L’éclairage de chatoiement s’avère utile en microscopie photoacoustique

Motivé par les limites des approches de balayage de la microscopie photoacoustique, un groupe international dirigé par Emmanuel Bossy de l’Université Grenoble Alpes a expérimenté l’éclairage structuré à l’aide de motifs de speckle connus et inconnus. L’une de leurs expériences a produit la première démonstration de l’utilisation d’un éclairage structuré aveugle pour l’imagerie photoacoustique à travers un diffuseur.

Les recherches du groupe ont été publiées Informatique intelligente.

L’article de recherche conclut que « la microscopie photoacoustique peut exploiter bon nombre des méthodes d’éclairage structuré développées initialement pour les méthodes optiques pures telles que la microscopie à fluorescence simplement en remplaçant la détection de la lumière par la détection acoustique ».

Un type d’éclairage structuré est l’éclairage tacheté, qui ressemble exactement à ce qu’il sonne. L’éclairage de chatoiement appartient à une classe de modèles d’éclairage qui semblent aléatoires mais peuvent être décrits statistiquement. Il peut être généré à l’aide d’un équipement moins cher et plus flexible que les modulateurs spatiaux de lumière nécessaires pour générer d’autres types d’éclairage structuré.

Dans les applications biomédicales, l’éclairage speckle présente deux avantages. La première est que l’étalement et donc la réduction de l’intensité de l’éclairage peuvent réduire les dommages au tissu ciblé. Une autre est que, si l’échantillon est suffisamment clairsemé, les mesures nécessaires peuvent être collectées plus rapidement.

Certains dispositifs utilisés pour la chirurgie endoscopique mini-invasive produisent leur propre éclairage de speckle. Des recherches antérieures suggéraient d’exploiter cet éclairage et démontraient le principe avec la microscopie à fluorescence, mais pas avec la microscopie photoacoustique.

Les auteurs espèrent voir davantage de recherches dans le domaine de la microscopie photoacoustique à mesure que les détecteurs acoustiques deviennent plus sensibles.

Dans une série d’expériences, les auteurs ont utilisé trois méthodes populaires différentes pour reconstruire des images photoacoustiques créées à l’aide de motifs d’éclairage de speckle. Ils ont utilisé une approche de corrélation, une approche pseudo-inverse et une approche de détection compressée pour chaque configuration expérimentale.

Dans une configuration, ils ont utilisé un diffuseur optique pour créer les motifs de tache. Dans une autre configuration, ils ont utilisé une fibre optique multimode avec un capteur à fibre optique spécial attaché. Dans ces deux configurations, ils ont calibré l’équipement pour collecter des données qui pourraient être utilisées pour reconstruire l’image.

Dans une autre série d’expériences, les auteurs se sont appuyés sur un phénomène connu sous le nom d’effet de mémoire optique, qui leur a permis de reconstruire l’image sans calibrer au préalable l’équipement. Les auteurs pensent que les images produites par leur configuration de diffuseur optique à éclairage structuré aveugle sont les premières du genre.

L’imagerie photoacoustique, également appelée imagerie optoacoustique, est une technique qui mesure le son émis par la cible lorsque la lumière est focalisée sur celle-ci. La lumière chauffe la cible, provoquant une augmentation de taille temporaire qui produit une onde sonore.

Les implémentations de balayage de la microscopie photoacoustique nécessitent un capteur pour observer chaque partie de la cible dans une séquence simple. Un inconvénient de cette approche est qu’elle peut prendre beaucoup de temps. Ainsi, les chercheurs se sont tournés vers la microscopie optique pour des méthodes plus efficaces qui pourraient également bien fonctionner dans le domaine acoustique.

En microscopie optique, l’alternative au balayage est appelée imagerie à un seul pixel, imagerie fantôme, éclairage structuré ou détection structurée. Ce que ces méthodes ont en commun, contrairement aux méthodes de numérisation, est une stratégie d’échantillonnage spatial plus sophistiquée qui nécessite une reconstruction d’image après la capture des données. Des recherches antérieures ont proposé et démontré que de telles méthodes de microscopie optique peuvent également être utilisées pour la microscopie photoacoustique.