3.4 OCT plein champ à contraste dynamique
3.4.1 Introduction – avantages d’un contraste endogène en contexte clinique
Le paragraphe 3.3 nous a permis de mettre en œuvre un dispositif multimodal OCT Plein Champ / Microscopie de fluorescence, ayant pour objectif de compléter le contraste morphologique apporté par l’OCT Plein Champ par un autre type de contraste spécifique de certaines structures – en l’occurrence les noyaux cellulaires du fait du marqueur utilisé – afin de permettre une lecture anatomopathologique plus précise et donc un meilleur diagnostic.
Le désavantage majeur de cette approche est lié à l’utilisation d’agents de contraste exogènes. Les présents travaux de thèse ayant pour principal objectif l’utilisation des méthodes développées pour le diagnostic en contexte clinique, la nécessité d’avoir recours à un marqueur exogène représente une sérieuse limitation à un possible usage médical. En effet le nombre d’agents de contraste approuvés pour un usage clinique est très limité et ne permet pas d’effectuer un marquage spécifique tel que souhaité pour un meilleur diagnostic (typiquement le marquage des noyaux cellulaires comme explicité au §3.3), de plus le recours à une étape de marquage rallonge potentiellement le temps d’utilisation du système en peropératoire, et introduit une manipulation supplémentaire de l’échantillon nécessitant un savoir-faire technique susceptible d’introduire des artefacts. Enfin l’un des principaux avantages de l’OCT et de l’OCT Plein Champ en particulier, réside dans son principe d’imagerie non invasif, ne nécessitant pas de marquage spécifique : cet avantage est particulièrement appréciable dans le contexte visé (diagnostic peropératoire), puisque permet de ne pas détruire ni altérer l’échantillon analysé, qui reste disponible pour les autres types d’analyse nécessaire au diagnostic final (préparation et analyse de lames d’histologie pour la détermination des caractéristiques tumorales).
L’amélioration de la technique d’OCT Plein Champ pour le diagnostic du Cancer, basée sur une approche multimodale, doit donc idéalement reposer sur une ou des techniques endogènes, de manière à conserver les avantages intrinsèques de la méthode pour l’application et le contexte visé. Un grand nombre de travaux proposent de telles approches multimodales pour l’OCT conventionnel [33-35,51-54,58], mais restent limitées en résolution, contraintes par cette limitation de l’OCT, et ne peuvent donc pas cibler l’application de diagnostic ici étudiée. Quelques études ajoutent à l’OCT Plein Champ d’autres modalités de contraste endogène :
Le contraste de polarisation [41], par modification instrumentale mineure (ajout de polariseurs et de lames quart d’onde). Cette méthode permet d’obtenir un contraste spécifique sur les structures d’orientations privilégiées telles que les fibres de collagène ou les fibres musculaires. Ceci est particulièrement intéressant dans le contexte du cancer, puisque l’invasion tumorale est très souvent caractérisée par une réaction stromale importante, modifiant les propriétés et l’architecture du tissu de soutien majoritairement constitué de fibres de collagène (voir Chapitre 2). Pour une telle réaction, l’orientation, la densité et l’organisation des fibres sont modifiées, avec la plupart du temps un réseau épais de fibres venant entourer les zones de prolifération. De plus il existe certaines méthodes de caractérisation du type de collagène (type I, II ou III) en anatomopathologie, par préparation spécifique d’une lame d’histologie, permettant d’obtenir des éléments de diagnostic supplémentaires. L’obtention d’un contraste polarimétrique peut permettre d’ajouter une information spécifique (par exemple de la conformation du collagène) à une image FFOCT de manière à faciliter le diagnostic. Cette méthode souffre cependant d’une limitation majeure : l’état de polarisation dans le plan d’intérêt est affecté par le tissu situé en amont, susceptible de modifier l’état de polarisation mesuré et de créer des artefacts. Cette méthode est donc limitée à des profondeurs d’imagerie très faibles et/ou des tissus homogènes dans la profondeur. Il est possible de prendre en compte cette traversée de tissu par mesure de l’état de polarisation de l’ensemble du tissu situé en amont, au prix d’un temps de mesure et de calcul important incompatible avec les applications peropératoires ici ciblées.
Le contraste spectroscopique [42] ne nécessitant pas de modification instrumentale mais un protocole de mesure différent. La mesure du spectre de la lumière rétrodiffusée en un point de la section optique d’intérêt est effectuée par transformée de Fourier locale de la courbe de réponse en intensité au point considéré selon un déplacement axial de l’échantillon. Là encore cette méthode, bien que susceptible de fournir de précieuses informations (absorption spectrale des tissus éventuellement corrélée à un état pathologique), souffre de contraintes limitant un possible usage à visée de diagnostic. De même que pour la mesure de polarisation, la mesure en un point de profondeur donnée est affectée par les propriétés d’absorption du tissu situé au-dessus, pouvant créer des artefacts. De plus l’acquisition de l’ensemble des données nécessaires à cette mesure est extrêmement longue et demande une grande précision instrumentale en particulier concernant la translation axiale de l’échantillon permettant un échantillonnage précis de la courbe de réponse axiale, afin de ne pas introduire d’erreur dans le calcul de la FFT.
Le contraste d’élastographie [68], permettant la mise en évidence de la dureté locale du tissu. L’invasion tumorale s’accompagne souvent d’une modification des propriétés d’élasticité des tissus du fait des changements liés à la prolifération tumorale (augmentation de la densité cellulaire, néovascularisation,
réaction stromale, etc.), phénomène utilisé en chirurgie afin de localiser la tumeur par palpation. Ces travaux sur le contraste d’élastographie cherchent à effectuer une détection optique de ce changement de propriétés, en général par mesure locale de la réponse à une stimulation mécanique, qu’elle soit statique ou dynamique. Ce type de contraste est déjà réalisé et utilisé en ultrasonographie [69-71]. Les travaux correspondants en OCT Plein Champ ont fait l’objet de travaux de doctorat, présentés en 2014. Cette modalité de contraste, s’inscrivant pleinement dans l’objectif des présents travaux, présente un grand potentiel quant à l’amélioration des performances de diagnostic de l’OCT.
Nous proposons ici une nouvelle approche d’imagerie par OCT Plein Champ permettant d’obtenir un nouveau contraste endogène visant à faciliter la lecture et le diagnostic de nos images par les cliniciens.