A non-invasive optical measurement system comprises a two-dimensional array of photonic integrated circuits (PICs) mechanically coupled to each other. Each PIC is configured for emitting sample light into an anatomical structure, such that the sample light is scattered by the anatomical structure, resulting in physiological-encoded signal light that exits the anatomical structure. Each PIC is further configured for detecting the signal light. The non-invasive optical measurement system further comprises processing circuitry configured for analyzing the detected signal light from each of the PICs, and based on this analysis, determining an occurrence and a three-dimensional spatial location of the physiological event in the anatomical structure.L'invention concerne un système non invasif de mesure optique comprenant un réseau bidimensionnel de circuits intégrés photoniques (CIP) accouplés mécaniquement l'un à l'autre. Chaque CIP est conçu pour émettre une lumière d'échantillon dans une structure anatomique, de telle sorte que la lumière d'échantillon est diffusée par la structure anatomique, ce qui permet d'obtenir une lumière de signal à codage physiologique qui sort de la structure anatomique. Chaque CIP est en outre conçu pour détecter la lumière de signal. Le système non invasif de mesure optique comprend en outre un circuit de traitement conçu pour analyser la lumière de signal détectée provenant de chacun des CIP et, sur la base de cette analyse, pour déterminer une occurrence et un emplacement spatial tridimensionnel de l'événement physiologique dans la structure anatomique.