This thesis work, carried out at the Physics Department of Politecnico di Milano, in collaboration with the Department of Electronics, Information and Bioengineering, focuses on the development and characterisation of a compact, multiwavelength Time Resolved Spectroscopy (TRS) device. The module will be integrated in a multi-modal device for thyroid cancer screening, which is the objective of LUCA (Laser and Ultrasound Co-Analyser), a European project funded within the H2020 framework. The final aim of this project is to realize and validate a non-invasive, low-cost, clinical device with improved specificity for thyroid nodule screening, compared to the current techniques. The LUCA project proposes a new approach that consists in the combination of two diffuse optics techniques, diffuse correlation spectroscopy and near infra-red TRS, embedded in a ultrasound probe that enables multi-modal data acquisition. In this thesis, the theoretical background that enables diffuse optics techniques will be introduced. Then, the requirements for the TRS components are described, followed by the proposed solutions and their optimisation and characterisation. The measurements carried out during this project show that all the components feature remarkable properties in terms of timing. Thanks to thermal stabilization, the components are also stable over several hours after just a 30 minutes warm up. Lastly, a preliminary study on high-scattering, high-absorption bilayer liquid phantoms has been carried out in order to propose a procedure for the analysis of future in-vivo measurements of the thyroid, based on the information provided by the ultrasound measurements.
Questo lavoro di tesi, svolto presso il Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, in collaborazione con il Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria, tratta lo sviluppo e la caratterizzazione di uno strumento compatto e a molte lunghezze d'onda per la spettroscopia risolta in tempo (TRS). Questo modulo sarà integrato in uno strumento multi-modale per il controllo di noduli alla tiroide, che è l'obiettivo di LUCA (Laser and Ultrasound Co-Analyser), un progetto Europeo finanziato nell'ambito del programma H2020. Lo scopo finale di questo progetto è di realizzare e validare uno strumento clinico non invasivo e a basso costo, che presenti una migliorata specificità per l'analisi di noduli alla tiroide, rispetto alle attuali tecniche. Il progetto LUCA propone un nuovo approccio che consiste nella combinazione di due tecniche di ottica diffusa, la spettroscopia di correlazione diffusa e la spettroscopia risolta in tempo nel vicino infrarosso, unite in una sonda per ultrasuoni che permetta l'acquisizione multi-modale. In questa tesi, la teoria che rende possibile le tecniche di ottica diffusa è brevemente introdotta. Successivamente sono dettagliati i requisiti per i componenti del modulo TRS; sono inoltre descritte le soluzioni proposte ed è presentata la loro caratterizzazione. Le misure svolte durante questo progetto mostrano che tutti i componenti hanno notevoli proprietà in termini di risoluzione temporale. Grazie al controllo termico, i componenti sono stabili per diverse ore dopo un transitorio di circa trenta minuti. Da ultimo, è stato condotto uno studio preliminare su phantom liquidi a due strati con elevato scattering e assorbimento, per investigare il miglior approccio all'analisi dei dati delle future misure in-vivo, basato sulle informazioni fornite dalle misure a ultrasuoni.
Development and characterisation of a compact multiwavelength time resolved spectroscopy system for thyroid cancer screening
BONATI, CHIARA
2016/2017
Abstract
This thesis work, carried out at the Physics Department of Politecnico di Milano, in collaboration with the Department of Electronics, Information and Bioengineering, focuses on the development and characterisation of a compact, multiwavelength Time Resolved Spectroscopy (TRS) device. The module will be integrated in a multi-modal device for thyroid cancer screening, which is the objective of LUCA (Laser and Ultrasound Co-Analyser), a European project funded within the H2020 framework. The final aim of this project is to realize and validate a non-invasive, low-cost, clinical device with improved specificity for thyroid nodule screening, compared to the current techniques. The LUCA project proposes a new approach that consists in the combination of two diffuse optics techniques, diffuse correlation spectroscopy and near infra-red TRS, embedded in a ultrasound probe that enables multi-modal data acquisition. In this thesis, the theoretical background that enables diffuse optics techniques will be introduced. Then, the requirements for the TRS components are described, followed by the proposed solutions and their optimisation and characterisation. The measurements carried out during this project show that all the components feature remarkable properties in terms of timing. Thanks to thermal stabilization, the components are also stable over several hours after just a 30 minutes warm up. Lastly, a preliminary study on high-scattering, high-absorption bilayer liquid phantoms has been carried out in order to propose a procedure for the analysis of future in-vivo measurements of the thyroid, based on the information provided by the ultrasound measurements.| File | Dimensione | Formato | |
|---|---|---|---|
|
2017_12_Bonati.pdf
non accessibile
Descrizione: Tesi
Dimensione
9.44 MB
Formato
Adobe PDF
|
9.44 MB | Adobe PDF | Visualizza/Apri |
I documenti in POLITesi sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/10589/136984