L'apprentissage automatique augmente la résolution de la technologie d'imagerie oculaire
La qualité d'image d'un scan OCT normal (à gauche) et d'un nouveau scan OCRT (à droite) est démontrée avec un échantillon de canal déférent de souris. Notez comment le scan OCT se détériore rapidement avec la profondeur tandis que le scan OCTR produit une image complète (en haut), et l'augmentation des détails fins et la réduction du bruit entre les deux (en bas). Crédit :Kevin Zhou, université de Duke
Les ingénieurs biomédicaux de l'Université Duke ont mis au point une méthode pour augmenter la résolution de la tomographie par cohérence optique (OCT) jusqu'à un seul micromètre dans toutes les directions, même chez un patient vivant. La nouvelle technique, appelée tomographie par réfraction par cohérence optique (OCRT), pourrait améliorer les images médicales obtenues dans l'industrie OCT de plusieurs milliards de dollars pour des domaines médicaux allant de la cardiologie à l'oncologie.
Les résultats apparaissent dans un article publié en ligne le 19 août dans la revue Photonique de la nature .
"Un problème historique avec l'OCT est que la résolution en profondeur est généralement plusieurs fois meilleure que la résolution latérale, " dit Joseph Izatt, le professeur Michael J. Fitzpatrick d'ingénierie à Duke. « Si les couches de tissus imagés sont horizontales, alors ils sont bien définis dans le scan. Mais pour étendre toute la puissance de l'OCT pour l'imagerie en direct des tissus dans tout le corps, une méthode pour surmonter le compromis entre la résolution latérale et la profondeur de l'imagerie était nécessaire."
L'OCT est une technologie d'imagerie analogue aux ultrasons qui utilise la lumière plutôt que les ondes sonores. Une sonde projette un faisceau de lumière dans un tissu et, basé sur les retards des ondes lumineuses lorsqu'elles rebondissent, détermine les limites des entités à l'intérieur. Pour obtenir une image complète de ces structures, le processus est répété à de nombreuses positions horizontales sur la surface du tissu en cours de balayage.
Parce que l'OCT offre une bien meilleure résolution de la profondeur que la direction latérale, cela fonctionne mieux lorsque ces fonctionnalités contiennent principalement des couches plates. Lorsque les objets dans le tissu ont des formes irrégulières, les traits deviennent flous et la lumière se réfracte dans différentes directions, réduire la qualité de l'image.
Les tentatives précédentes de création d'images OCT avec une résolution latérale élevée se sont appuyées sur l'holographie, mesurant minutieusement le champ électromagnétique complexe réfléchi par l'objet. Bien que cela ait été démontré, l'approche nécessite que l'échantillon et l'appareil d'imagerie restent parfaitement immobiles jusqu'à l'échelle nanométrique pendant toute la mesure.
« Cela a été réalisé en laboratoire, " dit Izatt, qui détient également un poste en ophtalmologie à la Duke University School of Medicine. "Mais c'est très difficile à réaliser dans les tissus vivants car ils vivent, respirer, couler et changer."
Dans le nouveau journal, Izatt et son doctorant, Kévin Zhou, adopter une approche différente. Plutôt que de se fier à l'holographie, les chercheurs combinent des images OCT acquises sous plusieurs angles pour étendre la résolution en profondeur à la dimension latérale. Chaque image OCT individuelle, cependant, devient déformée par la réfraction de la lumière à travers des irrégularités dans les cellules et d'autres composants des tissus. Pour compenser ces chemins altérés lors de la compilation des images finales, les chercheurs devaient modéliser avec précision la façon dont la lumière est courbée lorsqu'elle traverse l'échantillon.
