İşlevsel lazer görüntüleme ile doku hemoglobin  derişimi ve oksijen doyumunun kestirilmesi
Estimation of tissue hemoglobin concentration and oxygen saturation by functional laser imaging
Yazar: ANIL IŞIKHAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ENGİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Çalışmanın amacı; deri tümör oluşumuna eşlik eden oksijen doyumunu, doku hemoglobin derişimleri (concentration) cinsinden örselemesiz (non-invasive) lazer tabanlı işlevsel görüntüleme aracılığıyla belirlemektir. Deri dokusu bileşenlerinin (kromofor)  yoğunluklarının değişimi genellikle deri kanserine eşlik edebildiğinden, deri - ışık etkileşimine dayalı modeller yardımıyla, bu yoğunluklarla kuvvetli ilişkili olan deri dokusunun optik özelliklerinin izlenmesi çok önemlidir. Oksijen doyumu, toplam hemoglobin molekülü sayısına bağlı olarak, oksijenli hemoglobin (HbO2)   molekülünün istatistiksel ortalamasıdır. Doku oksijen doyumu bilgisi, dokunun sağlıklılık durumunu belirtir. Klinik ortamda; dokudaki oksijen doyumunun ölçülmesi için optik yöntemler oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ölçümler, genel olarak; ışığın izlediği yol boyunca meydana gelen soğurulma kaynaklı kayıp bilgisi ile gerçekleştirilir. Çalışmada kullanılan yöntem  difüz yansımalı spektroskopi yöntemlerinden biri  olup literatürde mevcut olan diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında; kullanılan düzeneğin (setup) taşınabilir (portable) oluşu, tasarlama maliyetinin düşüklüğü ve ayrıca bir algılayıcı veya kamera ihtiyacının olmaması yani küçük ve etkili (compact) bir sistem olması gibi nedenlerle ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada, farklı dalgaboylarındaki iki farklı dikey boşluk yüzey aydınlatmalı lazer (vertical cavity surface emitting laser- VCSEL) kullanılarak difüz ortamdaki oksijen doyumunun kestirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada VCSEL, aynı anda hem ışık kaynağı hem algılayıcı olarak kullanılmıştır (Öz-karışım etkisi). Ayrıca; daha hassas ve daha güvenilir bir yöntem ortaya çıkarmak için lazer-diyotun ve VCSEL'in kaynak olarak kullanıldığı kamera tabanlı öncü çalışmalar gerçekleştrilmiştir. Çalışmanın tüm aşamalarında elde edilen oksijen doyumu değerlerinin literatürdeki farklı yöntem ve tekniklerle elde edilen değerlere çok yakın olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to determine the estimation of hemoglobin concentration and oxygen saturation of tissue by non-invasively functional laser imaging for early skin cancer diagnosis. The monitoring of absorption and scattering coefficients that are strongly related to the concentration of chromophores in a skin with light-skin interaction based models is very crucial. This is because the changing of the concentrations in tissue generally plays an important role regarding skin cancer. The information of the tissue oxygen saturation, provides an indication of tissue health. In the clinical approach; optical methods are widely used to measure oxygen saturation in the tissue. In general; these measurements are carried out with absorption information originating from loss of light along the path the light follows. The method used in the study is one of diffuse reflection spectroscopy methods  and when compared with other methods available in the literature;  the reason for using this method is that the setup is portable, the cost of design is low, there is no need for a sensor or a camera and that it is a compact system, it can be seen that the method used in the study has more advantages than the other methods. In this study, it was aimed to estimate the oxygen saturation in the diffused environment using two different vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) at different wavelengths. In this work, the VCSEL was used both as a light source and as a sensor (self-mixing effect). In addition; camera-based preliminary works were carried out using the laser-diode and VCSEL as a source to produce a more accurate and more reliable method. It was observed that oxygen saturation values obtained at all application stages  are very close to the values obtained with different methods and equipment in the literature.