Advancements in Multimodal Endoscopic Optical Coherence Tomography: Novel Hardware, Software, and Optical Strategies

Le cancer de l'oesophage (CO) est une maladie dangereuse, principalement en raison de sa nature asymptomatique jusqu'à un stade avancé de son développement. Actuellement, la vidéo-endoscopie en lumière blanche combinée à des biopsies aléatoires constituent l'étalon-or pour la détection du CO. Cependant, ces méthodes sont invasives, manquent de sensibilité et ne sont pas rentables. La tomographie par cohérence optique (OCT) est une technique interférométrique qui permet d'obtenir une imagerie 3D de tissus biologiques en haute résolution et en profondeur. Son implémentation endoscopique est très prometteuse pour la détection précoce des CO. Cependant, à ce jour, l'OCT endoscopique n'a jamais atteint les performances requises pour remplacer complètement les protocoles standard de vidéo-endoscopie et biopsies aléatoires. Dans cette thèse doctorale, nous émettons l'hypothèse que la combinaison de l'OCT à des techniques d'imagerie spectroscopique, offrant un sensibilité accrue à la composition moléculaire des échantillons biologiques, pourrait améliorer le pouvoir diagnostique pour la détection précoce du cancer de l'oesophage. Nous présentons tout d'abord une analyse critique de la littérature qui expose le principe de fonctionnement fondamental de l'OCT et de l'imagerie spectroscopique. Nous examinons ensuite les méthodes existantes pour augmenter le contraste de l'OCT, par le biais d'extensions fonctionnelles ou de combinaisons avec d'autres techniques et nous étudions leur compatibilité avec le format endoscopique. Nous présentons la fibre à double gaine (DCF) et les coupleurs de fibre à double gaine (DCFC), des technologies permettant le développement de systèmes multimodaux. De plus, ces technologies fibrées ont un haut potential de miniaturisation et pourraient être adaptées dans des sondes endoscopiques. La fibre DCF possède un coeur monomode (SM) et une gaine interne multimode (MM) qui peuvent chacun transporter un signal optique. L'on peut accéder à ces deux canaux efficacement par le biais d'un DCFC, qui permet de combiner ou séparer les signaux. Dans les systèmes OCT multimodaux à base de DCFC, l'imagerie OCT est réalisée par le coeur tandis que l'imagerie avec la modalité supplémentaire est réalisée pas la gaine interne. Dans la première partie de cette thèse, nous présentons trois systèmes qui combinent l'OCT avec différentes variantes de l'imagerie spectroscopique, en utilisant de la DCF et des DCFC. Ces systèmes sont progressivement de plus en plus compatibles avec l'imagerie dans un milieu clinique.