İnsan jinekolojik dokularının optik karakterizasyonu
Optical characterization of human gynecological tissues
Yazar: DİLEK ERDAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NECLA KENAR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Oto-floresans, fotodinamik tanı ve tedavi uygulamalarında ışığın doku içindeki davranışının tanımlanması için; dokunun soğurma ve saçılma katsayıları, anizotropi faktörü ve kırılma indisi değerlerinin bilinmesi gerekir. Işığın doku içinde dağılımı, dokunun geometrisine bağlı olarak dokunun optik özellikleri kullanılmasıyla yapılan bir modelleme ile tahmin edilebilir. Ayrıca, dokunun optik özellikleri dokunun sağlık durumu hakkında önemli bilgiler sağlamaktadır. Bu nedenle, çalışmanın ilk kısmında insan jinekolojik dokularından normal over, serviks ve myometriumun soğurma ve indirgenmiş saçılma katsayıları çift toplayıcı küre ölçüm sistemi ve ters ekleme-katlama metodu kullanılarak spektrumun 500-650 nm dalgaboyu aralığında in vitro ölçümlerle belirlendi. Soğurma kesir değerleri, ölçülen reflektans ve transmitans değerleri kullanılarak hesaplandı. Saçılma katsayıları, indirgenmiş saçılma katsayıları kullanılarak elde edildi. Buna ek olarak; etkin sönüm katsayısı, penetrasyon derinlikleri ve ortalama optik yol değerleri hesaplandı. Maksimum ortalama soğurma katsayı değerleri, over dokuları için 505 nm dalgaboyunda 0,80 mm-1, serviks dokuları için 505 nm dalgaboyunda 1 mm-1 ve myometrium dokuları için 500 nm dalgaboyunda 0,75 mm-1 olarak elde edildi. Maksimum ortalama indirgenmiş saçılma katsayı değerleri, over dokuları için 510 nm dalgaboyunda 1,88 mm-1, serviks dokuları için 505 nm dalgaboyunda 2.89 mm-1 ve myometrium dokuları için 550 nm dalgaboyunda 1,77 mm-1 olarak elde edildi. Üç doku türü için en derin penetrasyon değerleri over, serviks ve myometrium dokuları için sırasıyla 580 nm dalgaboyunda 2,25 mm, 2,85 mm ve 3,42 mm olarak elde edildi. İkinci kısımda, deneysel olarak elde edilen optik özellikler kullanılarak hem deneylerde kullanılan dilim geometri hem de klinik uygulamalar için yarı-sonsuz geometri için ışık doku etkileşimleri kararlı durum Monte Carlo tekniği ile modellendi.Anahtar Kelimeler: İndirgenmiş saçılma katsayısı, Monte Carlo tekniği, Soğurma katsayısı, Ters ekleme katlama, Toplayıcı küre.

Abstract:
To describe the behavior of light in tissue for auto-fluorescence, photodynamic diagnosis and treatment applications; tissue absorption and scattering coefficients, anisotropy factor, and refractive index values must be known. Light propagation in tissue can be estimated by modeling using optical properties of tissue, depending on the geometry of the tissue. Also, optical properties of the tissue provide important information about the health of tissue. Therefore; firstly, absorption and reduced scattering coefficients of normal ovarian, cervix, and myometrium of human gynecologic tissues were determined in vitro using a double integrating sphere system and inverse adding-doubling method between 500-650 nm of wavelength. Absorption fraction values are calculated using measured reflectance and transmission values. The scattering coefficients are calculated from reduced scattering coefficients. Additionally, effective attenuation coefficient, penetration depths, and optical free paths are calculated. Maximal average absorption coefficients are obtained 0.80 mm-1 at 505 nm for ovarian, 1 mm-1 at 505 nm for cervix and 0.75 mm-1 at 500 nm for myometrium tissues. Maximal average reduced scattering coefficients are obtained 1.88 mm-1 at 510 nm for ovarian, 2.89 mm-1 at 505 nm for cervix and 1.77 mm-1 at 505 nm for myometrium tissues. Deepest penetration values are obtained at 580 nm as 2.25 mm, 2.85 mm, and 3.42 mm for ovarian, cervix, and myometrium tissues, respectively. Secondly, light tissue interactions within the tissues were modeled by steady-state Monte Carlo technique using absorption and scattering coefficients values obtained experimentally for both slab geometry used in the experiments and semi-infinitive geometry for clinical applications.Keywords: Reduced scattering coefficient, Monte Carlo technique, Absorption coefficient, Inverse adding doubling, Integrating sphere.