La lumière fournit toutes nos informations visuelles, mais il atteint nos yeux de différentes manières. La lumière directe vient imperturbable, directement à la source, alors que la lumière indirecte rebondit sur différentes surfaces, comme les murs ou les plafonds, avant d'entrer dans nos yeux. L'extraction d'informations à partir de ces deux voies a des implications importantes dans l'imagerie diagnostique et d'autres applications.

Une collaboration multinationale dirigée par le professeur adjoint Hiroyuki Kubo de l'Institut des sciences et technologies de Nara, Suren Jayasuriya, professeur adjoint à l'université d'État de l'Arizona, et le professeur Srinivasa G. Narasimhan de l'Université Carnegie Mellon ont réussi à capturer et à analyser la lumière indirecte avec des caméras disponibles dans le commerce pour créer des images de vaisseaux sanguins chez des êtres humains vivants en temps réel à une résolution extraordinaire.

Alors que la lumière directe fournit des informations telles que la profondeur et la couleur, nous permettant de voir la peau d'une personne et d'autres caractéristiques superficielles, lumière indirecte, explique Kubo, peut révéler des détails autrement invisibles juste sous la surface.

"La lumière sur la peau a une forte diffusion sous la surface. En capturant la lumière indirecte, nous pouvons voir des détails d'objets invisibles sous la peau comme des vaisseaux sanguins, " il dit.

La nouvelle technique exploite la géométrie épipolaire sur laquelle se déplace la lumière en créant un délai de synchronisation entre la source lumineuse et la caméra. Un nouvel algorithme non linéaire développé par les chercheurs démultiplexe ensuite les informations pour fournir une image plus nette.

« Notre système d'imagerie éclaire la scène avec des plans épipolaires correspondant aux rangées de projecteurs. Nous faisons varier deux paramètres clés pour capter le transport de la lumière :le décalage entre la rangée de projection et la rangée de caméra dans le volet roulant, ou délai de synchronisation, et l'exposition de la rangée de caméras, " explique Kubo.

Le résultat a été l'imagerie des vaisseaux sanguins à une résolution beaucoup plus fine que les instruments médicaux standard. Il a également extrait des détails dans des circonstances qui ont été difficiles en imagerie médicale, comme une peau plus foncée ou poilue.

"Nous avons capturé les veines basiliques et céphaliques dans l'avant-bras interne, qui ont une profondeur d'environ 1 à 5 mm, " observe Kubo.

Le matériel est peu coûteux et portable. Cela et la capacité de révéler de nouveaux détails des vaisseaux sanguins de manière non invasive amélioreront la qualité des soins à une population de patients plus large, comme les patients qui ne peuvent pas se faire injecter des agents dans leurs vaisseaux sanguins, comme les enfants ou les personnes âgées.

Globalement, Kubo est optimiste quant au fait que cette technique améliore la qualité de l'image vasculaire dans à peu près toutes les conditions observées en clinique.

"Notre méthode est robuste à la lumière ambiante, courbures, et des obstructions telles que des cheveux teints de peau plus foncés, " il dit.