Fig. 1 :Transformations de champ à travers des fibres multimodes. De :Imagerie assistée par effet mémoire via des fibres optiques multimodes
Une équipe de physiciens, dirigé par le Dr David Phillips de l'Université d'Exeter, ont été les pionniers d'une nouvelle façon de contrôler la lumière qui a été brouillée par passage à travers un seul brin de fibre optique aussi fin qu'un cheveu. Ces fibres ultra-fines sont très prometteuses pour la prochaine génération d'endoscopes médicaux, permettant une imagerie haute résolution profondément à l'intérieur du corps à la pointe d'une aiguille.
Les endoscopes conventionnels ont une largeur de quelques millimètres et une résolution limitée. Ils ne peuvent donc pas être utilisés pour inspecter des cellules individuelles. Les fibres optiques simples sont environ 10 fois plus étroites et peuvent permettre une imagerie à résolution beaucoup plus élevée, suffisamment pour examiner les caractéristiques des cellules individuelles directement à l'intérieur des tissus vivants. Il n'est normalement possible de visualiser les cellules qu'une fois qu'elles ont été prélevées à l'extérieur du corps et placées dans un microscope.
Le hic, c'est que nous ne pouvons pas regarder directement à travers les fibres optiques, alors qu'ils brouillent la lumière envoyée à travers eux. Ce problème peut être résolu en calibrant d'abord une fibre optique pour comprendre comment elle brouille les images, puis en utilisant ces informations d'étalonnage comme clé pour déchiffrer les images à partir de la lumière brouillée. Plus tôt cette année, Le groupe du Dr Phillips a développé un moyen de mesurer cette clé extrêmement rapidement, en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Boston aux États-Unis, et l'Institut des technologies photoniques de Liebniz en Allemagne [article :Échantillonnage compressif de la matrice de transmission optique d'une fibre multimode, Publié dans Lumière :science et applications , 21 avril 2021].
Fig. 2 :L'effet mémoire quasi-radial dans les MMF. De :Imagerie assistée par effet mémoire via des fibres optiques multimodes
Cependant, la clé mesurée est très fragile, et change facilement si la fibre se plie ou se tord, rendant le déploiement de cette technologie dans des environnements cliniques réels actuellement très difficile. Pour surmonter ce problème, l'équipe basée à Exeter a maintenant développé une nouvelle façon de suivre l'évolution de la clé de désembrouillage de l'image pendant l'utilisation de la fibre. Cela permet de maintenir une imagerie haute résolution même lorsqu'un micro-endoscope à fibre unique fléchit. Les chercheurs y sont parvenus en empruntant un concept utilisé en astronomie pour voir à travers la turbulence atmosphérique et en l'appliquant pour regarder à travers les fibres optiques. La méthode repose sur une « étoile guide » qui, dans leur cas, est une petite particule hautement fluorescente à l'extrémité de la fibre. La lumière de l'étoile-guide code la façon dont la clé change lorsque la fibre se plie, garantissant ainsi que l'imagerie n'est pas perturbée.
Il s'agit d'une avancée clé pour le développement d'endoscopes flexibles ultra-minces. De tels dispositifs d'imagerie pourraient être utilisés pour guider les aiguilles de biopsie au bon endroit, et aider à identifier les cellules malades dans le corps.
Dr Phillips, professeur agrégé au département de physique et d'astronomie de l'université d'Exeter, a déclaré:"Nous espérons que notre travail rapproche la visualisation des processus sous-cellulaires profondément à l'intérieur du corps de la réalité et aide à traduire cette technologie du laboratoire à la clinique."
