Artigo em revista científica Q1
Fast synthesis of breast monostatic microwave response for massive dataset generation
Raquel A. Martins (Martins, R. A.); João Felício (Felício, J. M.); Jorge Rodrigues da Costa (Costa, J. R.); Carlos António Cardoso Fernandes (Fernandes, C. A.);
Título Revista
IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology
Ano (publicação definitiva)
2026
Língua
Inglês
País
Estados Unidos da América
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Abstract/Resumo
Microwave (MW) technology has been researched for the past decades as a promising technique for breast cancer detection. However, its value for the medical community compared to existing techniques is still undetermined. One of the reasons is the lack of large enough representative datasets of MW signals for evaluation and improvement of the developed signal processing algorithms. To overcome this, we present a fast hybrid method combining geometrical optics, physical optics and full-wave analysis that can model the direct problem, allowing us to create digital twins of experimental microwave monostatic setups, for fast generation of large representative datasets. For validation purposes, a digital twin of our in-house experimental dry microwave setup was implemented – MWSensing – and made openly available to the interested community. We have tested the model against experimental results in the 2-5 GHz range for cylindrical, elliptical and anthropomorphic, homogeneous and heterogeneous breasts phantoms, with a tumor placed inside, in different positions. We show that the MW signals obtained from MWSensing and from the experimental setup are of the same nature and provide similar imaging results. With this framework, it becomes possible to build a large dataset of MW signals, quickly and efficiently, enabling users to evaluate firsthand their algorithms before moving on to more advanced test stages.
Agradecimentos/Acknowledgements
--
Palavras-chave
Breast cancer diagnosis,Microwave imaging,Ray tracing,Physical optics,Digital twin
  • Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática - Engenharia e Tecnologia
Registos de financiamentos
Referência de financiamento Entidade Financiadora
SFRH/BD/144961/2019 Fundação para a Ciência e a Tecnologia
2022.04764.PTDC Fundação para a Ciência e a Tecnologia
UIDB/50008/2020 Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Com o objetivo de aumentar a investigação direcionada para o cumprimento dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável para 2030 das Nações Unidas, é disponibilizada no Ciência_Iscte a possibilidade de associação, quando aplicável, dos artigos científicos aos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável. Estes são os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável identificados pelo(s) autor(es) para esta publicação. Para uma informação detalhada dos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável, clique aqui.