Imagerie Doppler holographique ultra rapide de la rétine
Les problèmes oculaires constituent une problématique majeure de santé publique à l’échelle mondiale. Pour évaluer la santé de la rétine, il est crucial de disposer de méthodes de mesure de la perfusion sanguine locale fiables et précises. Cependant, les techniques d’imagerie les plus avancées, telles que l’angiographie au vert d’indocyanine (ICG) ou à la fluorescéine et la tomographie par cohérence optique (OCT) angiographique, présentent des limites majeures en termes d’évaluation de la dynamique du flux sanguin au cours du cycle cardiaque. Il est souhaitable de développer des méthodes non invasives pour estimer avec précision de potentiels biomarqueurs quantitatifs tels que le débit sanguin, la rigidité de la paroi artérielle, l’indice de résistivité artérielle et la viscosité sanguine dans les vaisseaux rétiniens. Le développement de dispositifs d’imagerie holographique numérique à très haut débit pour l’ophtalmologie, initié et poursuivi par l’institut Langevin, joue un rôle majeur pour répondre aux besoins actuels en matière de diagnostic et de suivi des pathologies oculaires. Ces avancées technologiques font l’objet d’instruments utilisés en recherche clinique dans des établissements de renom tels que l’hôpital des Quinze-Vingts et l’hôpital Fondation Rothschild à Paris depuis 2017. Les dispositifs font aujourd’hui l’objet de transferts de technologie auprès d’industriels, notamment Lumibird Quantel Medical, Essilor Luxottica, ainsi que vers de nombreuses cliniques et laboratoires académiques dans le monde entier, avec un premier instrument fonctionnel ayant été dupliqué à l’étranger à l’University of Pittsburgh Medical Center (UPMC) Pittsburgh USA, en 2022.
Les résultats les plus marquants de la période 2017-2022 en imagerie holographique laser proche infrarouge incluent son utilisation dans les centres de santé. Les conditions pratiques d’imagerie de l’œil humain nécessitent principalement de respecter les limites d’exposition des patients à la radiation laser proche infrarouge, conformément aux normes européennes ISO 15004-2-2007 et américaines ANSI Z136.1-2014. Une illumination laser diffuse innovante a été développée pour mieux exploiter l’exposition maximale autorisée pour l’imagerie grand champ de la rétine. L’imagerie Doppler holographique est réalisée par détection cohérente de la lumière rétrodiffusée par l’œil du patient avec un interféromètre dans l’axe. Un filtrage du signal numérique par décomposition en valeurs singulières permet l’extraction d’un signal d’onde optique rétrodiffusée qui peut être utilisé pour le rendu d’images Doppler de la rétine de haute qualité. Par ailleurs, l’imagerie Doppler holographique ultra rapide médicale en temps réel a atteint en 2022 une performance unique au monde, grâce à la combinaison d’une caméra capable d’acquérir des images d’une résolution de 512 x 512 pixels, avec une cadence de plus de 20,000 images par seconde.
Ce domaine de recherche interdisciplinaire émergeant en France, initié par l’institut Langevin, qui combine la conception de systèmes d’imagerie optique fonctionnelle et la recherche clinique en ophtalmologie, repose en grande partie sur le développement des logiciels open source (http://www.digitalholography.org). Il implique plusieurs universités, industriels et cliniques ophtalmiques formant un réseau d’imagerie computationnelle pour l’ophtalmologie holographique. Cette innovation marque une étape importante pour l’imagerie computationnelle optique en médecine.
Figure : Dispositif d’imagerie Doppler holographique clinique (à gauche), figure d’interférence enregistrée (au centre), image de la rétine humaine (à droite) construite par calcul numérique à partir des figures d’interférence.
