Microwave Imaging System combining Micro-Patch Antenna Array and Artificial Intelligence : application to the Early Characterization and Diagnosis of Breast Cancer

par Abel Rangel trejo

Projet de thèse en Electronique, micro et nanoélectronique

Sous la direction de Latifa Fakri-bouchet.

Thèses en préparation à Lyon , dans le cadre de Electronique, Electrotechnique et Automatique (EEA) , en partenariat avec Institut des Sciences Analytiques (equipe de recherche) depuis le 12-12-2019 .


  • Résumé

    L’objectif de ce travail de recherche est la détection du cancer du sein à l'aide d'un réseau d’antennes micro-strip flexibles fonctionnant à des fréquences spécifiques (entre 3,4 et 8,5 GHz) dans le spectre hors licence Européen et Américain. En réalité, l'étude des antennes micro-strip a débuté il y a plus de 40 ans, mais celle-ci reste d’intérêt et en constante évolution. Elles sont utilisées dans de nombreux et nouveaux domaines tels que les applications biomédicales. Dans ce travail de thèse, toute en dressant l’état de l’art, nous évaluerons la capacité des antennes patch micro-strip à détecter le cancer du sein à un stade précoce. Ainsi la première partie de ce travail portera sur : (i) la conception et le développement de divers micro-capteurs RF (antennes patch micro-strip) résonants à des fréquences uniques ou à des bandes multifréquences ; (ii) l’optimisation de la directivité de l’antenne et l’optimisation de son circuit électronique de conditionnement et d’amplification des signaux transmis. (ii) La deuxième partie sera la conception complète d’un fantôme de sein imitant, en termes de propriétés diélectriques, les tissus réels (peau, graisse, glande, tumeur et muscles). (iii) La troisième partie concernera des simulations et des mesures réelles des interactions entre notre antenne micro-strip et le sein fantôme représentant le sein humain avec ses différents tissus. La quatrième partie (iv) sera consacrée à la construction et à la validation d’algorithmes d'Intelligence Artificielle (IA) à base de réseaux de neurones pour la détection d'anomalies et la localisation des tumeurs mammaires.


  • Résumé

    The objective of this research work is a study for the detection of breast cancer using microstrip patch antenna operating in specific frequency bands inside the European and American unlicensed spectrum (between 3.4 to 8.5 GHz). In fact, the study of microstrip patch antennas started over 40 years ago, but still it continuous to progress and it extended now to a lot of new domains such as the biomedical applications. In this research work, we will assess its ability to detect breast tumors in the early stage. (i) The first part will focus on the designs and development of various RF-microsensors (microstrip patch antennas) for various biomedical applications at single and multi-frequency bands; with optimization for the directivity and all the required integrated antenna circuits. (ii) The second part will be the complete design of the tissue-mimicking breast phantom to match with the real tissues (skin, fat, gland, tumor and muscles) dielectric properties. (iii) The third part will concern the simulations and real measurements of the interactions between our microstrip antenna and the breast phantoms representing the human breast with the different tissues. And, (iv) the fourth part will focus on the AI algorithm for imaging enhancement and/or anomalies detection.