سرطان ضایعات رنگدانه ای یا ملانوما در مراحل اولیه شباهت بسیاری به ضایعات رنگدانه ای خوش خیم دارد. درموسکوپ به عنوان رایج ترین ابزار تشخیصی، تنها مشخصات ظاهری و مورفولوژی ضایعه را مورد بررسی قرار می دهد که در تشخیص زودهنگام ملانوما کارایی لازم را ندارد. از اینرو مهمترین چالش پزشکی در این زمینه، فقدان وجود تکنیک تشخیصی توانمند برای تشخیص زودهنگام و غیرتهاجمی ملانوما در اولین مراجعه بیمار به پزشک است. اندازه گیری خواص اپتیکی بافت به منظور تشخیص و مطالعه پیشرفت بیماری یکی از زمینه های تحقیقاتی رو به گسترش است. اندازه گیری پلاریزاسیون (پلاریمتری) در بافت های بیولوژیکی ابزار نیرومندی است که منجر به استخراج ویژگی هایی از آن می شود که بافت را از جنبه هایی فراتر از ویژگی های ظاهری، مورد مطالعه قرار می دهد. پلاریمتری از طریق اندازه-گیری ماتریس مولر امکان پذیر است. اما چالش مهم آن، تفسیر این ماتریس در بافت های بیولوژیکی و تعیین پارامترهای پلاریزاسیونی که به تغییرات بافت پاسخ دهند، است. بافت های بیولوژیکی از نظر خواص پلاریزاسیونی محیط های پیچیده قلمداد می شوند، بطوریکه کدر با خاصیت دپلاریزه کنندگی نور پلاریزه، ناهمسانگرد و دارای خاصیت اختلاف تضعیف می باشند. هدف از این تحقیق مشخصه سازی پلاریزاسیونی ضایعات ملانوما با استفاده از تفسیر ماتریس مولر و پایش تغییرات سلولی و ساختاری در مشخصه های پلاریزاسیونی است. در راستای اهداف این تحقیق، دو روش برای تفسیر ماتریس مولر نمونه های پیچیده ارائه شده است. روش اول بر مبنای تجزیه بردار استوکس نور خروجی از نمونه به دو بخش، یک بخش کاملا پلاریزه و بخش دوم کاملا دپلاریزه شده است، بطوریکه یک بخش خواص غیردپلاریزه کنندگی (مانند خواص ریتاردنس) و بخش دوم خواص دپلاریزه کنندگی (مانند ضریب دپلاریزاسیون خالص) را توصیف می کند. در روش دوم، آنالیز مقادیر منفرد ماتریس مولر مورد بررسی قرار گرفته است و بر مبنای این مقادیر، پارامترهای اختلاف تضعیف و ضریب دپلاریزاسیون تخمین زده شده اند. در این تحقیق، نمونه آزمایشگاهی سیستم اندازه گیری ماتریس مولر به صورت نیمه اتوماتیک طراحی و پیاده سازی شده است. به منظور پایش تغییرات پلاریزاسیونی در فرایند پیشرفت ضایعات رنگدانه ای، نمونه های فانتوم که شبیه-ساز ضایعات رنگدانه ای هستند، ساخته شده اند. افزایش غلظت ملانین و افزایش تجمع سلول های ملانوسیت، در فانتوم ها شبیه سازی شده است. تصاویر پارامترهای پلاریزاسیونی حاصل، با روش آنالیز ماتریس هم رخدادی سطوح خاکستری (glcm) مورد پردازش قرار گرفته است. فاز دوم آزمایشات پلاریمتری بر روی نمونه های بافت ex-vivo از ضایعات رنگدانه ای خوش خیم و ملانوما انجام شده است. با تحلیل و مقایسه نتایج این فاز با نتایج حوزه فانتوم و شواهد هیستولوژی، می توان نتیجه گیری کرد که نواحی با ضریب دپلاریزاسیون کم در تصاویر ضریب دپلاریزاسیون، بیانگر محل توده های ملانین در ضایعه است که الگوی آن مطابق با شواهد هیستولوژی است. علاوه بر این آنالیز آماری تحلیل واریانس نشان می-دهد، ویژگی های استخراج شده از ماتریس مولر تفاوت معناداری را بین داده های خوش خیم و ملانوما نشان می دهند ((p<0.05. با استفاده از این ویژگی ها و طبقه بند k نزدیکترین همسایگی (knn)، می توان ضایعات ملانوما را با دقت 9/90% از ضایعات خوش خیم تفکیک کرد. نتایج این تحقیق، قابلیت روش مشخصه سازی پلاریزاسیونی را در تشخیص زودهنگام ملانوما نشان می دهد.