Avancer l'imagerie optique avec le moyennage multifocus

La Tomographie par cohérence optique (OCT) est une technologie qui nous permet de prendre des images détaillées de tissus biologiques. Elle est utilisée largement parce qu'elle fournit des images en haute résolution sans avoir besoin de prélever des échantillons de tissu. Mais un gros problème avec l'OCT, c'est qu'elle a du mal à voir profondément dans les tissus à cause d'un truc appelé Diffusion multiple. Ce problème se produit quand la lumière rebondit plusieurs fois à l'intérieur du tissu avant de revenir à la caméra, ce qui rend les images floues.

Pour régler ce souci, une nouvelle méthode appelée l'averaging multi-focus (MFA) a été proposée. Cette technique vise à réduire l'interférence causée par la diffusion multiple et à améliorer la qualité des images prises dans les couches plus profondes des tissus.

#C'est quoi la diffusion multiple ?

Quand la lumière entre dans un matériau diffusant, comme le tissu biologique, elle peut être dispersée dans plusieurs directions. Une partie de la lumière se disperse une seule fois (diffusion simple) et une autre partie se disperse plusieurs fois (diffusion multiple). La diffusion simple transporte des infos précieuses sur le tissu, tandis que la diffusion multiple peut mélanger ces infos et diminuer la qualité de l'image.

Dans l'imagerie OCT standard, le but est de capturer le plus de diffusion simple possible tout en minimisant les effets de la diffusion multiple. Mais quand la lumière pénètre plus profondément dans les tissus, la quantité de diffusion multiple augmente souvent, rendant difficile l'obtention d'images claires.

#Comment ça marche l'averaging multi-focus ?

La MFA fonctionne en capturant plusieurs images du même tissu en changeant le point de focus de la lumière à différentes profondeurs. Chaque image aura de la lumière qui s'est dispersée différemment, ce qui peut être utilisé pour améliorer la qualité de l'image finale.

Voici une explication plus simple du processus MFA :

1. Capturer plusieurs images : Le système OCT prend plusieurs images du tissu en changeant le point de focus pour chaque photo. Cela signifie que la caméra capture la lumière qui circule à travers différents chemins dans le tissu.

2. Corriger le focus : Après avoir capturé ces images, le système les ajuste pour éliminer toute flou causé par les différents réglages de focus. Cela se fait par un processus informatique.

3. Moyenniser les images : Enfin, le système moyenne ces images corrigées ensemble. La moyenne fonctionne parce que les signaux de diffusion simple seront similaires entre les différentes images, tandis que les signaux de diffusion multiple varieront. Cela réduit l'effet de la diffusion multiple dans l'image finale.

#Avantages de l'averaging multi-focus

La méthode MFA offre plusieurs avantages :

• Qualité d'image améliorée : En moyennant plusieurs images où le focus change, la méthode peut améliorer la visibilité des structures importantes dans les tissus.
• Meilleure visualisation dans les régions plus profondes : La méthode permet aux chercheurs de voir plus profondément dans les tissus où la diffusion multiple cause généralement des problèmes.
• Économique : La MFA peut être mise en œuvre avec des composants abordables, la rendant accessible pour une plus large gamme d'applications d'imagerie.
• Applications polyvalentes : Cette technique peut être utilisée dans divers scénarios d'imagerie biologique, y compris des études sur la peau, les tissus cérébraux et d'autres organes.

#Tester la méthode d'averaging multi-focus

Pour valider l'efficacité de la méthode MFA, des tests ont été réalisés en utilisant à la fois un fantôme de diffusion et un zebrafish post-mortem.

#C'est quoi un fantôme de diffusion ?

Un fantôme de diffusion est un modèle créé pour simuler comment la lumière se comporte dans un vrai tissu. Il est fabriqué à partir de matériaux qui imitent les propriétés de diffusion des tissus biologiques. Les chercheurs peuvent l'utiliser pour tester et affiner les techniques d'imagerie.

#Résultats du fantôme de diffusion

Lors de l'évaluation de la méthode MFA avec le fantôme de diffusion, les résultats ont montré des améliorations notables :

• Le contraste entre les zones avec et sans diffusion était nettement plus élevé avec la MFA comparé aux méthodes standard.
• Le rapport signal sur bruit (SBR), qui mesure la clarté des signaux par rapport au bruit, s'est amélioré avec la MFA.

#Résultats du zebrafish post-mortem

La méthode MFA a aussi été testée sur un zebrafish post-mortem. Les résultats ont indiqué :

• Les détails structurels du zebrafish étaient plus clairs, permettant aux chercheurs d'identifier des caractéristiques importantes qui étaient auparavant difficiles à voir.
• Les meilleurs contrastes ont été trouvés dans les tissus de zebrafish à différentes profondeurs, montrant que la MFA peut améliorer la visibilité dans des structures biologiques complexes.

#Comment la MFA se compare à d'autres méthodes ?

Il existe d'autres techniques pour réduire la diffusion multiple dans les images OCT, comme l'utilisation de dispositifs de modulation de lumière complexes. Cependant, ces méthodes peuvent être compliquées et coûteuses.

En revanche, la MFA simplifie le processus en utilisant un système de lentilles à bas coût pour changer le focus automatiquement. Cela rend la MFA plus facile à intégrer dans les systèmes OCT existants et plus pratique pour un usage quotidien.

#Conclusion

L'averaging multi-focus présente une solution prometteuse pour améliorer la qualité des images en tomographie par cohérence optique. En s'attaquant aux défis posés par la diffusion multiple, cette méthode permet d'obtenir des images plus précises et plus claires des tissus biologiques. En conséquence, elle a le potentiel d'améliorer les capacités de diagnostic dans l'imagerie médicale et d'autres domaines où la visualisation des tissus est cruciale.

Les chercheurs s'attendent à ce que cette technique soit bénéfique dans de futures études liées à l'imagerie des tissus et puisse mener à une meilleure compréhension et traitement de diverses conditions en milieu clinique.

#Directions futures

La méthode MFA sert de tremplin pour d'autres recherches dans les techniques d'imagerie optique. Les études futures pourraient se concentrer sur :

• Applications élargies : Trouver de nouveaux domaines où la MFA peut être bénéfique, comme l'imagerie dentaire ou d'autres matériaux biologiques.
• Imagerie en temps réel : Développer des moyens d'implémenter la MFA en temps réel lors de procédures médicales pour aider les chirurgiens.
• Intégration avec d'autres technologies : Combiner la MFA avec d'autres technologies d'imagerie avancées pour améliorer les capacités d'imagerie globales.
• Optimisation supplémentaire : Réaliser plus d'expériences pour peaufiner les paramètres pour les meilleurs résultats possibles.

Alors que la technologie d'imagerie continue d'évoluer, des méthodes comme l'averaging multi-focus joueront un rôle clé dans l'avancement de notre capacité à voir et comprendre les structures complexes des tissus biologiques.