FR2902307A1 - Dispositif d'imagerie optique - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'imagerie optique du corps humain ou animal, comportant :- un système de détection optique (21),- un système d'entraînement (24, 26) d'au moins un collecteur de lumière du système de détection optique, permettant d'en modifier au moins la position et/ou l'orientation,- un système de commande (6) du système d'entraînement, agencé de manière à amener le collecteur de lumière du système de détection optique (21) dans au moins une situation d'observation d'au moins une région choisie du corps (A) à examiner, en fonction de données concernant la topologie de celui-ci.

Description

La présente invention concerne les dispositifs d'imagerie optique et plus

particulièrement mais non exclusivement ceux destinés à l'imagerie du petit animal. L'invention concerne notamment les dispositifs dans lesquels le corps à observer reçoit une ou plusieurs sondes photoluminescentes, la détection s'effectuant au moyen d'un système de détection optique alors que le corps est éventuellement illuminé de manière à provoquer la fluorescence des sondes. De nombreux dispositifs d'imagerie optique pour le petit animal ont déjà été proposés. Le brevet US 6,894,289 divulgue un dispositif d'imagerie dans lequel une 10 caméra est montée fixement sur le dessus d'un caisson à l'intérieur duquel est disposé l'animal. La demande internationale WO 03/006966 Al divulgue un dispositif d'imagerie dans lequel l'animal est placé sur un support allongé, mobile selon deux axes, l'observation s'effectuant au moyen d'une caméra par l'intermédiaire d'un miroir, rotatif 15 autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal du support. Une acquisition de la topologie de l'animal est également effectuée. La présence d'un miroir ne permet pas une acquisition en champ proche et de plus celle-ci ne s'effectue pas toujours avec l'orientation la plus favorable pour la détection. D'autres dispositifs d'imagerie sont divulgués dans les publications 20 WO 2005/043138 Al et WO 02/41760 A2. Dans cette dernière demande, la lumière recueillie est acheminée par un faisceau de fibres optiques jusqu'à une caméra. L'animal est immergé dans un liquide entre deux plaques transparentes, ce qui s'avère peu pratique. Il existe un besoin pour bénéficier d'un nouveau dispositif d'imagerie optique présentant des sensibilité et résolution satisfaisantes, et pratique à utiliser. 25 L'invention a pour objet, selon l'un de ses aspects, un dispositif d'imagerie optique du corps humain ou animal, comportant : - un support pour recevoir le corps à examiner, - un système de détection optique, notamment une caméra, - un système d'entraînement d'au moins un collecteur de lumière du système 30 de détection optique, permettant d'en modifier au moins la position et/ou l'orientation, - un système de commande du système d' entraînement, agencé de manière à amener, notamment automatiquement, le collecteur de lumière du système de détection optique dans au moins une situation d'observation d'au moins une région choisie du corps, en fonction de données concernant la topologie de celui-ci. Lorsque le système de détection optique comporte une caméra, celle-ci peut être entièrement mobile et déplaçable par le système d'entraînement, étant par exemple 5 portée par un bras du système d'entraînement. Le collecteur de lumière du système de détection optique peut être défini par une entrée de la lumière dans le système de détection, par exemple une face d'entrée de la lumière dans un objectif de la caméra ou par une extrémité d'au moins un guide optique collectant la lumière à analyser. 10 Le système de commande peut être agencé de manière à amener le système de détection optique à couvrir une surface de la région à examiner comprise entre 1 et 5 cm2, par exemple. Ainsi, une image relativement précise de la région sélectionnée peut être obtenue. De plus, la mobilité du système de détection optique peut notamment permettre 15 au système de commande de positionner le collecteur de lumière relativement près du corps à observer, par exemple à une distance de moins de 9 cm de celui-ci, ce qui est favorable du point de vue de la résolution et de la sensibilité. Enfin, la mobilité du système de détection optique peut faciliter l'observation de régions jusque-là difficilement observables avec les dispositifs d'imagerie connus. 20 Le système de commande peut être agencé de manière à positionner automatiquement le système de détection optique avec un axe optique de celui-ci sensiblement perpendiculaire à la région du corps à examiner. Cette opération de positionnement peut s'effectuer grâce à la connaissance de données topologiques concernant la topologie du corps à observer. 25 Le système de commande peut être agencé pour calculer automatiquement la position et l'orientation à donner à l'entrée de la lumière dans le système de détection optique, pour observer une région sélectionnée du corps. Le système de détection optique peut comporter une caméra, comme mentionné ci-dessus, ou tout autre détecteur photosensible, éventuellement en association 30 avec un ou plusieurs guides optiques et/ou amplificateurs de lumière. Le système de détection peut comporter plusieurs amplificateurs de lumière juxtaposés.

Le dispositif d'imagerie peut comporter au moins un filtre placé sur le trajet de la lumière entre l'animal et au moins une partie du système de détection optique, notamment une pluralité de filtres, par exemple une pluralité de filtres portés par une roue, ce qui peut permettre de remplacer facilement un filtre par un autre. La roue peut être contrôlée par le système de commande, par exemple grâce à un entraînement motorisé. Le ou les filtres peuvent être de type interférentiel. Dans une variante, au moins un filtre accordable en longueur d'onde, par exemple accordable à cristaux liquides (LCTF) ou du type accordable acousto-optique, est utilisé. Le ou les filtres peuvent être du type passe-bas, passe-haut ou passe-bande.

Le ou les filtres utilisés peuvent être choisis de manière à ne laisser passer sélectivement que la lumière émise par une ou plusieurs sondes, et non la lumière éventuelle d'excitation de la fluorescence. Le cas échéant, la détection peut être synchrone avec l'illumination, de manière à améliorer le rapport signal/bruit.

Dans le cas où le système de détection optique comporte une caméra, le ou les filtres peuvent être placés avant l'objectif de la caméra ou entre l'objectif et la caméra ou encore être intégrés à l'objectif. Lorsque le filtre est placé entre l'objectif et la caméra, cela peut permettre de réduire l'encombrement ainsi que la distance entre l'objectif et la région du corps à examiner.

Lorsque le système de détection optique comporte une caméra, celle-ci peut être équipée d'un objectif télécentrique. La caméra peut être équipée d'un objectif ayant une profondeur de champ supérieure à celle des objectifs conventionnels, par exemple supérieure ou égale à 0,5 cm, et un grandissement constant sur une large plage de travail.

L'utilisation d'un objectif télécentrique peut permettre de combiner plusieurs images acquises séquentiellement, de régions adjacentes du corps de l'animal. L'utilisation d'un objectif télécentrique permet aussi de privilégier la collection des rayons parallèles à l'axe optique et limite les fuites de filtrage du ou des filtres utilisés. Le support du corps à observer peut être mobile ou fixe, étant de préférence 30 mobile selon un axe, ce qui peut faciliter la construction de la structure de support du système de détection optique.

Lorsque ce dernier comporte une caméra, celle-ci peut faire partie d'un bloc de vision comprenant également l'objectif, le système de filtrage éventuel et tout ou partie d'un système d'illumination éventuel. Au moins la caméra et mieux l'ensemble du bloc de vision est mobile, par exemple selon au moins deux axes de translation sensiblement perpendiculaires entre eux et autour d'un axe de rotation par exemple sensiblement parallèle à l'axe de déplacement du support sur lequel est placé l'animal. Le dispositif d'imagerie optique peut comporter en outre un système d'acquisition topologique, permettant de fournir des données décrivant la topologie du 10 corps observé au système de commande du système d'entraînement. Le système d'acquisition topologique peut comporter une caméra, laquelle est par exemple la même que celle du dispositif d'imagerie optique ou en variante une caméra différente. Le cas échéant, le système d'acquisition topologique comporte des moyens 15 d'entraînement pour déplacer le support sur lequel l'animal est placé, relativement à un système d'analyse de la topologie. Ces moyens d'entraînement sont par exemple les mêmes que ceux utilisés par le dispositif d'imagerie, le support sur lequel est placé l'animal étant par exemple mobile entre le système d'acquisition topologique et le système d'imagerie. 20 Le support sur lequel est placé l'animal peut comporter au moins un détecteur sensible à un mouvement de l'animal relativement au support. Le dispositif d'imagerie peut être agencé pour prévenir l'utilisateur d'un déplacement de l'animal relativement au support, par exemple en générant une alarme sonore ou visuelle. Le cas échéant, le dispositif d'imagerie peut être agencé pour 25 déclencher automatiquement un nouveau cycle d'acquisition de la topologie de l'animal et/ou de mise en correspondance de données topologiques avec des données observées, en cas de détection d'un mouvement de celui-ci relativement au support. Le détecteur sensible au mouvement de l'animal peut comporter un ou plusieurs coussinets sur lesquels repose l'animal, muni d'au moins un capteur de pression. 30 Le ou les coussinets peuvent servir, le cas échéant, au transport d'un fluide permettant de réchauffer le support.

Le système de commande peut être agencé de manière à permettre une analyse étendue du corps observé, en commandant le système de détection optique de manière à effectuer une séquence d'observation à champ réduit, avec un mouvement du système de détection optique entre chacune des observations.

Lorsque le système de détection optique comporte une caméra, le système de commande peut être agencé pour contrôler la caméra afin de prendre automatiquement plusieurs vues successives du corps, afin de recomposer une vue plus globale. Le dispositif d'imagerie peut comporter au moins une source pour illuminer le corps avec un rayonnement présentant une caractéristique spectrale prédéfinie.

La ou les sources utilisées peuvent être des sources monochromatiques ou polychromatiques, de type laser, à électroluminescence ou à décharge, par exemple xénon-mercure, éventuellement de puissance réglable. La lumière issue d'une source au moins peut être acheminée vers le corps à examiner par l'intermédiaire d'au moins un guide optique, notamment une ou plusieurs fibres optiques. La ou les sources et/ou le ou les guides optiques éventuels peuvent être solidaires du bloc de vision précité. La lumière peut être injectée dans le ou les guides optiques par l'intermédiaire d'un système de focalisation. Au moins un filtre peut être placé sur le trajet de la lumière destinée à éclairer 20 le corps, par exemple afin d'éliminer le rayonnement infrarouge et/ou ne laisser passer essentiellement que la lumière destinée à exciter la fluorescence. Une roue à filtre automatisée comportant plusieurs filtres interférentiels peut être intercalée entre la ou les sources et le système de focalisation précité. La lumière en sortie de la ou des fibres optiques peut être collimatée, focalisée ou divergente, selon les 25 besoins. Le corps à observer peut être éclairé depuis plusieurs endroits. Le corps peut par exemple être éclairé à partir des extrémités de plusieurs fibres optiques orientées dans des directions différentes, ces fibres optiques pouvant par exemple se rejoindre en un faisceau commun éclairé par une source commune. 30 Le système d'illumination peut accompagner au moins partiellement le système de détection optique dans son mouvement, assurant un éclairage sensiblement homogène et constant sur une région donnée. Lors de l'utilisation d'une caméra, un système mécanique de positionnement de la ou des sources et/ou du ou des guides optiques éventuels peut assurer l'adaptabilité de l'illumination au grandissement de l'objectif de la caméra et la répétabilité de l'illumination entre les expériences. Le dispositif d'imagerie peut comporter une interface utilisateur configurée 5 pour permettre à l'utilisateur de sélectionner au moins une région d'observation sur le corps. Cette interface utilisateur peut comporter un écran permettant à une image 3D du corps d'être affichée et des moyens de sélection permettant de sélectionner la région à observer, laquelle peut être rendue apparente sur l'image 3D du corps. 10 L'image 3D peut être générée à partir des données de topologie de l'animal. Le dispositif d'imagerie optique peut, dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, exercer au choix l'une au moins des fonctionnalités suivantes : permettre l'imagerie par fluorescence par réflectance ou de bioluminescence, 15 - permettre l'imagerie tomographique. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé d'imagerie, par exemple de tomographie, notamment du petit animal, comportant l'étape consistant à : - procéder à l'acquisition d'au moins une image d'une photoluminescence 20 avec le système de détection optique du dispositif tel que défini plus haut. L'acquisition de l'image peut être précédée par ou être concomitante à l'illumination d'au moins une région du corps de manière à provoquer la photoluminescence. Le corps peut être celui d'un petit animal tel qu'un rongeur, l'observation 25 s'effectuant après injection dans celui-ci d'au moins une sonde fluorescente ou après l'expression d'un gène codant une protéine photoluminescente, par exemple fluorescente. Préalablement à l'acquisition de la photoluminescence, une acquisition topologique du corps peut être effectuée. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, 30 indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un dispositif d'imagerie du corps humain ou animal, comportant : - un support pour recevoir le corps à examiner, -une caméra, par exemple une caméra appartenant à un bloc de vision comportant également un objectif, un système de filtrage et éventuellement un système d'illumination, - un système d'entraînement permettant de modifier au moins la position et/ou l'orientation du corps relativement à la caméra, soit par un déplacement du support, soit de la caméra, soit des deux, - un système de commande du système d'entraînement, - une interface utilisateur comportant un écran sur lequel peut être affichée une image 3D représentant au moins partiellement l'animal, l'interface permettant la sélection d'une région sur cette image, et le dispositif de commande étant agencé pour amener automatiquement la caméra à observer la région sélectionnée sur l'image. La région sélectionnée peut notamment apparaître en surbrillance ou d'une autre couleur sur l'image. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, 15 indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un dispositif d'imagerie du corps humain ou animal, comportant : - un support pour recevoir le corps à examiner, ce dernier ayant reçu au moins une sonde, - un système d'illumination pour exciter la sonde, 20 - un système de détection optique, notamment comportant une caméra, le système de détection optique étant associé à un système de filtrage de la lumière provenant du corps à examiner, - un système d'entraînement permettant de modifier au moins la position et/ou l'orientation du corps relativement à une partie au moins du système de détection 25 optique, - un système de commande du système d'entraînement, - une interface utilisateur agencée pour afficher simultanément sur un même écran : - le spectre de la lumière d'excitation de la sonde émise par le système 30 d'illumination, - le spectre d'émission de la sonde, et - le spectre du système de filtrage.

Un tel affichage aide à l'interprétation des résultats en permettant à l'utilisateur d'avoir une vision globale des conditions spectrales d'acquisition des images. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un dispositif d'imagerie du corps humain ou animal, comportant : - un support pour recevoir le corps à examiner, - un système de détection optique, notamment comprenant une caméra, - un système d'entraînement permettant de modifier au moins la position et/ou l'orientation du corps relativement à une partie au moins du système de détection optique, - un système de commande du système d'entraînement, - un système d'illumination de la région observée, comportant un système de focalisation, qui peut être automatique, de la lumière sur la région observée en fonction d'un champ d'observation du système de détection optique.

Par exemple, le système d'illumination comporte au moins une tête de projection de lumière dont l'orientation est contrôlée automatiquement en fonction par exemple d'un grossissement sélectionné ou de la distance à la région observée d'une entrée de la lumière dans le système de détection optique. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée 20 qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un exemple de dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente partiellement un exemple de système d'illumination, 25 - la figure 3 représente isolément un exemple de système d'acquisition topologique, - les figures 4 à 8 sont des exemples de pages affichées par l'écran de l'interface utilisateur, et la figure 9 est un schéma pour illustrer le calcul du flux de lumière 30 collecté. On a représenté à la figure 1 un dispositif d'imagerie 1 selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention.

Ce dispositif 1 comporte un système d'imagerie 20 et un système informatique 6 qui comprend, dans l'exemple illustré, un micro-ordinateur, par exemple de type PC, mais qui pourrait comporter d'autres moyens de traitement des données, par exemple une ou plusieurs cartes électroniques spécialisées, éventuellement intégrées au système d'imagerie 20. Le dispositif 1 peut nécessiter de travailler dans un environnement obscur ou incluant une lumière inactinique, ne venant pas perturber l'acquisition de la photoluminescence. Dans l'exemple considéré, le dispositif 1 est destiné à l'imagerie d'un petit animal A, par exemple un rongeur, et ce dernier peut être disposé, comme illustré à la figure 1, sur un support 10, lequel peut être mobile en translation selon un axe X. Son déplacement peut être contrôlé par le système informatique 6. L'animal A peut être connecté à des instruments non représentés, d'assistance du type respirateur, à un système d'anesthésie gazeuse, à un cathéter, ou à des capteurs du type thermomètre, électrocardiographe ... Le support 10 peut éventuellement comporter un système de chauffage afin d'être maintenu à une température prédéfinie, par exemple proche de celle de l'animal A, dans le cas où celui-ci est vivant. Le support 10 peut comporter au moins un détecteur permettant de détecter un mouvement de l'animal A, par exemple un ou plusieurs coussinets pourvus d'au moins un capteur de pression et sur lesquels l'animal A repose. Un mouvement de l'animal A relativement au support peut ainsi être détecté et le dispositif d'imagerie peut en avertir l'utilisateur et/ou effectuer une mise à jour des données topologiques et/ou procéder à une nouvelle mise en correspondance des données topologiques et des données d'imagerie.

Le système d'imagerie 20 comporte, dans l'exemple considéré, une colonne verticale 11 d'axe Z, portée par un chariot 15 qui peut coulisser horizontalement selon un axe Y perpendiculaire à l'axe X précité. Le système d'imagerie 20 comporte également un système de détection optique composé dans l'exemple considéré par un bloc de vision porté par un bras 24 qui peut tourner autour d'un axe de rotation R horizontal, porté par un chariot 26 mobile selon l'axe Z sur la colonne 11.

L'axe de rotation R est avantageusement parallèle à l'axe X de déplacement du support 10. Le système d'imagerie 20 pourrait, sans que l'on sorte du cadre de la présente invention, offrir davantage de degrés de liberté de déplacement et/ou d'orientation. Le support 10 pourrait être fixe et la colonne être portée par un chariot additionnel, mobile selon l'axe X. Les déplacements selon les axes X, Y et Z et en rotation autour de l'axe R sont motorisés et commandés par le système informatique 6. Ainsi, ce dernier peut connaître les positions relatives du support 10 et du bloc de vision.

Celui-ci comporte, dans l'exemple considéré, une caméra 21, un objectif 23 et un système de filtrage 22. La position et l'orientation de la caméra 21 sont connues du système informatique 6 et les mouvements de la caméra 21 peuvent être commandés par celui-ci. Le système de filtrage 22 comporte, par exemple, une roue 27 à filtres qui permet de placer sélectivement un filtre choisi parmi plusieurs sur le trajet de la lumière analysée par la caméra 21. Dans l'exemple considéré, la mise en place du filtre sélectionné s'effectue de manière automatisée, la roue 27 étant mise en rotation par un moteur pas à pas 31 commandé par le système informatique 6, un capteur permettant de renseigner le système informatique sur la position angulaire de la roue 27. Le système de filtrage 22 peut comporter, par exemple, cinq filtres ayant par exemple 5 cm de diamètre. Dans le cas où la roue est placée entre l'objectif et la caméra, celle-ci peut comporter, par exemple, 7 filtres de 2,5 cm de diamètre. L'invention n'est pas limitée à un système de filtrage particulier et l'on peut remplacer la roue à filtres illustrée par un filtre accordable en longueur d'onde. La caméra 21 peut être une caméra CCD, de préférence back thinned , présentant une résolution supérieure ou égale à un million de pixels et des pixels de taille supérieure à 10 m. La caméra 21 peut être équipée d'un système de thermorégulation, par effet Peltier par exemple.

L'objectif 23 présente par exemple un grossissement allant de xl à x0.5 et une focale par exemple égale à 50 mm, de façon à permettre de placer dans le champ d'observation une région relativement peu étendue de l'animal A, par exemple de surface comprise entre 1 et 2,3 cm de côté. L'objectif 23 est avantageusement un objectif télécentrique. Le système d'imagerie 20 peut comporter également un système d'illumination 5 pour éclairer l'animal A afin de permettre la détection d'une fluorescence provenant d'une ou plusieurs sondes fluorescentes intérieures à celui-ci. La longueur d'onde de la lumière éclairant l'animal A ainsi que les caractéristiques spectrales du système de filtrage seront choisies en fonction de la sonde à détecter. 10 L'animal A est éclairé par exemple dans au moins deux directions à partir de guides optiques, par exemple des fibres optiques, qui peuvent recevoir la lumière d'une source unique. Ces guides optiques aboutissent par exemple à des têtes 60 et 61 portées par le bras 24 comme illustré à la figure 2, et qui peuvent être orientées par l'utilisateur afin 15 d'éclairer l'animal sous une incidence particulière a avec une possibilité, le cas échéant, de réglage de l'orientation pour modifier l'angle d'incidence a et focaliser la lumière sur la région observée. Le cas échéant, l'angle d'incidence a est modifié en fonction de la distance de la région observée et/ou du grossissement, de façon automatique par le système 20 informatique 6, grâce à une motorisation des têtes d'éclairage 60 et 61. Cela peut permettre, de façon automatisée, de concentrer la lumière sur la région observée. Un système de filtrage de la lumière peut être associé à la ou aux sources du système d'illumination afin de contrôler les caractéristiques spectrales de la lumière éclairant l'animal A. 25 Le dispositif d'imagerie peut également comporter, le cas échéant, plusieurs sources lumineuses qui sont allumées sélectivement en fonction de la position de la caméra relativement à l'animal, afin par exemple de ne pas éclairer l'animal avec des sources qui pourraient gêner la détection de la luminescence. Le positionnement de la caméra 21 peut s'effectuer automatiquement grâce à 30 des données topologiques de l'animal A, afin de placer la région à observer dans le champ de celle-ci.

Ces données topologiques peuvent être obtenues de diverses façons et par exemple au moyen du système d'acquisition topologique 30 illustrée à la figure 3. Ce système 30 comporte un dispositif 31 de projection d'une lumière structurée sur l'animal A et au moins une caméra 32 pour procéder à l'acquisition du relief de l'animal ainsi éclairé.

Ce dernier peut être monté lors de l'acquisition des données topologiques sur le même support 10 que celui servant à l'imagerie. Dans l'exemple illustré, le support 10 est déplacé de façon contrôlée selon l'axe X et le système de projection 31 permet de projeter sur l'animal une raie lumineuse orientée transversalement à l'axe X.

Pour chaque position du support 10 selon l'axe X, une image du profil éclairé par la raie projetée est acquise et la topologie de l'animal peut être ensuite reconstruite par un logiciel, par exemple par le système informatique 6 qui dispose alors directement d'au moins un fichier contenant les données topologiques de l'animal. Dans l'exemple illustré, le système d'acquisition topologique 30 est distinct du système d'imagerie 20, le support 10 passant de l'un à l'autre par un déplacement selon l'axe X, mais dans une variante non illustrée, on utilise la même caméra pour à la fois effectuer l'acquisition de la topologie et l'imagerie, un dispositif de projection de lumière structurée étant alors ajouté au système d'imagerie 20. Dans une autre variante, l'acquisition des données topologiques a lieu alors que le support 10 a été retiré du dispositif d'imagerie 20 et placé dans un système d'acquisition topologique qui dispose de moyens d'entraînement du support 10 distincts de ceux du dispositif d'imagerie 20. Le support 10 peut être réalisé avec au moins un repère qui peut être identifié par la caméra 21 afin de faciliter par exemple la mise en correspondance des données de 25 topologie avec celles provenant du système d'imagerie. Le système informatique 6 est avantageusement muni d'une interface utilisateur qui permet à ce dernier de commander le positionnement de la caméra 21 afin d'observer une région prédéfinie de l'animal A. L'interface utilisateur peut comporter un écran 50 et au moins un système 30 d'entrée des informations pouvant comporter une souris 52, un joystick, un clavier 51, une tablette graphique, un stylet ou un écran tactile.

Le système informatique 6 peut être agencé de manière à permettre l'ouverture d'une ou de plusieurs fenêtres sur l'écran 50, par exemple une fenêtre 42 concernant le pilotage de la caméra et une fenêtre 44 concernant les images acquises lors de l'imagerie, comme illustré à la figure 4, Peuvent encore être affichées une fenêtre 43 concernant la topologie de l'animal A, comme illustré sur les figures 7 et 8, et une fenêtre non représentée dans laquelle peut apparaître un menu déroulant concernant l'historique des images acquises. La fenêtre 42 précitée peut contenir des champs pour rentrer des coordonnées qui peuvent être renseignés par l'utilisateur, et le système informatique 6 peut être agencé pour amener automatiquement la caméra 21 à observer la région centrée sur le point dont les coordonnées ont été entrées, l'axe optique de la caméra étant par exemple sensiblement perpendiculaire à ce point. La fenêtre 42 peut permettre de modifier, le cas échéant, la résolution de la caméra, le temps d'exposition, les filtres sélectionnés pour la source et pour la caméra, l'agrandissement, la distance à l'animal, et peut éventuellement permettre à l'utilisateur de commander manuellement ledéplacement de la caméra dans au moins une direction relativement par rapport à la région observée. La fenêtre 44 peut comporter l'image observée par la caméra en temps réel et un histogramme faisant apparaître le nombre de pixels pour chaque niveau de gris.

La fenêtre 43 peut permettre de déclencher une séquence d'acquisition de la topologie de l'animal, et peut permettre l'ouverture d'une fenêtre permettant de commander le positionnement de la caméra. La fenêtre 43 peut comporter une image 3D de synthèse de l'animal. La région couverte par le champ d'observation de la caméra peut être matérialisée sur cette image 3D, par exemple par une surbrillance et/ou en faisant apparaître le contour 48 de la région couverte par le champ d'observation de la caméra, comme illustré à la figure 7. Le système informatique 6 peut être agencé de manière à permettre de mémoriser, en fonction d'une sonde, le filtre adapté et éventuellement les particularités de la source, comme illustré à la figure 5. Les spectres de la lumière incidente, de la lumière émise par la source et du filtre recevant cette lumière peuvent être affichés simultanément, comme illustré à la figure 5.

Le cas échéant, les données topologiques peuvent être importées sous un format prédéfini dans le système informatique 6, comme illustré à la figure 6, ces données topologiques ayant par exemple été obtenues à l'aide d'un autre système d'acquisition que celui illustré à la figure 3, au cours d'une autre expérience.

Une fois les images de luminescence acquises, le système informatique 6 peut être agencé pour effectuer, si on le souhaite, une reconstruction tomographique. Cette reconstruction peut faire appel aux paramètres optiques du système et reposer sur un ou plusieurs modèles permettant de décrire la propagation de la luminescence au sein de l'animal jusqu'à sa surface.

Sans être lié à une théorie particulière, la propagation lumineuse, dans un milieu turbide et d'une géométrie complexe, peut être décrite notamment par un modèle direct. La reconstruction de la position et de l'intensité de la source lumineuse à partir des données acquises se réalise en résolvant un problème inverse. Une calibration photométrique peut permettre de faire un lien entre les données acquises par la caméra et celles issues de la modélisation. Cette calibration peut permettre une mise en correspondance de l'éclairement local Es (W.m2) à la surface de l'échantillon obtenu par la modélisation avec le flux détecté au niveau du pixel. L'émission à la surface de l'échantillon diffusant peut être supposée lambertienne et peut être reliée à la luminance de la source LS (W.m 2.sr') par : Es = 1t • LS (eq.1)

Le flux reçu par un pixel vaut, en W : q • D(x, y). h • c (eq.2) où F(X,x,y)= ri(a,).a,.T q est le pas de quantification de la caméra en e-/niveau h est la constante de Planck h=6.626 1034J.s c est la vitesse de la lumière dans le vide c=3 108 m.s-' 2 est la longueur d'onde q est le rendement quantique T est le temps d'intégration D est le niveau de gris maximal ù Doffset, et x et y sont les coordonnées du pixel mesuré.

Le flux mesuré par un pixel (eq. 2) peut être considéré comme égal au flux émis par la surface As (eq.3) et collecté par le système optique d'ouverture égale à Ar. •cos()r -0s)~ u est la taille d'un pixel, et m est le grandissement du système optique. Le flux collecté selon un angle 9r, comme illustré à la figure 9, est relié à la luminance de la source Ls par : Fer = Ls • Go •cos4 (0 r) = Ls • AS • A' z cos' (0 r) (eq.4) As = ( u (eq.3) où Go est l'étendue géométrique définie sur l'axe optique du système Ar 1 (eq.5) d2 N2 où N est le nombre d'ouverture du système. Le flux mesuré est relié à l'éclairement local Es par la formule suivante (eq.6) : Es u 2 . cos 4 (e r) (eq.6) For 7C • (m • N • cos(6 r ùes)) 2 L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Le dispositif d'imagerie peut notamment être utilisé pour détecter une photoluminescence qui ne serait pas induite par l'illumination de l'animal par une lumière particulière.

Le dispositif d'imagerie peut éventuellement comporter un caisson permettant d'isoler l'animal de l'éclairage ambiant. Diverses modifications peuvent être apportées au système informatique et la liaison entre celui-ci et la caméra peut être totalement filaire ou non. Le dispositif d'imagerie peut comporter d'autres moyens de positionnement de 25 la caméra, par exemple un bras manipulateur. L'invention peut s'appliquer également à l'imagerie d'un animal de taille plus importante, voire d'un homme. Le dispositif d'imagerie peut comporter, le cas échéant, au moins une deuxième caméra dont le positionnement peut être contrôlé par le système informatique 30 afin par exemple d'affiner la localisation de la sonde dans le corps de l'animal.

Le cas échéant, le traitement des images et des données de topologie peut être effectué de manière délocalisée par un serveur auquel serait relié le système informatique 6, la fonction de celui-ci étant par exemple limitée au pilotage du système de positionnement de la caméra et à l'acquisition des images provenant de la caméra.

La caméra du dispositif d'imagerie peut être remplacée par un autre système de détection optique, par exemple un ou plusieurs détecteurs photosensibles éventuellement associés à un ou plusieurs amplificateurs de lumière. Le cas échéant, le système de détection optique peut comporter une partie fixe et une partie mobile définissant une entrée pour la lumière provenant de l'animal et dont la position et/ou l'orientation peut être modifiée par le système d'entraînement. La partie mobile peut comporter un guide optique, par exemple à une ou plusieurs fibres optiques, dont l'extrémité distale qui définit l'entrée précitée est orientable de façon à être positionnée de la manière souhaitée relativement à l'animal et dont la partie proximale est par exemple fixe et reliée à une caméra ou tout autre système de détection optique. L'expression comportant un doit être comprise comme étant synonyme de comportant au moins un , sauf si le contraire est spécifié.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'imagerie optique du corps humain ou animal, comportant : -un système de détection optique (21), - un système d'entraînement (24, 26) d'au moins un collecteur de lumière du système de détection optique, permettant d'en modifier au moins la position et/ou l'orientation, - un système de commande (6) du système d'entraînement, agencé de manière à amener le collecteur de lumière du système de détection optique (21) dans au moins une situation d'observation d'au moins une région choisie du corps (A) à examiner, en fonction de données concernant la topologie de celui-ci.

2. Dispositif selon la revendication 1, le système de détection optique comportant une caméra (21).

3. Dispositif selon la revendication précédente, la caméra (21) étant équipée d'un objectif télécentrique.

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, le système de commande (6) étant agencé de manière à positionner le collecteur de lumière du système de détection (21) à une distance inférieure à 9 cm de la région du corps (A) observée.

5. Dispositif selon la revendication 2, le système de commande (6) étant agencé de manière à positionner la caméra (21) avec son axe optique sensiblement perpendiculaire à la région du corps (A) à examiner.

6. Dispositif selon la revendication 2, le système de commande (6) étant agencé de manière à amener la caméra (21) à couvrir une surface de la région du corps (A) à examiner ayant de 1 à 2,3 cm de côté.

7. Dispositif selon la revendication 2, comportant au moins un filtre (22) placé devant la caméra (21), notamment une pluralité de filtres, en particulier une pluralité de filtres portés par une roue (27), notamment une roue (27) contrôlée par le système de commande (6) grâce à un entraînement motorisé (31).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 comportant un support (10) du corps (A) à examiner qui est mobile relativement à une structure (1l, 15, 26) de support du système de détection optique.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un système d'acquisition topologique (30) permettant de fournir des données décrivant la topologie du corps (A) examiné au système de commande (6).

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, le système de commande (6) étant agencé de manière à permettre une observation étendue de la région observée en commandant le système de détection optique (21) de manière à effectuer une séquence d'observations à champ réduit, avec un mouvement du système de détection optique entre chacune des observations.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une interface utilisateur (41, 42, 43, 44) configurée pour permettre à l'utilisateur de sélectionner au moins une région d'observation sur le corps (A).

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une source pour illuminer le corps (A) avec un rayonnement présentant une caractéristique spectrale prédéfinie.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, étant agencé pour permettre l'imagerie de fluorescence par réflectance ou de bioluminescence ou l'imagerie tomographique, ces deux fonctionnalités étant offertes par le dispositif.

14. Procédé d'imagerie optique, notamment de tomographie, comportant l'étape consistant à procéder à l'acquisition d'au moins une image avec le système de détection optique (21) du dispositif (1) tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes.

15. Procédé selon la revendication 14, l'acquisition de l'image étant précédée par ou étant concomitante à l'illumination d'au moins une région du corps (A) de manière à provoquer une photoluminescence au sein de celui-ci.

16. Procédé selon l'une des deux revendications immédiatement précédentes, dans lequel on procède préalablement à l'acquisition optique à une acquisition topologique.