Polarisaatio- ja terahertsikuvantaminen biologisten kudosten toiminnallisessa karakterisoinnissa

Viime vuosikymmeninä biologisten kudosten toiminnalliseen karakterisointiin on kehitetty uusia menetelmiä, jotka perustuvat optisen tunnistamisen ja kuvantamisen tekniikoihin. Nämä kehittyneet optiset menetelmät mahdollistavat kudoksen optisten ominaisuuksien kvantitatiivisen pisteytyksen ja luovat siten pohjaa optiselle biopsialle, jolla on suuri potentiaali tulla kliiniseen käyttöön lähitulevaisuudessa.

Väitöstutkimus kuvaa näkyvän alueen polarisoituun valoon ja terahertsisäteilyyn perustuvat biologisten kudosten toiminnallisen karakterisoinnin menetelmät. Näitä valikoituja, matemaattisilla ja tilastollisilla analyysi¬menetelmillä tehostettuja lähestymistapoja sovellettiin erottelemaan biologisten kudosten morfologiseen rakenteeseen ja vesipitoisuuteen vaikuttavia erilaisia olotiloja. Polarisoitua valoa hyödyntäviä kuvantamistekniikoita, erityisesti pyöröpolarisoituun valaistukseen perustuvaa Stokes-vektoripolarimetriaa ja monen aallonpituuden Mueller-matriisikuvantamista, käytettiin kudosten depolarisaatio- ja anisotropiapiirteissä tapahtuneiden erilaisten muutosten nimeämättömään analysointiin. Näitä muutoksia aiheuttavat esimerkiksi syöpä, beta-amyloidoosi Alzheimerin taudissa, kudosvenymä ja lihasrakenteiden rappeumamuutokset. Aikatason terahertsispektroskopiaa käytettiin kudoksen kuivumisen kajoamattomaan seurantaan mittauskokoonpanoilla, jotka perustuvat sekä läpäisyyn että heijastukseen.

Työssä luodaan yleiskuva valittujen optisten kudoksen karakterisointimenetelmien perusteista, rajoitteista ja viimeaikaisesta kehityksestä. Työ tähtää näiden optisten kuvantamis- ja karakterisointitekniikoiden parantamiseen sekä niiden uuden potentiaalin löytämiseen, jotta saavutetaan parempi diagnostinen tehokkuus ja helpotetaan tekniikoiden siirtymistä laboratoriosta kliiniseen käyttöön.