Avancées en tomographie optique plein champ pour applications cliniques et biologie du développement

par Adriano Burcheri-Curatolo

Thèse de doctorat en Optique Biomédicale

Sous la direction de Albert-Claude Boccara.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    La tomographie optique cohérente (OCT) est maintenant une technique établie permettant de visualiser la morphologie interne de l’œil. L'objectif est maintenant d'atteindre des résultats similaires dans des tissus fortement diffusants. Une limite des études précédentes en OCT s'avère être sa faible résolution en comparaison des techniques d'histologie traditionnelle. La tomographie optique cohérente plein-champ (FFOCT), une variante de l'OCT également basée sur l'interférométrie en lumière faiblement cohérente, produit des images à l'échelle du micron sur un large champ de vue au moyen d'une simple camera et d'une lampe halogène. Dans ces travaux, un système FFOCT a été testé en conditions cliniques afin d'examiner de larges lésions mammaires, jusqu'à 1 cm², ainsi que des biopsies. Un ensemble de critères diagnostiques ont pu être identifiés pour différencier tissus bénins de malins, avec de premiers résultats encourageants; toutefois une amélioration du contraste endogène s'avère nécessaire. Une méthodologie exploitant les différences d'atténuation s'est montré limitée par une forte hétérogénéité des tissus sur une profondeur de quelques microns. En outre, la profondeur de pénétration de la technique a été améliorée au moyen d'un système opérant dans l'infrarouge et d'une huile de silicone en tant que liquide d'immersion. Finalement, l'imagerie tridimensionnelle in-vivo a pu être démontrée pendant les 4 jours de la métamorphose d'une Drosophile melanogaster. Le dispositif a pu suivre la croissance de chaque organe sur près de 80 µm avec une résolution isotrope à l'échelle du micron ouvrant ainsi des perspectives d'applications en biologie du développement.

  • Titre traduit

    Advances of full-field optical coherence tomography (FFOCT) for clinical applications and developmental biology


  • Résumé

    Optical coherence tomography (OCT) is now an established technique for visualizing the internal morphology of the eye. In the last decade, the aim has been to achieve similar results in highly scattering tissues. One limitation of previous studies with OCT has been the low resolution compared to the gold standard of histology. Full-field optical coherence tomography (FFOCT), a variant of OCT also based on low-coherence interferometry, generates micron-scale images over a large field of view by simply using a camera as an array detector and a tungsten-halogen light source. In this work, a compact FFOCT system has been tested under clinical conditions for imaging breast lesions up to 1 cm² as well as core-needle biopsies. A set of diagnostic criteria have been identified to differentiate benign from malignant tissues with encouraging preliminary results, nonetheless endogenous contrast enhancements are necessary. Attenuation maps were shown to be limited by the high heterogeneity of tissues within only a few micron depth. An alternative approach, based on the elastic properties of tissues, has been demonstrated to be feasible and could hold greater prospects. In addition, the penetration depth of the instrument has been improved by a minimum of a factor two with an InGaAs camera system operating in the infrared region and using silicone oil as immersion medium. Finally, three-dimensional imaging in-vivo was demonstrated during the 4 days of metamorphosis of a Drosophila melanogaster. The FFOCT system was able to record each organ growth at a depth of 80 µm with an isotropic micron resolution. This marks progress towards potential applications in developmental biology.

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  • Détails : 1 vol. (127 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres. 235 réf. bibliogr.

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  • Cote : T Paris 6 2012 172

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  • Cote : 2012PA066172
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