Kanserin Erken Teşhisi için Yapısal Aydınlatma Tekniğine Dayanan Floresan Etiketlemeli On-Chip Görüntüleme Platformunun Geliştirilmesi

Abstract

Bu projede kanser hastalıklarının erken tanısında kullanılmak üzere yapısal aydınlatma tekniğine dayanan floresan etiketlemeli on-chip görüntüleme sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu görüntüleme platformu ile kan değişik türde ki bir ışık paterniyle hızlı bir şekilde taranmakta ve floresan boya ile etiketlenmesi yapılmış düşük yoğunluktaki kanser hücreleri tespit edilebilmektedir. Bu sistem, aydınlatma tekniği, görüntüleme yöntemi, optik tasarım ve kan analizi için biyo-kanal geliştirilmesi bakımından bir dizi yenilik içermektedir. Bu projede klasik aydınlatmanın (düzlem dalga) yerine Gauss ve Bessel gibi yeni türde yapısal ışık kaynakları kullanılmıştır. Bu ışık paternleri, kan gibi yoğun ve saçıcı ortamlarda kanser hücrelerine ulaşarak ışık aktarımını mümkün kılmaktadır. Bu platform, görüntüleme yöntemi açısından klasik sistemlerden farklı olup kan örneği direk olarak görüntüleme sensörü CCD (charge coupled device) üzerine konulmaktadır (On-Chip). Ayrıca görüntüleme platformlarının yaşadığı düşük Sinyal Gürültü Oranı (SNR) problemini çözmek için özel bir algoritmayla görüntünün iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Yapısal ışık paterninin üretilmesi ve kanın taranması, tasarladığımız optik bir sistem tarafından yapılmaktadır. Lazer uzamsal ışık modülatörüyle (UIM) modüle edilmekte ve özel algortimalar aracılığıyla ışık yapısal forma dönüştürülmektedir. Daha sonra bu ışık bir lens sistemi tarafından içinde kanın bulunduğu biyo-kanal üzerine aktarılmaktadır. Bu projede yüksek hacimde kanı (2 ml ye kadar) içine alabilen ve geniş yüzeyi sayesinde yaklaşık 9 cm2 lik bir alanda tarama yapmayı mümkün kılan tek kullanımlık ve maliyeti düşük bant temelli biyo-kanallar üzerinde çalışılmış ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu görüntüleme platformuyla etiketlemesi yapılmış değişik oranlardaki Beyaz Kan hücreleri ve K562 Kornik Myleoid Lösemi hücreleri kan içinde tespit edilmiştir. Son aşamada elde edilen sonuçlar klasik mikroskopla elde edilen deney sonuçlarıyla kıyaslanarak geliştirilen sistemin başarım oranı raporlanmıştır. Bu projede ayrıca, küresel, düzlem ve yapısal Gauss ışık kaynaklarının kan ve doku gibi biyolojik ortamlarda yayılması neticesinde ortaya çıkan ışık şiddeti salınımları (sintilasyon), zayıf türbülanslı yumuşak doku için formüle edilmiş ve doku uzunluğu, kırılma endeksindeki rastgele değişimler ve dalga boyu gibi parametrelere göre de kıyaslanmıştır.