TeraHertz Imaging System

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1 Pietro Tedeschi FB: TeraHertz Imaging System for Medical and Security Systems

2 Le onde THz Le onde Terahertz (THz light o T-rays) sono radiazioni elettromagnetiche con uno spettro tra i 30 Ghz e i 3 Thz.

3 Aspetti Non è visibile all occhio umano Non è ionizzante (non c è energia suff. nei fotoni per ionizzare gli atomi) Sensibile all acqua e allo stato di idratazione Attraversa materiali non conduttori Incremento della sicurezza Implementazione in sistemi che ricostruiscono l immagine in 3D (xyz)

4 Vantaggi Tecnica non invasiva, alta risoluzione, realtime Materials Fingerprinting (Riconoscimento dei materiali) Impatto di Successo Nuove tecnologie di imaging e screening, incrementano la possibilità di migliorare la salute dei pazienti

5 Applicazioni Industria Farmaceutica Medical Imaging Homeland Security Industria dei Semiconduttori Test Non-Distruttivi Industria Solare Caratterizzazione dei materiali

6 Usi Le onde terahertz possono essere utilizzate per i controlli di sicurezza e di qualità, ad esempio per body scanner o controlli alimentari non distruttivi, perché sono in grado di penetrare vestiti, bagagli, difetti di aeroplani, scatole e imballaggi senza rischi per la salute. Inoltre vengono usate per rilevare narcotici ed esplosivi] In Medicina, la tecnologia è stata usata per la rilevazione del cancro al tessuto epidermico e quindi nel campo dell Istopatologia, e come alternativa ai Raggi X negli studi dentistici.

7 Terahertz Imaging Il sistema di Terahertz Imaging è basato su TDS (Time Domain Spectroscopy) il quale usa la spettroscopia in trasformata di Fourier, che è una tecnica spettroscopica in cui si acquisisce il segnale nel dominio del tempo (o dello spazio), e quindi si ricava lo spettro nel dominio della frequenza tramite una operazione di trasformata di Fourier.

8 Tools Labview [Laboratory Virtual Instrumentation Experimental Workbench] (es. controllo dello spettrometro) Matlab (usato per lo sviluppo di algoritmi e elaborazione delle immagini) TeraVision (interfaccia grafica sviluppata con Labview per l acquisizione dei dati Thz) TeraImage (analisi dei dati di immagini Thz) Terahertz Imaging Development Suite

9 TeraVision

10 TeraImage

11 THz Imaging Process

12 THz Imaging Process Normal Acquisition (viene acquisita l intera onda THz) Fast Acquisition (viene acquisita una regione specifica del campo elettrico della THz) Time Domain (analisi del segnale nel tempo) Frequency Domain (es. FT,FFT,DFT(discreta))

13 THz Imaging per la rilevazione di un tumore

14 THz Imaging in ambito dentistico

15 THz Imaging per la sicurezza delle istituzioni e dei cittadini

16 THz PACS (Terahertz Picture Archiving and Communication System) La configurazione di un sistema THz per l acquisizione e la ricostruzione di un immagine usa il posizionamento 3D. Un computer controlla la posizione dell oggetto attraverso il rilevamento delle 3 dimensioni (XYZ), e dopo aver acquisito l immagine, viene usata per l elaborazione, e trasmessa al PACS.

17 THz & PACS Idealmente il PACS è integrato con l HIS (Hospital Information System) ed il RIS (Radiology Information System) Uso dello standard DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) 3.0 Integrazione in Teleradiologia e applicazioni di Telechirurgia Pattern Recognition (analisi e identificazione di profili all interno di dati grezzi) CAD [Computer Aided Detection] (sistemi di diagnosi assistita dal computer)

18 Svantaggi Gli effetti di risonanza permettono alle onde Terahertz di aprire il DNA introducendo una bolla interferendo con la replicazione e la generazione del gene. E semplice da dimostrare? No, poiché il comportamento anomalo viene riscontrato con risonanze non lineari, le quali si originano difficilmente, in situazioni complesse. Il tipo di effetti di danneggiamento genetico delle onde Terahertz sono probabilistici piuttosto che deterministici.

19 Conclusioni THz Imaging, è ancora in fase di sviluppo. Tuttavia riscontra un grande potenziale nel futuro, specie per la diagnosi del cancro. Inoltre combinando THz con i dispositivi di illuminazione IR, sarà possibile ottenere una risoluzione dell ordine del micron, tale da permettere un analisi ed una diagnosi ancor più dettagliata. Per quanto riguarda i sensori di onde THz, si sta lavorando su dispositivi costruiti con il grafene. Infatti nel reticolo del grafene, gli elettroni sono in grado di muoversi con velocità elevate, di conseguenza il materiale risponde in modo molto efficiente quando i suoi elettroni sono investiti da radiazione elettromagnetica.

20 Approfondimenti Spettroscopia in trasformata di Fourier [ ormata_di_fourier] THz Database [ Teraview [ NCBI [ OpticsInfoBase [ Risonanze non lineari [ DICOM [ Le immagini sono dei rispettivi proprietari.