Étude de signaux laser speckle : méthodes pour la mesure de paramètres hémodynamiques de la microcirculation et de la macrocirculation

par Pedro Guilherme Vaz

Thèse de doctorat en Traitement du signal et des images

Le président du jury était Georges Boudebs.

Le jury était composé de Carlos Manuel Bolota Alexandre Correia, Antonio Miguel Morgado, Edite Maria Figueiras.

Les rapporteurs étaient Guillaume Mahé, Pedro Manuel Vieira.


  • Résumé

    Le speckle laser est un effet d'interférence longtemps considéré comme néfaste lors de l'utilisation de sources de lumière cohérente. Cependant, pour certaines applications, cet effet peut être bénéfique et utilisé comme source d'information. C’est le cas du domaine biomédical.Ainsi, le speckle laser est utilisé depuis des décennies pour la surveillance du flux sanguin microvasculaire. Il commence à être considéré aussi pour l'extraction de paramètres de la macrocirculation sanguine. Ce travail vise donc tout d’abord à démontrer que le speckle laser permet d'évaluer les paramètres hémodynamiques de la macrocirculation avec fiabilité et à partir d’une technique identique à celle employée dans l’étude de la microcirculation. Ceci conduira à une intégration rapide du dispositif dans les instruments existants. Par ailleurs, l'un des problèmes les plus importants du speckle laser,empêchant l’obtention d’une analyse totalement quantitative, est l'effet des diffuseurs statiques. Ce type de diffuseurs influence fortement le contraste de speckle, conduisant à une mauvaise interprétation des données. Le second objectif de ce travail est donc d'étudier l'effet des diffuseurs statiques sur la corrélation et le contraste du speckle laser. Nos résultats montrent tout d’abord que le speckle laser est un phénomène intéressant pour extraire les paramètres hémodynamiques de la macrocirculation. Par ailleurs, nos études révèlent que le calcul de la corrélation du speckle laser permet d'estimer le rapport entre diffuseurs statiques / dynamiques avec une bonne fiabilité. En outre, le contraste temporel permet de déterminer les diffuseurs dynamiques possédant des vitesses différentes.

  • Titre traduit

    Methods for hemodynamic parameters measurement using the laser speckle effect in macro and microcirculation


  • Résumé

    The laser speckle is an interference effect that has been considered as a main drawback in the use of coherent light sources. However, for a specific set of applications, this effect can become a source of information. Among these applications there are the biomedical ones. The laser speckle has been used for decades to monitor microvascular blood flow but only now starts to be considered as a method that can also be used for macrocirculation parameters extraction. This work first aims at demonstrating that laser speckle can be used for macrocirculation assessment with good reliability, using the same technique as the one employed in microcirculation assessment. The use of the same methods could lead to a rapid inclusion of this new evaluation in the existing devices. Furthermore, one of the most important laser speckle issues, that prevents a fully quantitative analysis, is the effect of static scatterers. This type of scatterers strongly influences the speckle contrast, leading to a wrong interpretation of the data. The second objective of this work is to study the effect of statics catterers on the laser speckle correlation and contrast. Our results show that the laser speckle is an interesting phenomenon to extract hemodynamic parameters in the macrocirculation. This work also demonstrates that the laser speckle correlation is able to estimate the ratio between static/dynamic scatterers with good reliability. Moreover, the temporal speckle contrast achieved a very good performance in discerning dynamic scatterers with different velocities.


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