Conception et réalisation d’un endomicroscope polarimétrique de Mueller à fibre en vue d’une application à l’aide au diagnostic médical in vivo

Discipline

Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Classification

Médecine et santé

Mots-clés libres

Polarimétrie de Mueller, Instrumentation optique, Polarisation, Fibre optique, Réseau de Bragg, Endoscopie, Endomicroscope, Depolarisation, Caractérisation polarimétrique de tissus biologiques

Mots-clés

Endoscopes,

Microscopie de polarisation,

Imagerie pour le diagnostic

La structuration de tissus biologiques à l’échelle submicronique peut être efficacement caractérisée par la polarimétrie optique de Mueller, ce qui confère à cette technique un grand intérêt pour l’aide au diagnostic précoce de diverses pathologies affectant la matrice extracellulaire, telles que certains cancers. En vue d’étendre son champ d’application à la caractérisation d’organes internes, la polarimétrie de Mueller peut être mise en œuvre à travers une fibre optique utilisée comme moyen de déport endoscopique,grâce à une méthode de mesure différentielle à deux longueurs d’onde (dite “méthode bichromatique”) mise au point précédemment à l’institut Xlim. Les travaux effectués dans cette thèse ont pour objectif de concevoir et de réaliser un endomicroscope polarimétrique de Mueller à fibre, fondé sur la méthode bichromatique,répondant aux exigences de l’imagerie endoscopique in vivo. En premier lieu, nous mettons au point une procédure accélérée d’acquisition des données permettant de réduire de plusieurs heures à quelques secondes le temps de réalisation d’une image de Mueller. Par la suite, nous développons une microsonde située à l’extrémité distale de la fibre endoscopique, de dimensions suffisamment petites pour être utilisée en endoscopie (longueur : 30 mm, diamètre : 3 mm), incluant un système de balayage rapide (microscanner) par mise en résonance mécanique de l’extrémité de la fibre. Le filtre dichroïque miniaturisé nécessaire pour mettre en œuvre la méthode bichromatique est un réseau de Bragg photoinscrit dans le cœur de la fibre. La conception, la fabrication et les caractérisations spectrale et polarimétrique de ce composant clé font l’objet d’une étude approfondie. Enfin, après la description détaillée de la microsonde, nous présentons et commentons les images polarimétriques de Mueller d’une lame de phase connue et d’un échantillon biologique (collagène de type I) réalisées avec l’endomicrocope équipé de cette microsonde (1 image/2s, 250x250 pixels, champ de 400μm, résolution : 4μm). Ces images attestent de la validité de l’instrument réalisé. Dans un dernier temps, nous proposons et expérimentons une solution pour déterminer la dépolarisation spatiale à travers la fibre endoscopique, basée sur la décomposition de la somme de matrices de Mueller de pixels voisins.