Lundi 19 Octobre 2009

Voir dans un oeil: la révolution des images de la rétine

Michel Paques
Sylvain Gigan
Charles Brossollet

Institut de la Vision
ESPCI ParisTech

Dans la rétine, chaque cellule participe à la vision. Les images de la rétine ont bénéficié d'énormes progrès ces 10 dernières années, et sont d'une précision telle que notre connaissance et le diagnostic des maladies rétiniennes, cause les plus fréquentes de malvoyance, s'en trouvent bouleversés.

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Par analogie avec l’échographie ultrasonore qui mesure l’intensité et le temps de propagation d’une onde acoustique réfléchie par une structure, l’OCT (en français TCO, Tomographie par Cohérence Optique) mesure l’amplitude et le chemin optique parcouru par une onde lumineuse réfléchie ou rétrodiffusée. Les fréquences optiques étant considérablement plus élevées que les fréquences acoustiques, la résolution attendue est 10 à 1000 fois meilleure mais la mesure en OCT ne peut se faire que par interférence de l’onde revenant du milieu observé avec une onde de référence.

A la base de tous les dispositifs de tomographie par cohérence optique se donc trouve un interféromètre de Michelson. Cet interféromètre est illuminé par une source de spectre large, et par conséquent de faible longueur de cohérence, nécessaire à la discrimination des réflexions ou rétrodiffusions a différentes profondeurs dans le milieu sondé.

Pour accéder à l’information de rétrodiffusion venant de différentes profondeurs, le miroir de référence est déplacé pendant l’enregistrement de l’intensité lumineuse perçue par le détecteur. La partie interférométrique du signal, est ainsi modulée sur le détecteur à la fréquence doppler, définie par la vitesse de déplacement du miroir.

Cette composante interférométrique est ensuite sélectivement discriminée du fond par un filtrage passe-bande autour de la fréquence de modulation. L’enveloppe des franges du profil d’interférence en fonction de la profondeur est alors extraite. Les positions des maxima de l’enveloppe indiquent les profondeurs des structures réfléchissantes ou rétrodiffusées, alors que leurs amplitudes renseignent sur leurs coefficients de réflexion. En déplaçant le faisceau incident sur l’échantillon, au moyen d’un dispositif de balayage transverse, il est ainsi possible de reconstruire des images en 3 dimensions.

La tomographie de cohérence optique est maintenant devenue une technique de routine en ophtalmologie. Il s’agit de la toute première technique permettant réellement de « voir » la rétine, tissu transparent et donc échappant donc largement aux systèmes d’imagerie utilisant la simple réflexion comme les caméras classiques. Non seulement l’épaisseur de la rétine peut être mesurée, mais les différentes couches de la rétine, correspondant à des groupes cellulaires bien identifiés, sont également visualisables.

Des pathologies telles que l’œdème de la rétine ou l’atrophie sont donc faciles à analyser avec ces systèmes.

Les logiciels permettent des reconstructions 3D et une véritable « navigation » dans le tissu, que l’on peut virtuellement disséquer couche par couche. Les progrès en cours portent sur l’extension du domaine de ce qu’il est possible de voir vers la choroïde (couche sous-jacente à la rétine, siège de nombreuses maladies dont la dégénérescence maculaire liée à l’âge), vers le vitré (gel sus-jacent, impliqué dans le décollement de rétine par exemple).

Le couplage à l’optique adaptative devrait permettre d’observer directement certaines cellules, dont les photorécepteurs. Un examen par OCT sera effectué pendant la conférence permettant d’observer ces structures oculaires, sans aucune préparation du sujet.

Institut de la Vision et ESPCI ParisTech

VIDEO de la conférence