Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

Elektro-Termal Görüntüleme

Elektro-Termal Görüntüleme Sistemi (ETG Sistemi) iki ayrı uzmanlık alanının birleşmesiyle 10 yılı aşkın bir süre önce ortaya çıkmış özgün bir fikre dayanmaktadır. Buluşa konu olan yöntem ile ilgili ilk sayısal ve deneysel çalışmalar, başka herhangi bir kurum ve/veya kuruluştan destek almadan, ODTÜ Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü araştırma laboratuvarlarında Prof. Dr. Nevzat G. Gençer, doktora öğrencisi Hamza Feza Carlak ve Prof. Dr. Cengiz Beşikci tarafından yürütülmüş, 2012 yılında bir doktora tezi tamamlanmıştır. Çok frekanslı ETG  performansı deneysel olarak  bir yüksek Lisans tezi (Galip Özdemir) ile araştırılmıştır. Uluslararası patent başvuruları nedeniyle daha geç bir tarihte uluslararası dergi makalesi  yayınlanmış, ve 2018 yılında ABD patenti alınmıştır. Avrupa patent başvurusunun değerlendirme süreci devam etmektedir.     

ETG ile klinikte kullanılan ana görüntüleme tekniklerinden  (mamografi, ultrason, MR ve radyografi)  farklı fiziksel özellikler görüntülenecektir.  ETG, öncelikle meme kanseri olmak üzere, erken evrede  teşhisi zor olan hastalıkların erken tanısına yardımcı olacak, taşınabilir, hastaya zarar vermeyen ve herhangi bir zorluk yaşatmayan, mamografi gibi uygulanması göreceli olarak güç ve taşınması zor sistemlere dayalı mevcut tekniklere alternatif/yardımcı bir tanı yöntemi sunmaktadır. ETG sistemi, yüzeydeki mutlak sıcaklık dağılımlarını görüntüleyebildiği gibi incelenen bölgenin elektriksel iletkenlik dağılımı hakkında da bilgi sunacaktır.  

Kızılötesi termal kameraların taşınabilir olması, hasta için ekonomik olması, işletme maliyetlerinin olmaması, uygulamada hastaya rahatsızlık vermemesi, iyonizan enerji vermemesi gibi önemli özellikleri bulunmaktadır. Vücuda enerji uygulamadan yapılan  bu görüntüleme tekniğine pasif mod görüntüleme  denmektedir. Bu yöntemde, tanı için yüzeyde görülen anormal sıcaklık artışları kullanılmaktadır. Anormal sıcaklıkların  kaynağı olan malin tümörler yüzeye yakın ve büyük olduğu sürece kızılötesi kameralar tanı için yardımcı bilgiler sağlar. Ancak yüzeyden uzak (1-3 cm) ve küçük (~mm3) olan tümörlerin yüzeyde algılanabilir sıcaklık değişimleri yaratması çok zordur. Bu da kızılötesi kameraların klinikte tanı amacıyla kullanılmasını sınırlandırmaktadır.

Dokuların elektriksel özellikleri, tıbbi görüntüleme amacıyla kullanılabilecek bir başka önemli fiziksel özelliktir. Dokular arası kontrastın yüksek olması, malin tümör oluşumu sırasında  değişmesi ve çalışma frekansına göre değişmesi, elektriksel özelliklerin görüntülenmesi fikrinin arkasındaki önemli sebeplerdir. Dokuların elektriksel özelliğinin frekansa bağlı değişimi nedeniyle, bir doku kesidinin çok sayıda görüntüsü elde edilebilir ve tanı amacıyla kullanılabilir. Dokuların elektriksel özelliklerini görüntülemek için uzun süredir çok farklı teknikler önerilmiştir. Farklı frekanslarda  çalışabilen, yüksek çözünürlüklü görüntüler sunabilecek tekniklerin oluşturulmasına yönelik  araştırmalar halen devam etmektedir. 

ETG sistemi pasif mod görüntüleme ile, bilinen kızılötesi kameraların sunduğu yüzey sıcaklık dağılımlarını görüntülemektedir. Ancak iki farklı bantta (MWIR (3-5 µm) ve LWIR (8-12 µm))  ölçüm yapıldığından yüzeydeki mutlak sıcaklık dağılımının görüntülenmesi sağlanmaktadır. Bu yöntemle, anormal sıcaklık dağılımları soğutmalı kızılötesi  kameraların sağlayabildiği maksimum duyarlılıkla tespit edilebilir. Buluşa konu olan yöntemde, termal kameralar ile pasif modun yanısıra aktif mod görüntüleme yapılması da önerilmektedir. Aktif mod görüntülemede vücut yüzeyine yerleştirilen elektrotlardan güvenlik sınırları içinde belirli frekansta akım uygulanmaktadır. Akım uygulanan bölgedeki her noktada, o noktadaki  elektriksel iletkenlik  ve oluşan  elektrik alanı ile ilişkili sıcaklık kaynakları yaratılmaktadır. Uygulanan akımın vücutta iletkenlik dağılımına göre dağılarak ısı farkı yaratması nedeniyle ETG yöntemi aynı anda hem termal hem de iletkenlik ağırlıklı  görüntüleme yapmaktadır. Doku iletkenliğinin uygulanan akımın frekansına göre değişmesi nedeniyle, incelenen bölgenin frekansa bağlı çok sayıda görüntüsü sunulmakta, salt termal görüntülemeye göre tanı için  çok daha fazla bilgi sağlanmaktadır.