L’imagerie hyperspectrale proche infrarouge (NIR-HSI) a attiré une attention considérable dans les domaines alimentaire et industriel en tant que technique non destructive d’analyse de la composition des objets. Un aspect notable du NIR-HSI est la spectroscopie supérieure à mille nanomètres (OTN), qui peut être utilisée pour l'identification de substances organiques, l'estimation de leur concentration et la création de cartes 2D. De plus, le NIR-HSI peut être utilisé pour acquérir des informations en profondeur dans le corps, ce qui le rend utile pour la visualisation des lésions cachées dans les tissus normaux.

Différents types de dispositifs HSI ont été développés pour s'adapter à différentes cibles et situations d'imagerie, par exemple pour l'imagerie au microscope ou l'imagerie portable et l'imagerie dans des espaces confinés. Cependant, pour les longueurs d'onde OTN, les caméras visibles ordinaires perdent en sensibilité et il existe seulement quelques objectifs disponibles dans le commerce capables de corriger l'aberration chromatique. De plus, il est nécessaire de construire des caméras, des systèmes optiques et des systèmes d'éclairage pour les appareils NRI-HSI portables, mais aucun appareil capable d'acquérir le NIR-HSI avec une lunette rigide, cruciale pour la portabilité, n'a encore été signalé.

Une équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Hiroshi Takemura de l'Université des sciences de Tokyo (TUS), a récemment développé le premier système d'endoscope rigide au monde capable d'effectuer des HSI du visible aux longueurs d'onde OTN. Leurs conclusions ont été publiées dans Optics Express. dans un article intitulé "Développement d'un système à lunette rigide d'imagerie hyperspectrale visible jusqu'à 1 600 nm utilisant une lumière supercontinuum et un filtre accordable acousto-optique."

Au cœur de ce système innovant se trouvent une source de lumière supercontinuum (SC) et un filtre opto-acoustique accordable (AOTF) qui peuvent émettre des longueurs d'onde spécifiques.

Le professeur Takemura explique :« Une source de lumière SC peut produire une lumière blanche intense et cohérente, tandis qu'un AOTF peut extraire une lumière contenant une longueur d'onde spécifique. Cette combinaison offre une transmission facile de la lumière vers le guide de lumière et la possibilité de basculer électriquement entre une large gamme de longueurs d'onde. en une milliseconde."

L'équipe a vérifié les performances optiques et la capacité de classification du système, démontrant sa capacité à effectuer des HSI dans la plage de 490 à 1 600 nm, permettant ainsi le visible et le NIR-HSI. De plus, les résultats ont mis en évidence plusieurs avantages, tels que la faible puissance lumineuse des longueurs d'onde extraites, permettant une imagerie non destructive et une capacité de réduction de la taille. De plus, un spectre NIR plus continu peut être obtenu par rapport à celui des dispositifs conventionnels de type lunette rigide.

Pour démontrer la capacité de leur système, les chercheurs l'ont utilisé pour acquérir les spectres de six types de résines et ont utilisé un réseau neuronal pour classer les spectres pixel par pixel dans plusieurs longueurs d'onde.

Les résultats ont révélé que lorsque la plage de longueurs d'onde OTN était extraite des données HSI pour la formation, le réseau neuronal pouvait classer sept cibles différentes, dont les six résines et une référence blanche, avec une précision de 99,6 %, une reproductibilité de 93,7 % et une spécificité. de 99,1%. Cela signifie que le système peut extraire avec succès les informations sur les vibrations moléculaires de chaque résine à chaque pixel.

Le professeur Takemura et son équipe ont également identifié plusieurs orientations de recherche futures pour améliorer cette méthode, notamment l'amélioration de la qualité et du rappel de l'image dans la région visible et l'affinement de la conception de l'endoscope rigide pour corriger les aberrations chromatiques sur une vaste zone. Grâce à ces progrès supplémentaires, dans les années à venir, la technologie HSI proposée devrait faciliter de nouvelles applications dans l'inspection industrielle et le contrôle qualité, fonctionnant comme un outil de « vision surhumaine » qui ouvre la voie à de nouvelles façons de percevoir et de comprendre le monde qui nous entoure. P>

« Cette avancée, qui combine l'expertise de différents domaines grâce à une approche collaborative et interdisciplinaire, permet l'identification des zones cancéreuses envahies et la visualisation des tissus profonds tels que les vaisseaux sanguins, les nerfs et les uretères au cours d'interventions médicales, conduisant à une navigation chirurgicale améliorée. . De plus, il permet des mesures utilisant une lumière jusqu'alors inédite dans les applications industrielles, créant potentiellement de nouveaux domaines de non-utilisation et de tests non destructifs", a déclaré le professeur Takemura.

"En visualisant l'invisible, nous visons à accélérer le développement de la médecine et à améliorer la qualité de vie des médecins ainsi que des patients."