Imagerie médicale photonique

Imagerie médicale photonique:
les grands principes
JEAN-FRANÇOIS LE GARGASSON
INSERM LABORATOIRE DE PHYSIOPATHOLOGIE
CELLULAIRE ET MOLÉCULAIRE DE LA RÉTINE
INSTITUT DE LA VISION
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EN
But de l’imagerie photonique
Obtenir des informations sur l’interaction entre les photons
et la matière en un endroit le plus précis possible des tissus.
y Issues d’une source primaire
y
{
{
{
{
y
Transmission
Réflexion
Absorption
diffusion
Issues d’une source secondaire
{
Fluorescence
Ù
Ù
Auto fluorescence
Fluorescence induite par un marqueur
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EN
Problématique de l’imagerie photonique
y Les déformations du plan d’onde (aberrations)
{ Optique adaptative
y La diffusion dans les tissus (trouver les bons photons)
{ Filtration confocale
{ Cohérence optique
{ Vitesse de transit
{ Déconvolution tridimensionnelle
{ Sélection du tissu par sa réponse chromatique
y La perte énergétique d’information
{ Choix de la source
{ Choix du détecteur
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EN
Compenser les aberrations géométrique
y Optique adaptative
{ Lutte contre les
déformations du front
d’onde
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EN
Optique adaptative
y Compensation
des
aberrations
géométriques
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EN
Optique adaptative
y Efficacité du système :
{ augmente la résolution par 10 environ
Sans optique adaptative
Avec optique adaptative
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EN
Optique adaptative
y Visualisation des
photorécepteurs
Reconnaissance automatique
et comptage des cônes
15 µm n
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EN
Optique adaptative
y Exemples d’applications
Activité dans les vaisseaux
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EN
Optique adaptative
y Activité dans le lit capillaire
Le vaisseau devient un
cytomètre de flux
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EN
Trouver les bons photons
Absorption
“Snake” component
Incident
light
Diffuse
reflectance
Diffuse
n
transmittance
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EN
Sélectionner les photons
y Filtration géométrique des rayonnements
y Filtration temporelle des rayonnements
y Sélection mathématique des photons
y Temps de parcours des photons
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EN
Filtration confocale
y Élimination
géométrique de la
diffusion
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EN
Filtration confocale
y La filtration confocale
permet de réaliser des
coupes tomographiques
Influence du trou de filtration
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Coupes tomographiques
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Pr
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EN
Filtration confocale en ophtalmologie
y Exemple du scanning
laser ophthalmoscope
CSLO
Microscopie confocale de cornée
Fond d’œil SLO
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EN
Filtration confocale & micro-endoscopie
y Microscopie confocale fibrée: sonde de 800 µm
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EN
Sélectionner les photons (cohérence optique)
y Filtration géométrique des rayonnements
y Filtration temporelle des rayonnements
y Sélection mathématique des photons
y Temps de parcours des photons
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EN
Cohérence optique
y Sélection des photons par des interférences
Broad spectrum
source
Référence
Detector
Lc/2
échantillon
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EN
Cohérence optique
y Exemples d’applications
Light beams
Histology
(rat cornea)
OCT A
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Image
A
on(xz)
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EN
Cohérence optique
y Exemple sur la peau
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EN
Performances comparées optique-ultrasons
Resolution (log)
1 mm
Ultrasound
100 μm
10 μm
1 μm
Standard
clinical
High
frequency
biphotonique
Confocal
microscopy
OCT
1 mm
1 cm
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Penetration depth P
(log)
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10 a
cm
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Pr
EN
Sélectionner les photons
y Filtration géométrique des rayonnements
y Filtration temporelle des rayonnements
y Sélection mathématique des photons
y Temps de parcours des photons
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EN
Déconvolution tridimensionnelle
y La déconvolution permet d’éliminer la diffusion
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EN
Sélectionner les photons
y Filtration géométrique des rayonnements
y Filtration temporelle des rayonnements
y Sélection mathématique des photons
y Temps de parcours des photons
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A
EN
Vitesse de transit
y Sélection des
photons par
ordre d’arrivée
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EN
Vitesse de transit
y Mamographie
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EN
Imagerie fonctionnelle chimique
y Absorption des photons
y Fluorescence
y Autofluorescence
y Bioluminescence
y Fluorescence Raman
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EN
Imagerie fonctionnelle chimique
y Absorption et diffusion de la lumière
Absorption dans le tissu aortique
Diffusion dans la peaun
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EN
Imagerie spectrale d’absorption
y Sélection d’un tissu par
ses caractéristiques
d’absorption des
longueurs d’ondes.
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EN
Imagerie fonctionnelle chimique
y Absorption des photons
y Fluorescence
y Autofluorescence
y Bioluminescence
y Fluorescence Raman
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EN
Imagerie de fluorescence
y La fluorescence d’un marqueur permet de visualiser
la cible: interaction photon électron.
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EN
Imagerie de fluorescence
y Sélection du tissu
par un marquage
spécifique
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EN
Imagerie de fluorescence
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EN
Imagerie de fluorescence
y Imagerie mono
photonique et
biphotonique
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EN
Imagerie fonctionnelle chimique
y Absorption des photons
y Fluorescence
y Autofluorescence
y Bioluminescence
y Fluorescence Raman
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EN
Imagerie d’autofluorescence
y Propriétés d’ autofluorescence électronique des
tissus
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EN
Imagerie fonctionnelle chimique
y Absorption des photons
y Fluorescence
y Autofluorescence
y Bioluminescence
y Fluorescence Raman
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EN
La bioluminescence
y Émission de lumière froide luciférase
{ Production de photons par une réaction chimique
y Gène lux opéron
y Réaction luciférase ATP
Bloquel C, Trollet C, Pradines E, Seguin J, Scherman D, Bureau MF.
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EN
Fluorescence, luminescence et nanoparticules
y Fluorescence et luminescence de nanoparticules
y Quantum dots
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EN
Imagerie fonctionnelle chimique
y Absorption des photons
y Fluorescence
y Autofluorescence
y Bioluminescence
y Fluorescence Raman
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EN
Imagerie de fluorescence Raman
y Vibration entre molécules induite par la lumière
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EN
Imagerie de fluorescence Raman
y Fluorescence moléculaire
induite par une source
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EN
Collaborations
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y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
Boccara Claude
Bourg Hekly Geneviève
Dubois Arnaud
Gendron Eric
Glanc Marie
Greive Kate
Lacombe François
Lena Pierre
Paques Michel
Picaud Serge
Sofroni Renata
Mauna Kea Technologies
Imagine Eye
Observatoire de Paris
ONERA
INSERM
CNRS
Université Paris 6
Université Paris 7
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