Development of an optical imaging system for biological tissue with linear polarization : 선형 편광을 이용한 광학적 생체조직 이미징 시스템 개발

국문 초록 (Abstract)

특정한 편광상태를 지니는 입사광이 생체 조직에 조사되면 핵, 미토콘드리아, 콜라겐 섬유와 같은 편광 변화 입자에 의해 편광상태가 무작위적으로 변화한다. 이에 따라 비정상조직과 정상 조직사이의 콜라겐의 크기, 배열 방향 및 구조의 차이에 의해 반사광의 서로 다른 편광상태를 야기 시킨다. 본 연구에서는 편광몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 열에 의한 콜라겐 변성에 따른 선형편광 유지정도(Degree of Linear Polarization, DOLP)의 변화를 관찰하여, DOLP을 이용한 실시간 콜라겐 변성 모니터링의 타당성을 평가하였다. 또한 편광 이미징 시스템을 개발하여 쥐의 흉터조직과 정상조직 간의 콜라겐 구조 차이에 의해서 흉터의 경계가 뚜렷한 DOLP 이미지를 획득하고, 치료가 진행됨에 따라 흉터의 크기 감소와 DOLP 값의 감소를 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• 1. Basic principle and theoretical background 1
• 1.1. Polarized light 1
• 1.2. The Stokes vector and Mueller matrix 4
• 1.3. The Degree of Linear Polarization(DOLP) 6
• 2. Interaction polarized light and biological tissue 7
• 3. Objective of thesis 9
• Ⅱ. Quantitative estimations of thermal damage in skin tissue using Monte Carlo simulation for polarized light
• 1. Introduction 11
• 2. Materials and Methods 14
• 2.1. Sample preparation & Optical property measurements 14
• 2.2. Monte Carlo simulation for polarized light 16
• 2.3. Mueller matrix & Degree of linear polarization (DOLP) 18
• 3. Result & Discussion 19
• 3.1. The variation of scattering coefficient and anisotropy factor with increase temperature 19
• 3.2. Result of the Mueller matrix patterns 20
• 3.3. Result of Degree of linear polarization(DOLP) 22
• Ⅲ. In vivo assessment of rat scar region by DOLP using Polarization imaging system
• 1. Introduction 25
• 2. Materials and Methods
• 2.1. Animal model 27
• 2.2. Polarization imaging system and DOLP image acquisition 29
• 2.3. Scar area measurement 31
• 3. Result 32
• 3.1. Characterization of Scar region by DOLP 32
• 3.2. Comparison of Automatic and Manual scar measurement 33
• 3.3. Treatment monitoring using Polarization imaging system 34
• 4. Discussion 39
• Ⅳ. Conclusion 39
• Ⅵ. Reference 60