Analyse des signaux optiques rétrodiffusés par imageur

Imagerie photonique du tissue biologique : Analyse des signaux
optiques rétrodiffusés par imageur polarimétrique - Matrice de
Mueller
 Contexte et problématique :
L’imagerie optique fonctionnelle du cortex est fondée sur l’exploitation des variations de
lumière rétrodiffusée par le cerveau exposé, en résultat de l’activation neuronale évoquée par
les stimuli sensoriels. La haute qualité des cartes fonctionnelles ainsi obtenues sur différents
modèles animaux ont établi cette technique comme référence dans le domaine des
neurosciences. Cependant, malgré sa popularité, cette méthode ne fournit qu’une information
2D et ne permet pas de remonter à la profondeur de la source du signal.
 Approche proposée
En principe, la méthode pourrait être affinée en utilisant une source lumineuse polarisée
(linéaire et/ou circulaire) et en effectuant une analyse polarimétrique de la lumière
rétrodiffusée. Ceci permettrait, en effet, de remonter à des informations complémentaires sur
la structure des tissus. Un dispositif d’imagerie polarimétrique automatisé, ou imageur de
Mueller, a récemment été mis en place à l’Institut Fresnel. Nous proposons d’effectuer des
mesures des milieux tests (dits « fantômes » de tissus biologiques) pour valider l’approche.
Figure: (LEFT) Diffuse backscattering Mueller matrix elements of polystyrene-sphere suspension
with monodisperse particle diameter of d = 2040nm (ms' = 1.9 cm-1). The upper left corner is M11, the
lower right corner is M44 (see Eq. 2 and Fig. 3). The color scale is normalized so that the maximum
intensity of the M11 element equals 1. All images displayed are 3.5cm x 3.5cm. (RIGHT) Diffusebackscattering Mueller matrix of M1 cell suspension with 108 cells/cm-3.Here, Mjj is the jj-th element
of Mueller matrix. Note the different Mueller matrix patterns for the two tested media. (from:
Hielscher et al., Optics Express 1 (13), 441-453, 1997)
 Déroulement du TP
- Réalisation de fantômes biologiques simulant les propriétés optiques du tissu cortical
et sa caractérisation (coefficients d’absorption et de diffusion) : milieu diffusant avec
incorporation d’inhomogénéités (dites « inclusions » : objets absorbants simulant des
structures fonctionnelles) à profondeurs connues;
-
-
Illumination en lumière polarisée et acquisitions d’images dans différents états de
polarisation ; determination de la matrice de Mueller pour differents regimes
d’absorption/diffusion;
Analyse des résultats : caractérisation des fantômes selon la matrice de Mueller
obtenue expérimentalement.
Les conditions le permettant, on effectuera une première acquisition d’images dans du
tissu biologique selon la méthode polarimétrique développée.
Contacts :
Anabela Da Silva ([email protected],
tél : 04 91 28 84 82)
et
Gaëlle Georges (gaë[email protected],
tél : 04 91 28 83 94)
Institut Fresnel, Equipe MAP2
Ivo Vanzetta
INCM-CNRS, Equipe DyVA
Université de la Méditerranée,
[email protected]
tél : 04 91 16 43 32