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Imagerie photo-acoustique

publié le , mis à jour le

Olivier Jacquin,
Olivier Hugon, Eric Lacot, Mehdi Inglebert, Vadim Girardeau, Carolina Goloni

Un axe de nos recherches est de développer des techniques d’imagerie combinant des ondes optiques et des ondes acoustiques. Nous travaillons actuellement sur deux techniques différentes : l’imagerie acousto-optique par réinjection Laser et l’Imagerie photo-acoustique.
La première technique est basée sur le LOFI (laser optical feedback imaging) qui est une technique d’imagerie laser ultrasensible dans laquelle le laser joue à la fois le rôle de source et de détecteur. Cette technique est alors limitée à priori au bruit photon. Cependant, les performances de cette imageur sont fortement dégradées par toutes les réflections parasites qu’il peut y avoir dans un montage optique. Afin de filtrer ces réflexions optiques nous marquons acoustiquement les photons d’intérêt, c’est-à-dire rétrodiffusée par la cible. Les photons sont marqués par effet acousto-optique au voisinage de la cible à imager. Ce marquage acoustique permet alors d’atteindre les performances ultimes de la technique LOFI, c’est-à-dire d’être limitée au bruit de photon. Cette technique est bien adapté pour l’imagerie à travers des milieux diffusant peu épais (quelques dizaines de libre parcours moyen).
La seconde technique, l’imagerie photo-acoustique connait un grand engouement en imagerie de milieux biologiques (diffusant) depuis quelques années car elle permet de coupler les propriétés de contraste des techniques d’imagerie optique et les propriétés de pénétration/profondeur des techniques d’imagerie ultrasonore. Une onde acoustique est générée par absorption optique de l’objet à imager, puis détectée généralement à l’aide d’une sonde piézoélectrique. Nous proposons de développer des techniques optiques pour détecter des signaux photo-acoustiques. En effet une détection optique présentant l’avantage d’être sans contact et large bande par rapport à une détection piézoélectrique. L’objectif est donc de réaliser de mesurer optiquement des ondes acoustique ou de pression de faible amplitude (quelque Kpa) à des fréquences allant de 100Khz à de plusieurs dizaines MHz. Pour cela nous développons une technique ponctuelle basé sur le LOFI et une technique plein champ basé sur un shearographe.
Nous travaillons également sur la détection par imagerie photo-acoustique d’agrégats sanguins circulant dans un canal microfluidique. Le but, à terme, est d’avoir un système capable de surveiller la formation d’agrégats de globules rouges dans la circulation sanguine de façon non invasive, à travers la peau. En effet Le sang est un fluide complexe dont la composition et les caractéristiques physiques nous renseignent sur l’état de santé d’un patient. La rhéologie du sang peut être modifiée par le phénomène d’agrégation de globules rouges qui à l’origine de la coagulation lorsque le sang est au repos, mais qui peut également se produire dans la circulation à l’occasion de certaines pathologies. Des agrégats trop gros et trop nombreux peuvent provoquer des complications circulatoires entraînant un défaut de perfusion de certains tissus, risquant à terme leur nécrose. Leur surveillance est donc un enjeu important de santé pour les patients.

  • O. Jacquin, W. Glastre, O. Hugon, H. Guillet de Chatellus, E. Lacot, Acousto-optic laser optical feedback imaging, Opt. Lett. 37, 2514 (2012).