OPTİK POLARİZASYON ÖLÇÜM SİSTEMİNİN DERİ YAPISININ İNCELENMESİNE YÖNELİK BİYOMEDİKAL UYGULAMASI

ÖZEL EGE LİSESİ OPTİK POLARİZASYON ÖLÇÜM SİSTEMİNİN DERİ YAPISININ İNCELENMESİNE YÖNELİK BİYOMEDİKAL UYGULAMASI HAZIRLAYAN ÖĞRENCİLER: Arda Tekeli Ege Güçlü Asan DANIŞMAN ÖĞRETMEN: A.Ruhşah Erduygun 2010 İZMİR

İÇİNDEKİLER Amaç 1 Giriş 1 Teori 1. Işığın kutuplanması 2. Polarize ışık elde etme 2.1. Seçici soğurulma ile polarizasyon 2.1.1. Malus Kanunu 2.2. Yansima ile polarizasyon 2.3. Çift kırılma ile polarizasyon 2.4. Saçılma ile polarizasyon 2 3-4 4 4 5 5 Materyal- yöntem 1.Dikey ve yatay polarizör kullanılan sistemlerde deri yapısından 6-7 kaynaklanan polarizasyon değişiminin karşılaştırılması 1.1. Elde edilen veriler 7-8 1.2. Verilerin değerlendirilmesi 8 1.3. Deri yapısının polarizasyon değişimine etkisi 9 2. Yatay polarizör kullanılan sistemlerde deri yapısından kaynaklanan 10 polarizasyon değişiminin incelenmesi 2.1. Elde edilen veriler 10-13 2.2. Verilerin değerlendirilmesi 13 2.3. Biyomedikal uygulamalarının incelenmesi 14 3. Farklı dalga boylarında(kırmızı,yeşil,mor) polarizasyon yöntemi 14 ile deri yapısından kaynaklanan polarizasyon değişiminin incelenmesi 3.1. Elde edilen veriler 15-16 3.2. Verilerin değerlendirilmesi 16 3.3. Dalga boyları farklı polarize ışığın değişimine deri yapısının etkisi 17-18 Sonuç ve Tartışma 19 Kaynakça 20 Teşekkür 21

AMAÇ Bu projede amacımız, ışığın polarizasyon özelliğinden yararlanılarak tasarlanan optik bir sistem ile deri yapısından kaynaklanan polarizasyon değişimini incelemek ve bu sistemin ileride biyomedikal uygulamalar için geliştirilmesine katkı sağlamaktır. GİRİŞ Polarize ışığın ortamda yayılması sırasındaki değişimi ortam hakkında yorum yapmamızı sağlamaktadır. Işık bir madde ile etkileştiği zaman, ışığın polarizasyonundaki değişim saçıcı malzemedeki moleküler şekil, büyüklük ve etkileşimler tarafından belirlenir. El insan vücudunun dış ortamdaki varlıklara en çok temas eden yeridir. Ölü deri hücrelerinin bulunduğu en üst tabakanın ve epidermis denilen üst yüzeyin üzerine düşürülen polarize ışığın bir kısmı soğurulur ve derinliklere doğru saçılır, bir kısmı polarizasyon yönünü koruyarak yansır. Epidermis tabakasında bulunan melanin maddesi ışığı geniş spektrumlarda soğurur. Derinin altına inilmeye başlayınca dermis tabakasındaki hemoglobin ışığı emer ve kana kırmızı rengini verir. Işığı baskın olarak soğurur. Yine bu tabakada bulunan kalojen fiberler Mie saçılmasını, kalojen fiberlerin ve hücresel yapıların küçük parçacıkları ise Rayleigh saçılması yapar. Derinin alt katmanlarından derinliklere saçılan ışık depolarize olarak ortamdan çıkmaktadır. Bu özellik kullanılarak üst deri ve alt yüzeyden yansıyan ışıklar ayrılabilir. Bu özelliği kullanarak tasarlamış olduğumuz bu sistemdeki polarizörler sayesinde deri yüzeyinden yansıyan ışınlar arası farkları alabilmekte ve gerekli ölçümleri elde edebilmekteyiz. Bu yolla da gelecekte kullanılması muhtemel olan sistemlere dayanak sağlamış bulunmaktayız. Bunlara ek olarak polarize ışığın kullanım alanları bakımından da yol gösterici olacağımıza inanmaktayız. Daha önceki çalışmalarda bir çok görsel yöntem deri yüzeyinin yansıtıcılığının miktarının, derideki yapıların derişiminin ölçülmesinde kullanılmıştır. Optik uygunluk tomografisi kullanılarak deri kanseri tanısı konabilmekte ve güneş ışığın oluşturduğu zararlar yaşa göre derecelendirilebilmektedir. Bu çalışmada ise; deri yapısı hakkında polarize ışığı kullanarak saptamalar yapılmıştır. Polarize ışığın optik uygulaması üzerinden farklı sonuçların sebepleri araştırılmıştır. 1

TEORİ 1.IŞIĞIN KUTUPLANMASI (POLARİZASYON) Işık, insan gözünün algılayabildiği elektromanyetik dalgalar biçiminde yayılan enerjidir. Diğer elektromanyetik ışınımlar gibi, ışık da uzayın her noktasında yayılma doğrultusuna ve birbirine dik elektrik ve manyetik alanların boşlukta yayılması ile belirlenebilir. Şekil 1. Işığın yayılma biçimi Işığın kutuplanması -polarlanma ya da polarizasyon- elektromanyetik ışınımların, içlerinde titreşen elektrik alanın büyüklüğü ile doğrultusunun belirli bir biçimde birbirine bağlı olması özelliğidir. Bu şekilde elektrik alan vektörleri tek doğrultu üzerine indirgenmiş elektromanyetik dalgaya, lineer polarize edilmiş veya kısa polarize edilmiş elektromanyetik dalga denir. Şekil 2.Polarize düzlemi xy olan ve y ekseninde polarize edilmiş bir elektromanyetik dalga Elektromanyetik dalganın polarize edilmesi ilk defa 1938 de E.H.Land tarafından adına polaroid dediği maddeyi keşfetmesi ile gerçekleşmiştir. Polaroid maddeler polarizör de denilmektedir. 2

2. POLARİZE IŞIK ELDE ETME Polarize olmamış ışıktan polarize ışık elde etmenin 4 yolu vardır. 2.1.SEÇİCİ SOĞURMA İLE POLARİZASYON Dağınık gelen ışığı geçirme özelliğine sahip olan polaroid yönelmiş olan ışığı seçici soğurma yöntemi ile polarize eder. Polarizör sadece belirli yönde polarize ışığı geçiren bir materyaldir ve yapısındaki dizilmiş moleküllerle ışığı polarize edebilmektedir. Polarizörden geçen dalgalar polarize ekseni yönünde polarize edilmiş olur. Polarize edilmiş dalgayı tekrar polarize eden ikinci polarizöre analizör denir. Şekil 3. Normal ışığın polarize edilmesi Işık yukarıda açıklanan yollarla üç şekilde polarize olur. 1. Doğrusal(Lineer) polarizasyon 2. Dairesel polarizasyon 3. Eliptik polarizasyon Doğrusal Dairesel Eliptik Şekil 4. Doğrusal dairesel eliptik polarizasyon Doğrusal polarizasyonda dalgalar ölçüleceği gözlem düzlemine doğru ilerlerler. Bu düzlemde, tek bir E bileşkesinin, eğik bir doğru boyunca zamanla harmonik olarak titreştiği düşünülebilir. E alanı bir dalga ekseni boyunca bir dalga boyu yol aldığında tam bir titreşim 3

devri yapar. Bu toplama işleminin aynı şekilde terside yapılabilir, yani bir düzlem kutuplu dalga birbirine dik iki bileşene ayrılabilir. Dairesel ve eliptik polarizasyonda gönderilen ışın polarizöre daire ve elips şeklinde yani tüm alanı tarayarak ulaşır. 2.1.1 MALUS KANUNU Işık şiddeti ışığın elektrik alan bileşenin karesi ile orantılıdır. Malus kanunu polarizörden geçen ışık şiddeti bilgisini sağlamaktadır. Malus kanununa göre lineer polarize bir ışığın elektrik alan vektörü polarizasyondan geçerken Cos(θ) kat azalacaktır ve bu durumda ışık şiddeti polarizörden geçtikten sonra I=I 1 *cos 2 (θ) olacaktır. Bu denklemde θ gelen ışığın polarizasyon ekseni ile polarizör ekseni arasındaki açıdır. I 1 ise gelen lineer polarize ışığın şiddetidir. Işık polarizörden geçtikten sonra polarizasyon ekseni polarizör ekseni ile aynı olacaktır. Sistem şeması Şekil 5 de verilmiştir. E 1 θ (polarize ışık) LP I = I θ E 2 E 2 2 1 cos θ = E cosθ 2 1 I E 2 Şekil 5. Malus Kanununda Sistem Şeması 2.3. YANSIMA İLE POLARİZASYON Yansıma yöntemi ile de kutuplanmış ışık elde edilebilir. Elektromanyetik dalgaların polarize edilmesi sadece polaroid maddelerle olmayabilir, şekil 6 da görüldüğü gibi herhangi bir yüzeyden yansıyan ve kırılarak diğer ortama geçen ışık da polarize olabilir. Ancak yansım açısına bağlı olarak polarize miktarı değişir. Dik yansımalarda polarize sıfırdır. Yansıyan ışık ile kırılan ışık arasındaki açı 90 olması durumunda yansıyan ışın tamamen polarize olur. Şekil 6.Polarize olmuş ışık 4

2.4. ÇİFT KIRILMA İLE KUTUPLANMA Kristallerin çoğu çift kırıcı özelliği gösterirler. Çift kırıcılık, ışığı iki demet haline getirmektedir. Bunun sebebiyse ışığın bu kristaller içindeki her doğrultuda aynı hızla yayılmamasıdır. İkiye ayrılan ışığın her iki kısmı da kutuplanır. Gelme düzlemine, dik olarak kutuplanmış ışına normal ışın, paralel olarak kutuplanmış ışına ise extra normal ışın denir. Bu ışınlardan biri soğurulur (emerek) diğeri ortamdan geçer. Böylece kutuplanmış ışın elde edilmiş olur. Çift kırıcı kristallerde, iki demetin birleştiği bir doğrultu bulunur. Bu doğrultuya optik eksen denir. Şekil 7. Kalsit kristaline giren kutuplanmamış ışık kutuplanmış (O) ışın ve (E) ışın olmak üzere ayrılır. Bu iki ışın birbirlerine göre dik yönlerde kutuplanırlar. 2.5. SAÇILMA İLE POLARİZASYON Işık, gaz gibi parcacıklar sistemine girdiğinde, ortamdaki elektronlar ışığın bir kısmını soğurup sonra tekrar yayarlar, ışığın ortam tarafından soğurulması ve tekrar yayınlanmasına saçılma denir. Bu, dünyadaki bir gözlemciye tepeden ulaşan güneş ışığının kısmen polarize oluş nedenidir. Şekil 8. Kutuplanmamış güneş ışığının hava molekülleri tarafından saçılması. Gelen ışığa dik olarak hareket eden saçılan ışık, düzlemsel kutuplanmıştır çünkü hava molekülündeki yüklerin düşey titreşimi bu yönde ışık göndermez 5

MATERYAL-YÖNTEM Projede ışık kaynağı, 2 adet lineer polarizör, fotoğraf makinesi(canon EOS 40D),mor, yeşil, kırmızı fitlerler, PC, Matlab programı kullanılmıştır. 1.DİKEY VE YATAY POLARİZÖR KULLANILAN SİSTEMLERDE DERİ YAPISINDAN KAYNAKLANAN POLARİZASYON DEĞİŞİMİNİN KARŞILAŞTIRILMASI Kamera Analizör 1. Ölçüm Dikey Işık Kaynağı Polarizör 2. Ölçüm Yatay Sürekli Yatay Görüntüsü alınan el Şekil 9. Sistem şeması Şekil9 da görüldüğü gibi 1.optik sistemde ışık kaynağından çıkan ışınlar polarizörden geçirilerek yatay polarize hale getirilmiştir. Polarize hale gelen ışınlar sistemde elin üzerine düşürülmüş, el yüzeyinden yansıyan ışınlar dikey analizörden geçirilerek kamera ile görüntüsü alınmıştır. Düzenekle yapılan 2.optik sistemde ise ışık kaynağından çıkan ışınlar polarizörden geçirilerek yatay polarize hale getirilmiştir. Polarize hale gelen ışınlar sistemde elin üzerine düşürülmüş, el yüzeyinden yansıyan ışınlar yatay analizörden geçirilerek kamera ile görüntüsü alındı. 6

1 ve 2.optik sistem kullanılarak elde edilen görüntüler kalite yönünden incelenmiş, elde edilen görüntüler karşılaştırılmıştır. Bu görüntüler arasındaki polarizasyon değişiminin nedenlerini oluşturan optik mekanizma incelenmiştir. Resim 1. Ölçüm yapılan düzenek 1.1.ELDE EDİLEN VERİLER 1. ve 2. optik sistem kullanılarak aşağıdaki görüntüler elde edilmiştir. (a) (b) (c) Resim 2.a. Polarize edilmemiş ışıkla b. Yatay polarize edilmiş ışıkla c. Dikey polarize edilmiş ışıkla çekilen görüntü Matlab 7.0 programı ile görüntüler işlenmiş, dokular küçük bölgelere ayrılarak incelenmiştir. 7

(a) (b) (c) Resim 3.a. Polarize edilmemiş ışıkla b. Yatay polarize edilmiş ışıkla c. Dikey polarize edilmiş ışıkla çekilen işlenmiş görüntüler Bu işlenen görüntülerin oluşturduğu sınırlandırılmış bölgelerden en büyük üç tanesi seçilerek görüntüler arasındaki farkı elde edebilmek için grafik çizilmiştir. Grafik 1. Yatay ve dikey polarize ışıkla elde edilen sınırlandırılmış bölgelerin fark grafiği 1.2. VERİLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ 1. Ve 2 sistemde amacımız net görüntü elde etmekti. İşlenen resimlerde yatay analizör kullanılan sistemde dokuların küçük bölgeleri daha net görülmektedir. Bölgeler yansıyan ışıklarla oluşturulmuştur. Sınırları oluşturan parçacıklar arasındaki yarıklardır. Bu yarıklarda bir çok yanısıma sorasında ışık soğrulduğu ve polarize olma özelliği kaybolduğu için fotoğraflarda daha net çıkmıştır. 8

1.3.DERİ YAPISININ POLARİZASYON DEĞİŞİMİNE ETKİSİ Kullanılan sistemde giriş kısmında da bahsettiğimiz gibi derinin biyolojik dokusu normal ışığın dağılmasına neden olur (Resim 2.a). Deri yüzeyinde normal yerine polarize ışık kullanmak, yüzeysel katmanlardan gelen ışığın ayrılmasında etkili olmaktadır. Polarize edilmiş ışık derinin yüzey sınırına ulaşınca bir kısmı doğrudan yansırken bir kısmı alt tabakalara ulaşır ve dokuda yayılır. Işık kaynağı Üstyüzey katmanı Doku Derin katman Şekil 10. Deri dokusunda polarizasyon değişiklikleri Alt yüzeyde, derin katmanda, yayılan ışınlar katmanda bulunan maddelerin derişimlerine bağlı olarak soğurulur ve saçılıma uğramaktadır. Parçacıklarla ışık arasında üç tip etkileşim olur. Dalga boyu parçacığın boyutundan çok küçükse geometrik yansıma (derinin üst yüzeyinde), dalga boyu parçacığın boyutundan çok büyükse Rayleigh saçılması ve dalga boyu parçacığın boyutuyla neredeyse eşitse Mie saçılması (derinin alt katmanlarında) gerçekleşir. Buna göre; alt kısımlara ulaşıp sonra yansıyan ışık depolarize olmuştur (Şekil10). Yatay polarizörle alttan gelen ışımalar ayrılmış olur, üsttekiler toplanmış olur. Bu da üstyüzey katmanının görüntüsünü daha net elde etmemizi sağlar (Resim 2.b). Dikey polarizer kullanılan sistemde deri üst yüzeyinden direk, polarizasyon özelliğini koruyan ışık yansımanın yanında, derinin alt tabakalarda saçılma ile yayılıp sonra deri yüzeyini terk eden depolarize ışıkta bulunmaktadır (Şekil 11). Elde edilen verilerden de anlaşılabileceği gibi dikey polarizörde daha çok polarizasyon özelliğini kaybetmiş kısım çekilmektedir. Yani derinin üst yüzeyinden daha çok alt yüzeyden görüntü alınmaktadır. Bu, görüntü işlendikten sonra büyük bölgelerin oluşmasına neden olmaktadır ve netlik azalmaktadır (Resim 2.c). Deri üst yüzeyi üzerindeki yapıları tespit etmekte güçlük yaratmaktadır. 9

Polarizör Polarize ışık polarizör Depolarize ışık Şekil 11. Deri yüzeyinden yansıma 2. YATAY POLARİZÖR KULLANILAN SİSTEMLERDE DERİ YAPISINDAN KAYNAKLANAN POLARİZASYON DEĞİŞİMİNİN İNCELENMESİ Polarizasyon değişimi ile elde edilen yatay polarizasyon sisteminin uygulaması yapılmıştır. Örnek bir biyomedikal uygulamadır. Yatay polarizasyon yapılarak çeşitli yaşlardaki kadın ve erkek el görüntülerinde en temiz bölge seçilerek Matlab programıyla işlenmiş ve karşılaştırılmıştır. Polarizasyon değişimi ve yaş değişimi arasındaki ilişki incelenmiştir. 2.1.ELDE EDİLEN VERİLER (a) (b) (c) Resim 4.a. 31 yaş b.45 yaş c. 62 yaş için yatay polarizasyon sistemiyle elde edilen görüntüler (Erkek) 10

(a) (b) (c) Resim 5.a. 31 yaş b. 45 yaş c. 62 yaş; yaş gruplarındaki erkekler için yatay polarizasyon sistemiyle elde edilen işlenmiş görüntüler (Erkek) Grafik 2. Yaş- sınırlandırılmış bölgelerin değişimi grafiği(erkek) Aynı işlem, yaş- sınırlandırılmış bölgelerin büyüklüğü ilişkisi kadın örneklerde işlenmiştir. (a) 11

(b) (c) Resim 6.a. 29 yaş b. 35 yaş c. 46 yaş gruplarındaki kadınlar için yatay polarizasyon sistemiyle elde edilen görüntüler(kadın) (a) (b) (c) Resim 7.a. 29 yaş b. 35 yaş c. 46 yaş; yaş gruplarındaki kadınlar için yatay polarizasyon sistemiyle elde edilen işlenmiş görüntüler (Kadın) Grafik 3. Yaş- sınırlandırılmış bölgelerin değişimi grafiği(kadın) 12

2.2. VERİLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ Tüm yaş aralıklarında yatay polarizör ve yatay analizör kullanarak elde edilen görüntülerde ayrıntı görülebilmektedir. Bu görüntüler işlenmiş ve her yaşın en geniş üç parçası seçilmiş, farklı yaş gruplarına göre karşılaştırılmıştır. Dokular üzerinde seçilen çizgilerle sınırlandırılmış bölgeler kadın ve erkek örneklerde yaşlanmayla beraber genişlemektedir. En geniş bölgenin alanı artışının yaşla doğru orantılı olduğu saptanmıştır. En büyük parçalar 55 ile 65 yaşları arasında ortaya çıkmaktadır (Grafik 2-3). İkinci gruptaki kadın örneklerden alınan sonuçlar birinci gruptakilere benzer özellikler göstermesine rağmen bu artış erkeklere oranla daha hızlı olmaktadır. 2.3.BİYOMEDİKAL UYGULAMALARIN İNCELENMESİ Yaşlandıkça derideki yüzey gerginliği azalmaya başlar, yassılaşır ve yarıklar belirginleşir. Daha ince, hassas, transparan, kuru, kırışık ve kan hücrelerinin azalmasıyla da soluk bir görüntü net olarak görülmektedir. Elin yüzeyi netliğini yaşlanmayla beraber kaybeder. Bundan dolayı yüzeyi oluşturan parçaların sayısı ve boyutu insan yaşını hesaplamada kullanılabilir. Ayrıca bu görüntülerin karşılaştırılması ile üst yüzeydeki kanser hücreleri, zararli benlerin tespiti gibi uygulamalar her yaş grubu için mümkün olabilecektir. 3. FARKLI DALGA BOYLARINDA (KIRMIZI, YEŞİL, MOR) YATAY VE DİKEY POLARİZASYON YÖNTEMİ İLE DERİ YAPISINDAN KAYNAKLANAN POLARİZASYON DEĞİŞİMİNİN İNCELENMESİ Kamera Analizör Yatay Işık Kaynağı Polarizör Yatay 1. Deney Kırmızı Filtre 2. Deney Yeşil Filtre 3. Deney Mor Filtre El Örneği Şekil 12. Sistem şeması 13

Şekil 12 de görüldüğü gibi ışık kaynağından çıkan ışınlar polarizörden geçirilerek yatay polarize hale getirilmiştir. Geçen ışınların önüne mor, yeşil ve kırmızı filtreler konularak ışığın dalga boyu değiştirilmiş ve el yüzeyinden yansıyan ışınlar yatay analizörden geçirilerek kamera ile görüntüsü alınmıştır. 3.1.ELDE EDİLEN VERİLER (a) (b) (c) (d) Resim 8.a. Normal ışıkta b. Kırmızı ışıkta c. Yeşil ışıkta d. Mor ışıkta yatay polarize edilmiş el görüntüleri 14

(a) (b) (c) (d) Resim 9.a. Normal ışıkta b. Kırmızı ışıkta c. Yeşil ışıkta d. Mor ışıkta yatay polarize edilmiş el görüntülerinin işlenmiş halleri Grafik 4. Farklı dalga boylarındaki sınırlanmış bölgelerin karşılaştırılması 1: Kırmızı ışıkta 2:Yeşil Işıkta 3: Mor Işıkta 15

3.2. VERİLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ Sınırlanmış bölgelerin büyümesinin anlamı; işlenen bölgenin ışığı çok yansıtması ve alanların sınırlarını oluşturan yarıklara çok daha fazla ışık gelmesi bu yüzden net bir görüntü çekilememesi demektir. Alanların büyüklüğü kırmızı ışıkta en az ölçülmektedir, kırmızıda en çok ışık yansıması ve en az ışık soğurulması gerçekleşmektedir. Kırmızıdan mora doğru gittikçe deri yüzeyinden yansıyan ışık azalmaktadır. 3.3. DALGA BOYLARI FARKLI POLARİZE IŞIĞIN DEĞİŞİMİNE DERİ YAPISININ ETKİSİ Derinin yapısında bulunan melanin, hemoglobin, kılcal kan damarları gibi biyolojik değişkenlerinin derişiminin polarize ışığı soğurma, yansıtma oranının farklı olması ve ayrıca kalojen fiberler gibi maddeler tarafından ışığın saçılmasıdır. Kullandığımız filtreler değişik dalga boyu aralığını kapsamaktadır. Bu filtrelerin dalga boyu aralıkları 400-500 nm (mor), 500-600 nm (yeşil), 600-700 nm (kırmızı) aralığındadır. Bu fotoğraflarda ayrıca deriden yansıyan ışığın dalga boyuna bağlı olarak değiştiğini, en fazla yansımanın 600-700 nm bölgesinde olduğu da gözlenmiştir. Bunun sebebi konusundaki araştırmalarımızda hemoglobinin 600-700 nm aralığında yansıtma özelliğinin fazla olduğunu bulunmuştur. Bu durumun ayrıca kandaki hemoglobin miktarı belirlenmesinde de kullanabileceğini düşünmekteyiz. Kırmızı bölgedeki yansıma yeşil bölgedeki yansımadan 3 kat fazla olmaktadır. Burada dikkatimizi çeken diğer özellik aynı sistemde üst deri yüzeyine gönderilen ışığın aynı yaştaki açık ve koyu tenli insanda farklı sonuç çıkarmasıdır. (a) (b) Resim 10.a. 40 yaş Melanin Koyu Ten b. 40 yaş Melanin Açık Ten Bunun nedeni ise epidermis tabakasındaki melanin maddesinin ışığı soğurur ve yansıtır.bu iki özellik melaninin oranına gore artar ya da azalır, bireyden bireye değişir.melaninin ışığı 16

soğurma düzeyi kırmızı ışıkta en yüksektir.bu durumda iki farklı tende kırmızı ışıkta net görüntü elde edilmesine rağmen koyu ten ışığı daha çok soğurmaktadır.koyu tende melanin oranı fazla olmasından dolayı soğurma fazladır. Buradaki polarizasyon değişimi melanin miktarı ile ilgili uygulamalarda kullanılabilme imkanı sağlayacaktır. Örneğin eğer bu sistem cilt hastalıklarını belirlemek için kullanılacaksa kırmızı dalga boyunda ölçüm yapmak açık tenli insanlarda avantaj yaratacaktır. Gözlenen diğer bir nokta ise, yeşil ışık altında paralel ve dikey polarizörler kullanarak oluşturulan sistemde avuç içinden elde edilen görüntülerde parlak bölgeler elde edilmiştir. (a) Resim 11.a. 58 yaş b. 32 yaş gösterilmesi (b) için yeşil ışık altında görüntü üzerinde su miktarlarının Bu bölgeler su oranının fazla olduğu bölgelerdir. Eldeki su oranı yaşa göre değişmektedir. Su avuç içinde belli bölgeler üzerinde toplanır. Yaşla birlikte bu bölgeler ya azalır ya da yok olur. Bu avuç içinde en iyi gözlemlenmektedir. Bu gözlem en iyi yeşil filtre altında olmaktadır. Bunun nedeni ışığın dalga boyudur. 500-600nm de yeşil ışık gönderilen deri dokusundan yüksek su derişimi olan bölgeler ışığı çok yansıtmaktadır. Yaş değişimiyle beraber avuç içindeki noktalardan bazılarının yok olduğu gözlenmiştir. Bu çalışmada bize su miktarı ile ilgili yapılabilecek ölçüm ya da derinin esnekliğini arttırmaya yönelik bir takım estetik uygulamalarda yeşil ışığın avantaj yaratabileceğini göstermiştir. 17

SONUÇ VE TARTIŞMA Bu çalışma polarize ışığın cildi görüntüleme için kullanımına odaklanmıştır. Tasarlanan bu sistemdeki polarizasyon değişimi ile daha net bir şekilde doku yüzeyi gözlemlenebilmekte ya da alt yüzey doku yapılarının miktarları ve optik özellikleri konusunda yorum yapılabilmektedir. Optik polarizasyon sisteminde analizörün yatay yönlendirmesi, yatay yönlendirilmiş ışığın yansıdıktan sonra deri yüzeyini vurgulaması amacıyla kullanılmıştır.böylece analizör deri yüzeyinden yansıyan ışınları kabul eder.analizörün dikey yönlendirilmesi ise; cilt yüzeyindeki yansımayı bastırarak deri yüzeyi altındaki doku yapılarını vurgular. Bunu yüzey parlaklığını reddetip, doku içinde saçılan ışığı kabul ederek yapar.doku içinde dağılarak yansıtılmış ışık derinin derinliklerine giren ışınlardan oluşur. Bizim bu verileri elde edebilmemizin temel nedeni kullanmakta olduğumuz polarize ışık teknolojisidir. Kurduğumuz bu sistem geliştirildiğinde, örneğin sisteme bir mikroskop eklenip görüntü alındığında; özellikle dermatoloji olmak üzere tıpta değişik alanlarda kullanılabileceğini düşünmekteyiz.sistemde polarize ışık kullanılarak insan bedeni üzerinde farklı deri bölgeleri incelenebilmekte ve seçilen bölgenin yapısal analizinin (deri yüzeyindeki kırışıklıklar, lekeler, kızarıklıklar, deri dokusundaki madde miktarları, vs.) yapılabilmesine olanak sağlamaktadır.örnek vermek gerekirse bu sistemle derinin üst katmanlarında bulunan melanin miktarı ve bu miktara bağlı çeşitli cilt hastalıkları, kanser, doğum lekesi, güneş lekesi oluşumu tespit edilebilir, erken teşhis yöntemiyle önceden müdahele sağlanır. Bir diğer örnek kullanım alanı ise; sistemde billuribin miktarının soğrulma miktarına bakılarak kalibrasyonu yapılırsa, yeni doğan bebeklerde biluribin miktarı kan almadan ağrısız ve daha hızlı bir şekilde ölçülüp, sarılık tespiti yapılabilir. Ayrıca maliyeti düşük olan bu sistemle görüntünün bir kopyası hastaya verilebilecektir, görüntü internet yoluyla paylaşılabilecektir.bu özellikle takip edilmesi gereken cilt hastalıkları için önemli bir ilerlemedir. 18

KAYNAKÇA 1. Giancoli D.C.,(2005), Physics, Pearson Education Publishing Company, NJ;USA 2. Hecht E.,(1999),Optik, Akademi Yay, İstanbul 3. Jacques, S. L., Ramella-Roman, J. C., Lee, K., (2002), Imaging skin pathology with polarized light, Journal of Biomedical Optics, 7(3), sayfa 329-340 4. Tekin L., Özer A., Candan H., Fizik 4 Dalgalar ve Atom, Sürat Yayınları, 1998 5.Krishnaswamy,A., Baranoski,G.V.G., (2004), A Study On Skin Optics, Technical Report CS 6.Arimato,H.,(2006),Estimation of water content distribution in the skin using dualand polarization imaging, Skin Research and Technology, 2007; sayfa 13 19

TEŞEKKÜR Bu projede; Teorik çalışmalarımızda ve laboratuvar uygulamalarımızda bize rehberlik yapan Ege Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Öğretim görevlisi Ar. Gör. Yavuz Öztürk e ve fizik öğretmenimiz A. Ruhşah Erduygun a, Matlab görüntü işleme çalımalarımıza destek olan Alper Bayrak a, Tüm çalışma sürecinde bize destek veren Eğitim koordinatörümüz Yavuz Kahraman, müdürümüz Aylin Musluoğlu ve müdür yardımcımız Necla Atıl a, el görüntülerini aldığımız tüm öğretmenlerimize, Ve son olarak bize inanan, çalışmalarımız boyunca hep yanımızda olan ailelerimize, Teşekkür ediyoruz. Saygılarımızla, Arda Tekeli, Ege Güçlü Asan 20