Abstrak
Tulisan ini tidak akan membahas mengenai penyebab timbulnya kanker payudara, pembahasan topik ini dapat dicari pada tulisan lain. Artikel ini dibuat Penulis untuk membahas mengenai suatu cara alternatif untuk mendeteksi kanker payudara menggunakan gelombang mikro (microwave).

Pendahuluan
Kanker payudara telah menjadi momok bagi kaum hawa di dunia. Pusat statistik kanker di Kanada menyatakan kanker payudara adalah kanker yang paling banyak diderita oleh para wanita di negara tersebut pada tahun 2005 [1] dan hasil survey dari International Agency for Research on Cancer (IAR) juga menyimpulkan bahwa kanker ini telah menjadi kanker pembunuh kaum hawa nomor satu di tahun 2002 dan menjadi kasus kanker paling banyak diderita wanita di negara maju dan berkembang [2]. Bagaimana dengan Indonesia? Walaupun belum ada suatu survey mengenai hal ini, namun banyak munculnya penderita kanker payudara telah menimbulkan kecemasan bagi kartini-kartini Indonesia.

Sebenarnya beberapa metode telah dikembangkan untuk melakukan deteksi dini kanker payudara, salah satu yang populer adalah menggunakan mammography, yaitu pencitraan 2 dimensi menggunakan X-ray. Namun cara ini memiliki beberapa kelemahan. Beberapa penelitian di AS menunjukkan bahwa penggunaan mammography gagal mendeteksi 15% kanker, memiliki keterbatasan pada 25% wanita yang memiliki struktur payudara yang padat. Penelitian di Kanada juga menunjukkan kekurangan dari metode ini, yakni hanya 10% dari total kasus kanker payudara yang dapat didiagnosa sebagai daerah berbahaya [3]. Selain itu metode ini juga dirasakan kurang nyaman pada kaum wanita karena mereka merasakan sakit dan takut dengan adanya radiasi ionisasi. Metode lain, seperti Magnetic Resonance Imaging (MRI), memerlukan biaya mahal sehingga dikembangkan metode lain yang lebih aman dan terjamin akurasinya. Salah satu metode yang banyak dikembangkan oleh peneliti dalam topik ini adalah pencitraan menggunakan gelombang mikro (microwave).

Bagaimana dengan keamanannya?
Banyak pihak yang meragukan keamanan metode alternatif menggunakan gelombang mikro karena mengkhawatirkan faktor radiasi dari gelombang elektromagnetik. IEEE sendiri telah menetapkan standar batasan aman berupa Specific Absorption Rate (SAR), yakni jumlah daya yang diserap dalam satu satuan volume jaringan tubuh, dengan satuan Watt per Kilogram (W/kg), sebagai jaminan keamanan menggunakan gelombang elektromagnetik. IEEE, dalam IEEE Standard C95.1-1999, menetapkan batasan maksimum SAR untuk tubuh manusia adalah sebesar 1,6 W/kg pada frekuensi 100 kHz hingga 6 GHz, termasuk frekuensi mikro (0,3 s/d 3 GHz) didalamnya.

Lalu berapa nilai SAR untuk pencitraan kanker payudara menggunakan microwave? Beberapa peneltian telah menyelidiki daya gelombang mikro dalam jaringan tubuh untuk aplikasi telepon genggam dan hipertermia. Gandhi dkk telah meneliti bahwa dibutuhkan daya dengan level 20,8 dBm pada pemancar di telepon genggam untuk mendapatkan 1,6 W/kg pada frekuensi 1900 MHz. Untuk aplikasi pencitraan kanker payudara yang membutuhkan daya di bawah 20 dBm, SAR pada tubuh akan berada di bawah level 1,6 W/kg [4].

Metode ini memanfaatkan perbedaan sifat-sifat elektrik dari jaringan lemak pada payudara dan tumor dan mampu mendeteksi tumor ukuran kecil dengan tepat dan akurat.

Kelebihan microwave.
Radiasi dan kompresi ke payudara dapat dihindari, sehingga pasien dapat lebih merasa aman dan nyaman. Mampu mendeteksi tumor kecil dan relatif jauh lebih murah daripada MRI atau teknologi nuklir lainnya

Sifat-sifat Elektrik jaringan payudara
Sifat elektrik dari suatu material dinyatakan dengan permitivitas kompleks (ε), yang terdiri dari konstanta dielektrik (ε’) dan faktor loss (ε”). Kanker memiliki sifat material yang berbeda dari jaringan tubuh normal yang berada di sekelilingnya. Konstanta dielektrik menentukan kemampuan material untuk menyimpan energi medan listrik (E). Sedangkan faktor loss menentukan berapa banyak energi yang dilepaskan dalam bentuk panas. Perbedaan nilai sifat elektrik ini dipengaruhi oleh kandungan air dalam jaringan/organ tubuh tersebut. Misalnya otot memiliki kandungan air yang lebih besar dari lemak, sehingga permitivitas otot lebih besar daripada lemak. Hasil penelitian mengenai sifat elektrik tubuh pada gelombang mikro dapat dilihat pada http://niremf.ifac.cnr.it/docs/DIELECTRIC/home.html.

Beberapa penelitian untuk mengukur parameter sifat elektrik jaringan payudara pada frekuensi mikro menunjukkan bahwa kanker payudara memiliki konstanta dielektrik yang lebih besar, dapat lebih besar 10 – 20% daripada jaringan lemak yang ada di payudara dan hampir sama dengan sifat elektrik otot, sedangkan jaringan payudara normal memiliki nilai konstanta dielektrik yang bervariasi pada range ±10% pada εr=9; σ=0,4 S/m; dan absorpsion loss pada level 2-3 dB untuk frekuensi 10 GHz. Perbedaan ini dimungkinkan mengingat payudara terdiri dari lemak dan kelenjar yang proporsinya berbeda-beda untuk tiap orang, bergantung pada faktor genetik, volume darah, dll. Penelitian mengenai sifat ini masih terus diteliti oleh peneliti di University of Wisconsin dan University of Calgary.

Teknologi UWB
UWB didefinisikan sebagai suatu sistem yang memiliki bandwidth [5]

untuk dan pada -10 dB dari . Perbandingan rapat daya antara teknologi Ultra Wideband (UWB) dengan Narrow Band (NB) adalah:


Pencitraan dgn Radar UWB
Radar UWB adalah suatu teknik untuk mendeteksi suatu objek di bawah permukaan tanah dengan memanfaatkan sifat propagasi dan hamburan (scattering) gelombang elektromagnetik di dalam tanah. Sistem ini bekerja dengan mengirimkan sinyal impuls yang berdurasi nanodetik sehingga rentang frekuensi yang digunakan dapat mencapai orde GHz dan dapat digolongkan sebagai teknologi UWB. Bila bertemu dengan jaringan kanker maka sinyal akan terpantul dan diterima antena yang sama, walaupun tidak menutup kemungkinan penggunaan antena penerima yang berbeda. Proses ini diulangi untuk beberapa posisi antena.

Citra didapatkan dari memetakan gelombang refleksi sebagai fungsi dari posisi dimana gelombang refleksi ini akan dilihat energi nya. Gelombang dengan tingkat energi tinggi akan diidentifikasikan sebagai jaringan tumor. Salah satu tantangan yang dihadapi adalah mengurangi refleksi dengan kulit.

Simulasi


Simulasi telah menjadi salah satu bidang penting dalam penelitian di bidang radar. Untuk meneliti dibutuhkan metode yang sesuai. FDTD dan FEM telah menjadi metode paling popular untuk menganalisis gelombang EM masing-masing dalam domain waktu dan domain frekuensi



Referensi
[1] www.cancer.ca/vgn/images/portal/cit_86751114/48/28/401594768cw_2005stats_en.pdf
[2] www.oralcancerfoundation.org/facts/pdf/worldcancer.pdf
[3] Enhancing Breast Cancer Detection Using Near Field Imaging. IEEE Microwave Magazine, March 2002.
[4] O.P Gandhi, Qing-Xiang Li and Gang Kang, Temperature rise for the human head for cellular telephones and for peak SARs prescribed in safety guidelines. IEEE Trans. Microwave
[5] Reed, Jeffrey. Introduction to UWB : Impulse Radio for Radar and Wireless Application. Virginia Polytechnic and State University.

GPR adalah suatu teknik untuk mendeteksi suatu objek di bawah permukaan tanah (biasanya berupa logam, seperti aluminium, besi, tembaga, atau kuningan) dengan memanfaatkan sifat perambatan dan hamburan gelombang elektromagnetik di dalam tanah dengan rentang frekuensi 50 MHz hinga 2,5 GHz. Penggunaan GPR sudah tersebar luas, diantaranya adalah:

– eksplorasi sumber daya alam

– militer/keamanan

– bidang arkeologi/arsitek

– bidang lingkungan

Keunggulan GPR

– non destructive

– memiliki resolusi yang tinggi (karena penggunaan frekuensi yang tinggi)

Pola sinyal dari gelombang elektromagnetik yang telah dihamburkan oleh objek di dalam tanah akan menunjukkan imaging 2D atau 3D objek tersebut di dalam tanah. Pola ini terbentuk karena adanya perbedaan konduktivitas objek dengan tanah.

Sifat tanah yang penting dalam perambatan gelombang EM ini adalah konduktivitas dan permitivitas. Kedua sifat ini dipengaruhi oleh kandungan air didalam tanah, air ini pula yang akan mempengaruhi kinerja dari sistem GPR. Konduktivitas tanah akan mempengaruhi kedalaman objek di bawah tanah yang dapat dideteksi GPR karena sifat ini mempengaruhi tingkat penyerapan energi dari gelombang EM. Tanah yang memiliki konduktivitas yang besar biasanya adalah tanah liat atau tanah yang banyak mengandung air. Berikut adalah tabel yang menggambarkan pengaruh perbedaan permitivitas, konduktivitas dengan kecepatan gelombang EM dalam tanah:

Perbandingan berbagai sifat material

Material	Dielectric constant	Conductivity (mS/m)	Velocity (m/ns)	Attenuation (dB/m)
Air	1	0	0.3	0
Distilled water	80	0.01	0.033	0.002
Fresh water	80	0.5	0.033	0.1
Sea water	80	30,000	0.01	1,000
Dry sand	3-5	0.01	0.15	0.01
Saturated sand	20-30	0.1-1.0	0.06	0.03-0.3
Limestone	4-8	0.5-2	0.12	0.4-1
Shale	5-15	1-100	0.09	1-100
Silt	5-30	1-100	0.07	1-100
Clay	4-40	2-1,000	0.06	1-300
Granite	4-6	0.01-1	0.13	0.01-1
Salt (dry)	5-6	0.01-1	0.13	0.01-1
Ice	3-4	0.01	0.16	0.01

Sumber : (http://www.geo-sense.com/gpr.html)

Penetrasi suatu sistem GPR dipengaruhi oleh frekuensi gelombang EM yang digunakan, efisiensi radiasi antena dan sifat dielektrik bahan. Frekuensi antena yang tinggi akan menghasilkan resolusi pola sinyal yang tinggi pula, namun penetrasi akan berkurang. Pemilihan frekuensi antena bergantung pada ukuran objek yang terkubur di dalam tanah, dan aproksimasi kedalaman objek tersebut. Berikut adalah tabel yang menunjukkan hubungan frekuensi antena dengan ukuran objek, aproksimasi kedalaman, dan penetrasi kedalaman maksimum :

Hi guys,
Ini adalah posting pertama gw di blog pertama gw di blogspot!! blog ini bakal mengisahkan tentang TA gw di bidang microwave. Tetapi judulnya belum ditentuin. ntar dilanjutin lagi ceritanya