de silicone e fita autoadesiva de cobre; (2) um módulo embarcado com nanoVNA para aquisição e transmissão de dados; e (3) materiais biomédicos que mimetizam as propriedades dielétricas dos tecidos de interesse conhecidos como phantoms, desenvolvidos com ingredientes acessíveis, como a gordura suína, gelatina de pele bovina, detergente neutro e água deionizada. As propriedades dielétricas dos phantoms simularam adequadamente tecidos mamários saudáveis e tumorais, com coeficiente de variação inferior a 5%. A metodologia baseia-se na análise da curva formada pelos parâmetros de espalhamento S11, como indicador das variações dielétricas entre diferentes tecidos. A análise das curvas de resposta em frequência dos Phantoms multicamadas demonstra que o sistema foi capacidade de diferenciar inclusões tumorais de diferentes tamanhos (9 mm e 25 mm de diâmetro, aprixmadamente), pois a frequência de ressonância média se manteve a mesma: ~2,8 Ghz, mas a potência média retornada ao sensor foi maior no caso do material com inclusão de maior diâmetro (-40,7 dB vs. -32,1 dB). Esse resultado sugere aplicabilidade não apenas à detecção precoce, mas também no monitoramento da evolução tumoral. O protocolo de aquisição seguiu etapas de calibração, reposicionamento sistemático com múltiplas repetições, garantindo robustez dos resultados. A fabricação simplificada dos Phantoms, aliada ao uso de dispositivos que conferem portabilidade ao sistema, indica viabilidade técnica para aplicações clínicas futuras, sobretudo em locais de difícil acesso geográfico, contextos socioeconômicos e recursos limitados. O sistema desenvolvido representa um avanço promissor rumo à democratização do diagnóstico precoce do câncer de mama.
Microwave antenna-based data acquisition system on a silicone substrate for breast cancer diagnosis assistance
Keywords: ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Câncer de mama; Micro-ondas; Phantoms biomédicos; Diagnóstico precoce; Baixo custo; Breast cancer; Microwave; Biomedical phantoms; Early diagnostic; Low coast