JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 ETN.fi  Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
lördag 11 juli 2020 VECKA 28
Röntgen är idag en självklar metod för att detektera allt från benbrott till brösttumörer. Men tiden är mogen för mikrovågorna att så smått ta över de energirika röntgenstrålarnas roll. Två svenska högskolor och två svenska företag jobbar med det målet i siktet.
Flera forskargrupper och små avknoppningsföretag världen runt utvecklar system som kan avbilda mänsklig vävnad med mikrovågor. Populärast är mammografi, där en grupp amerikaner redan har en prototyp för kliniska studier framme.

– Men sen är det dött lopp mellan ett tiotal grupper i Europa, USA och Kanada. Vi i Sverige ligger absolut i Europafronten och långt framme i världskonkurrensen, säger Magnus Otterskog på Mälardalens Högskola.

Mälardalens Högskola och Chalmers forskar både inom mikrovågsmammografi och mikrovågstomografi. Kring Chalmers forskning har dessutom företaget Medfield knoppats av (se artikeln), medan Arbogaföretaget Arbexa planerar att inom två år släppa en egenutvecklad produkt som bland annat kommer att kunna användas för bröstcancer. Mer vill Arbexa inte berätta om sin produkt i nuläget.

Det som driver utvecklingen inom mikrovågsmammografi är de många bristerna i dagens diagnostik. Röntgen är joniserande och i sig cancerframkallande och behandlingen är obehaglig då brösten måste komprimeras. Dessutom får 10 till 15 procent av patienterna fel diagnos.

– Röntgen är dåligt på att skilja på mjukdelar, och brösten innehåller bara mjukdelar så det blir problem, säger Magnus Otterskog.

Mikrovågor är inte joniserande och frekvenserna som används vid avbildningen är samma som i dagens mobiltelefoner. Effekten är däremot lägre och exponeringstiden mycket kort, så metoden är inte farlig.

Samtidigt påverkas mikrovågor av förändringar i mjukdelar på ett helt annat sätt än röntgen. Mätningar har visat att dielektricitetskonstanten varierar kraftigt mellan frisk bröstvävnad och tumörer, och mikrovågor påverkas av denna förändring.

– Tumörer har högre permittivitetet än frisk vävnad så de avbildas med mikrovågor. Maligna tumörer har dessutom kraftigare blodflöde och därmed högre permittivitetet än godartade, så det går att skilja mellan olika tumörer, säger Nikola Petrovic, doktorand på Mälardalens Högskola.

Det som hittills satt käppar i hjulet för mikrovågstekniken är den avancerade databehandlingen som metoden kräver. Till skillnad mot röntgenstrålar - som i stort går rakt igenom ett objekt - sprids och reflekteras mikrovågorna i objektet ett otal gånger innan de når mottagaren. Mikrovågornas signalväg är alltså okänd.

– Det är först nu som datorkraften kommit så långt att det börjar gå att processa all data inom rimlig tid. Det har gjort att man inte jobbat så mycket med algoritmutveckling tidigare, men det går att effektivisera algoritmerna, säger Andreas Fhager, forskarassistent på Chalmers och medgrundare av Medfield.

För tio år sedan gjordes den första tredimensionella modelleringen. Den tog 18 timmar. Datainsamlingen stod för halva tiden, medan beräkningen för att komma fram till en konvergent lösning lade beslag på övrig tid.

– Nu tror jag att det kommer att gå att göra en 3D-bild inom kort, kanske inte på ordinära datorer men det finns ju hårdvaruimplementeringar av FPGA:er och annat som är avsevärt mycket snabbare än desktopdatorer, säger Andreas Fhager.

Faktum är att mikrovågstomografin kommit dithän att tekniken kan börja dra nytta av all den produktutveckling som sker inom andra branscher.

– Telekom- och datorindustrin driver utvecklingen åt det håll vi vill. Datorerna utvecklas för att det finns så många spelgalna och vi jobbar på samma frekvenser som telekomindustrin så vi kan hänga på utvecklingen av antenner, komponenter och nätverksanalysatorer, säger Patrik Dahlqvist, vd på Medfield.

En positiv detalj i det svenska forskningsarbetet är att de två högskolorna har valt olika angreppssätt i sin forskning – vilket borde bädda för samarbete. Chalmers har hittills främst jobbat med att skapa riktigt bra signalbehandling, medan forskarna i Västerås har lagt betoningen på att utveckla hårdvaran.

– Vi vill ta reda på vilka mätningar som producerar mätdata med bra kvalitet. Då kan man också komma undan med lite mindre signalbehandling, säger Magnus Otterskog.

Han menar att det inte har hänt mycket med hårdvaran under årens lopp. Alla dagens system bygger i stort på samma uppställning som användes i ett första test år 1979. Fortfarande finns det lika många antennkonfigurationer som utvecklingsgrupper. Ingen har heller utrett hur man bäst kopplar in mikrovågsenergin i kroppen. Vissa använder vatten som kopplingsmedel, andra olja, men det bästa vore att kunna placera antennerna direkt på kroppen.

– Vårt mål är att utveckla ett bra generellt avbildningsystem. Det skulle kunna användas för biologisk vävnad men också i industriella tillämpningar som att titta efter kvist och spik i trästockar, säger Nikola Petrovic.

För att nå dit måste forskarna svara på frågor som ”hur mäter vi de biologiska vävnadernas elektriska egenskaper”, ”vilken metod ska vi använda för att bygga våra modeller” och ”vilket kopplingsmedel bör vi använda”.

Systemet som byggts upp på Mälardalens Högskola består av en stor tank, just nu fylld med vatten, och en industrirobot från ABB som har mikrometerprecision i positioneringen. Sändarantennen sitter fast under vattnet, medan roboten kan svepa mottagarantennen i en mängd olika geometrier. Även objektet som studeras kan roteras ett visst antal grader mellan varje mätning.

– Vi har gjort de första mätningarna och vi har kunnat konstatera att värdena på permittiviteten i testobjektet stämmer överens med verkligheten, säger Magnus Otterskog.
MER LÄSNING:
 
Här får du våra nyheter gratis
• Tidningen, i brevlådan (länk).

• Dagligt nyhetsbrev (länk).

245
elektronik­konsulter

Registrera ditt företag nu!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)