le tomographie par cohérence optique (OCT) en tant que méthode d'imagerie non invasive est principalement utilisée en médecine. Les différentes propriétés de réflexion et de diffusion des différents tissus constituent la base de cette méthode. En tant que méthode relativement nouvelle, l'OCT s'impose actuellement dans de plus en plus de domaines d'application.
Qu'est-ce que la tomographie par cohérence optique?
La base physique de la tomographie par cohérence optique est la création d'un diagramme d'interférence lorsque des ondes de référence sont superposées à des ondes réfléchies. Le facteur décisif est la longueur de cohérence de la lumière.
La longueur de cohérence représente la différence maximale de temps de transit entre deux faisceaux lumineux qui, une fois superposés, permet toujours à un diagramme d'interférence stable de se produire. La tomographie par cohérence optique utilise une lumière de courte longueur de cohérence à l'aide d'un interféromètre pour déterminer les distances des matériaux de diffusion.
A cet effet, en médecine, la zone du corps à examiner est scannée par points. La méthode permet une bonne analyse de la profondeur en raison de la profondeur de pénétration élevée (1 à 3 mm) du rayonnement utilisé dans le tissu diffusant. En même temps, il existe également une résolution axiale élevée à une vitesse de mesure élevée. La tomographie par cohérence optique représente donc la contrepartie optique de l'échographie.
Fonction, effet et objectifs
La méthode de tomographie par cohérence optique est basée sur l'interférométrie en lumière blanche. Il utilise la superposition de la lumière de référence avec la lumière réfléchie pour former un motif d'interférence. Le profil de profondeur d'un échantillon peut être déterminé. Pour la médecine, cela signifie examiner des coupes de tissus plus profondes qui ne peuvent être atteintes avec la microscopie conventionnelle. Deux gammes de longueurs d'onde sont particulièrement intéressantes pour les mesures.
Il s'agit d'une part de la plage spectrale à une longueur d'onde de 800 nm. Cette plage spectrale offre une bonne résolution. En revanche, la lumière d'une longueur d'onde de 1300 nm pénètre particulièrement profondément dans le tissu et permet une analyse en profondeur particulièrement bonne. Aujourd'hui, deux principales méthodes d'application de l'OCT sont utilisées, les systèmes OCT du domaine temporel et les systèmes OCT du domaine de Fourier. Dans les deux systèmes, la lumière d'excitation est divisée en lumière de référence et témoin via un interféromètre, de sorte qu'une interférence se produit avec le rayonnement réfléchi.
En déviant latéralement le faisceau d'échantillon sur la zone d'examen, des images en coupe sont enregistrées, qui sont fusionnées en un enregistrement global. Le système OCT dans le domaine temporel est basé sur une lumière large bande à cohérence courte, qui ne génère un signal d'interférence que lorsque les deux longueurs de bras de l'interféromètre correspondent. La position du miroir de référence doit être traversée pour déterminer l'amplitude de la rétrodiffusion. En raison du mouvement mécanique du miroir, le temps requis pour l'affichage est trop élevé, de sorte que cette méthode ne convient pas pour une imagerie rapide.
La méthode alternative OCT du domaine de Fourier fonctionne sur le principe de la décomposition spectrale de la lumière interférée. Toutes les informations de profondeur sont enregistrées en même temps et le rapport signal sur bruit est considérablement amélioré. Les lasers servent de sources lumineuses, qui balaient progressivement les parties du corps à examiner. Les domaines d'application de la tomographie par cohérence optique sont principalement en médecine et ici particulièrement en ophtalmologie, en diagnostic du cancer et en examens cutanés. Les différents indices de réfraction aux interfaces des coupes tissulaires concernées sont déterminés via le motif d'interférence de la lumière réfléchie avec la lumière de référence et affichés sous forme d'image.
En ophtalmologie, le fond d'œil est principalement examiné. Les techniques concurrentes, telles que le microscope confocal, ne peuvent pas correctement imager la structure en couches de la rétine. Avec d'autres méthodes, l'œil humain est parfois trop stressé. Dans le domaine du diagnostic oculaire notamment, l'OCT s'est donc avérée très avantageuse, d'autant plus que la mesure sans contact exclut également le risque d'infection et de stress psychologique. De nouvelles perspectives s'ouvrent actuellement pour l'OCT dans le domaine de l'imagerie cardiovasculaire.
La tomographie par cohérence optique intravasculaire est basée sur l'utilisation de la lumière infrarouge. Ici, l'OCT fournit des informations sur les plaques, les dissections, les thrombus ou même les dimensions du stent. Il est également utilisé pour caractériser les modifications morphologiques des vaisseaux sanguins. Outre les applications médicales, la tomographie par cohérence optique conquiert également de plus en plus des domaines d'application dans les tests de matériaux, pour le suivi des processus de production ou dans le contrôle qualité.
Risques, effets secondaires et dangers
La tomographie par cohérence optique présente de nombreux avantages par rapport aux autres méthodes. C'est une procédure non invasive et sans contact. Cela permet d'éviter en grande partie la transmission d'infections et l'apparition de stress psychologique. De plus, aucun rayonnement ionisant n'est utilisé en OCT.
Le rayonnement électromagnétique utilisé correspond en grande partie aux gammes de fréquences auxquelles les humains sont quotidiennement exposés. Un autre grand avantage de l'OCT est que la résolution en profondeur ne dépend pas de la résolution transversale. Les coupes minces utilisées en microscopie classique ne sont plus nécessaires car le procédé est basé sur une réflexion purement optique. La grande profondeur de pénétration du rayonnement utilisé permet de générer des images microscopiques dans les tissus vivants.
Le principe de fonctionnement du procédé est très sélectif, de sorte que même de très petits signaux peuvent être détectés et assignés à une certaine profondeur. C'est pourquoi l'OCT est particulièrement adapté à l'examen des tissus photosensibles. Les restrictions à l'utilisation de l'OCT résultent de la profondeur de pénétration dépendant de la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique et de la résolution dépendant de la largeur de bande. Cependant, des lasers à large bande ont été développés depuis 1996, qui ont encore amélioré la résolution en profondeur.
Depuis le développement de l'UHR-OCT (OCT ultra haute résolution), il est même possible d'afficher des structures subcellulaires dans des cellules cancéreuses humaines. Étant donné que l'OCT est encore une procédure très jeune, toutes les possibilités n'ont pas été épuisées. La tomographie par cohérence optique est intéressante car elle ne présente pas de risque pour la santé, a une très haute résolution et est très rapide.
