Spectroscopie par réflectance diffuse

Qu'est-ce que la spectroscopie par réflectance diffuse ?

La spectroscopie par réflectance diffuse in vivo utilise des sondes de fibre optique, couplées simultanément à une source et à un spectromètre, pour transmettre la lumière d'une gamme définie de longueur d'onde (700-1000nm) vers la surface du tissu.

Schémas d'un spectromètre proche-IR et de fibres optiques

near-IR spectrometer

Au moment où les photons pénètrent le tissu, une partie de la lumière est absorbée, une partie est réfléchie (elle est dispersée), et une partie traverse le tissu sans être interrompue (elle est transmise). Seule une partie des photons dispersés revient à la surface du tissu et émerge pour être détectée.

Étant donné que seule une portion des photons dispersés est renvoyée au détecteur, l'intensité de la lumière révélée est réduite (atténuée).

En mesurant les changements d'intensité de la lumière réfléchie sur une gamme spectrale, les changements relatifs de structures spécifiques peuvent être déterminés.

Comment fonctionne la spectroscopie par réflectance diffuse ?

Reflectance and absorption of light in skin

La lumière située dans la zone proche infrarouge (700 - 1000 nm) pénètre le tissu assez profondément, en comparaison avec la lumière visible (450-700 nm), et rend possible la détection de structures situées plus loin de la surface, telles que l'hémoglobine.

L'hémoglobine, un important chromophore du tissu, varie en concentration et, par conséquent en absorption, en raison du flux sanguin. L'hémoglobine est transportée par les globules rouges et est responsable de l'apport d'oxygène au tissu.

Spectres de l'oxy- et de la déoxy-hémoglobine

wavelength (nm)

Puisque l'hémoglobine peut exister dans un état oxygéné (HbO2) et désoxygéné (Hb), et puisque chaque forme de la molécule possède son propre spectre d'absorption, il est possible d'identifier l'oxygénation du tissu (HbO2) et la volémie (hémoglobine totale, thb=HbO2+Hb).

De plus, puisque l'oxygène (et par conséquent une bonne alimentation en sang) est essentiel à la survie du tissu, la possibilité de détecter sa présence est d'une importance clinique cruciale.

En utilisant la spectroscopie pour évaluer la volémie et l'oxygénation du tissu, les changements de statut du tissu peuvent être déterminés avant qu'ils ne soient visuellement apparents. La technique, étant capable de juger de la santé du tissu, signifie que des interventions pour sauver le tissu peuvent être effectuées avant que des dommages irréversibles n'aient lieu.

Caméra CCD et filtre réglable à cristaux liquides

En équipant une caméra à transfert de charge d'un filtre à cristaux liquides réglable, il est possible d'obtenir des images acquises dans le proche infrarouge. Comme avec d'autres caméras, les "photographies " sont acquises sans qu'il y ait contact avec la peau, ce qui renforce l'attrait de la technique.

By taking a series of near infrared spectroscopic images at different wavelengths, a spectrum can be generated. The images provide the same information (tissue oxygenation and blood volume) as obtained with the point spectroscopy, but instead of providing information at a single point on the tissue (local assessment), a more global assessment of tissue health can be made.

En prenant plusieurs images spectroscopiques à différentes longueurs d'ondes du proche infrarouge, on peut obtenir un spectre. Les images fournissent la même information (oxygénation du tissu et volémie) que celle obtenue avec la spectroscopie ponctuelle effectuée avec les fibres optiques, mais au lieu de donner une information à un point particulier du tissu (évaluation locale), une évaluation plus globale de la santé du tissu peut être effectuée.

Spectre in vivo créé à partir d'images multispectrales d'une brûlure (montrée)

A stack of images at selected wavelengths is collected at a narrow spectral band. Each pixel in the image sequence represents a point in the spectrum.

Quelle peut être l'utilisation de la spectroscopie par réflectance diffuse ?

Dans le cas d'applications in vivo, la technique peut être utilisée pour une évaluation non-invasive et en temps réel de l'oxygénation et de la volémie du tissu. Le Groupe de spectroscopie de l'IBD-CNRC a utilisé la spectroscopie par réfectance diffuse dans de nombreuses situations biomédicales telles que l'évaluation de tissus greffés, de la peau endommagée par pression et del'ischémie intestinale. Il l'a aussi utilisée pour déterminer le sérieux de blessures par brûlureet desmaladies coronariennes.

Information pertinente

Pour en savoir plus sur Spectroscopie par réflectance diffuse:

• Imagerie par microscopie optique non linéaire
• Imagerie par fluorescence
• SPIR à modulation de fréquence
• Études IRM
• Imagerie bioluminescence
• Imagerie moléculaire par spectroscopie
• Tomographie par cohérence optique
• La spectroscopie Raman
• Imagerie par speckle
• Imagerie thermique
• Diagnostics à grande capacité
• Technologies de diagnostic

Programmes reliés :

• Photonique médicale

Instituts:

• Institut du biodiagnostic du CNRC