Tomographie par Cohérence Optique: État de l’Art

Tomographie par Cohérence Op1que: État de l’Art

António Lobo DSc, PhD, MSc, EMBA, SMSPIE

Prof. Associado c/ Agregação, UFP, Portugal Prof. Convidado, AOG, Univ. Kent, UK

Réunion d’Automne

Sociéte d’ExploraOon Visuelle et Electrophysiologie (SEVE) Gondomar, Portugal, 5-‐6 Septembre 2014


§  Vue d'ensemble de la technique

§  Capacités et limites

§  Nouvelles applicaOons

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§  Interférométrie en “lumière blanche” ou “faible cohérence” •  Grande largeur de bande spectrale (∆λ) de la source opOque. •  Le bras du interféromètre de référence est de longueur réglable. •  Le choix de la source opOque est fondamentale:

§  Longueur d'onde centrale §  Largeur de bande spectrale §  Puissance opOque émise

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§  Source opOque dans le TCO •  Large spectre → résoluOon axiale supérieure •  Longeur de onde “approprié” → courbe d'absorpOon du Ossu biologique •  Profil spectral idéal → profil Gaussien •  Puissance opOque suffisante → meilleur rapport signal-‐bruit (SNR)

Δz = 0.44n

⋅ λ2

Δλ

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§  Source opOque dans le TCO ophtalmique •  Fenêtre opOque des Ossus biologiques

Re1n

a & Cho

roid

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Anterio

r Segmen

t

Re1n

a Im

aging


§  Plus grande profondeur de pénétraOon opOque du œil humain? •  OCT avec longueur d'onde de 1060 nm

§  Minimum local de la courbe d'absorpOon du eau §  Coefficient de diffusion du Ossu bas §  La dispersion du eau à ceme longueur d'onde est nulle §  ~2 mW pendant 10 sec. l'exposiOon aux radiaOons (standard ANSI)

B. Povazay, et.al., Opt.Express 17 (5), 4134-‐4150 (2009)

840 nm 1060 nm Fonds des yeux

Source opOque: SLD Source opOque: ASE Doped-‐Fiber

20°x20°, 512x128 pixel

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§  Fenêtre opOque u TCO à 1060 nm •  Bande passante ~100 nm (FWHM) → 3.6 μm résoluOon axiale (navg = 1.38)

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I. Trifanov, Ph.D. Thesis, Univ. Kent, UK (2012). Bizheva et al.,Opt. Express, 17(26), 24304-‐24316 (2009).


§  Modes de balayage

8

A-‐Scan (axial scan)

T-‐Scan (en-‐face B-‐scan)

B-‐Scan (∑ A-‐scan, xz plane) C-‐Scan

(∑ T-‐scan, xy plane)

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§  Méthodes du TCO •  Time-‐Domain OCT (TD-‐OCT)

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§  Méthodes du TCO •  Fourier-‐Domain OCT (FD-‐OCT)

Spectral Domain OCT (SD-‐OCT) Swept Source OCT (SS-‐OCT)

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§  Méthodes du TCO •  Sistème SS-‐OCT @ 1 μm

Cortesia do Prof. Y. Yasuno

Y. Yasuno, et.al., Opt. Express 15 (10), 6121-‐6139 (2007).

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§  Systèmes: SD-‐OCT Ophtalmique

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Zeiss Cirrus HD

OptoVue RTVue

Heidelberg Spectralis Topcon 3D-‐OCT

Optopol Copernicus

Nidek RS-‐3000

Canon OCT-‐HS100


§  Systèmes: SS-‐OCT Ophtalmique

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CASIA SS-‐1000 Cornea/Anterior Segment 1310nm 30,000 A-‐scans/sec Res.Axial: ≤ 10 µm Scan depth: 6 mm

DRI OCT-‐1 AtlanOs ReOna & Choroid 1050nm 100,000 A-‐scans/sec Res. Axial: 8 µm Scan depth: 3 ~ 12 mm

SS-‐OCT (2012) SD-‐OCT (2009) SD-‐OCT (2006) TD-‐OCT (2000)


§  Les futurs systèmes de SS-‐OCT Ophtalmique •  1050 nm pour la ReOne & Choroide + Cornée/Segment Antérieur •  100,000 à 400,000 A-‐scans/sec •  RésoluOon axiale: 5 -‐ 6 µm, intervalle de profondeur: ~10 mm

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B. Potsaid, et.al., Opt. Express 18 (19), 20029-‐20048 (2010).


§  Les futurs systèmes de SS-‐OCT Ophtalmique •  1060 nm pour la ReOne & Choroide + Cornée/Segment Antérieur & Postérieur •  100,000 à 600,000 A-‐scans/sec (avec la possibilité d'aller 1,200,000 A-‐scans/sec.) •  RésoluOon axiale: 5 -‐ 6 µm, intervalle de profondeur: ~50 mm

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I. Grou

lkow

ski, et.al., Opt. Express 3 (1

1), 2733-‐2751(2012).


§  Les futurs systèmes de SS-‐OCT Ophtalmique •  1060 nm pour la ReOne & Choroide •  Grand champ TCO fond angiographie

16 ALobo/SEVE'2014 I. Groulkowski, et.al., Opt. Express 3 (11), 2733-‐2751(2012).


§  Les futurs systèmes de SS-‐OCT Ophtalmique •  1060 nm pour Cornée/Segment Antérieur & Postérieur

17 ALobo/SEVE'2014 I. Groulkowski, et.al., Opt. Express 3 (11), 2733-‐2751(2012).


§  Les futurs systèmes de SS-‐OCT Ophtalmique •  1060 nm imagerie du oeil complet et la mesure de la longueur axiale du oeil •  Calcul exact de la lenOlle intra-‐oculaire (LIO)

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I. Grou

lkow

ski, et.al., Opt. Express 3 (1

1), 2733-‐2751(2012).


§  Les futurs systèmes de SS-‐OCT Ophtalmique •  En-‐Face Doppler TCO •  Pas besoin de mesurer l'angle Doppler

B. Baumann et.al., Biomed. Opt. Express 2(6), 1539-‐1552 (2011).

B-‐Scan

3D Ren

derin

g

100 kHz 200 kHz

Artères: ROUGE Veines: BLEU

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Doppler convenOonnelle En-‐Face Doppler


§  Systèmes combinés: SD-‐OCT + SLO + PAOM + FA

SLO : Scanning Laser Ophthalmoscopy PAOM : Photo-‐AcousOc Ophthalmoscopy FA : Fluorescent Angiography

PAOM / SLO

OCT

FA / SLO

W. Song et.al., J. Biomed. Opt. 17 (6), 061206 (2012).

PAOM Fun

ds im

age

FA-‐SLO

image

en-‐fa

ce SD-‐OCT

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In v

ivo

mul

timod

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tinal

imag

ing

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§  Micro-‐ Angiographie OpOque Ultra-‐Sensible (MAO-‐US) •  SD-‐OCT in-‐vivo •  1300 nm

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W. Choi, et.al., Opt. Lemers 39 (8), 2455-‐2458 (2014). R. Wang, et.al., Opt. Express 15 (7), 4083-‐4097 (2007).

In vivo OCT microangiography of anterior eye in a healthy C57BL/6 mouse. (a)  Maximum intensity projecOon (MIP)

view [3 mm-‐X × 3 mm-‐Y] of the 3D OCT images and

(b)  corresponding microvascular MIP image. (c)  Overlaid image of (a) and (b).


§  SD-‐OCT endoscopique à 835 nm Carcinome mammaire

70 ans, femelle avec carcinome canalaire invasif de 21 mm, de grade 3, a subi une mastectomie gauche

Avec l'aimable autorisaOon de Prof. David Sampson, OBEL, Univ. Western Australia

Histologie

SD -‐ OCT

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