Termoakustik görüntüleme için silindirik doku modelinde çoklu kaynak ile elektromanyetik odaklama kontrolü

Elektriksel iletkenliği olan nesneler, yüksek güçlü elektromanyetik (RF, mikrodalga veya lazer) darbe ile uyarıldıklarında, nesnede emilen elektromanyetik enerji dürtüsel ısı artışı oluşturmakta; bu ısı artışı nesnede darbesel genleşmeye neden olmakta; bu ise yüksek frekanslı akustik (ultrasonik) dalga üretmektedir. Bu fiziksel ilke, fotoakustik etki olarak adlandırılmaktadır. Termoakustik görüntüleme, fotoakustik etki ile üretilen akustik dalgaların ultrasonik alıcı sensörlerle (transduser) toplanarak geri-çatma (demetleme) tekniği ile oluşturulur. Termoakustik görüntü, ortamın elektromanyetik emme, ısıl ve akustik parametreleri ile ilişkili bir eşlemedir. Bu özelliği ile termoakustik görüntüleme mevcut görüntüleme yöntemlerinden farklı, tümleyici bilgi vermektedir. Termoakustik görüntüleme, lazer ve elektromanyetik dayalı görüntülemenin yüksek kontrast çözünürlük özelliği ile darbe yansımalı ultrason görüntülemenin yüksek noktasal çözünürlük özelliklerini birleştiren yeni bir melez (hybrid) görüntüleme yaklaşımıdır. Termoakustik dalganın genliği, bölgesel ısınma ve genleşme katsayılarıyla, soğrulan mikrodalga enerjisi ile orantılıdır. Daha yüksek genlikli termoakustik sinyal almak için, daha yüksek bir mikrodalga güç gerekir. Termoakustik (TA) görüntüleme sistemli doku uyarmanın en popüler yöntemi tek bir mikrodalga anten kullanmaktır. Bu çalışmada, elektromanyetik enerjiyi odaklamak için en uygun yaklaşım olan çoklu uyarımlı faz dizili anten sisteminin kullanılması hedeflenmiştir. Böylece dizi antenlerinin fazını ayarlayarak mikrodalga gücün belirli bir bölgede yoğunlaştırılması sağlanır ve odaklanan bölgenin konumu kontrol edilebilecektir. Bu sayede tek kaynaklı uyarılmadaki sorunlardan biri olan düşük genlikli TA sinyal problemi ortadan kalkacaktır. Bölgesel odaklama yaklaşımı daha yüksek yerel güç sağlar ve üretilen akustik sinyalin seviyesini arttırır. Tek kaynaklı uyarılma ile karşılaştırıldığında, önerilen çok elemanlı faz dizili antenler sayesinde ortamın odak bölgesinde yerel güç artar ve bölgesel uyarma ile doğrudan hedef bölgenin daha yüksek bir sinyal-gürültü oranlı (SNR) termoakustik görüntüler elde edilebilecektir. Tüm bu kurgulardan sonra fazları adaptif olarak kontrol edilebilecek numerik yöntemler araştırılmıştır. Bu yöntemler içerisinden Hızlı İlerme Yönteminin seçilme nedenleri: (1) dokunun homojen olmayan yapısından kaynaklanan kırılmayı göz önünde bulundurması, (2) eikonal denkleminin doğru, hızlı ve adaptif bir çözümü olmasıdır.