Endoscopie non-linéaire : instrumentation et applications

par Vasyl Iuriyovych Mytskaniuk

Thèse de doctorat en Optique, photonique et traitement d'image

Sous la direction de Hervé Rigneault et de Rosa Cossart.

Soutenue le 19-12-2018

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) , en partenariat avec Institut Fresnel (Marseille, France) (laboratoire) .

Le président du jury était Frédéric Louradour.

Le jury était composé de Alexandre Kudlinski.

Les rapporteurs étaient Marloes Groot, Andreas Zumbusch.

mots clés

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• Endoscopie
• Spectroscopie de photoélectrons
• Optique
• Photonique

Résumé

Nous présentons le développement d’un endoscope non-linéaire à balayage distal utilisant une fibre creuse à la courbure négative et présentant une double gaine. L’endoscope flexible développé présente un diamètre de 2.2 mm, permet d’imager un champ de vue de 300 x 300 um, à la cadence de 8 images par seconde. Il permet d’acquérir des images CARS, 2 photons et SHG sur des tissus biologiques. Nous démontrons son potentiel sur divers échantillons de tissus murins et humains. Nous avons également réussi à faire de l'imagerie sans marquage (CARS) sur la moelle épinière d'une souris vivante. Ainsi que l'activité neuronale du cerveau d'une souris vivante dont des neurones marquées avec de la GFP. Nous sommes convaincus que cet appareil présentera des solutions pertinentes et innovatives pour la diagnostique médicale

mots clés

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Titre traduit

Nonlinear endoscopy : instrumentation and applications

Résumé

We present the development of a fiber-based, scanning-tip endoscope for nonlinear imaging. The flexible endoscope developed in the framework of this thesis, has an outer diameter of 2.2 mm. The innovation of the technology lies in its high scanning speed (8 frames/second) and large field-of-view (FOV>300 microns). The miniaturized endoscope enables high resolution coherent anti-Stokes Raman (CARS), 2photon fluorescence and second harmonic generation (SHG) imaging contrasts. We show the potential of the endoscope to image different biological samples and specimens with and without endogenous labeling. We have obtained CARS images of fresh, label-free human colon ex-vivo and SHG images of collagen from rat tail tendon. Finally, we managed to perform in-vivo imaging of calcium flow indicators from hippocampal neurons labeled with Green Fluorescent Protein (GFP). We are convinced that this imaging device will have a strong impact on biomedical imaging