Tomographie par Cohérence Optique portable à source accordable MEMS-VCSEL pour l'analyse de la peau – DOCT-VCSEL

La biopsie invasive est encore aujourd'hui la technique de diagnostic de référence pour un grand nombre de pathologies cutanées (inflammations, tumeurs). Néanmoins, plusieurs situations de diagnostic doivent être aussi conservatrices que possible. Par conséquent, des méthodes d'imagerie non invasive (ultrasons, tomodensitométrie, imagerie par résonance magnétique) ont été développées pour une utilisation clinique. En particulier, la Tomographie par Cohérence Optique (OCT) permet d’effectuer des biopsies optiques 3D non invasives de la peau et d’améliorer considérablement la qualité de vie du patient. Néanmoins, les systèmes existants sont volumineux et coûteux (100 k€) et essentiellement accessibles à l'hôpital. Ils ne sont donc pas suffisamment utilisés par les médecins et les dermatologues comme outils de diagnostic précoce. Les nouvelles technologies à base de sources laser miniatures MEMS-VCSEL présentent des potentialités extrêmement prometteuses pour les systèmes OCT à balayage de source (SS-OCT): grande compacité, fonctionnement en continu, vitesse d’analyse élevée, longueur de cohérence record et large plage d’accord en longueur d'onde. Une première démonstration de SS-OCT à base d’une source MEMS-VCSEL à pompage optique à 1.3µm a été publiée fin 2011, mais l’exploitation de dispositifs pompés électriquement à 850nm, de faible coût et réellement intégrés n'a pas encore été démontrée.
Le projet DOCT-VCSEL vise donc à démontrer un système SS-OCT pour l’analyse de la peau basé sur un nouveau type de matrices de MEMS-VCSELs accordables à 850nm et pompés électriquement. Ces sources fonctionneront en parallèle et seront fabriquées en combinant des micro-nano technologies à base de polymères et de semi-conducteurs. Elles seront intégrées dans une architecture matricielle de type interféromètre de Mirau à base de MOEMS dérivée d’un prototype actuellement développé au sein du projet collaboratif européen VIAMOS (2012-2015) sans source miniaturisée. Grâce à cette intégration ultime , nous développerons un système d’imagerie SS-OCT miniature (<20cm3), à faible coût (15 k€) capable de fournir des coupes tomographiques 3-D avec une profondeur d’analyse supérieure à 0,5 mm (pour atteindre l'interface épiderme/derme) avec des résolutions axiales et transversales de 6 µm (correspondant à une accordabilité spectrale de la source de 35 nm) et une zone imagée de 8x8 mm2, ce qui permettra aux médecins d’effectuer la détection précoce et non invasive de pathologies cutanées y compris en per-opératoire pour la délimitation du geste.
Dans ce but, DOCT- VCSEL réunit un consortium complémentaire composé de deux instituts de recherche (LAAS-CNRS/Toulouse et FEMTO-ST/Besançon) et deux groupes médicaux (Service de Dermatologie et CIC-IT/CHU de Besançon), couvrant les domaines des MEMS et des MOEMS, des sources laser VCSELs de la microscopie OCT et de la dermatologie. Une équipe unique d'expertise transversale est ainsi rassemblée pour concevoir et démontrer une solution miniature pour l’imagerie in vivo 3D de la peau et permettre un diagnostic précoce des pathologies cutanées, ce qui pourrait profiter à des millions de personnes dans le monde. Pour valider les performances techniques et fonctionnelles du microsystème DOCT- VCSEL, une série de tests pré-cliniques et cliniques sera effectuée au CHU de Besançon dans le département de dermatologie. Cette étude examinera le mélanome (carcinome de cellule basale), mais aussi des lésions cutanées non cancéreuses. Un outil d'acquisition et de traitement spécifique sera également développé avec l’aide de la société Pixience pour permettre une interprétation aisée des images.