FR3089111A1 - Fluorescence imaging device - Google Patents
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Abstract
Dispositif d’imagerie de fluorescence d’une cible (20) comprenant au moins un marqueur (21), fluorescent dans une gamme de longueurs d'onde d’émission prédéfinie, ledit dispositif (1) comprenant une première source lumineuse (2) d’excitation émettant dans une gamme de longueurs d'onde, une deuxième source lumineuse (3) émettant dans une gamme de longueurs d'onde supérieure à la gamme, une unité de pilotage, un module (5) d’acquisition d’image comprenant un capteur (6) d’image et un système (8) optique de focalisation. Le capteur (6) d'image de bande passante incluant la gamme de longueurs d'onde de la deuxième source lumineuse (3), et l’unité de pilotage est configurée pour piloter les première et deuxième sources lumineuses (2, 3) suivant une séquence d’éclairage comprenant une activation de la première source lumineuse (2), une absence d’activation des première et deuxième sources lumineuses (2, 3) et une activation de la deuxième source lumineuse (3) et pour adresser des signaux de commande au module (5) d’acquisition d’images. (Figure 2)Device for fluorescence imaging of a target (20) comprising at least one marker (21), fluorescent in a range of predefined emission wavelengths, said device (1) comprising a first light source (2) d excitation emitting in a wavelength range, a second light source (3) emitting in a wavelength range greater than the range, a control unit, an image acquisition module (5) comprising an image sensor (6) and an optical focusing system (8). The bandwidth image sensor (6) including the wavelength range of the second light source (3), and the control unit is configured to control the first and second light sources (2, 3) according to a lighting sequence comprising an activation of the first light source (2), an absence of activation of the first and second light sources (2, 3) and an activation of the second light source (3) and for sending signals command to the image acquisition module (5). (Figure 2)
Description
DescriptionDescription
Titre de l'invention : Dispositif d’imagerie de fluorescence [0001] L’invention concerne un dispositif et un procédé d'imagerie de fluorescence d'une cible comprenant au moins un marqueur, ce marqueur étant un marqueur fluorescent dans une gamme de longueurs d'onde d’émission prédéfinie, en vue de la localisation dudit marqueur fluorescent dans ladite cible.Title of the invention: Fluorescence imaging device [0001] The invention relates to a device and a method for fluorescence imaging of a target comprising at least one marker, this marker being a fluorescent marker in a range of lengths predefined emission wave, for the location of said fluorescent marker in said target.
[0002] Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'imagerie de fluorescence comprenant une première source lumineuse, dite d’excitation, apte à émettre dans une gamme de longueurs d'onde d’excitation un rayonnement d’excitation dudit marqueur, une deuxième source lumineuse, dite d’éclairage, apte à illuminer ladite cible dans une gamme de longueurs d'onde supérieure à la gamme de longueurs d'onde d’excitation, une unité de pilotage, un module d’acquisition d’image comprenant un capteur d’image et un système optique de focalisation d'un rayonnement de la cible sur ledit capteur d’image.It more particularly relates to a fluorescence imaging device comprising a first light source, called excitation, capable of emitting in a range of excitation wavelengths excitation radiation of said marker, a second source light, called lighting, capable of illuminating said target in a range of wavelengths greater than the range of excitation wavelengths, a control unit, an image acquisition module comprising a sensor image and an optical system for focusing radiation from the target on said image sensor.
[0003] L'imagerie de fluorescence est une technique permettant de localiser les marqueurs fluorescents dans une cible, telle qu'un échantillon biologique, cet échantillon biologique pouvant être notamment le corps humain ou animal ou une partie dudit corps. Le principe de l'imagerie de fluorescence est d'illuminer un champ d'observation comprenant la cible à l'aide d'une source de lumière dans une bande spectrale d'excitation des fluorophores. Sous l'effet de cette illumination, les fluorophores émettent un rayonnement de fluorescence dans une bande spectrale de fluorescence, encore appelée bande spectrale d'émission. Ce rayonnement peut être capté par un capteur d'image de manière à former une image de fluorescence sur laquelle apparaissent les différentes zones fluorescentes. Il est alors possible d'acquérir une image du champ observé comprenant la cible à l'aide d'un autre capteur d'image et de superposer l'image de fluorescence sur cette image. Toutefois, jusqu'à présent, un tel dispositif d'imagerie est peu compact et onéreux.[0003] Fluorescence imaging is a technique for locating fluorescent markers in a target, such as a biological sample, this biological sample possibly being in particular the human or animal body or a part of said body. The principle of fluorescence imaging is to illuminate an observation field comprising the target using a light source in a spectral band of excitation of fluorophores. Under the effect of this illumination, the fluorophores emit fluorescence radiation in a spectral band of fluorescence, also called emission spectral band. This radiation can be captured by an image sensor so as to form a fluorescence image on which the various fluorescent zones appear. It is then possible to acquire an image of the observed field comprising the target using another image sensor and to superimpose the fluorescence image on this image. However, so far, such an imaging device is not very compact and expensive.
[0004] Un but de l'invention est de proposer un dispositif d'imagerie de fluorescence du type précité dont la conception permet de disposer d'un dispositif compact, peu onéreux et dont les images sont de bonne qualité.An object of the invention is to provide a fluorescence imaging device of the aforementioned type, the design of which makes it possible to have a compact device, inexpensive and whose images are of good quality.
[0005] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d’imagerie de fluorescence d’une cible comprenant au moins un marqueur, fluorescent dans une gamme de longueurs d'onde d’émission prédéfinie, notamment pour la localisation dudit marqueur fluorescent dans ladite cible, ledit dispositif comprenant une première source lumineuse, dite d’excitation, apte à émettre dans une gamme de longueurs d'onde d’excitation un rayonnement d’excitation dudit marqueur, une deuxième source lumineuse, dite d’éclairage, apte à illuminer ladite cible dans une gamme de longueurs d'onde supérieure à la gamme de longueurs d'onde d’excitation, une unité de pilotage, un module d’acquisition d’image comprenant un capteur d’image et un système optique de focalisation d'un rayonnement de la cible sur ledit capteur d’image, caractérisé en ce que le capteur d'image du module d'acquisition d'image est associé à un filtre présentant au moins une bande passante comprenant au moins partiellement la gamme de longueurs d'onde d’émission de la deuxième source lumineuse, et en ce que l’unité de pilotage est configurée pour piloter les première et deuxième sources lumineuses suivant une séquence d’éclairage comprenant au moins une activation de la première source lumineuse, une absence d’activation des première et deuxième sources lumineuses et une activation de la deuxième source lumineuse et pour adresser des signaux de commande au module d’acquisition d’images, et en ce que le module d’acquisition d’images est configuré pour acquérir successivement l’image correspondant à chacune des phases de la séquence en fonction d'au moins une partie des signaux de commande émis par l’unité de pilotage.To this end, the invention relates to a device for fluorescence imaging of a target comprising at least one marker, fluorescent in a range of predefined emission wavelengths, in particular for the location of said marker fluorescent in said target, said device comprising a first light source, called excitation, capable of emitting in a range of excitation wavelengths excitation radiation of said marker, a second light source, called lighting, capable of illuminating said target in a range of wavelengths greater than the range of excitation wavelengths, a control unit, an image acquisition module comprising an image sensor and an optical system for focusing of radiation from the target on said image sensor, characterized in that the image sensor of the image acquisition module is associated with a filter having at least one passband at least partially comprising the range of long urs of emission wave of the second light source, and in that the control unit is configured to control the first and second light sources according to a lighting sequence comprising at least one activation of the first light source, a absence of activation of the first and second light sources and activation of the second light source and for sending control signals to the image acquisition module, and in that the image acquisition module is configured to acquire successively the image corresponding to each of the phases of the sequence as a function of at least part of the control signals emitted by the control unit.
[0006] Grâce au fait que la gamme de longueurs d'onde dans laquelle la deuxième source lumineuse illumine la cible peut être incluse au moins partiellement dans la gamme de longueurs d'onde d'émission du marqueur, c'est-à-dire dans la gamme de longueurs d'onde dans laquelle le marqueur est fluorescent à l'état excité par une source d'excitation lumineuse, le capteur d'image est apte à collecter au moins partiellement le rayonnement de fluorescence émis par ladite cible, en particulier par le marqueur de la cible, sous l'effet d'une excitation par ladite première source lumineuse, et le rayonnement émis par ladite cible à l'état éclairé par la deuxième source lumineuse. Il en résulte la possibilité d'utiliser un même capteur d'image pour l'acquisition des images de la cible indépendamment de la source lumineuse utilisée. Il en résulte également un pilotage aisé des sources lumineuses et la possibilité de combiner aisément en un temps court lesdites images acquises. Le pilotage particulier des sources lumineuses permet par ailleurs d'augmenter la qualité des images par suppression du bruit et de travailler dans un champ d'observation ouvert réduisant ainsi les contraintes d'encombrement et d'usage pour un utilisateur du dispositif. Il doit être noté que les phases de la séquence d'éclairage, qui comprennent toujours au moins une phase d'activation de la première source lumineuse, une absence d'activation des première et deuxième sources lumineuses et une activation de la deuxième source lumineuse, peuvent s'opérer dans un ordre quelconque .Thanks to the fact that the range of wavelengths in which the second light source illuminates the target can be included at least partially in the range of emission wavelengths of the marker, that is to say in the wavelength range in which the marker is fluorescent in the state excited by a light excitation source, the image sensor is able to at least partially collect the fluorescence radiation emitted by said target, in particular by the target marker, under the effect of an excitation by said first light source, and the radiation emitted by said target in the state illuminated by the second light source. This results in the possibility of using the same image sensor for the acquisition of the images of the target independently of the light source used. This also results in easy control of the light sources and the possibility of easily combining said acquired images in a short time. The particular control of the light sources also makes it possible to increase the quality of the images by eliminating noise and to work in an open field of observation thus reducing the constraints of space and use for a user of the device. It should be noted that the phases of the lighting sequence, which always include at least one phase of activation of the first light source, no activation of the first and second light sources and activation of the second light source, can be done in any order.
[0007] Selon un mode de réalisation de l'invention, le module d’acquisition d’image est configuré pour, à chaque acquisition d’image, générer un ensemble de données comprenant les données de l’image acquise et des données relatives à au moins une partie des signaux de commande émis par l’unité de pilotage. Il est ainsi possible d'identifier aisément chaque image pour en faciliter le traitement ultérieur.According to one embodiment of the invention, the image acquisition module is configured to, on each image acquisition, generate a set of data comprising the data of the acquired image and data relating to at least part of the control signals emitted by the control unit. It is thus possible to easily identify each image to facilitate further processing.
[0008] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un module de traitement d’images configuré pour recevoir des données et traiter lesdites données.According to one embodiment of the invention, the device comprises an image processing module configured to receive data and process said data.
[0009] Selon un mode de réalisation de l'invention, le module de traitement d’images est configuré pour soustraire aux données de l’image acquise pendant la phase d’activation de la première source lumineuse les données de l’image acquise pendant la phase d’absence d’activation des première et deuxième sources lumineuses pour obtenir une image exempte de bruit.According to one embodiment of the invention, the image processing module is configured to subtract from the data of the image acquired during the activation phase of the first light source the data of the image acquired during the phase of absence of activation of the first and second light sources to obtain a noise-free image.
[0010] Selon un mode de réalisation de l'invention, le module de traitement d’images est configuré pour superposer l'image exempte de bruit avec l’image acquise pendant la phase d’activation de la deuxième source lumineuse.According to one embodiment of the invention, the image processing module is configured to superimpose the noise-free image with the image acquired during the activation phase of the second light source.
[0011] Selon un mode de réalisation de l'invention, le filtre est disposé entre le système optique de focalisation et le capteur d’images. Il en résulte une qualité accrue des images acquises et un système plus compact.According to one embodiment of the invention, the filter is arranged between the focusing optical system and the image sensor. This results in higher quality of the acquired images and a more compact system.
[0012] Selon un mode de réalisation de l'invention, le filtre est un filtre interférentiel ou une combinaison d’un filtre interférentiel et d’un filtre coloré et la bande passante du filtre est comprise entre 660 et 1700 nm.According to one embodiment of the invention, the filter is an interference filter or a combination of an interference filter and a color filter and the bandwidth of the filter is between 660 and 1700 nm.
[0013] Selon un mode de réalisation de l'invention, le système optique de focalisation comprend un diaphragme à iris fixe ou réglable et au moins une lentille optique.According to one embodiment of the invention, the optical focusing system comprises a fixed or adjustable iris diaphragm and at least one optical lens.
[0014] Selon un mode de réalisation de l'invention, le capteur d’image est un capteur de type caméra CMOS, CCD ou InGaAs.According to one embodiment of the invention, the image sensor is a CMOS, CCD or InGaAs camera type sensor.
[0015] Selon un mode de réalisation de l'invention, la première source lumineuse est une diode électroluminescente ou un laser et la deuxième source lumineuse est une diode électroluminescente.According to one embodiment of the invention, the first light source is a light emitting diode or a laser and the second light source is a light emitting diode.
[0016] Selon un mode de réalisation de l'invention, le capteur d’image présente, pour chaque image à capter, un temps d’exposition, et le temps d’exposition est fonction de la longueur d'une partie des signaux de commande émis par l’unité de pilotage.According to one embodiment of the invention, the image sensor has, for each image to be captured, an exposure time, and the exposure time is a function of the length of part of the signals of command issued by the control unit.
[0017] Selon un mode de réalisation de l'invention, le temps d’exposition pour acquérir l’image correspondant à la phase d’activation de la première source lumineuse et le temps d’exposition pour acquérir l’image correspondant à la phase d’absence d’activation des première et deuxième sources lumineuses sont identiques. Il en résulte un traitement ultérieur simplifié desdites images.According to one embodiment of the invention, the exposure time to acquire the image corresponding to the activation phase of the first light source and the exposure time to acquire the image corresponding to the phase absence of activation of the first and second light sources are identical. This results in a simplified further processing of said images.
[0018] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend au moins une troisième source lumineuse configurée pour émettre dans la partie visible du spectre à une longueur d’onde inférieure à 600 nm et un capteur d’image visible. Dans ce cas, l'image acquise peut être utilisée en complément en ou substitution de l'image acquise à l'état activé de la deuxième source lumineuse.According to one embodiment of the invention, the device comprises at least a third light source configured to emit in the visible part of the spectrum at a wavelength less than 600 nm and a visible image sensor. In this case, the acquired image can be used to complement or replace the acquired image in the activated state of the second light source.
[0019] Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif peut comprendre une source lumineuse d'excitation du marqueur supplémentaire.According to one embodiment of the invention, the device can comprise a light source for excitation of the additional marker.
[0020] L'invention a encore pour objet un procédé d’imagerie de fluorescence, à l'aide d'un dispositif d'imagerie, d’une cible comprenant au moins un marqueur, fluorescent dans une gamme de longueurs d'onde d’émission prédéfinie, notamment pour la localisation dudit au moins un marqueur fluorescent dans ladite cible, ledit dispositif d'imagerie comprenant une première source lumineuse, dite d’excitation, une deuxième source lumineuse, dite d’éclairage, une unité de pilotage, un module d’acquisition d’image comprenant un capteur d’image et un système optique de focalisation d'un rayonnement de la cible sur ledit capteur d’image, ledit procédé comprenant :The invention also relates to a fluorescence imaging method, using an imaging device, of a target comprising at least one marker, fluorescent in a range of wavelengths d predefined emission, in particular for locating said at least one fluorescent marker in said target, said imaging device comprising a first light source, called excitation, a second light source, called lighting, a control unit, a image acquisition module comprising an image sensor and an optical system for focusing radiation from the target on said image sensor, said method comprising:
- une étape d’éclairage de la cible avec la première source lumineuse dite d’excitation apte à émettre, dans une gamme de longueurs d'onde d’excitation, un rayonnement d’excitation du ou d’au moins l’un des marqueurs, fluorescent dans la gamme de longueurs d'onde d’émission prédéfinie, et d’acquisition, à l’aide du module d’acquisition d’images de l’image du rayonnement dit de fluorescence émis par la cible, en particulier par le ou au moins l'un des marqueurs de la cible sous l’effet dudit éclairage, caractérisé en ce que le procédé comprend également :a step of illuminating the target with the first so-called excitation light source capable of emitting, in a range of excitation wavelengths, excitation radiation from the or at least one of the markers , fluorescent in the predefined emission wavelength range, and acquisition, using the image acquisition module of the image of the so-called fluorescence radiation emitted by the target, in particular by the or at least one of the target markers under the effect of said lighting, characterized in that the method also comprises:
- une étape d’éclairage de ladite cible avec la deuxième source lumineuse, dite d’éclairage, illuminant ladite cible dans une gamme de longueurs d'onde, supérieure à la gamme de longueurs d'onde d’excitation et incluse au moins partiellement dans la gamme de longueurs d'onde d’émission du ou d’au moins l’un des marqueurs, et d’acquisition, à l’aide du même module d’acquisition d’images que dans l’étape d’éclairage à l’aide de la première source lumineuse, de l’image de la cible sous l’effet dudit éclairage, eta step of lighting said target with the second light source, called lighting, illuminating said target in a range of wavelengths, greater than the range of excitation wavelengths and included at least partially in the range of emission wavelengths of the or at least one of the markers, and of acquisition, using the same image acquisition module as in the lighting step at l using the first light source, the image of the target under the effect of said lighting, and
- une étape d’acquisition, à l’aide du même module d’acquisition d’images que dans l’étape d’éclairage à l’aide de la première source lumineuse, de l’image de la cible, à l’état désactivé des première et deuxième sources lumineuses, l’étape d’acquisition de l’image du rayonnement émis par la cible à l’état désactivé des première et deuxième sources lumineuses étant, de préférence, opérée entre les étapes d’éclairage de la cible avec les première et deuxième sources lumineuses.an acquisition step, using the same image acquisition module as in the lighting step using the first light source, of the target image, in the state deactivated of the first and second light sources, the step of acquiring the image of the radiation emitted by the target in the deactivated state of the first and second light sources being preferably carried out between the stages of lighting the target with the first and second light sources.
[0021] Selon un mode de mise en œuvre du procédé, ledit procédé comprend une étape de traitement de chacune des images acquises.According to an embodiment of the method, said method comprises a step of processing each of the acquired images.
[0022] Selon un mode de mise en œuvre du procédé à l'aide d'un dispositif comprenant un module de traitement d'image, le procédé comprend, après chaque étape d'acquisition d'une image commandée à partir des signaux de commande émis par l'unité de pilotage, une étape de génération d'un ensemble de données comprenant les données de l'image acquise et des données relatives à au moins une partie des signaux de commande émis par une unité de pilotage avant de procéder à l'étape de traitement de chacune des images acquises.According to one mode of implementation of the method using a device comprising an image processing module, the method comprises, after each step of acquiring an image controlled from the control signals transmitted by the control unit, a step of generating a set of data comprising the data of the acquired image and data relating to at least part of the control signals transmitted by a control unit before proceeding to the step of processing each of the acquired images.
[0023] L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be clearly understood on reading the following description of exemplary embodiments, with reference to the accompanying drawings in which:
[0024] [fig-1] représente une vue partielle en perspective d'un dispositif d'imagerie de fluorescence conforme à l'invention ;[Fig-1] shows a partial perspective view of a fluorescence imaging device according to the invention;
[0025] [fig.2] représente une vue schématique partielle d'un dispositif d'imagerie de fluorescence conforme à l'invention ;[Fig.2] shows a partial schematic view of a fluorescence imaging device according to the invention;
[0026] [fig.3] représente, sous forme de blocs, une représentation schématique partielle d'un dispositif d'imagerie conforme à l'invention ;[Fig.3] shows, in the form of blocks, a partial schematic representation of an imaging device according to the invention;
[0027] [fig.4] représente, sous forme de graphiques, le pilotage de l'unité de pilotage et les images acquises.[Fig.4] shows, in the form of graphics, the control of the control unit and the acquired images.
[0028] [fig.5A] représente, sous forme d'une vue schématique, une image obtenue à l'aide d'un dispositif d'imagerie conforme à l'invention ;[Fig.5A] shows, in the form of a schematic view, an image obtained using an imaging device according to the invention;
[0029] [fig.5B] représente, sous forme d'une vue schématique, une image obtenue à l'aide d'un dispositif d'imagerie conforme à l'invention ;[Fig.5B] shows, in the form of a schematic view, an image obtained using an imaging device according to the invention;
[0030] [fig.5C] représente, sous forme d'une vue schématique, une image obtenue à l'aide d'un dispositif d'imagerie conforme à l'invention ;[Fig.5C] shows, in the form of a schematic view, an image obtained using an imaging device according to the invention;
[0031] [fig.5D] représente, sous forme d'une vue schématique, une image obtenue à l'aide d'un dispositif d'imagerie conforme à l'invention ;[Fig.5D] shows, in the form of a schematic view, an image obtained using an imaging device according to the invention;
[0032] [fig.5E] représente, sous forme d'une vue schématique, une image obtenue à l'aide d'un dispositif d'imagerie conforme à l'invention ;[Fig.5E] shows, in the form of a schematic view, an image obtained using an imaging device according to the invention;
[0033] [fig.6] représente, sous forme graphique, les plages de longueurs d'onde des différents éléments constitutifs du dispositif associées au spectre d'absorption ou d'excitation et au spectre d'émission ou de fluorescence du marqueur.[Fig.6] shows, in graphical form, the wavelength ranges of the various components of the device associated with the absorption or excitation spectrum and the emission or fluorescence spectrum of the marker.
[0034] Comme mentionné ci-dessus, le dispositif 1 d’imagerie de fluorescence, objet de l'invention, a pour objet de permettre l'acquisition d'images d'une cible comprenant un marqueur 21 fluorescent, ces images, une fois traitées, permettant notamment une localisation du marqueur 21 fluorescent dans la cible 20. La cible 20 peut être un échantillon biologique, tel qu'un tissu biologique, un corps humain ou animal, une partie de corps humain ou animal, ou autre. Cette cible 20 est placée dans un champ d'observation qui peut être une table d'opération ou une paillasse dans le cas de l'utilisation du dispositif 1 d'imagerie au sein d'un laboratoire. Cette cible 20 comprend un ou plusieurs marqueur(s) 21 fluorescent(s). Le terme marqueur doit être pris dans son acceptation la plus large au sens de fluorochrome ou fluorophore, c'est-à-dire une structure moléculaire ou particulaire apte à émettre une lumière ou rayonnement de fluorescence dans une gamme L1 de longueurs d'onde d'émission ou de fluorescence prédéfinie lorsqu'il est éclairé par un rayon d'excitation dans une gamme L2 de longueurs d'onde d’excitation.As mentioned above, the fluorescence imaging device 1, object of the invention, aims to allow the acquisition of images of a target comprising a fluorescent marker 21, these images, once treated, in particular allowing a localization of the fluorescent marker 21 in the target 20. The target 20 may be a biological sample, such as a biological tissue, a human or animal body, a part of a human or animal body, or the like. This target 20 is placed in a field of observation which can be an operating table or a bench-top in the case of the use of the imaging device 1 within a laboratory. This target 20 comprises one or more fluorescent marker (s) 21. The term marker must be taken in its broadest sense in the sense of fluorochrome or fluorophore, that is to say a molecular or particulate structure capable of emitting light or fluorescence radiation in a range L1 of wavelengths d 'emission or predefined fluorescence when illuminated by an excitation ray in an L2 range of excitation wavelengths.
[0035] Dans l'exemple représenté, le marqueur 21 est une molécule d'Indocyanine Green ou ICG dont la gamme L1 de longueurs d'onde d’émission est comprise entre 800 et 1400 nm approximativement.et dont la gamme de longueurs d'onde d’excitation est comprise entre 600 et 850 nm approximativement.In the example shown, the marker 21 is an Indocyanine Green or ICG molecule whose L1 range of emission wavelengths is between 800 and 1400 nm approximately. And whose range of lengths excitation wave is between 600 and 850 nm approximately.
[0036] Le dispositif 1 d'imagerie est conçu pour fonctionner avec des marqueurs 21 aux caractéristiques d'excitation ou d'absorption et d'émission ou de fluorescence prédéfinies connues. Généralement, le marqueur 21 est un marqueur exogène injecté dans la cibleThe imaging device 1 is designed to operate with markers 21 with known excitation or absorption and emission or predefined fluorescence or emission characteristics. Generally, marker 21 is an exogenous marker injected into the target
20. En variante, ce marqueur 21 peut être un marqueur endogène. La cible 20 peut comprendre un ou plusieurs marqueurs 21.20. As a variant, this marker 21 can be an endogenous marker. The target 20 may include one or more markers 21.
[0037] Le dispositif 1 d'imagerie se présente, dans l'exemple représenté, à la manière d'une torche lumineuse sous forme d'un corps allongé apte à être saisi manuellement par l'opérateur. Ce corps allongé est muni, à l'une de ses extrémités, d'une première source 2 lumineuse qui forme la source d'excitation du marqueur 21. Cette première source 2 lumineuse est, dans l'exemple représenté, une diode laser. En variante, cette source 2 lumineuse peut être une diode électroluminescente. Dans le cas de plusieurs marqueursThe imaging device 1 is, in the example shown, in the manner of a light torch in the form of an elongated body adapted to be entered manually by the operator. This elongated body is provided, at one of its ends, with a first light source 2 which forms the excitation source of the marker 21. This first light source 2 is, in the example shown, a laser diode. As a variant, this light source 2 can be a light-emitting diode. In the case of several markers
21, plusieurs sources 2 lumineuses d'excitation peuvent être prévues. Cette première source 2 lumineuse émet donc dans la gamme L2 de longueurs d'onde un rayon d'excitation de la cible 20, en particulier du marqueur 21 qui, sous l'effet dudit rayonnement d'excitation, émet un rayonnement de fluorescence dans la gamme L1 de longueurs d'onde prédéfinie. Généralement, la gamme L2 de longueurs d’onde d’excitation est supérieure à 600 nm tandis que la gamme L1 de longueurs d'onde d'émission ou de fluorescence du marqueur, qui est supérieure à la gamme L2 de longueurs d'onde d’excitation, est comprise entre 660 et 1700 nm.21, several excitation light sources 2 can be provided. This first light source 2 therefore emits in the range L2 of wavelengths an excitation ray of the target 20, in particular of the marker 21 which, under the effect of said excitation radiation, emits fluorescence radiation in the L1 range of predefined wavelengths. Generally, the L2 range of excitation wavelengths is greater than 600 nm while the L1 range of emission or fluorescence wavelengths of the marker, which is greater than the L2 range of d wavelengths excitation is between 660 and 1700 nm.
[0038] Dans l'exemple représenté, eu égard au choix du marqueur 21, la gamme L2 de longueurs d'onde d’excitation est comprise entre 780 et 790 nm et la gamme L1 de longueurs d'onde d'émission du marqueur 21 entre 800 et 1400 nm approximativement.In the example shown, having regard to the choice of marker 21, the range L2 of excitation wavelengths is between 780 and 790 nm and the range L1 of emission wavelengths of marker 21 between 800 and 1400 nm approximately.
[0039] Le dispositif 1 d'imagerie comprend une deuxième source lumineuse 3 d'éclairage émettant dans une gamme L3 de longueurs d'onde supérieures à la gamme L2 de longueurs d'onde d'excitation, et incluse au moins partiellement dans la gamme L1 de longueurs d'onde d'excitation du marqueur 21. Cette deuxième source lumineuse est ici une diode électroluminescente qui émet dans la gamme L3 de longueurs d'onde comprise entre 850 et 880 nm.The imaging device 1 comprises a second light source 3 for lighting emitting in a range L3 of wavelengths greater than the range L2 of excitation wavelengths, and included at least partially in the range L1 of excitation wavelengths of the marker 21. This second light source is here a light-emitting diode which emits in the range L3 of wavelengths between 850 and 880 nm.
[0040] Cette deuxième source lumineuse L3 est également disposée à l'extrémité du corps allongé du dispositif 1 au voisinage de la première source lumineuse 2 d'excitation.This second light source L3 is also arranged at the end of the elongated body of the device 1 in the vicinity of the first excitation light source 2.
[0041] Le dispositif 1 comprend encore une unité 4 de pilotage qui peut être logée à l'intérieur du corps allongé. Cette unité 4 de pilotage se présente sous la forme d'un système électronique et informatique qui comprend par exemple un micro-processeur et une mémoire de travail. Selon un aspect particulier, l'unité de pilotage peut se présenter sous la forme d'un automate programmable.The device 1 also comprises a control unit 4 which can be housed inside the elongated body. This control unit 4 is in the form of an electronic and computer system which includes for example a microprocessor and a working memory. According to a particular aspect, the control unit can be in the form of a programmable controller.
[0042] Autrement dit, les fonctions et étapes décrites peuvent être mises en œuvre sous forme de programme informatique ou via des composants matériels (p. ex. des réseaux de portes programmables). En particulier, les fonctions et étapes opérées par l'unité 4 de pilotage peuvent être réalisées par des jeux d’instructions ou modules informatiques implémentés dans un processeur ou contrôleur ou être réalisées par des composants électroniques dédiés ou des composants de type FPGA ou ASIC. Il est aussi possible de combiner des parties informatiques et des parties électroniques.In other words, the functions and steps described can be implemented in the form of a computer program or via hardware components (eg networks of programmable doors). In particular, the functions and steps operated by the control unit 4 can be performed by sets of instructions or computer modules implemented in a processor or controller or be performed by dedicated electronic components or components of the FPGA or ASIC type. It is also possible to combine computer parts and electronic parts.
[0043] Lorsqu’il est précisé que l'unité 4 de pilotage est configurée pour réaliser une opération donnée, cela signifie que l'unité de pilotage d'image comprend des instructions informatiques et les moyens d’exécution correspondants qui permettent de réaliser ladite opération et/ou que l'unité 4 de pilotage comprend des composants électroniques correspondants.When it is specified that the control unit 4 is configured to perform a given operation, this means that the image control unit includes computer instructions and the corresponding execution means which make it possible to carry out said operation. operation and / or that the control unit 4 comprises corresponding electronic components.
[0044] Le dispositif 1 d'imagerie comprend un module 5 d’acquisition d’image. Ce module 5 d'acquisition d'image comprend un capteur 6 d’image et un système 8 optique de focalisation. Ce module 5 d'acquisition d'image est apte à former une image II d'un rayonnement d'émission produit par la cible 20, en particulier par le marqueur 21 de la cible 20 sous l'effet de l'illumination par la première source lumineuse 2 et une image 13 d'un rayonnement émis par la cible 20 à l'état éclairé par la deuxième source lumineuse 3. On note que, dans le cas où la cible 20 est éclairée par la deuxième source lumineuse 3, le rayonnement résiduel d'émission peut être émis par la cible 21 dans la même gamme de longueurs d'onde que la gamme de longueurs d'onde d'absorption de la source 3.The imaging device 1 comprises an image acquisition module 5. This image acquisition module 5 comprises an image sensor 6 and an optical focusing system 8. This image acquisition module 5 is capable of forming an image II of emission radiation produced by the target 20, in particular by the marker 21 of the target 20 under the effect of the illumination by the first light source 2 and an image 13 of radiation emitted by the target 20 in the state lit by the second light source 3. It is noted that, in the case where the target 20 is lit by the second light source 3, the radiation residual emission can be emitted by the target 21 in the same wavelength range as the absorption wavelength range of the source 3.
[0045] Dans les exemples représentés, le capteur 6 d'image ou photodétecteur matriciel est un capteur de type CCD (acronyme anglais signifiant charged coupled device, dispositif à transfert de charge) ou un capteur de type CMOS (acronyme anglais signifiant complementary metal-oxyde semi-conducteur, semi-conducteur d'oxyde de métal complémentaire) ou un capteur de type InGaAs (Indium Gallium Arsenide) avec une électronique embarquée.In the examples shown, the image sensor 6 or matrix photodetector is a CCD type sensor (English acronym meaning charged coupled device, charge transfer device) or a CMOS type sensor (English acronym meaning complementary metal- semiconductor oxide, complementary metal oxide semiconductor) or an InGaAs (Indium Gallium Arsenide) type sensor with on-board electronics.
[0046] Le système 8 optique de focalisation est configuré pour former une image du rayonnement d'émission de la cible sur le capteur 6 d'image. Ce système 8 optique de focalisation peut comprendre un diaphragme 81 à iris fixe ou réglable et au moins une lentille 82 optique.The optical focusing system 8 is configured to form an image of the emission radiation of the target on the image sensor 6. This focusing optical system 8 can comprise a diaphragm 81 with fixed or adjustable iris and at least one optical lens 82.
[0047] Ce système 8 optique de focalisation présente une longueur focale inférieure à 30 mm. Le module 5 d'acquisition d'images comporte un axe optique défini par le système 8 optique de focalisation et le capteur 6 d'image. Les images formées par le capteur 6 d'image comportent des pixels. La valeur de chaque pixel correspond à l'intensité du rayonnement émanant d'une partie de la surface S de la cible.This optical focusing system 8 has a focal length of less than 30 mm. The image acquisition module 5 comprises an optical axis defined by the optical focusing system 8 and the image sensor 6. The images formed by the image sensor 6 include pixels. The value of each pixel corresponds to the intensity of the radiation emanating from part of the surface S of the target.
[0048] Le module 5 d'acquisition d'image comprend encore un filtre 7 présentant au moins une bande passante L4 incluant au moins partiellement la gamme L3 de longueurs d'onde d’émission de la deuxième source lumineuse 3, c'est-à-dire la gamme L3 de longueurs d'onde à l'intérieur de laquelle le rayonnement de la deuxième source lumineuse 3 est émis par ladite source. Ce filtre 7 peut être un filtre interférentiel ou une combinaison d’un filtre interférentiel et d’un filtre coloré et la bande passante du filtre 7 est comprise entre 660 nm et 1700 nm. Idéalement, le filtre 7 est disposé entre le système 8 optique de focalisation et le capteur 6 d’images pour améliorer la qualité des images produites. Ce filtre 7 n'est pas passant dans la gamme L2 de longueurs d'onde d'excitation de la première source lumineuse 2 pour éviter un parasitage par cette lumière d'excitation. A l'inverse, il est passant dans la gamme L1 de longueurs d'onde d'émission prédéfinie du marqueur 21 de sorte que le capteur 6 d'image est apte à collecter au moins partiellement le rayonnement de fluorescence émis par ladite cible, en particulier par le marqueur 21 de la cible 20 sous l'effet d'une excitation par la première source lumineuse 2 pour former une image II et le rayonnement émis par la cible 20 à l'état éclairé par la deuxième source lumineuse 3 pour former une image 13 .The image acquisition module 5 also comprises a filter 7 having at least one pass band L4 at least partially including the range L3 of emission wavelengths of the second light source 3, that is to say ie the range L3 of wavelengths within which the radiation from the second light source 3 is emitted by said source. This filter 7 can be an interference filter or a combination of an interference filter and a color filter and the bandwidth of the filter 7 is between 660 nm and 1700 nm. Ideally, the filter 7 is placed between the optical focusing system 8 and the image sensor 6 to improve the quality of the images produced. This filter 7 is not passing in the range L2 of excitation wavelengths of the first light source 2 to avoid interference by this excitation light. Conversely, it passes through the range L1 of predefined emission wavelengths of the marker 21 so that the image sensor 6 is capable of at least partially collecting the fluorescence radiation emitted by said target, in in particular by the marker 21 of the target 20 under the effect of an excitation by the first light source 2 to form an image II and the radiation emitted by the target 20 in the state illuminated by the second light source 3 to form a picture 13.
[0049] En pratique, l’unité 4 de pilotage est configurée pour, c'est-à-dire comprend un processeur et des instructions informatiques exécutables par le processeur pour, piloter les première et deuxième sources lumineuses 2, 3 suivant une séquence d’éclairage comprenant au moins une activation de la première source lumineuse 2, une absence d’activation des première et deuxième sources lumineuses 2, 3 et une activation de la deuxième source lumineuse 3 et pour adresser des signaux SI et S2 de commande au module 5 d’acquisition d’images. La commande des première et deuxième sources lumineuses 2, 3 à partir de l'unité 4 de pilotage s'opère par émission par l'unité 4 de pilotage de signaux S3 de commande à la première source lumineuse 2 et de signaux S4 de commande à la deuxième source lumineuse 3.In practice, the control unit 4 is configured for, that is to say comprises a processor and computer instructions executable by the processor for, controlling the first and second light sources 2, 3 according to a sequence d lighting comprising at least one activation of the first light source 2, no activation of the first and second light sources 2, 3 and one activation of the second light source 3 and to send control signals S1 and S2 to the module 5 image acquisition. The control of the first and second light sources 2, 3 from the control unit 4 is effected by transmission by the control unit 4 of control signals S3 to the first light source 2 and of control signals S4 to the second light source 3.
[0050] Le module 5 d’acquisition d’images est quant à lui configuré pour, via le capteur 6, acquérir successivement les images II, 12,13 correspondant à chacune des phases de la séquence en fonction des signaux de commande émis par l’unité 4 de pilotage, ces signaux de commande étant représentés en SI à la figure 3. Ainsi, le module 5 d'acquisition d'image acquiert :The image acquisition module 5 is itself configured to, via the sensor 6, successively acquire the images II, 12, 13 corresponding to each of the phases of the sequence as a function of the control signals emitted by the 'control unit 4, these control signals being represented in SI in FIG. 3. Thus, the image acquisition module 5 acquires:
- une image II qui est une image de fluorescence lors de l'activation de la première source lumineuse 2 ;- an image II which is a fluorescence image during the activation of the first light source 2;
- une image 12 qui est une image dite de bruit, c'est-à-dire une image du champ d'observation à l'état désactivé des deux sources lumineuses etan image 12 which is a so-called noise image, that is to say an image of the observation field in the deactivated state of the two light sources, and
- une image 13 qui correspond à l'image de la cible 20 à l'état activé de la deuxième source lumineuse 3.an image 13 which corresponds to the image of the target 20 in the activated state of the second light source 3.
[0051] Ces images II, 12 13 sont respectivement illustrées aux figures 5A à 5C. Dans le cas où un dispositif 1 d'imagerie comprend au moins une troisième source lumineuse 10 configurée pour émettre dans la partie visible du spectre à une longueur d'onde in férieure à 600 nm et un capteur 11 d’image visible, l'image acquise par le capteur 11 d'image visible peut, dans certaines conditions, être utilisée en remplacement ou en complément de l'image 13. De même, dans le cas où la cible comprend plusieurs marqueurs, il peut être prévu l'activation de plusieurs sources lumineuses d'excitation et donc l'acquisition de plusieurs images correspondant à II, II·, II, etc...These images II, 12 13 are respectively illustrated in Figures 5A to 5C. In the case where an imaging device 1 comprises at least a third light source 10 configured to emit in the visible part of the spectrum at a wavelength less than 600 nm and a visible image sensor 11, the image acquired by the visible image sensor 11 can, under certain conditions, be used to replace or supplement image 13. Similarly, in the case where the target comprises several markers, provision may be made for the activation of several excitation light sources and therefore the acquisition of several images corresponding to II, II ·, II, etc.
[0052] On note que le capteur 6 d’image présente, pour chaque image II, 12,13 à capter, un temps d’exposition. Ce temps d’exposition est fonction de la longueur des signaux SI de commande émis par l’unité 4 de pilotage et qui servent à commander l'activation des première et deuxième sources lumineuses 2 et 3.Note that the image sensor 6 has, for each image II, 12.13 to be captured, an exposure time. This exposure time is a function of the length of the control signals SI emitted by the control unit 4 and which serve to control the activation of the first and second light sources 2 and 3.
[0053] L'unité 4 de pilotage est configurée pour envoyer au module 5 d'acquisition d'image, en sus des signaux SI de commande du capteur d'images, des signaux S2 de commande. Le module 5 d'acquisition d'image est configuré pour, à chaque acquisition d'image, générer un ensemble El, E2, E3 de données comprenant les données de l'image II, 12,13 acquises à partir des signaux de commande SI et des données relatives à au moins une partie des signaux de commande émis par l’unité 4 de pilotage, en l'occurrence à la partie S2 des signaux de commande émise par l'unité 4 de pilotage.The control unit 4 is configured to send to the image acquisition module 5, in addition to the signals SI for controlling the image sensor, S2 control signals. The image acquisition module 5 is configured to, on each image acquisition, generate a set El, E2, E3 of data comprising the image data II, 12, 13 acquired from the control signals SI and data relating to at least part of the control signals transmitted by the control unit 4, in this case to the part S2 of the control signals transmitted by the control unit 4.
[0054] Le dispositif 1 d’imagerie comprend encore un module 9 de traitement d’images configuré pour recevoir chaque ensemble El, E2, E3 de données et traiter ledit ensemble de données. L'ensemble de données est envoyé sous forme d'une trame de données. Cette trame de données peut être considérée comme un fichier traité par le module 9 de traitement d'image. Ce module 9 de traitement d'image se présente sous la forme d'un système électronique et informatique qui comprend par exemple un microprocesseur et une mémoire de travail programmable dans laquelle est stockée une séquence d'instructions pour effectuer les opérations de traitement d'image et de calcul décrites.The imaging device 1 also includes an image processing module 9 configured to receive each set E1, E2, E3 of data and to process said set of data. The data set is sent as a data frame. This data frame can be considered as a file processed by the image processing module 9. This image processing module 9 is in the form of an electronic and computer system which includes for example a microprocessor and a programmable working memory in which is stored a sequence of instructions for performing the image processing operations. and calculation described.
[0055] Autrement dit, les fonctions et étapes décrites peuvent être mises en œuvre sous forme de programme informatique ou via des composants matériels (p. ex. des réseaux de portes programmables). En particulier, les fonctions et étapes opérées par le module 9 de traitement d'image peuvent être réalisées par des jeux d’instructions ou modules informatiques implémentés dans un processeur ou contrôleur ou être réalisées par des composants électroniques dédiés ou des composants de type EPGA ou ASIC. Il est aussi possible de combiner des parties informatiques et des parties électroniques.In other words, the functions and steps described can be implemented in the form of a computer program or via hardware components (eg networks of programmable doors). In particular, the functions and steps operated by the image processing module 9 can be carried out by sets of instructions or computer modules implemented in a processor or controller or be carried out by dedicated electronic components or components of the EPGA type or ASIC. It is also possible to combine computer parts and electronic parts.
[0056] Lorsqu’il est précisé que le module de traitement d'image est configuré pour réaliser une opération donnée, cela signifie que ledit module de traitement d'image comprend des instructions informatiques et les moyens d’exécution correspondants qui permettent de réaliser ladite opération et/ou que le module comprend des composants électroniques correspondants.When it is specified that the image processing module is configured to perform a given operation, this means that said image processing module comprises computer instructions and the corresponding execution means which make it possible to perform said operation and / or that the module includes corresponding electronic components.
[0057] Les traitements peuvent être divers. Dans les exemples représentés, le module 9 de traitement d'image est configuré pour soustraire aux données de l'image II acquise pendant la phase d'activation de la première source lumineuse 2, les données de l'image 12 acquises pendant la phase d'absence d'activation des première et deuxième sources lumineuses pour obtenir une image exempte de bruit, le bruit étant représenté en 22 à la figure 5B. Cette image exempte de bruit correspond à l'image obtenue à la figure 5D. De même, le module 9 de traitement d'image est configuré pour superposer l'image exempte de bruit avec l'image 13 acquise pendant la phase d'activation de la deuxième source lumineuse 3. L'image qui en résulte est représentée à la figure 5E. Cette image correspond à la cible 20 avec la fluorescence du marqueur 21 visible.The treatments can be diverse. In the examples shown, the image processing module 9 is configured to subtract from the data of image II acquired during the activation phase of the first light source 2, the data of image 12 acquired during phase d absence of activation of the first and second light sources to obtain a noise-free image, the noise being represented at 22 in FIG. 5B. This noise-free image corresponds to the image obtained in FIG. 5D. Similarly, the image processing module 9 is configured to superimpose the noise-free image with the image 13 acquired during the activation phase of the second light source 3. The resulting image is shown in the Figure 5E. This image corresponds to target 20 with the fluorescence of marker 21 visible.
[0058] Pour parfaire le dispositif 1 d'imagerie, des fonctions de correction connues peuvent être prises en compte, telles que la fonction de correction de l'image en fonction de la distance entre la source lumineuse et la cible ou en fonction du temps d'exposition.To perfect the imaging device 1, known correction functions can be taken into account, such as the image correction function as a function of the distance between the light source and the target or as a function of time of exposure.
[0059] Dans les exemples représentés, le capteur d’image présente, pour chaque image II, 12,13 à capter, un temps d’exposition. Ce temps d’exposition est fonction de la longueur des signaux SI de commande émis par l’unité 4 de pilotage pour commander l'acquisition d'images par le capteur 6 d'image. Ainsi, le temps d’exposition pour acquérir l’image II correspondant à la phase d’activation de la première source lumineuse 2 et le temps d’exposition pour acquérir l’image 12 correspondant à l'image 12 acquise pendant la phase d’absence d’activation des première et deuxième sources lumineuses 2, 3 sont identiques.In the examples shown, the image sensor has, for each image II, 12.13 to be captured, an exposure time. This exposure time is a function of the length of the control signals SI sent by the control unit 4 to control the acquisition of images by the image sensor 6. Thus, the exposure time to acquire the image II corresponding to the activation phase of the first light source 2 and the exposure time to acquire the image 12 corresponding to the image 12 acquired during the phase of absence of activation of the first and second light sources 2, 3 are identical.
[0060] En pratique, le fonctionnement d'un tel dispositif 1 d'imagerie peut s'opérer comme suit. Le dispositif 1 est généralement placé à une distance de la cible comprise entre 10 et 30 cm. Le dispositif 1 peut être déplacé manuellement par un opérateur de façon à localiser d'éventuelles zones fluorescentes dans la cible. Ces zones fluorescentes peuvent être situées en surface ou à quelques millimètres de profondeur. L'opérateur peut par exemple porter un tel dispositif 1 dans sa main et balayer le champ d'observation afin de réaliser un examen complet de la cible 20.In practice, the operation of such an imaging device 1 can operate as follows. The device 1 is generally placed at a distance from the target of between 10 and 30 cm. The device 1 can be moved manually by an operator so as to locate possible fluorescent zones in the target. These fluorescent zones can be located on the surface or a few millimeters deep. The operator can for example carry such a device 1 in his hand and scan the field of observation in order to carry out a complete examination of the target 20.
[0061] Au cours de ce balayage, l'unité 4 de pilotage adresse des signaux S3, S4 de commande aux première et deuxième sources lumineuses 2 et 3 et des signaux SI, S2 de commande au module d'acquisition d'image de sorte que des séquences d'image II, 12,13 sont acquises successivement par le capteur 6 d'image du module d'acquisition d'image avec l'image II correspondant à une image acquise à l'état éclairé de la cible 20, avec la première source lumineuse 2, l'image 12 correspondant à l'image acquise à l'état désactivé des première et deuxième sources lumineuses et l'image 13 correspondant à l'image acquise à l'état activé de la deuxième source lumineuse 3. Ces images II, 12,13 forment avec les signaux S2 de commande des ensembles El, E2, E3 de données qui sont ensuite traités par le module de traitement d'image pour permettre à l'opérateur de localiser les zones de fluorescences dans la cible.During this scanning, the control unit 4 sends control signals S3, S4 to the first and second light sources 2 and 3 and control signals S1, S2 to the image acquisition module so that image sequences II, 12, 13 are acquired successively by the image sensor 6 of the image acquisition module with the image II corresponding to an image acquired in the illuminated state of the target 20, with the first light source 2, the image 12 corresponding to the image acquired in the deactivated state of the first and second light sources and the image 13 corresponding to the image acquired in the activated state of the second light source 3. These images II, 12, 13 form with the signals S2 for controlling the sets El, E2, E3 of data which are then processed by the image processing module to allow the operator to locate the areas of fluorescence in the target. .
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Cited By (1)
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