title: Development and integration of mechatronics systems in biomedical microscopy
title: Ανάπτυξη και ενσωμάτωση συστημάτων μεκατρονικής σε ιατρο-βιολογικό μικροσκόπιο
Creators: name: Χουσος Χρηστος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Microscopy has a critical role in both life, science, research and routine diagnosis. Microscopy has a long history of evolution with the toady's contemporary systems offering a series of advanced digital imaging modalities towards the improved visualization of features of diagnostic importance. However, examining tissue samples in numerous slices of cm2 size each at micron magnification level, requires enormous examination time that is clinically unrealistic. Due to this fact, examinations are performed on randomly selected representative tissue areas. This makes this life critical diagnostic procedure error prone and subjective, often resulting to high inter- and intra- observer disagreements. The advancement of mechatronics technologies in conjugation with the development of fast-multichannel imaging sensors and ultra-fast computational platforms, offer today unique possibilities for automated whole slide scanning and for improving diagnostic performance through Artificial Intelligence - Machine Learning methods. This thesis deals with the development of an integrated multimodal high content screening microscope offering also, improved spatial feature resolution power, approaching the performance of very expensive and delicate Confocal Microscopes. System Design schematics, Hardware Implementation, Systems Drivers and GUI are presented and discussed together with preliminary technical and clinical validation.
description: Η μικροσκοπία έχει κρίσιμο ρόλο τόσο στη ζωή, στην επιστήμη, στην έρευνα όσο και στις διαγνώσεις ρουτίνας. Η μικροσκοπία έχει μακρά ιστορία εξέλιξης, με τα πιο σύγχρονα συστήματα να προσφέρουν μια σειρά προηγμένων τρόπων ψηφιακής απεικόνισης προς τη βελτιωμένη οπτικοποίηση των χαρακτηριστικών ιδιαίτερης διαγνωστικής σημασίας. Ωστόσο, η εξέταση ιστολογικών δειγμάτων σε πολλές φέτες μεγέθους μερικών εκατοστών το καθένα και σε επίπεδο μεγέθυνσης μικρών, απαιτεί τεράστιο χρόνο εξέτασης που είναι κλινικά μη ρεαλιστικό. Λόγω αυτού του γεγονότος, οι εξετάσεις πραγματοποιούνται σε τυχαία επιλεγμένες αντιπροσωπευτικές περιοχές του ιστού. Αυτό καθιστά αυτό το κρίσιμο για την ζωή διαγνωστική διαδικασία επιρρεπή στα σφάλματα και υποκειμενική, συχνά με αποτέλεσμα που προκαλούν αμφιβολίες στους παρατηρητές αλλά και διαφωνίες μεταξύ παρατηρητών. Η πρόοδος Μηχατρονικής σε συνδυασμό με την ανάπτυξη αισθητήρων γρήγορης πολυκαναλικής απεικόνισης και των εξαιρετικά γρήγορων υπολογιστικών πλατφορμών, προσφέρει μοναδικές δυνατότητες για την αυτόματη σάρωση ολόκληρων διαφανειών και για την βελτίωση της διαγνωστικής απόδοσης μέσω μεθόδων Τεχνητής Νοημοσύνης - Μηχανικής Μάθησης. Αυτή η διατριβή ασχολείται με την ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου πολυτροπικού μικροσκοπίου υψηλού περιεχομένου, προσφέροντας επίσης, βελτιωμένη ισχύ χωρικής ανάλυσης χαρακτηριστικών, πλησιάζοντας την απόδοση των πολύ ακριβών και ευαίσθητων συνεστιακών μικροσκοπίων. Τα σχηματικά του συστήματος, η υλοποίηση των κυκλωμάτων, τα προγράμματα οδήγησης συστημάτων και το γραφικό περιβάλλον παρουσιάζονται σε αυτό το κείμενο, μαζί με την προκαταρκτική τεχνική και η κλινική επικύρωση τους.