Métodos polarimétricos para la mejora de imágenes en aplicaciones biológicas

• Albert Van Eeckhout ^[1]
  1. [1] ALBA Synchrotron Light Source, Carrer de la Llum 2-26, 08290 Cerdanyola del Vallès, Barcelona, Spain
• Localización: Óptica pura y aplicada, ISSN-e 2171-8814, Vol. 57, Nº. 3, 2024
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Polarimetric methods for the image enhancement in biological applications
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• Resumen
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    Este artículo resume el trabajo de investigación llevado a cabo por el autor en el Grupo de Óptica de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) para la realización de la Tesis Doctoral "Polarimetric methods for the image enhancement in biological applications" dirigida por el Dr. Ángel Lizana Tutusaus y el Cat. Juan Campos Coloma. En ella se estudia, por primera vez, la implementación experimental de una serie de métodos polarimétricos para mejorar el análisis y la visualización de tejidos biológicos, tejidos animales y vegetales. Se ha investigado la relación entre los dos principales grupos de técnicas polarimétricas, las Puertas de Polarización (del inglés Polarization Gating) y las técnicas basadas en la medida de la matriz de Mueller, y se ha propuesto un nuevo método para obtener Puertas de Polarización en base a medidas de una única matriz de Mueller. Debido a que, hasta el momento, el análisis de la despolarización de la luz en estudios biomédicos se restringe al uso de observables globales, se analiza el interés de utilizar en dicho contexto los Índices de Pureza Polarimétrica, que son un grupo de observables que describen con más detalle las propiedades de despolarización de la muestra. Estos se aplican a la inspección de tejidos de origen animal, permitiendo mejorar la visualización de tejidos, revelando ciertas estructuras ocultas en canales de despolarización estándar, y también mejorando la eficiencia al clasificar diferentes tipos de tejido. También se estudia el uso de la polarimetría en tejidos de origen vegetal, ámbito en el que las técnicas basadas en la matriz de Mueller son escasamente utilizadas. Por ello, los estudios con muestras de origen vegetal se centran en el potencial de la polarimetría de Mueller, obteniendo como resultado información complementaria, o incluso superior en ciertos casos, a otras técnicas ópticas no polarimétricas.

  • English

    This paper summarizes the research work undertaken by the author at the Optics Group of the Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) for the completion of the Doctoral Thesis “Polarimetric methods for image enhancement in biological applications” supervised by Dr. Ángel Lizana Tutusaus and Prof. Juan Campos Coloma. It is studied, for the first time, the experimental implementation of a series of polarimetric methods to improve the analysis and visualization of biological tissues, both animal and plant tissues. The Thesis analyses the relationship between the two main groups of polarimetric techniques, Polarization Gating and Mueller matrix-based techniques, and a new method to obtain Polarization Gates based on measurements from a single Mueller matrix is proposed. Since the analysis of light depolarization in biomedical studies is restricted to the use of global observables, we studied the interest of applying to the study of biological tissues the Indices of Polarimetric Purity, a group of specialized observables that describe the depolarization properties of samples in more detail. These are applied in the inspection of animal tissues, improving tissue visualization, revealing certain structures hidden in standard depolarization channels, and also enhancing efficiency in classifying different types of tissue. The Thesis also studies the use of polarimetry in plant tissues, an area where Mueller matrix-based techniques are scarcely used. For this reason, our studies with plant samples focus on the potential of Mueller polarimetry, resulting in complementary, or even yielding to superior information, to other non-polarimetric optical techniques.