Vecteurs de Stokes rétrodiffusés par des milieux diffusants : estimation du facteur d’anisotropie et du coefficient de diffusion réduit

RésuméLa caractérisation optique des tissus biologiques est un enjeu important pour le diagnostic médical et plus particulièrement pour la détection précoce de tissus cancéreux. Les méthodes de caractérisation permettent généralement d’estimer le coefficient d’absorption μa et le coefficient de diffusion réduit μ′s. Quelques méthodes permettent également d’estimer le facteur d’anisotropie g, mais la plupart sont invasives. Nous proposons une nouvelle méthode non invasive permettant l’estimation de g et de μ′s en lumière polarisée. Elle repose sur l’analyse de Fourier de l’élément Q du vecteur de Stokes rétrodiffusé par un milieu turbide. Les images de ces éléments Q présentent des motifs spécifiques dépendants de g, alors que la taille de ces motifs dépend plutôt de μ′s. L’utilisation de descripteurs de Fourier (DF) sur des données simulées et expérimentales met en valeur les informations géométriques recherchées dans l’élément Q, qui permettent de déterminer le facteur d’anisotropie et le coefficient de diffusion réduit.

Optical characterization of biological tissues is of real interest to improve medical diagnosis and in particular in the detection of precancerous tissues. The reduced scattering coefficient μ′s and the absorption coefficient μa are the most commonly retrieved coefficients. Some methods also allow to obtain the anisotropy factor g, but only few of them are noninvasive. We propose a new noninvasive method allowing the estimation of the anisotropy factor and the reduced scattering coefficient with polarized incident light. This method is based on the image analysis of the Q-element of Stokes vector backscattered from the turbid medium. These Q-element images show specific patterns depending on g, and μ′s is determined by the size of the patterns. Therefore, the use of Fourier descriptors (FD) on simulated and experimental data to discriminate the specific geometrical features of the Q-element enables the determination of the anisotropy factor and the scattering coefficient.