Biyofotonik ve Optik Görüntüleme

Baş Araştırmacı: Doç. Dr. Serhat TOZBURUN

İzmir Biyotıp ve Genom Merkezi bünyesindeki Tozburun Laboratuvarı, gelişmiş optik görüntüleme sistemlerini akıllı algoritmalar ve tedavi problarıyla entegre eden teknolojiler geliştirerek anında ve bilgiye dayalı klinik müdahaleleri mümkün kılar. Tanı ve tedaviyi ayrı, çoğunlukla zaman alıcı aşamalar olarak ele alan geleneksel iş akışlarının aksine, “gör ve tedavi et” yaklaşımımız; özellikle yapay zekâ destekli görüntü analiziyle gerçek zamanlı tıbbi ve biyomedikal görüntülemeyi birleştirerek patolojik durumları saptar ve anlık tedavi kararlarını yönlendirir. Laboratuvarımız başlıca optik görüntüleme, termal tedavi ve ısıl olmayan (non-termal) tedavi gibi biyomedikal teknolojilerin endoskopik girişimlere uygulanmasına odaklanır. Endoskopi ile yapay zekâ temelli gerçek zamanlı analizin birleşimi eşi görülmemiş bir hassasiyet sunar. Optik görüntüleme yetkinliklerimiz arasında optik eş-fazlı tomografi ve holografik görüntüleme gibi teknikler yer almakta olup, doku ve hücresel düzeylerde yüksek çözünürlüklü, invazif olmayan görüntüler sağlar. Geleneksel beyaz ışık görüntülemeden elde edilen anatomik ve yüzeysel bilgiyi gelişmiş optik yöntemlerle ve makine öğrenimi destekli hızlı veri yorumlamasıyla birleştirdiğimizde, optik araçlarımız uzman hekimlerin anormallikleri son derece ayrıntılı biçimde görselleştirmesine ve bunları derhâl ve doğru şekilde tedavi etmesine olanak tanır. Biyomedikal mühendisliğin, optik görüntülemenin, endoskopik termal ve non-termal tedavilerin ve yapay zekânın güçlü yönlerini bir araya getirerek, özellikle gastroenterolojide uzman hekimlerin hastaları daha verimli, güvenli ve etkili biçimde teşhis ve tedavi etmesini sağlayan; böylece birden fazla randevu gereksinimini ortadan kaldıran yenilikçi teknolojiler sunuyoruz. Son çalışmalarımız, koagülasyonu özofagusun yüzeyel tabakalarıyla sınırlayan negatif basınçlı, kap (cap) tabanlı endoskopik yaklaşımlara ve dinamik termal görüntü sınıflandırma yöntemlerine odaklanmaktadır. Projelerimiz TÜBİTAK, TÜSEB, Horizon 2020 ve Horizon Europe tarafından desteklenmiştir.

Araştırma Alanları

• Lazer–doku etkileşimi, fototermal koagülasyon ve derinliği sınırlı ablasyon yaklaşımları.
• Klinik çeviriye yönelik endoskopik kap/kapsül tasarımları ve görüntüleme sistemleri.
• İşaretleme gerektirmeyen canlı hücre ve doku görüntüleme için dijital holografik mikroskopi.
• Yapay zekâ temelli görüntü tamamlama/sınıflandırma (OKT A-tarama tahmini, dinamik termal görüntü sınıflandırması, dijital holografi).
• Optik sinir uyarımı.
• Tarama kaynaklı optik eş-fazlı tomografi (OKT)
• Gerdirilmiş darbe kip kilitlemeli lazer kaynakları
• Optik darbe üretimi, spektral filtreleme ve tarama protokollerine yönelik patentli yöntemler.

Yayınlar

An endoscopic approach providing near‐infrared laser‐induced coagulation with accurate depth limits, Journal of Biophotonics, 2024.

Guide mapping for effective superficial photothermal coagulation of the esophagus using computer simulations with ex vivo sheep model validation study, Lasers in Surgery and Medicine, 2022.

A 1060 nm stretched-pulse mode-locked wavelength-swept laser source providing an A-scan rate of 20 MHz, Optik, 2022.

Monte-Carlo method-based simulations for photothermal mucosa coagulation with accurate depth limits, Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 2022.

Vagus nerve bundle stimulation using 1505-nm laser irradiation in an in-vivo rat model. Journal of Biophotonics, 2021.

Projeler

Devam Eden

The Scientific and Technological Research Council of Turkey- TUBITAK- RD: Hassas Fototermal Koagülasyon Derinliği Üreten ve Konumlamaya İmkân Veren Bir Endoskop Başlığı, Yürürlükte

Avrupa Birliği- Ar-Ge: Advancing Mountable Endoscopic Cap for Precision Oesophageal Mucosal Resurfacing with Non-Thermal Ablation, Başladı, Yürürlükte

Tamamlanan

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu - TÜBİTAK - Ar-Ge : İki Faz Kipleyicisi Ve Kromatik Dağılım ile Dalgaboyu-Adımlayan Bir Lazer Kullanılarak Optik Bölgesi Seyrek Örnekleme Temelinde Çalışan Optik Eş-Fazlı Tomografi Cihazının Geliştirilmesi, Tamamlandı

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu - TÜBİTAK - Ar-Ge : Optik Eş-Fazlı Tomografi İçin Tamamen Fiber Optik Ögelerden Kurulu Çoklu-Megahertz Hızında Optik Dalgaboyu Tarayan Lazer, Tamamlandı

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu - TÜBİTAK - Ar-Ge : Sınırlandırılmış Foto-Isısal Erime/Ablasyon Sağlayan Yeni Nesil Bir Aparat Geliştirilmesi, Tamamlandı

Avrupa Birliği - Ar-Ge : Well-Confined Mucosal LasEr Ablation with a Negative Pressure Based Endoscopy Capsule, Tamamlandı

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu - TÜBİTAK - Ar-Ge : ENABLE: Endoscopic Mucosa Ablation Device for Barrett’s Esophagus Using Infrared Lasers., Tamamlandı

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu - TÜBİTAK - Ar-Ge : Optik Eş-Fazlı Tomografi Güdümlü Bir Lazerle Sinir Uyarımı Sisteminin Geliştirilmesi, Başladı, Tamamlandı

Türkiye Sağlık Enstitüleri Başkanlığı - TÜSEB - Ar-Ge : Kesin ablasyon limitleri ile termal olmayan mukozal ablasyon için endoskopik başlık, Başladı, Tamamlandı

Patentler

Serhat Tozburun ve İbrahim Akkaya 2024, Optik darbe üretmek için optik faz modülasyonu, optik faz geri-modülasyonu ve spektral optik filtreleme kullanan yöntem ve cihaz, 2020 12,212,114

Serhat Tozburun, Merve Turker-Burhan, Ender Ellidokuz 2024, Sınırları tanımlı anormal mukozal doku ablasyonu için negatif basınç temelli görüntüleme ve tedavi aparatı ve sistemi ve sistemin çalışma yöntemi, 18/276,874

Serhat Tozburun 2024, Taramalar arası geniş ve dinamik bir zaman aralığı üretmek için niteliği değiştirilmiş elektriksel dalgalar temelli yüzey tarama deseni/protokolü kullanan sistem ve yöntem, 2021 18/274,205

Benjamin Vakoc, Meena Siddiqui ve Serhat Tozburun 2018, System, apparatus and method for utilizing optical dispersion for fourier-domain optical coherence tomography, US10058250B2; US10966613B2; WO2015013651A2; ES2893237T3; EP3025173B1

Nathaniel Michael Fried, Serhat Tozburun 2013, Continuous-wave optical stimulation of nerve tissue, 2013 13/530,465

Ekip

Aktif Üyeler

Ender Berat Ellidokuz (Araştırmacı)

Merve Türker Burhan (Araştırmacı) 

Müge Topcu (Doktora Öğrencisi)

Polatkan Özcan (Doktora Öğrencisi)

Seval Ünal (Doktora Öğrencisi)

Giray Nuri Maviş ( Yüksek Lisans Öğrencisi)

Merve Gülerim (Yüksek Lisans Öğrencisi)

Ceylan Avcı (Misafir Araştırmacı)

Önceki Üyeler 

İbrahim Akkaya (Araştırmacı)

Emirhan Tosun (Araştırmacı)

Merve Türker Burhan (Doktora Öğrencisi)

Ozan Yetiş (Yüksek Lisans Öğrencisi)

Hanife Gökkan (Yüksek Lisans Öğrencisi)

Güldeniz Gülcan (Yüksek Lisans Öğrencisi)

Berfin Arlı (Yüksek Lisans Öğrencisi)

Seval Ünal (Yüksek Lisans Öğrencisi)