Article

1 - PRINCIPES GÉNÉRAUX

2 - INTERFÉROMÉTRIE À FAIBLE COHÉRENCE

3 - RECONSTRUCTION D’IMAGE EN OCT EN DOMAINE DE FOURIER

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : R6723 v1

Tomographie à cohérence optique - Applications à l’ophtalmologie et à l’imagerie de biofilms

Auteur(s) : Olivier THOUVENIN

Date de publication : 10 déc. 2024

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

L’imagerie par tomographie à cohérence optique (OCT) est une technique de microscopie optique sans marquage permettant de reconstruire l’architecture 3D d’un échantillon grâce aux propriétés des interférences lumineuses. L’OCT est utilisé comme un outil de diagnostic de référence en ophtalmologie, notamment car elle permet d’imager la rétine sur de larges champs de vue, tout en conservant une bonne résolution axiale.

L’utilisation de l’OCT s’étend progressivement dans de nombreux domaines, tels la biophotonique ou la métrologie. Cet article présente dans un premier temps le principe de l’OCT et compare ses différentes configurations. L’article détaille enfin la configuration la plus usuelle, l’OCT en domaine de Fourier, et deux applications à l’imagerie rétinienne in vivo et l’imagerie de biofilms bactériens.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

Auteur(s)

  • Olivier THOUVENIN : Maître de conférences à l’institut Langevin, ESPCI Paris — PSL

INTRODUCTION

La microscopie optique permet de caractériser des échantillons, industriels ou biologiques, à une résolution de l’ordre du micromètre sur des échelles de l’ordre du mm3. À l’inverse de l’imagerie de fluorescence, technique de microscopie la plus populaire en biologie notamment, l’imagerie sans marquage utilise les propriétés intrinsèques des matériaux et autres tissus biologiques pour en caractériser la structure et éventuellement la fonction. Les propriétés d’absorption de la lumière, de diffusion, c’est-à-dire la capacité d’un objet à changer la direction d’une lumière incidente, ou encore de déphasage, soit la capacité à retarder une lumière incidente, peuvent être utilisées et combinées pour caractériser finement un échantillon.

De manière générale en imagerie, il est souvent souhaitable de maximiser le volume d’observation de l’échantillon, tout en conservant une résolution la plus fine possible. Néanmoins, la résolution axiale, dans la direction de propagation de l’onde, décroît très vite avec l’ouverture numérique, de telle sorte qu’il est difficile d’imager de grands champs de vue tout en conservant une résolution axiale suffisante. En imagerie ultrasonore, ce problème est réglé en mesurant le temps de propagation que l’onde acoustique met pour faire un aller-retour de la source au détecteur, afin de retrouver la profondeur d’une structure donnée.

La tomographie à cohérence optique, ou OCT (Optical coherence tomography) en anglais, peut être décrite comme l’équivalent optique de l’imagerie ultrasonore. Elle permet d’imager les structures qui rétrodiffusent la lumière- essentiellement ici dû à un contraste d’indice optique- et de mesurer la profondeur de ces structures via la mesure du temps de propagation des photons dans l’échantillon. Malheureusement, ce n’est pas aussi simple en optique à cause de la trop grande vitesse de la lumière, et il est nécessaire d’utiliser une mesure indirecte grâce aux propriétés d’interférences optiques à faible cohérence. Il devient alors possible de mesurer des différences de temps de propagation entre les photons diffusés par l’échantillon et ceux réfléchis par un miroir de référence dont la position axiale est contrôlée. Ainsi, la résolution axiale en OCT ne dépend que des propriétés de cohérence de la lumière et non plus des paramètres d’imagerie. Cela permet éventuellement de maximiser les volumes d’échantillon imagés.

Cet article a pour objectif la description de la technique d’OCT, et de comparer les différentes configurations existantes. Afin de bien comprendre les enjeux et principes sous-jacents à cette technique, des principes généraux de microscopie et d’interférométrie sont présentés dans un premier temps.

Les diverses configurations possibles en OCT sont détaillées dans l’article avant de se focaliser sur la configuration la plus utilisée, dite d’OCT en domaine de Fourier. L’article détaille la formation et les caractéristiques des images obtenues, ainsi que des applications en imagerie de la rétine et de biofilms bactériens.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r6723


Cet article fait partie de l’offre

Verres et céramiques

(64 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Verres et céramiques

(64 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CARMINATI (R.) -   Ondes en milieux complexes.  -  ESPCI Paris (2016). PDF disponible en ligne https://www.institut-langevin.espci.fr/IMG/pdf/ondes_milieux_complexes_carminati_2016.pdf

  • (2) - PRAHL (S.) -   Mie: command-line calculations of Mie scattering  -  (2023).

  • (3) - LARIN (K.V), SAMPSON (D.D) -   Optical coherence elastography – OCT at work in tissue biomechanics [Invited].  -  Dans Biomed Optic Express, vol. 8, Issue 2, pp.1172-1202. (2017). PDF disponible en ligne https://doi.org/10.1364/BOE.8.001172

  • (4) - AHMAD (A.), JONGSIK (K.) et al -   Magnetomotive optical coherence elastography using magnetic particles to induce mechanical waves.  -  Dans Biomed Opt Express, vol. 5, Issue 7, pp. 2349-2361 (2014). PDF disponible en ligne https://doi.org/10.1364/BOE.5.002349

  • (5) - HILLMANN (D.), SPAHR (H.), PFÄFFLE (C.) et al -   In vivo optical imaging of physiological responses to photostimulation in human photoreceptors.  -  Dans Proc Natl Acad Sci USA 113(46), pp. 13138–13143 (2016). PDF disponible en ligne https://doi.org/10.1073/pnas.1606428113

  • ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Verres et céramiques

(64 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS