Polarimetrinen ja spektrinen kuvantamismenetelmä epähomogeenisten sirontaväliaineiden, mukaan lukien biologisen kudoksen, kvantitatiiviseen kuvaamiseen

Tässä opinnäytetyössä valon ja kudoksen vuorovaikutusta tutkittiin erilaisilla kokeellisilla ja analyyttisillä menetelmillä, jotta voitiin tunnistaa optisten ja polarisaatio-ominaisuuksien alkuvaiheita ja hyödyntää saatuja tuloksia biolääketieteellisissä ja elintarviketieteellisissä sovelluksissa. Tässä työssä pehmeäksi biologiseksi kudokseksi valittiin sianlihanäytteet niiden ja ihmiskudoksen samankaltaisuuden vuoksi.

Ensiksi pehmeiden biologisten kudosten absorbanssin suhteellisia spektrimuutoksia tutkittiin soveltamalla kahta erilaista räätälöityä kokoonpanoa, jotka yhdistettiin. Monte Carlon mallintamista ja pääkomponenttianalyysimenetelmää (PCA) sovellettiin edelleen absorbanssiaineistoon, jota voitiin perusteellisesti tutkia spektroskooppisesti. Toiseksi Mueller-matriisin (MM) kuvantamispolarimetrian uudella sovelluksella pyrittiin visualisoimaan kudosten polarisaatio-ominaisuuksien dynamiikkaa ajan suhteen räätälöidyllä Muellermatriisikuvauspolarimetrillä (MMIP). Taajuusjakauman histogrammit (FDH) ja MM-elementtien tilastolliset momenttimuutokset analysoitiin ajan suhteen, jotta saataisiin kvalitatiivista ja kvantitatiivista tietoa kudosten polarisaatio-ominaisuuksista. Lopuksi otettiin käyttöön uusi Stokesin polarimetrinen menetelmä, jotta voitiin tutkia optisesti ohuita histologisia leikkauksia anisotrooppisista biologisista kudoksista, joilla on erilainen morfologinen rakenne.

Yhteenvetona voidaan todeta, että spektroskooppisesti ja kuvantamispolarimetrillä tutkittujen pehmeiden biologisten kudosten optisten ominaisuuksien huomattavat muutokset erotettiin selvästi ajan suhteen. Saadut tulokset ovat lupaavia, kun kehitetään uutta ainetta rikkomatonta työkalua biologisten kudosten seurantaan biolääketieteellisissä sovelluksissa ja elintarviketeollisuudessa. Stokesin polarimetrisella menetelmällä voidaan tuottaa vertaileva analyysi erilaisista polarimetrisistä tekniikoista ja todistaa Stokesin korrelometrian diagnostinen potentiaali biologisten kudosten orientaatiovaiheen rakenteessa.