3.2 OCT plein champ à résolution variable
3.2.3 Discussion
Nous avons développé et mis en place un dispositif d’OCT Plein Champ à grossissement variable continûment, permettant d’imager un échantillon à de multiples échelles en minimisant la quantité de données requises, caractéristique requise pour un dispositif clinique. Cependant cette approche n’a pas été retenue pour le dispositif final (cf. §1.3). En effet :
Le choix du type d’interféromètre implémenté (configuration de Linnik) a été réalisé de manière prioritaire à celui de la méthode d’imagerie à plusieurs échelles, car les avantages de cette configuration interférométrique ne sont pas réalisables d’une manière alternative simple (cf. §1.3.1: bilan photométrique,
contrôle de la différence de marche du bras de référence, etc.), et sont indispensables pour un système utilisé cliniquement (ajustement automatique du réglage par exemple).
La configuration de Linnik est difficilement compatible avec une approche à
résolution optique variable. Une telle intégration nécessiterait l’utilisation de 2
objectifs à grandissement variable identiques dans chaque bras de l’interféromètre, dont le changement de grandissement serait synchrone (motorisé par exemple) et absolument identique, au prix d’une grande complexité instrumentale et d’un coût rédhibitoire. Une autre solution consisterait en l’intégration d’une tourelle d’interféromètres de Linnik dotés d’objectifs de divers grossissement, permettant un changement discret de la résolution (approche similaire à un microscope conventionnel doté d’une tourelle d’objectifs). Chaque « objectif » monté sur une telle tourelle est alors un interféromètre de Linnik complet, constitué de 2 objectifs, d’un miroir de référence modulable à l’aide d’un transducteur piézoélectrique, d’un séparateur de faisceau, et d’une lentille tube associée. La précision mécanique d’une telle tourelle doit être très importante (conservation de la position axiale du plan de coupe au changement d’objectif), et le coût associé s’avère très important. Enfin l’obtention d’un champ large sans stitching suppose l’utilisation d’optiques peu ouvertes, à grande distance de travail en général, rendant peu probable une configuration à immersion. Ces approches alternatives sont schématisées à la
Figure 44.
Figure 44 : schémas représentatifs de solutions instrumentales alternatives pour la réalisation d’un système OCT Plein Champ à grandissement variable, utilisant un interféromètre de Linnik. Gauche : utilisation d’objectifs zoom. Droite : utilisation de plusieurs interféromètres de Linnik déplaçables dont les objectifs ont des grandissements différents.
La méthode proposée ne permet pas simplement de travailler en immersion, du fait de la grande distance de travail de l’objectif utilisé. L’implémentation d’un objectif de Michelson (ou de Mirau) à immersion est tout-à-fait réalisable, mais suppose la conception et la réalisation d’optiques sur mesure prenant en compte
l’épaisseur et l’indice du milieu d’immersion, approche complexe et onéreuse différente de notre approche basée sur l’utilisation d’optiques existantes. De ce fait, l’absence d’adaptation d’indice entre l’objectif et l’échantillon par utilisation d’un milieu d’immersion approprié est responsable d’une perte significative de sensibilité, rédhibitoire pour nos applications sur tissus biologiques visant à distinguer des structures dont les caractéristiques de rétrodiffusion peuvent être très variables.
La solution retenue (cf. §1.3) repose sur l’acquisition d’une mosaïque d’images par déplacement relatif de l’échantillon par rapport au système d’imagerie, pour reconstruction d’une image grand champ (stitching). Même si ce choix correspond à l’acquisition d’une grande quantité d’information « inutile », nous avons en outre opté pour cette solution car sa mise en œuvre permet un grand nombre d’optimisations futures, réduisant à terme ses inconvénients :
Le temps de calcul, aujourd’hui important (voir § 1.3.3), peut être diminué de manière très importante par portage de l’algorithme de stitching sur GPU (Graphics Processing Unit). Ce travail a été engagé dans le cadre d’une collaboration (projet ADOC que nous avons rédigé et obtenu – programme FEDER) avec l’INRIA. Les premiers résultats permettent de réduire drastiquement le temps de stitching : 15s sur GPU pour une mosaïque de 20 x 20 images (environ 17000 x 17000 pixels) au lieu de 5 minutes environ lorsque le calcul est effectué sur l’ordinateur du dispositif.
Le temps d’acquisition (prise d’image et déplacement par pas de l’échantillon) peut être diminué par utilisation d’un capteur 2D rapide de caractéristiques optimisées pour l’OCT Plein Champ. Un tel capteur (voir §4.3) a été développé dans le cadre d’un projet collaboratif Européen (projet FP7 CAReIOCA que nous avons monté, déposé et obtenu – www.careioca.eu), et permet un gain en vitesse d’acquisition d’un facteur 5 et un gain en sensibilité d’un facteur 3. La quantité de données stockée peut être réduite par compression d’images
adaptée aux contraintes du domaine médical (formats jpeg2000 ou WAAVES par exemple).
Même si l’approche proposée est élégante et optimale quant à la quantité de données acquises par rapport à la résolution nécessaire, elle n’est pas compatible avec l’ensemble des contraintes liées aux applications cliniques ciblées. L’approche par stitching d’images, même si coûteuse en temps et en quantité de données, reste la plus souple et est susceptible d’améliorations significatives. Elle est par ailleurs déjà présente et utilisée dans des domaines très connexe comme la Pathologie Digitale, ce qui peut favoriser l’adoption de l’OCT Plein Champ pour un usage clinique. Cependant, pour d’autres applications pour lesquelles l’utilisation d’une configuration de Linnik n’est pas requise et pour lesquelles un fonctionnement sans contact est nécessaire (sans liquide d’immersion), l’utilisation d’un grandissement variable peut être particulièrement pertinente, par exemple pour le contrôle non- destructif (matériaux, polymères, etc.).
Remarque : Ce développement a fait l’objet de la rédaction et du dépôt d’une demande de Brevet internationale. Ce brevet est délivré en France (brevet n° FR2962531), et sur le point d’être délivré en Europe.