tomographie par cohérence optique: État de l’art
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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
Tomographie par Cohérence Op1que: État de l’Art
§ 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
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§ 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).
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§ Modes de balayage
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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
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§ 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)
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§ 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).
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§ 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
15 ALobo/SEVE'2014
I. Grou
lkow
ski, et.al., Opt. Express 3 (1
1), 2733-‐2751(2012).
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§ 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).
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§ 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).
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§ 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)
18 ALobo/SEVE'2014
I. Grou
lkow
ski, et.al., Opt. Express 3 (1
1), 2733-‐2751(2012).
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§ 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
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§ 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
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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).
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§ 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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Merci pour votre amenOon !!