OCT Spectral Domain


Depuis peu de temps, nous assistons à l'émergence d'une modification du fonctionnement de l'OCT par la réalisation d'un spectroscope: c'est l'OCT Spectral Domain (SD OCT) ou OCT Fourier Domain (FD OCT).

oct froelhy retina retine
OCT spectral domain de la rétine du Dr Luc Froehly réalisé
par le Pr Rainer Leitgeb de l'université médicale de Vienne lors de son séjour à l'EPFL

Le système optique projette une lumière laser sur un miroir semi-réfléchissant placé à 45 degrés, et qui sépare le faisceau en deux. Une partie va éclairer une surface de référence, tandis que l'autre partie va éclairer la cible (la rétine habituellement). C'est le principe de l'interférométrie.

Les deux faisceaux sont dirigés sur la fente d'entrée du spectroscope qui va entraîner la création d'interférences qui seront enregistrées et permettront grâce à un traitement mathématique (Transformation de Fourier optique) la formation d'images.

D'une étude des temps de trajet de l'OCT Time Domain, on est ainsi arrivé à l'étude des fréquences des rayons réfractés pour l'OCT spectralement résolue.

On utilise actuellement principalement des réseaux pour décomposer le signal résultant et ainsi ensuite réaliser la transformée de Fourier numérique.

De très nombreux avantages apparaissent avec ce nouvel OCT:

  • La qualité de l'image obtenue est excellente grâce à un balayage de 18000 à 40000 scans/sec alors qu'il n'était que de 400scans/ sec dans l'OCT de première génération (OCT3)
  • La résolution longitudinale atteint 5 à 7 microns
  • Il n'y a plus de mouvements de miroirs à gérer, donc la "prise de vue" est très rapide et élimine de ce fait les artefacts dus aux mouvements de l'oeil
  • L'information recueillie est beaucoup plus nombreuse qu'avec le TD OCT, puisqu'on obtient 3 fois plus de pixels. Il faudra des ordinateurs puissants et bien programmés pour extraire les informations et construire des images de qualité.
  • Le gain signal/bruit est tout à fait important et apporte une qualité d'images remarquable.

Quelques inconvénients existent tout de même:
  • L'enregistrement des franges d'interférence est sensible aux mouvements des tissus (à l'échelle sub-micronique).
  • Le nombre de pixels axiaux est limité par le nombre de pixels de la caméra CCD.
  • Il existe une perte de sensibilité en fonction de la profondeur explorée, à cause de la résolution du spectromètre.
  • Le système ne fait pas la différence entre les échos qui ont un délai positif ou négatif, ce qui engendre des artefacts.

De nouveaux appareils de FD OCT permettent maintenant de se passer des réseaux de diffraction qui sont très coûteux. On utilise une source laser dont on peut faire varier très rapidement la longueur d'onde (swept laser ou swept-source OCT SS-OCT), ce qui apporte une amélioration de la visualisation des détails (de l'ordre de 4 microns), et qui raccourcit encore le temps d'enregistrement. On obtient des acquisitions en temps réel. Les chercheurs ont réussi à utiliser des appareils qui réalisent plus de 300.000 scans/sec, grâce à des swepts sources. L'idéal est de coupler ces OCT avec des techniques d'optique adaptative (Adaptive Optics ou AO), pour encore améliorer les résultats optiques. On arrive alors à apercevoir les cellules visuelles !

oct luc froehly fd-oct
C.Froehly, A. Lacourt et al/ Nouv. Rev.Optique, 1973, t. 4, n° 4

Qui est Fourier ? Un révolutionnaire (1768-1830) qui vécut pour les mathématiques et la politique. Professeur à l'Ecole Polytechnique, il met au point une méthode pour résoudre une fonction mathématique complexe en une somme infinie de fonctions. C'est l'analyse de Fourier. Sa vie l'amène aux côtés de Napoléon, ce qui lui donne accès à l'Egypte au cours des campagnes napoléoniennes. Il finit sa vie à l'Académie des Sciences, en tant que secrétaire de la section Mathématiques.

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Fourier Jean-Baptiste Joseph