Dissertationen: „Imagerie par flux vectoriel“

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Ling, Hang Jung. „Écoulement intraventriculaire en échocardiographie Doppler avec réseaux de neurones fondés sur la physique“. Electronic Thesis or Diss., Lyon, INSA, 2024. http://www.theses.fr/2024ISAL0087.

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Le cœur, en tant qu'organe central du système cardiovasculaire, est responsable de pomper le sang vers les cellules et tissus de l'organisme. L'évaluation de la santé cardiaque est cruciale pour la prévention précoce des maladies cardiovasculaires. L'échocardiographie, en raison de sa portabilité et de son coût abordable, est couramment utilisée pour évaluer l'efficacité du cœur pendant le remplissage (fonction diastolique) et l'éjection (fonction systolique). Alors que la fonction systolique est mesurée par des paramètres tels que la fraction d’éjection, la fonction diastolique repose sur des métriques liées aux vitesses de la valve mitrale et de l’anneau mitral, ce qui peut parfois donner des résultats de diagnostic discordants. La cartographie du flux vectoriel intraventriculaire (iVFM) offre une alternative en reconstruisant les flux sanguins vectoriels à partir des acquisitions Doppler couleur. Cette méthode permet l'évaluation des schémas de flux sanguin intracardiaque et des caractéristiques de vortex, offrant potentiellement une quantification plus précise de la fonction diastolique. Cependant, l'iVFM nécessite des étapes de prétraitement chronophages, telles que la segmentation du ventricule gauche et la correction des artefacts d'aliasing. Cette thèse propose des techniques d'apprentissage profond (DL) pour automatiser ces processus. Tout d'abord, des modèles 3D de DL ont été développés pour obtenir une segmentation temporellement cohérente du ventricule gauche. Ensuite, des méthodes basées sur le DL ont été entraînées pour corriger les artefacts d'aliasing grâce à des techniques de segmentation et de “deep unfolding”. Enfin, l'iVFM a été réalisé en utilisant des réseaux de neurones informés par la physique (PINNs) et une méthode supervisée guidée par la physique. Les approches proposées basées sur les réseaux de neurones ont montré des performances comparables à l’iVFM original, avec l'avantage supplémentaire que la méthode guidée par la physique est indépendante des conditions aux limites explicites. Ces résultats soulignent le potentiel des PINNs dans l'imagerie Doppler couleur ultrarapide, avec l'intégration les équations de la dynamique des fluides pour améliorer la précision de la reconstruction. L'automatisation de l’iVFM avec des réseaux de neurones renforce sa fiabilité, ouvrant la voie à des applications cliniques et à l'exploration de nouveaux biomarqueurs basés sur les flux
The heart, as the central organ of the cardiovascular system, is responsible for pumping blood to all the body’s cells and tissues. Assessing cardiac health is crucial for the early detection and prevention of cardiovascular diseases. Echocardiography, due to its portability and affordability, is commonly used to evaluate the heart’s efficiency during filling (diastolic function) and ejection (systolic function). While systolic function is typically assessed using parameters like the ejection fraction, diastolic function is often measured through mitral valve and annular velocities, which can sometimes result in inconsistent diagnoses. Intraventricular vector flow mapping (iVFM) offers an alternative approach by reconstructing vector blood flow from color Doppler acquisitions. This method allows for the evaluation of intracardiac blood flow patterns and vortex characteristics, providing potentially more accurate quantification of diastolic function. However, iVFM involves time-consuming preprocessing steps, such as left ventricular segmentation and aliasing correction. This thesis introduces deep learning (DL) techniques to automate these processes. First, 3D DL models were developed to achieve temporally consistent left ventricular segmentation. Next, DL-based methods were applied to address aliasing artifacts through segmentation and deep unfolding techniques. Finally, iVFM was performed using physics-informed neural networks (PINNs) and a physics-guided supervised method. The proposed neural network approaches demonstrated performance on par with the original iVFM technique, with the added benefit of the physics-guided method being independent of explicit boundary conditions. These findings underscore the potential application of PINNs in ultrafast color Doppler imaging with the integration of fluid dynamics equations to enhance reconstruction accuracy. Automating the iVFM pipeline with neural networks enhances its reliability, paving the way for clinical applications and the exploration of new flow-based biomarkers

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WECKER, DIDIER. „Imagerie de flux par resonance magnetique nucleaire“. Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1989. http://www.theses.fr/1989STR13070.

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Deux techniques sont presentees: les images a contraste de phase (reelles, imaginaires et de phase) qui permettent d'etudier les mouvements des parois cardiaques et l'angiographie irm obtenue par soustraction de deux images dans lesquelles les fluides en ecoulement donnent une intensite de signal differente. Trois methodes sont comparees. Une technique de "cine" irm basee sur la sequence echo de gradient ainsi que ses applications pour caracteriser les pathologies valvulaires est presentee

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Yzet, Thierry. „Débitmétrie hépatique par IRM de flux : validation et application clinique“. Amiens, 2009. http://www.theses.fr/2009AMIED005.

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La mesure du débit en utilisant l'Imagerie par Résonance Magnétique en contraste de phase a été étudiée au niveau hépatique pour le tronc porte et l’artère hépatique propre. Après modification d'un logiciel de traitement d'images médicales développé localement, cette méthode d'IRM de flux a été validée chez des témoins et comparée à l’examen Doppler. Les variations des mesures vélocimétriques et de débit apparaissent significativement plus faibles et plus reproductibles en IRM par rapport à l’examen échographique Doppler. L'application de la technique sur des populations de patients a permis de confirmer les données physiologiques communément admises et permettent donc une exploration fonctionnelle non invasive en routine clinique au cours d’un examen IRM morphologique standard. De nouveaux développements apparaissent alors envisageables : quantification et évolution de la fibrose hépatique ou réponses aux traitements anti-angiogénique entre autres exemples
Flow measurements using Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging was evaluated at the hepatic level for the portal trunk and the proper hepatic artery. After modification of a medical image processing software developed in-situ, this method of flow IRM was validated for healthy subjects and was compared to Doppler examinations. The variabilities of velocities and flow measurements significantly appear weaker and more reproducible using IRM compared to Doppler ultrasound examination. The application of the technique for pathological populations made it possible to confirm commonly known physiological data and thus allow a non-invasive functional exploration in clinical practice during a standard morphological MRI examination. New developments then appear possible: quantification and evolution of the hepatic fibrosis stages or clinical responses to anti-antigenic therapies as possible examples

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Yakam, Simen Francis. „Contribution à l'étude de l'écoulement veineux par imagerie de flux R. M. N“. Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT107H.

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Dans le but d'etudier les profils de vitesse in vivo sur les veines peripheriques, l'imagerie de flux rmn a ete utilisee. Dans un premier temps, cette technique a ete appliquee a un montage experimental d'ecoulement d'un fluide non-newtonien. Un circuit a pompe avec ecoulement de carbopol a ete mis en place dans un imageur rmn de 2,5 tesla. La visualisation de l'ecoulement et la mesure des profils de vitesse ont valide la methode en retrouvant les resultats classiques. L'imagerie de flux rmn a permis ensuite de visualiser l'ecoulement veineux peripherique et d'obtenir des profils de vitesse in situ. Le resultat principal est l'obtention des profils de vitesse irreguliers. Ceci pose le probleme de l'interpretation des modeles hemorheologiques

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Levilly, Sébastien. „Quantification de biomarqueurs hémodynamiques en imagerie cardiovasculaire par résonance magnétique de flux 4D“. Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0007.

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En imagerie cardiovasculaire, un biomarqueur est une information quantitative permettant d'établir une corrélation avec la présence ou le développement d'une pathologie cardiovasculaire. Ces biomarqueurs sont généralement obtenus grâce à l'imagerie de l'anatomie et du flux sanguin. Récemment, la séquence d'acquisition d'IRM de flux 4D a ouvert la voie à la mesure du flux sanguin dans un volume 3D au cours du cycle cardiaque. Or, ce type d'acquisition résulte d'un compromis entre le rapport signal sur bruit, la résolution et le temps d'acquisition. Le temps d'acquisition est limité et par conséquent les données sont bruitées et sous-résolues. Dans ce contexte, la quantification de biomarqueurs est difficile. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la quantification de biomarqueurs et en particulier du cisaillement à la paroi. Deux stratégies ont été mises en œuvre pour atteindre cet objectif. Une première solution permettant le filtrage spatio-temporel du champ de vitesse a été proposée. Cette dernière a révélé l'importance de la paroi dans la modélisation d'un champ de vitesse. Une seconde approche, constituant la contribution majeure de cette thèse, s'est focalisée sur la conception d'un algorithme estimant le cisaillement à la paroi. L'algorithme, nommé PaLMA, s'appuie sur la modélisation locale de la paroi pour construire un modèle de vitesse autour d'un point d'intérêt. Le cisaillement est évalué à partir du modèle de la vitesse. Cet algorithme intègre une étape de régularisation a posteriori améliorant la quantification du cisaillement à la paroi. Par ailleurs, une approximation du filtre IRM est utilisée pour la première fois pour l'estimation du cisaillement. Enfin, cet algorithme a été évalué sur des données synthétiques, avec des écoulements complexes au sein de carotides, en fonction du niveau de bruit, de la résolution et de la segmentation. Il permet d'atteindre des performances supérieures à une méthode de référence dans le domaine, dans un contexte représentatif de la pratique clinique
In cardiovascular imaging, a biomarker is quantitative information correlated with an existing or growing cardiovascular pathology. Biomarkers are generally obtained by anatomy and blood flow imaging. Recently, the 4D Flow MRI sequence opened new opportunities in measuring the blood flow within a 3D volume along the cardiac cycle. However, this sequence is a compromise between signalto-noise ratio, resolution and acquisition time. Allocated time being limited, velocity measurements are noisy and low resolution. In that context, biomarkers' quantification is challenging. This thesis's purpose is to enhance biomarkers' quantification and particularly for the wall shear stress (WSS). Two strategies have been investigated to reach that objective. A first solution allowing the spatiotemporal filtering of the velocity field has been proposed. It revealed the importance of the wall for the velocity field modelization. A second approach, being the major contribution of this work, focused on the design of a WSS quantification algorithm. This algorithm, named PaLMA, is based on the local modelization of the wall to build a velocity model near a point of interest. The WSS is computed from the velocity model. This algorithm embeds an a posteriori regularization step to improve the WSS quantification. Besides, a blurring model of 4D Flow MRI is used for the first time in the WSS quantification context. Finally, this algorithm has been validated over synthetic datasets, with carotids' complex flows, concerning the signal-to-noise ratio, the resolution, and the segmentation. The performances of PaLMA are superior to a reference solution in that domain, within a clinical routine context

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Jeannot, Valérie. „Contribution à l'utilisation de rhodamines pour le ciblage intracellulaire : synthèse de rhodamnes aliphatiques et étude par imagerie de fluorescence“. Perpignan, 1996. http://www.theses.fr/1996PERP0338.

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Le but de ce travail etait de determiner si la presence d'une chaine aliphatique longue - a la place du groupement methyle - sur la rhodamine 123 (r123), pouvait modifier la localisation intracellulaire de cette sonde. Cela devait permettre d'une part de mieux connaitre les mecanismes d'internalisation de la r123 dans les cellules, et d'autre part de determiner les facultes d'entrainement par la r123 de molecules jusqu'aux mitochondries. La premiere partie de ce travail a consiste a synthetiser de nouvelles molecules derivees de la r123. La purification de ces produits, apres leur synthese, a ete realisee par chromatographie sur colonne ouverte et leur structure a ete confirmee par spectrometrie de resonance magnetique nucleaire (rmn). Les proprietes spectroscopiques de ces nouvelles sondes fluorescentes ont ensuite ete etudiees en solution. Puis, l'etude de leur accumulation intracellulaire a ete realisee par videofluorimetrie. Il a ainsi pu etre montre que ces molecules - bien que portant une longue chaine aliphatique - marquaient, tout comme la r123, les mitochondries de cellules vivantes. Une deuxieme partie de ce travail a consiste a etudier l'accumulation intracellulaire de la r110, homologue acide de la r123, reputee d'apres la litterature ne pas marquer les cellules. Or, il a ete montre que non seulement la r110 etait capable de marquer les cellules mais que, de plus, elle marquait egalement les mitochondries de ces cellules avec toutefois une specificite beaucoup plus faible que la r123. L'ensemble de ce travail a donc permis de mettre en evidence une affinite tres forte du cycle anthranoyle de la r123 pour les mitochondries et aussi une importante faculte d'entrainement par la r123 de molecules jusqu'aux mitochondries. Cette etude a ensuite ete completee par une etude comparee de l'accumulation intracellulaire de la r123, des derivees de la r123 et de la r110 dans les cellules sensibles et dans les cellules presentant une resistance mdr.

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Loubeyre, Pierre. „Imagerie des vaisseaux par résonance magnétique : des méthodes sensibles au flux à celles dépendantes de la relaxation sanguine“. Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO1T075.

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Correia, Mafalda Filipa Rodrigues. „From 2D to 3D cardiovascular ultrafast ultrasound imaging : new insights in shear wave elastography and blood flow imaging“. Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCC158.

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Ces travaux de thèse portent sur le développement de nouvelles modalités d’imagerie cardiovasculaire basé sur l’utilisation de l'imagerie ultrarapide 2D et 3D. Les modalités d’imagerie développées dans cette thèse appartiennent au domaine de de l’élastographie par onde de cisaillement et de l'imagerie Doppler des flux sanguins.Dans un premier temps, la technique de l’élastographie par onde de cisaillement du myocarde a été développée pour les applications cliniques. Une approche d'imagerie non-linéaire a été utilisée pour améliorer l’estimation de vitesse des ondes de cisaillement (ou la rigidité des tissus cardiaques) de manière non invasive et localisée. La validation de cette nouvelle approche de « l’imagerie par sommation cohérente harmonique ultrarapide » a été réalisée in vitro et la faisabilité in vivo a été testée chez l’humain. Dans un second temps, nous avons utilisé cette technique sur des patients lors de deux essais cliniques, chacun ciblant une population différente (adultes et enfants). Nous avons étudié la possibilité d’évaluer quantitativement la rigidité des tissus cardiaques par élastographie chez des volontaires sains, ainsi que chez des malades souffrant de cardiomyopathie hypertrophique. Les résultats ont montré que l’élastographie pourrait devenir un outil d'imagerie pertinent et robuste pour évaluer la rigidité du muscle cardiaque en pratique clinique. Par ailleurs, nous avons également développé une nouvelle approche appelée « imagerie de tenseur élastique 3-D » pour mesurer quantitativement les propriétés élastiques des tissus anisotropes comme le myocarde. Ces techniques ont été testées in vitro sur des modèles de de gels isotropes transverses. La faisabilité in vivo de l’élastographie par onde cisaillement à trois-dimensions a été également évaluée sur un muscle squelettique humain.D'autre part, nous avons développé une toute nouvelle modalité d’imagerie ultrasonore des flux coronariens basée sur l’imagerie Doppler ultrarapide. Cette technique nous a permis d'imager la circulation coronarienne avec une sensibilité élevée, grâce notamment au développement d’un nouveau filtre adaptatif permettant de supprimer le signal du myocarde en mouvement, basé sur la décomposition en valeurs singulières (SVD). Des expériences à thorax ouvert chez le porc ont permis d'évaluer et de valider notre technique et les résultats ont montré que la circulation coronaire intramurale, peut être évaluée sur des vaisseaux de diamètres allant jusqu’à 100 µm. La faisabilité sur l’homme a été démontrée chez l’enfant en imagerie clinique transthoracique.Enfin, nous avons développé une nouvelle approche d’imagerie des flux sanguins, « l’imagerie ultrarapide 3-D des flux», une nouvelle technique d'imagerie quantitative des flux. Nous avons démontré que cette technique permet d’évaluer le débit volumétrique artériel directement en un seul battement cardiaque, indépendamment de l'utilisateur. Cette technique a été mise en place à l'aide d'une sonde matricielle 2-D et d’un prototype d’échographe ultrarapide 3-D développé au sein du laboratoire. Nous avons évalué et validé notre technique in vitro sur des fantômes artériels, et la faisabilité in vivo a été démontrée sur des artères carotides humaines
This thesis was focused on the development of novel cardiovascular imaging applications based on 2-D and 3-D ultrafast ultrasound imaging. More specifically, new technical and clinical developments of myocardial shear wave elastography and ultrafast blood flow imaging are presented in this manuscript.At first, myocardial shear wave elastography was developed for transthoracic imaging and improved by a non-linear imaging approach to non-invasively and locally assess shear wave velocity measurements, and consequently tissue stiffness in the context of cardiac imaging. This novel imaging approach (Ultrafast Harmonic Coherent Compounding) was tested and validated in-vitro and the in vivo feasibility was performed in humans for biomechanical evaluation of the cardiac muscle wall, the myocardium. Then, we have translated shear wave elastography to the clinical practice within two clinical trials, each one with a different population (adults and children). In both clinical trials, we have studied the capability of shear wave elastography to assess quantitatively myocardial stiffness in healthy volunteers and in patients suffering from hypertrophic cardiomyopathy. The results in the adult population indicated that shear wave elastography may become an effective imaging tool to assess cardiac muscle stiffness in clinical practice and help the characterization of hypertrophic cardiomyopathy. Likewise, we have also translated Shear Wave Elastography into four-dimensions and we have developed a new approach to map tissue elastic anisotropy in 3-D. 3-D Elastic Tensor Imaging allowed us to estimate quantitatively in a single acquisition the elastic properties of fibrous tissues. This technique was tested and validated in vitro in transverse isotropic models. The in-vivo feasibility of 3D elastic tensor imaging was also assessed in a human skeletal muscle.In parallel, we have developed a novel imaging technique for the non-invasive and non-radiative imaging of coronary circulation using ultrafast Doppler. This approach allowed us to image blood flow of the coronary circulation with high sensitivity. A new adaptive filter based on the singular value decomposition was used to remove the clutter signal of moving tissues. Open-chest swine experiments allowed to evaluate and validate this technique and results have shown that intramural coronary circulation, with diameters up to 100 µm, could be assessed. The in-vivo transthoracic feasibility was also demonstrated in humans in pediatric cardiology.Finally, we have developed a novel imaging modality to map quantitatively the blood flow in 3-D: 3-D ultrafast ultrasound flow imaging. We demonstrated that 3-D ultrafast ultrasound flow imaging can assess non-invasively, user-independently and directly volumetric flow rates in large arteries within a single heartbeat. We have evaluated and validated our technique in vitro in arterial phantoms using a 2-D matrix-array probe and a customized, programmable research 3-D ultrafast ultrasound system, and the in-vivo feasibility was demonstrated in human carotid arteries

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Ramona, Mathieu. „Classification automatique de flux radiophoniques par machines à vecteurs de support“. Phd thesis, Paris, Télécom ParisTech, 2010. https://pastel.hal.science/pastel-00529331.

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Nous présentons ici un système de classification audio parole/musique tirant parti des excellentes propriétés statistiques des Machines à Vecteurs de Support. Ce problème pose les trois questions suivantes : comment exploiter efficacement les SVM, méthode d'essence discriminatoire, sur un problème à plus de deux classes, comment caractériser un signal audio de manière pertinente, et enfin comment traiter l'aspect temporel du problème ? Nous proposons un système hybride de classification multi-classes tirant parti des approches un-contre-un et par dendogramme, et permettant l'estimation de probabilités a posteriori. Ces dernières sont exploitées pour l'application de méthodes de post-traitement prenant en compte les interdépendances entre trames voisines. Nous proposons ainsi une méthode de classification par l'application de Modèles de Markov Cachés (HMM) sur les probabilités a posteriori, ainsi qu'une approche basée sur la détection de rupture entre segments au contenu acoustique "homogène". Par ailleurs, la caractérisation du signal audio étant opérée par une grande collection des descripteurs audio, nous proposons de nouveaux algorithmes de sélection de descripteurs basés sur le récent critère d'Alignement du noyau ; critère que nous avons également exploité pour la sélection de noyau dans le processus de classification. Les algorithmes proposés sont comparés aux méthodes les plus efficaces de l'état de l'art auxquelles elles constituent une alternative pertinente en termes de coût de calcul et de stockage. Le système construit sur ces contributions a fait l'objet d'une participation à la campagne d'évaluation ESTER 2, que nous présentons, accompagnée de nos résultats
We present here a system for speech/music audio classification, that relies on the excellent statistical properties of Support Vector Machines. This problems raises three questions : how can the SVM, by essence discriminative, be used effeciently on a problem involving more than two classes, how can an audio signal be characterized in a relevant way, and how can the temporel issue be adressed ? We propose a hybrid system for multi-class classification, based on a combination of One-vs-One and dendogram-based approaches, and allowing the estimation of posterior probabilities. The latter are used for the application of post-processing methods that take into account the neighboring frames' inter-dependancies. We thus propose a classification scheme based on the application of Hidden Markov Models on the posterior probabilities, along with an approach based on change detection between segments with "homogeneous" acoustic content. Concerning the audio signal characterization, since it involves a great amount of audio descriptors, we propose new algorithms for feature selection, based on the recent Kernel Alignement criterion. This criterion is also used for the kernel selection step in the classification process. The proposed algorithms are compared to the state-of-the-art, and constitute a relevant alternative in terms of computational cost and storage. The system built from these contributions has been used for a participation to the ESTER 2 evaluation campaign, that we present, along with our results

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Ramona, Mathieu. „Classification automatique de flux radiophoniques par Machines à Vecteurs de Support“. Phd thesis, Télécom ParisTech, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00529331.

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Nous présentons ici un système de classification audio parole/musique tirant parti des excellentes propriétés statistiques des Machines à Vecteurs de Support. Ce problème pose les trois questions suivantes : comment exploiter efficacement les SVM, méthode d'essence discriminatoire, sur un problème à plus de deux classes, comment caractériser un signal audio de manière pertinente, et enfin comment traiter l'aspect temporel du problème ? Nous proposons un système hybride de classification multi-classes tirant parti des approches un-contre-un et par dendogramme, et permettant l'estimation de probabilités a posteriori. Ces dernières sont exploitées pour l'application de méthodes de post-traitement prenant en compte les interdépendances entre trames voisines. Nous proposons ainsi une méthode de classification par l'application de Modèles de Markov Cachés (HMM) sur les probabilités a posteriori, ainsi qu'une approche basée sur la détection de rupture entre segments au contenu acoustique "homogène". Par ailleurs, la caractérisation du signal audio étant opérée par une grande collection des descripteurs audio, nous proposons de nouveaux algorithmes de sélection de descripteurs basés sur le récent critère d'Alignement du noyau ; critère que nous avons également exploité pour la sélection de noyau dans le processus de classification. Les algorithmes proposés sont comparés aux méthodes les plus efficaces de l'état de l'art auxquelles elles constituent une alternative pertinente en termes de coût de calcul et de stockage. Le système construit sur ces contributions a fait l'objet d'une participation à la campagne d'évaluation ESTER 2, que nous présentons, accompagnée de nos résultats.

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Lefrançois, William. „Développements méthodologiques en imagerie cardiovasculaire par résonance magnétique chez le petit animal“. Thesis, Bordeaux 2, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR21833/document.

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L’imagerie cardiovasculaire du rongeur par RMN est un véritable défi en ce qui concerne la résolution spatiale et temporelle, le contraste et le temps d’expérience. S’il est aujourd’hui admis que l’acquisition 3D doit être privilégiée chez le petit animal, les temps d’acquisition en 3D sont parfois très longs. Ils doivent pourtant rester compatibles avec les temps d’expérience in vivo. L’objectif de cette thèse était donc de développer de nouvelles méthodes d’imagerie cardiovasculaire 3D rapides pour le petit animal à 4.7 et 9.4 T. Tout d’abord, nous avons développé deux méthodes d’IRM cardiaque 4D (3D résolue dans le temps) à contraste «sang noir». La première méthode est basée sur une séquence TrueFISP (Fast Imaging with Steady-state Precession). Elle a permis d’obtenir le contraste sang noir en une heure d’acquisition. La deuxième méthode est basée sur une séquence FLASH (Fast Low Angle Shot). Elle utilise un gradient bipolaire pour supprimer le signal sanguin et le contraste a été rehaussé en Manganèse. Trente minutes d’acquisition ont alors été suffisantes. Ensuite, une méthode d’angiographie temps-de-vol 3D du corps entier de la souris a été développée. Le contraste vasculaire a été amélioré grâce à l’adjonction de motifs de suppression du signal tissulaire. L’imagerie de l’arbre vasculaire entier a pu être réalisé en moins de 10 minutes. Enfin, une nouvelle méthode d’angiographie fonctionnelle ciné temps-de-vol 4D utilisant une acquisition écho-planar a été développée. Les résultats préliminaires montrent qu’il est possible de diviser par quatre les temps d’acquisition de l’angiographie fonctionnelle classique. Tous ces résultats montrent que l’imagerie cardiovasculaire 3D haute résolution est possible dans des temps d’acquisition raisonnables voire rapides
Cardiovascular MRI in rodents is a real challenge in terms of spatial and temporal resolution, contrast and experiment times. Though it is accepted that 3D acquisition should be preferred in small animals, 3D acquisition times can be very long. However, they must remain compatible with in vivo experiment times. The aim of this thesis was therefore to develop new fast 3D methods of cardiovascular imaging in small animals at 4.7 and 9.4 T. First, two 4D cardiac MRI methods (3D time resolved) were developed in «black-blood» contrast. The first method is based on a TrueFISP sequence (Fast Imaging with Steady-state Precession). It allowed to make black blood contrast in one hour acquisition time. The second method is based on a FLASH sequence (Fast Low Angle Shot). It uses a bipolar gradient to suppress the blood signal and the contrast was enhanced by using Manganese. Thirty minutes were then enough. Next, a time-of-flight angiography method for the whole body of mice was developed. The vascular contrast was improved by adding preparation modules to suppress the signal from tissues. The imaging of the whole arterial tree was realized within less than ten minutes. Finally, a new 4D time-of-flight method of functional cine angiography with echo-planar acquisition was developed. Preliminary results showed that acquisition times could be divided by four compared with those in classical functional angiography. All these results show that high resolution 3D cardiovascular imaging is possible in reasonable or even fast acquisition times

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Salameh, Wassim. „Imagerie par Résonance Magnétique pour la vélocimétrie d’un fluide en milieu poreux“. Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL034N/document.

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Cette étude présente la mise au point de mesures de porosité et de vitesse d’écoulement faites par IRM dans des colonnes de billes de verre et de polymère de différentes granulométries saturées en eau. L’avantage des billes en polymère est qu’elles ne contiennent pas d’éléments ferro ou paramagnétiques, contrairement aux billes de verre qui perturbent le champ magnétique créant des artéfacts sur les images IRM. La séquence d’IRM utilisée pour l’étude des écoulements en milieu poreux a été préalablement paramétrée à l’aide d’une étude sur un écoulement de Poiseuille. Deux situations ont été examinées : d’une part, l’observation des écoulements interstitiels entre les billes permet de minimiser les effets de volume partiel et de faciliter la correction du phénomène de repliement de phase. D’autre part, la mesure de vitesses moyennes (Darcy) nécessite d’utiliser simultanément les images de vitesse et les images de porosité. Dans ce cas, il est préférable d’ajuster la puissance des gradients d’encodage de vitesse de façon à éviter tout phénomène de repliement de phase. La géométrie du dispositif utilisé a permis une comparaison rigoureuse des mesures de débit de façon intrinsèque uniquement par IRM (débit en milieu poreux et dans l’espace annulaire) et aussi à partir de la mesure directe du débit (pesée)
This study presents the development of measurement of porosity and velocity of flow made by MRI in packed beds with glass and polymer beads of various size saturated in water. The advantage of polymer beads is that they do not contain elements ferro or paramagnetics, contrary to the glass beads which disrupt the magnetic field creating artifacts on the MRI images. The calibration of the MRI velocity measurements was achieved from Poiseuille flow in a tube at different flow rates. Two situations were examined: first, the observation of interstitial flows between the beads minimizes partial volume effects and facilitates the correction of the phenomenon of phase aliasing. On the other hand, the measurement of average interstitial velocity (Darcy) requires using simultaneous velocity image and porosity image. In this case, it is preferable to adjust the strength of magnetic field gradient in the velocimetry sequence in a way to avoid any phase aliasing. The geometry of the flow cell was chosen to enable comparison by the MRI method between volume flow rates of water in the porous media and in the outer annulus

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Pagé, Gwenaël. „Quantification et caractérisation des écoulements sanguins dans l'arborescence vasculaire de la région cervico-faciale par Imagerie par Résonance Magnétique de flux : évaluation et application“. Thesis, Amiens, 2016. http://www.theses.fr/2016AMIE0041/document.

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L'imagerie par résonance magnétique cinétique en contraste de phase (IRM-PC) sensible aux flux permet la quantification et la caractérisation des écoulements sanguins in-vivo de manière non-invasive. En clinique, cette séquence est principalement appliquée en une coupe à deux dimensions (2D), mais elle a évolué vers une acquisition volumique des vitesses (4D IRM-PC) offrant une quantification complète de l'écoulement dans l'ensemble d'une arborescence vasculaire. Cependant, cette technique nécessite d'outils de post-traitement qui sont encore peu nombreux et d'une évaluation de la précision de la mesure des vitesses en 2D et 4D dans des vaisseaux de petits diamètres. Dans ce travail de thèse, un logiciel de post-traitement des images 2D et 4D IRM-PC a été mis au point avec une interface facile et est utilisé par des équipes de recherches et des cliniciens. Des protocoles d'acquisitions des vitesses par IRM pour des vaisseaux constitués de diamètres millimétriques ont été développés. Ces protocoles ont été validés in-vitro à partir d'un travail réalisé sur fantôme qui montre une erreur inférieure à 10% dans la précision des mesures. Les protocoles validés ont été appliqués sur les artères de la région cervico-faciale chez 30 volontaires sains afin de constituer la première base hémodynamique des vaisseaux de cette région. Des patients atteints de pathologies cervico-faciale ont bénéficié de ce protocole et son intérêt a été montré dans le suivi du patient et pour la planification chirurgicale
Phase-Contrast Magnetic Resonance imaging (PC-MRI) is a non-invasive technique used for quantification and characterization of the blood flow. In clinical pratice, this sequence is principally used in a two-dimensional single slice (2D), but it evolved to a velocity volumic acquisition (4D PC-MRI) allowing a complete quantification of the flow through a vascular tree. However, this technique requires post-processing software which are few and an evaluation of the velocity accuracy in 2D and 4D to quantify vessels with millimetric diameter. In this thesis work, a user-friendly post-processing software of 2D and 4D MRI images has been developed and it is used by research teams and clinicians. MRI acquisitions protocols of velocities for vessels composed by millimetric has been created. These protocols developed in-vitro form a phantom work show an error in the measurement accuracy less than 10%. These validated protocols are applied in facial area arteries in 30 healthy volunteers to create the first hemodynamic data base of arteries in this area. Then, the protocols have been performed to patients with pathologies affecting the facial area to show is interest on patient follow-up and surgical treatment

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Alirol, Olivier. „Simulation d'un détecteur CdTe:CI de rayonnement X en mode comptage à fort flux pour la radiothérapie et la tomographie“. Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0070/these.pdf.

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L'utilisation d'un détecteur semi-conducteur CdTe:CI pour une mesure en comptage à un fort flux de photons X. Est envisageable. Toutefois, pour des flux supérieurs à 108 photons. S-1. Mm-2, on observe une instabilité temporelle des mesures à cause de l'apparition d'une charge d'espace dans le matériau. Par ailleurs, cette charge d'espace a aussi un impact sur la forme de l'image 20 en comptage par modification de la courbure des lignes de champ. Les travaux de cette thèse ont porté sur la simulation de la chaine de mesure, de l'interaction rayonnement matière du photon X dans le semi-conducteur à la réponse en comptage de l'électronique de traitement. Pour cela, le principal obstacle a été la modélisation dynamique de la charge d'espace et nous avons concentré nos efforts sur ce point particulier. Il est apparu que la connaissance précise des niveaux pièges dans le détecteur était inenvisageable. Aussi, pour contourner cette difficulté, plutôt que de modéliser le champ électrique, nous l'avons mesuré par effet Pockels. Pour cela, nous avons mis au point un banc expérimental capable de mesurer de façon dynamique le champ électrique dans un détecteur soumis à un fort rayonnement X. Par ailleurs, nous avons couplés cette mesure de champ à la mesure en comptage ce qui nous a permis de relier les deux. Nous avons validés notre simulation de la chaîne d'acquisition en trois points : le champ électrique, les signaux dus à l'interaction des photons X et mesurés aux électrodes et la réponse en comptage. Ainsi, nos travaux ont abouti à mises au point et à la validation de deux outils utiles pour la compréhension des phénomènes liés à l'apparition d'une charge d'espace. Le premier outil est notre banc de mesure du champ électrique par effet Pockels qui nous permet de connaître l'amplitude du champ en tout point à chaque Instant. Et le second outil est noir simulation complète d'un détecteur CdTe:CI en mode comptage à fort flux, qui va de l'interaction rayonnement-matière jus
The use of a semiconductor detector CdTe: Cl for a counting measure of a strong X-photon flux is possible. However, for flows in excess of one hundred million photons per second per square millimeter, we observe a temporal instability in the measures because of the appearance of a space charge in the material. Moreover, this space charge also has an impact on the shape of the 20 image count by changing the curvature of the field lines. The work of this thesis focused on the simulation of the measurement chain, from the Interaction of the photon radiation field X in the semiconductor to the response of the counting electronics. For this, the main obstacle has been the dynamic modeling of space charge and we concentrated our efforts on this particular point. Lt is apparent that the precise knowledge of trap levels in the detector was unthinkable. Soto overcome this difficulty, rather than modeling the electric field , we have measured it by Pockels effect. For this. We developed an experimental bench capable of measuring a dynamic electrical field in a detector during astron X-rays irradiation. Ln addition, we have coupled the measure of field at the counting measure to allow us to connect the two. We validated our simulation of the acquisition of three points: the electric field, the signals due to the interaction of X-rays and measured at the electrodes and the counting response. Thus, our work has resulted in the development and the validation of Iwo tools, useful for understanding the phenomena related to the appearance of a space charge. The first tool is our bench measuring electric field Pockels effect. It allows us to know the amplitude of the field at any point at any moment. And the second tool is our complete simulation of a CdT detector Cl incounting mode with high flows, ranging from the interaction radiation-matter to the response count. We were able to show that space charge is the origin of temporal and spatial instabilities of the measure count

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Higazi, Ahmed. „Contribution à l'étude des profils des vitesses des fluides dans les conduites par l'imagerie de flux RMN“. Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30032.

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Ce travail porte sur l'etude des profils de vitesse d'ecoulement des fluides (newtoniens, non-newtoniens) et le calcul de la contrainte de cisaillement a partir des profils de vitesse mesures par la resonance magnetique nucleaire (rmn) a l'echelle macroscopique et a l'echelle microscopique. Ce travail comporte deux volets, le premier volet concerne l'analyse theorique du phenomene de la rmn et les principes de l'imagerie de flux a deux echelles. Le deuxieme volet concerne l'analyse experimentale, il comporte trois series d'experiences effectuees sur un spectro-imageur de 2. 35 tesla, afin de mesurer les profils de vitesse d'ecoulement d'un fluide newtonien (eau), d'un fluide non-newtonien, et d'ecoulement sanguin (in-vivo). Les resultats de ces experiences montrent une bonne concordance avec ce qui est predit par la theorie

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Droulers, Eric. „Flux et flash ou utilisation des séquences rapides en écho de gradient Flash 2D en IRM pour étudier le Flux au niveau des trous déchirés postérieurs et comparaison avec des séquences classiques en écho de spin“. Bordeaux 2, 1990. http://www.theses.fr/1990BOR23059.

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ROTH, MURIEL. „Développements méthodologiques en imagerie d'activation cérébrale chez l'homme par résonance magnétique nucléaire : quantification de flux, imagerie de l'effet BOLD et correction des mouvements de la tête“. Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10016.

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Ce travail est centre sur les developpements methodologiques en imagerie par resonance magnetique des fonctions du cerveau. Une nouvelle methode d'irm fonctionnelle quantitative basee sur la mesure du debit sanguin est tout d'abord decrite. Des images angiographiques ont permis de mesurer le debit dans une veine drainant le cortex moteur. Des variations significatives du debit sanguin entre des periodes de repos, de simulation mentale et d'execution d'un acte moteur ont ete mises en evidence. Ces informations fonctionnelles ne permettent pas de localiser precisement les regions corticales activees. Cette localisation a ete effectuee en appliquant un traitement approprie sur des images sensibles aux variations du taux d'oxygenation sanguine. Des cartes d'activation cerebrale de bonne resolution spatiale ( 3 mm) sont ainsi obtenues. Nous avons alors demontre que l'aire motrice primaire est activee lors de la simulation mentale d'un acte moteur. Les mouvements de la tete survenant pendant un examen fonctionnel induisent des erreurs sur les cartes d'activation. Un nouvel algorithme de correction des deplacements dans le plan des images est presente. Cet algorithme utilise les proprietes de la transformation de fourier concernant les rotations et les translations afin de determiner rapidement les parametres du deplacement. Des tests sur des images simulees ont permis de montrer la fiabilite et la precision de l'algorithme.

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Le, Cardinal de Kernier Isaure. „Cytométrie par imagerie grand champ en phase et fluorescence : applications en hématologie“. Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/191018_LECARDINALDEKERNIER_341bnro964jhs311fcdqc638rrosk_TH.pdf.

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L’analyse de populations cellulaires sanguines permet de détecter de nombreuses pathologies cliniques. Un grand nombre de cellules doit être pris en compte de manière à obtenir un résultat statistiquement répétable, et donc un diagnostic fiable. Les systèmes équipant les laboratoires spécialisés utilisent la cytométrie de flux, les mesures sont séquentielles pour chaque paramètre et cellule. Afin d’accélérer le processus d’analyse et minimiser la complexité et le coût des dispositifs, l’enjeu est de maximiser le contenu informationnel des acquisitions, afin d’en réduire le nombre. Dans cette thèse nous étudions l’imagerie grand champ comme alternative à la cytométrie de flux. L’objectif est de développer un système optique permettant l’étude de populations cellulaires tout en préservant une résolution subcellulaire. Nous suivons une approche multi-échelle et multimodale pour détecter, caractériser et classifier les cellules sanguines. Pour évaluer la faisabilité et la pertinence clinique de la méthode, nous avons mis au point deux systèmes. Le mésoscope, basé sur des développements optiques, couple les contrastes de phase et de fluorescence. La complémentarité des critères morphologiques et de l’expression spécifique d’un fluorophore permet une classification cellulaire, afin par exemple d’évaluer le taux d’érythrocytes infectés par le parasite P. falciparum. Les résultats sont systématiquement comparés aux méthodes de références. Afin de répondre aux enjeux posés par les analyses délocalisées, nous proposons également un imageur bimodal miniaturisé, basé sur la technologie d'imagerie sans lentilles, le miniscope
Blood cell population analyses allow detecting a wide scope of clinical disorders, ranging from anemias to malaria. A very large number of cells ought to be considered so as to ensure the statistical significance of the result, and in turn, yield a reliable diagnosis. Currently, hematology analyses are based on flow cytometry techniques. High throughput is obtained at the expense of the information content of each acquisition. To reduce the time-to-result, and to minimize the complexity and cost of the systems dedicated to analyzing cell populations, the current need is to reduce the number of acquisitions and optimize the information content. This thesis focuses on single-shot image cytometry as an alternative to flow-based cytometry. It aims at obtaining a set-up based on optical contrasts for the study of large cell populations while preserving the ability to resolve individual cells. We investigate a multi-scale and multi-modal approach to detect, characterize, and classify blood cells. To evaluate the feasibility and clinical relevance of the method, we developed two proof-of-concept set-ups, respectively called the mesoscope and the miniscope. The mesoscope, based on optical developments, combines phase contrast with fluorescence. The complementarity of morphological features and the expression of specific fluorophores enables us to accurately classify blood cells, and for example assess Plasmodium falciparum parasitemia in whole blood samples. The results are benchmarked to reference techniques. However, to address the need for point of care analyses, the system should be miniaturized. Hence, we designed the miniscope, a chip-based bimodal imager

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Baptista, Ana Rita. „Permanence du volcanisme sur Mars : caractérisation de la province de Tharsis par imagerie et altimétrie“. Paris, Institut de physique du globe, 2009. http://www.theses.fr/2009GLOB0003.

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Ce travaille focalise l’étude de la surface et lithosphère d’une région aux caractéristiques particulières d’une planète tellurique : la Province de Tharsis sur Mars. Comme il a été présenté, Olympus Mons et les Tharsis Montes sont de grandes hauteurs topographiques, compensées par une croûte aux racines profondes. Sous la haute province volcanique de Syria Planum, la croûte est largement épaisse. De plus, comme indiqué par la plupart des modèles thermochimiques de la lithosphère de Mars, la croûte est moins conductrice que le manteau, empêchant ainsi une ascension préférentielle du magma. En conséquence, et selon nos observations, c’est sur le flanc nord-ouest de l’actuel Olympus Mons que nous observons les températures les plus élevées, au niveau du passage d'une racine de croûte à une croûte mince. Comme démontré dans ce travail, sur Syria Planum ont été détectées plusieurs figures volcaniques assemblées, telles que les volcans boucliers accolés en contact avec les longues coulées de lave de forme lobaire. Ces éruptions volcaniques se sont arrêtées dans le début de l’Hesperian. Depuis, sur la surface de Syria Planum, il n'y a eu aucune évidence d'autres manifestations volcaniques secondaires ou de la présence de formes liées à une augmentation locale de la chaleur, comme celles trouvées sur les Tharsis Montes. En outre, la croûte épaisse moins conductrice sous Syria a pu contribuer à la cessation du volcanisme dans cette zone. En-dessous de la croûte de Syria, le magma existant a pu se répandre à la lithosphère adjacente où le manteau est plus conducteur, et est arrivé près de la surface aux environs des Tharsis Montes
This work focus in the study of the surface and lithosphere using remote sensing techniques on a telluric planet: the Tharsis Region on Mars. As shown in this work, Olympus Mons and the Tharsis Montes are big topographic highs compensated by deep crustal roots. Moreover, under the also high volcanic Syria Planum, the crust is therefore largely thick. As stated by most of the thermochemical models for the Martian lithosphere the crust is less conductive than the mantle, so impeding a preferential ascension of magma. Consequently, according to our observations, it’s on the present northwestern flank of Olympus Mons, where there’s a passage from a crustal root to a thin crust (with the consequent surface proximity of the mantle) that we observe the highest temperatures. As demonstrated in this work, on Syria Planum, there were detected several particular assembled volcanic features, such as coalesced shield volcanoes in contact with long lobate shape lava flows. These volcanic eruptions may have stopped in the early Hesperian. From then on, on the surface of Syria Planum, there are no evidences for other secondary volcanic manifestations or for surface features related to local heat-increasing, such as those found on Olympus or Tharsis Montes. Furthermore, the thick less conductive crust under Syria may have conditioned the stall of volcanism in that zone. Underneath the Syria crust, the existing melt may have diffused on the lithosphere to the adjacent more conductive mantle, reaching closer the surface. These surfaces are located on the surroundings of the main Tharsis Montes and Olympus Mons

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Iosif, Christina. „La compétition de flux comme facteur prédictif de la perméabilité des branches artérielles collatérales après mise en place des stents de diversion de flux dans les artères intracrâniennes“. Thesis, Limoges, 2016. http://www.theses.fr/2016LIMO0002/document.

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Le devenir des branches artérielles émergentes de la proximité d’un anévrysme intracrânien et couvertes par un stent à diversion de flux lors le traitement de l’anévrysme reste controversé. Une recherche animalière de caractère translationnel a été conduite afin d’élucider le rôle du flux collatéral dans les changements hémodynamiques apportés par un stent a diversion de flux. La couverture néointimale relative aux modifications hémodynamiques aux ostia de ces artères a été également évaluée. Pour atteindre notre objectif, nous avons cherché à quantifier les changements hémodynamiques dans les artères couvertes à leurs origines et à quantifier leur surface de couverture par le tissu endothélial à 3 mois après le placement du stent à diversion de flux dans un modèle animal porcin.Méthodes Suivant une analyse de pouvoir statistique a priori, deux groupes (A, B), chacun contenant sept porcs de race large white, ont été créés, suivant un modèle de flux de circulation artérielle terminale ou anastomotique. Groupe A correspondait à une configuration artérielle de type anastomotique pour l’artère Pharyngienne ascendante droite et groupe B à une configuration terminale concernant la même branche ; cette configuration terminale a été créée par l’occlusion endovasculaire sélective des apports artériels collatéraux pour le territoire de suppléance de l’artère Pharyngienne ascendante droite. Ensuite, pour chacun des 14 animaux, un stent à diversion de flux a été placé dans la carotide interne droite couvrant ainsi l’ostium de l’artère pharyngienne ascendante homolatérale. Pour mesurer les vélocités à l’origine de cette artère, une séquence IRM de contraste de phase tridimensionnelle avec une résolution temporelle (4D) a été utilisée. Des valeurs ont été obtenues avant et après stenting. Trois mois plus tard, un travail de prélèvement anatomique suivi d’une analyse par microscopie à balayage anatomique a été a été réalisé. Une quantification surfacique a été ainsi obtenue permettant de déterminer la perméabilité des ostia des artères pharyngienne ascendante. Les données ont été ainsi analysées grâce à des tests de statistique descriptive et comparative des deux groupes prédéterminés. Des tests paramétriques et non paramétriques ont également été obtenus. Résultats La faisabilité a pu être obtenue dans tous les spécimens utilisés. Nous n’avons déploré aucune mortalité immédiate ni aucune occlusion intra-stent relatives à la procédure. Les séquences IRM de diffusion ont témoigné de l’absence d’ischémie distale à la phase aigue après la mise en place du stent, Immédiatement, en post stenting, le flux moyen dans les artères pharyngiennes ascendantes droites du groupe a été réduit d’une façon significative, quand on le compare à la valeur moyenne en pré- stenting [P = 0.0008, pouvoir statistique: 0.9548]. Au contraire, le flux moyen dans les artères pharyngiennes ascendantes droites du groupe B est resté comparable à la valeur moyenne pré- stenting. Apres trois mois de suivi, la valeur moyenne de surface perméable était significativement plus élevée dans le groupe B (527,911 ± 306,229 μm2) que dans le groupe A (89,329 ± 59,762 μm2) [P< 0.01, power: 1.00], malgré la similarité les dimensions artérielles initiales (pré-stenting) dans les deux groupes. Une corrélation positive significative a été retrouvée entre les deux groupes concernant le flux moyen post stenting et la surface moyenne de couverture aux ostia, à trois mois de suivi
The outcome of jailing arterial branches that emerge near intracranial aneurysms during flow-diverting stent deployment remains controversial. We report an animal research study aiming to elucidate the role of collateral supply in the hemodynamic changes and neointimal modifications resulting from jailing arteries with flow-diverting stents. To serve this purpose, we sought to quantify the hemodynamic changes at the jailed arterial branches immediately after stenting, as well as quantify the ostia surface values at three months post-stenting, in the presence or absence of collateral arterial flow. Methods After a priori power analysis, two groups (A, B), each containing seven large white swine, were created according to an animal flow model for terminal and anastomotic arterial circulation. Group A corresponded to an arterial configuration with anastomotic type of arterial supply for the territory of the right Ascending Pharyngeal artery (APhA) and group B to an arterial configuration of terminal type of arterial supply for the territory of the right APhA. Subsequently, all animals were stented by flow-diverting stents, jailing the right ascending pharyngeal arteries. Mean flow rates and velocities inside the jailed branches were quantified before and after stenting by time-resolved, 3D, phase contrast MRA. After three months the jailed ostia surface values were quantified on scanning electron microscopic images. The data were analyzed using descriptive statistics and group comparisons with parametric and non-parametric tests.Results Endovascular procedures were feasible, without in situ thrombus formation or ischemic DWI findings on post-procedure MRIs. Immediately following stenting, mean flow rate values at the jailed right ascending pharyngeal arteries were reduced in group A, as compared to the pre-stenting values [P = 0.0008, power: 0.9548]. In contrast, mean flow rates for group B remained similar to the pre-stenting values. At three months post-stenting, mean ostia surface values were significantly higher for group B (527,911 ± 306,229 μm2) than for group A (89,329 ± 59,762 μm2) [P< 0.01, power: 1.00], even though the initial dimensions of the jailed ostia were similar between groups. A statistically significant correlation was found between group (A or B), mean flow rates post-stenting and ostia surface values at three months. ConclusionWhen important collateral supply was present, jailing side arteries with flow-diverters resulted in an immediate, significant reduction in flow rate inside these arteries, as compared to the pre-stenting values. In contrast, when competitive flow was absent, jailing did not result in significant flow rate reductions inside the jailed arteries. Ostium surface values at three months were significantly higher in the terminal group of jailed arteries, compared to the anastomotic group and strongly correlated with the velocity value reductions post- stenting. Key words: flow-diverting stent, collateral arteries, endothelialization, ostium, embolization, magnetic resonance angiography, magnetic resonance imaging

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Schuster, Romain. „Développement d'une méthode de mesure basée image pour caractériser en grande taille les flux d'air intérieurs“. Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S046/document.

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Les flux d'air intérieurs, d'origine naturelle ou mécanique, participent de manière significative au transport de particules et aux transferts thermiques au sein des bâtiments. Que ce soit pour des raisons de santé et sécurité au travail, de confort thermique ou encore d'économie d'énergie, il est crucial de pouvoir les étudier sur place pour mieux les maîtriser. L'objectif de cette thèse aura été de développer une méthode permettant de mesurer sur site, la vitesse de flux d'air intérieurs sur de grands domaines d'observation (supérieurs au mètre carré). Pour cela, nous nous sommes tournés vers les techniques basées images qui consistent à suivre le mouvement de traceurs passifs introduits dans l'air pour en déduire une estimation de sa vitesse. Ce type de méthode est déjà largement utilisé en laboratoire de recherche pour étudier les écoulements dans des contextes bien maîtrisés. Cependant, le passage à la mesure sur le terrain et à l'observation grand champ nécessitent quelques adaptations. Ces adaptations concernent notamment le choix de nouveaux traceurs, l'éclairage ainsi que la méthode d'estimation de mouvement à partir de séquences d'images. Dans un premier temps, nous avons développé un algorithme d'estimation de mouvement permettant l'estimation de la vitesse aux grandes échelles à partir d'images de particules et d'images de scalaire. Nous avons ensuite éprouvé en soufflerie, sur des écoulements de couche de mélange et de sillage de cylindre, une méthode de mesure basée image grand champ n'utilisant qu'une seule caméra, un éclairage LED, des traceurs de type bulles ou fumée ainsi que l'algorithme évoqué plus haut. Nous avons confronté la mesure obtenue à une mesure réalisée par anémométrie à fil chaud. Les résultats de cette campagne de mesure ont montré la capacité de la méthode à mesurer les principales caractéristiques des écoulements considérés. Enfin, nous avons appliqué la méthode développée à une mesure sur site du flux d'aspiration d'une sorbonne de laboratoire en conditions réelles de fonctionnement. Cette mesure a permis de mettre en évidence des zones de forte turbulence et de recirculation, sources de fuites potentielles
Whether for reasons of health and safety at work, thermal comfort or energy saving, it is crucial to study them on site to better control them. The objective of this thesis was to develop a method to measure on site, the speed of indoor air flows over large areas of observation (greater than a square meter). To this end, we turned to image-based techniques that consist in following the movement of passive tracers introduced into the air to infer an estimate of its velocity. This kind of method is already widely used in research laboratories to study flows in well-controlled contexts. However, the transition to on-site measurement and wide field of interest requires some adaptations. These adaptations concern, in particular, the choice of new tracers, the lighting system as well as the motion estimation method from image sequences. First, we developed a motion estimation algorithm that allows the estimation of large-scale velocities from particle images and scalar images. We then tested in our wind tunnel, on mixing layer and cylinder wake flows, a large-scale image-based measurement method using only one camera, a LED lighting system, bubbles or smoke tracers as well as the algorithm mentioned above. We compared the obtained measurement with a measurement carried out by hot-wire anemometry. The results of this measurement campaign showed the ability of the method to measure the main characteristics of the considered flows. Finally, we applied the developed method to an on-site measurement of the suction flow of a laboratory fume hood under real operating conditions. This measure has made it possible to highlight areas of high turbulence and recirculation, causing potential leakages

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Bouaou, Kevin. „Apport de la mécanique des fluides dans l'étude des flux sanguins aortiques“. Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS076.

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Le vieillissement est associé à des modifications morphologiques, fonctionnelles et hémodynamiques du système artériel, le plus souvent aggravées par la survenue de maladies cardiovasculaires. La compréhension de ces interactions aggravantes est importante pour réduire le risque encouru par le patient. L’imagerie médicale joue un rôle majeur dans cette perspective au travers de modalités telles que l’IRM de contraste de phase combinée à l’analyse quantitative des images obtenues ainsi qu’à la résolution numérique des équations de Navier Stokes qui régissent l’hémodynamique de l’écoulement sanguin. Cette thèse a donc pour but de mettre au point et combiner des méthodes de traitement d’images de vélocimétrie 4D acquises en IRM et de mécanique des fluides pour extraire des biomarqueurs quantitatifs tels que les cartographies de pressions intra-aortiques et leurs propagations spatio-temporelles, la contrainte de cisaillement aux parois aortiques et la vorticité intra-aortique. Nous avons ainsi montré la capacité de ces biomarqueurs à détecter les atteintes infra-cliniques liées à l’âge et à caractériser la dilatation aortique pathologique. De plus, les liens entre distributions spatio-temporelles des pressions et apparition et persistance des vortex ou encore contrainte de cisaillement ont été montrés. Dans un second travail, nous avons mis au point un modèle de simulation numérique permettant de résoudre le système d’équations de Navier-Stokes par élément finis. Une méthode de projection itérative a été appliquée à des modèles de sténose 2D et 3D ainsi qu’à des géométries aortiques 3D issues de segmentations pour valider notre implémentation. Finalement, un travail préliminaire d’application de notre modèle numérique à des géométries patients-spécifiques a été réalisé indiquant des liens encourageants entre données simulées et mesures IRM
Aging is associated with morphological, functional and hemodynamic changes in the arterial system, most often aggravated by cardiovascular disease. Understanding these aggravating interactions is important to reduce patients risk. Medical imaging plays a major role in this context through modalities such as velocity encoding MRI combined with quantitative image processing and computational resolution of Navier-Stokes equations that govern blood flow hemodynamics. The aim of this thesis is to develop and combine image processing methods dedicated to 4D flow MRI data analysis with computational fluid dynamics to extract quantitative biomarkers such as intra-aortic pressure fields and their spatio-temporal propagations, aortic wall shear stress and intra-aortic vorticity. We have demonstrated the ability of these biomarkers to detect age-related sub-clinical aortic impairment and to characterize pathological aortic dilatation. In addition, association of spatio-temporal aortic pressure distributions with vortex occurrence and duration as well as with wall shear stress were studied. In a second work, we developed a numerical simulation software to solve the Navier-Stokes system using finite element models. An iterative projection method was applied to 2D and 3D vessel stenosis models as well as to 3D geometrical aortic models resulting from segmentation to validate our implementation. Finally, a preliminary work applying our numerical model to patient-specific geometries was performed revealing encouraging associations between simulated data and MRI measures

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Gens, Fabrice. „Système ultrasonore d'imagerie et d'estimation du flux sanguin par intercorrélation haute-fréquence : application à l'étude de la microcirculation cutanée“. Tours, 1998. http://www.theses.fr/1998TOUR3302.

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Rima, Samy. „Visuotopie et traitement du flux optique chez le singe : une investigation par IRMf“. Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30330/document.

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L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) permet d'examiner l'organisation fonctionnelle du cerveau humain de manière non-invasive et chez les sujets sains. L'implémentation de cette technique chez des primates non-humains représente un progrès important dans les neurosciences des systèmes. D'une part, l'IRMf singe permet la réduction et le raffinement des protocoles invasifs impliquant des primates non humains, en révélant les régions d'intérêts dans lesquelles les approches focales invasives, électrophysiologiques ou anatomiques, devraient être menées. D'un autre côté, les connaissances acquises avec ces approches invasives peuvent être transposées plus aisément à l'homme, une fois que les homologies et différences interspécifiques ont été identifiées au travers de protocoles d'IRMf menées en parallèle chez les primates humains et non- humains. La 1ère partie de cette thèse présente les approches conventionnelles d'étude des fonctions cérébrales. Nous montrons que des études invasives chez l'animal demeurent nécessaires pour comprendre les mécanismes neuronaux qui sous-tendent nos fonctions cognitives, malgré le progrès des techniques d'investigation chez l'homme. Suit une revue sur l'évolution des techniques d'IRMf singe et certaines de ses réalisations majeures comme pont dressé entre les études non-invasives menées chez l'homme et les études invasives réalisées chez l'animal, notamment en ce qui concerne notre compréhension des mécanismes neuronaux permettant la saisie manuelle d'objets sous contrôle visuel. Purement méthodologique, la fin de cette 1ère partie décrit l'animalerie et la plate-forme d'IRM à Toulouse et expose les jalons de l'implémentation de l'IRMf chez le singe macaque vigile. La 2ème partie de la thèse présente les 4 études que nous avons menées en IRMf singe. La 1ère étude modélise la réponse hémodynamique chez le singe, un outil indispensable à l'analyses de données d'IRMf, acquises dans les études suivantes. La 2ème étude traite de l'organisation visuotopique du cortex visuel dorsal des primates, et y décrit un nouvel assemblage d'aires visuotopiques chez 2 animaux, grâce à l'usage de nouvelles techniques de stimulation visuelle et d'analyse de champ récepteurs. Ces résultats apportent un point de vue neuf sur l'organisation fonctionnelle de la voie visuelle dorsale et ouvrent de nombreuses perspectives pour les comparaisons entre espèces. La 3ème étude cartographie le réseau d'aires corticales impliqué dans le traitement du flux optique chez les primates non humains et le compare à celui décrit récemment chez l'homme. Grâce à la réplication d'une étude réalisée chez l'homme, nous avons confirmé chez 3 macaques l'implication de zones précédemment identifiées par des enregistrements électrophysiologiques. Nos résultats révèlent de nouvelles zones corticales impliquées dans le traitement du flux optique, dessinant l'image d'un réseau cortical partageant de nombreuses similitudes, mais ayant également des différences frappantes, avec celui documenté dans le cerveau humain. En résumé, l'ambition de cette thèse est double : (1) fournir des recommandations pour la mise en place de techniques IRMf chez le singe, tirées de notre propre expérience et (2) exposer les résultats d'un ensemble d'études que nous avons menées avec cette approche, traitant de l'organisation visuotopique du cortex visuel dorsal et de son implication dans le traitement du mouvement visuel. En plus d'apporter une perspective nouvelle sur l'organisation fonctionnelle du cortex visuel chez les primates non humains, ces études illustrent la contribution de l'IRMf singe comme pont entre études électrophysiologiques chez les primates non humains et études d'imagerie fonctionnelle chez l'homme
Functional magnetic resonance imaging (fMRI) allows addressing the functional organization of the human brain with minimal invasiveness and in healthy individuals. The implementation of that technique in non-human primates represents an important achievement in systems neuroscience. On the one hand, monkey fMRI contributes to the reduction and refinement of invasive approaches in non-human primates, by revealing the regions of interest in which focal electrophysiological and/or anatomical investigations should be carried out. On the other hand, the knowledge acquired with such invasive approaches can be more safely transposed to humans, once inter-species homologies and differences have been identified through the use of similar fMRI protocols in human and non-human primates. The first part of this thesis reviews the most common approaches that have been used to study brain functions, either in humans or in non-human primates. It is shown that despite progresses in the human approaches, invasive studies in monkeys remain necessary for understanding the neuronal mechanisms underlying cognitive functions. Then follows a description of the evolution of the monkey fMRI techniques and some of its achievements in bridging the gap between non-invasive human studies and invasive animal studies, notably for deciphering the neural mechanisms supporting visually-guided grasping. The end of this first part is purely methodological. It undertakes the description of the monkey facilities and the MR platform in Toulouse, and details the necessary milestones for conducting fMRI research in macaque monkeys. The second part of the thesis presents the 4 studies we have conducted with monkey fMRI. The first study is a preparatory experiment for characterizing the monkey hemodynamic response function, which is a prerequisite for proper analysis of subsequent monkey fMRI data. The second study addresses the visuotopic organization of the primate dorsal visual cortex with a novel technique of wide-field (80°) phase-encoded visual stimulation, coupled with a state of the art surface-based analysis of population receptive fields. The results obtained in 2 animals uncover a new cluster of visuotopic areas in the posterior parietal cortex of the macaque monkey, bringing a fresh view to the functional organization of this piece of cortex and opening a promising avenue for inter-species comparisons. The third study unveils the cortical network involved in optic flow processing in non-human primates and it compares this network to that recently described in humans. To that end, we replicated in macaque monkeys an experiment previously conducted in human subjects with optic flow stimuli that are either consistent or inconsistent with egomotion. Besides confirming the involvement of areas previously identified through electrophysiological recordings, our results reveal new cortical areas involved in the processing of optic flow, drawing the picture of a network sharing many similarities, but also striking differences, with that documented in the human brain. In summary, the ambition of this thesis is two-fold: (1) providing guidelines for setting-up monkey fMRI techniques, drawn from our own experience and (2) exposing a set of studies we have conducted with this approach, dealing with the visuotopic organization of the dorsal visual cortex and its involvement in the processing of visual motion. Besides bringing a fresh view to the functional organization of the dorsal visual pathway in non-human primates, these studies illustrate how monkey fMRI bridges the gap between electrophysiological studies in non-human primates and functional imaging studies in humans

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Lethimonnier, Franck. „Evaluation des cardiopathies ischémiques par IRM quantification du flux et de la réserve coronaire : visualisation des sténoses par angiographie 3D : étude du retentissement fonctionnel par analyse de la fonction ventriculaire gauche“. Angers, 1999. http://www.theses.fr/1999ANGE0508.

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Garcia, Flores Julio. „Nouvelles approches pour la détermination de la sévérité de la sténose aortique à partir des vitesses du flux sanguin mesurées par imagerie de résonance magnétique“. Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29190/29190.pdf.

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Le rétrécissement de la valve aortique est la maladie cardiovasculaire la plus fréquente après la maladie coronarienne et l’hypertension. Actuellement, l’échocardiographie Doppler (ED) est le principal outil clinique pour déterminer l’aire valvulaire effective (AVE); un des principaux critères pour évaluer la sévérité de la sténose aortique (SA). Dans certains cas, il existe une discordance entre différents résultats obtenus par ED chez un même patient. Il est difficile, alors, de déterminer si ces discordances sont liées à des erreurs de mesure ou bien si elles correspondent à une réelle variation de la sévérité de la SA. L’imagerie cardiovasculaire par résonance magnétique (IRM) peut être utilisée pour évaluer et confirmer la sévérité de la SA. Les principaux objectifs sont : 1) Comparer l’AVE estimée par ED et IRM en utilisant la méthode de l’équation de continuité (EC); 2) Développer de nouvelles méthodes pour estimer l’AVE par IRM, 3) Déterminer la capacité de l’IRM à évaluer la cinétique d’ouverture et de fermeture de la valve aortique et 4) Valider des nouvelles méthodes pour estimer la vorticité par IRM. Nos travaux ont montré une bonne concordance entre les AVEs calculées par ED et IRM en utilisant l’EC. Nous avons donc étudié une nouvelle approche en IRM pour l’estimation de l’AVE en utilisant une nouvelle méthode développée in vitro (AVE par terme source acoustique). Nos travaux ont montré que l’AVE par terme source acoustique calculée à partir du champ de vitesses mesuré par IRM est une méthode fiable pour calculer AVE et elle peut être utilisée pour confirmer la sévérité de la SA lorsque l’examen ED est non concluant. D’autre part, nos travaux ont montré le potentiel de l’IRM pour estimer les indices de cinétique d’ouverture et fermeture de la valve aortique sténosée. En particulier, la pente d’ouverture corrélait mieux avec le taux plasmatique de Peptide Natriuretique de type B et avec un score de risque que les indices conventionnels de SA. Néanmoins, l’utilisation de l’EC pour estimer l’AVE et les indices de cinétique d’ouverture est sujette aux erreurs de mesure et impose un temps d’analyse plus long. En plus on a validé des nouvelles méthodes pour estimer la vorticité in vivo par IRM. La vorticité et les structures tourbillonnaires jouent un rôle fondamental dans l’évaluation des aspects énergétiques de la fonction cardiovasculaire. En conclusion, nos travaux ont souligné le potentiel de l’IRM pour l’évaluation de la sévérité de la SA et ont permis le développement et la validation de nouvelles méthodes pour estimer in vivo la vorticité par IRM.
Aortic valve stenosis is the most common cardiovascular disease after coronary artery diseases and hypertension. Doppler-echocardiography (DE) is the standard method for the evaluation of the severity of aortic stenosis (AS). Valve effective orifice area (EOA) measured by the continuity equation is one of the most frequently used stenotic indices. However, TTE measurement of aortic valve EOA is not feasible or not reliable in a significant proportion of patients. Cardiovascular magnetic resonance (CMR) has emerged as a non-invasive alternative method to evaluate EOA using velocity measurements. The objectives of this thesis were: 1) To compare the DE-derived EOA and CMR-derived EOA using the continuity equation (CE) and 2) To propose new CMR methods to assess EOA and the AS severity; 3) To determine the feasibility of the measurement of the parameters of valve opening and closing kinetics by CMR and 4) To validate new CMR methods to estimate vorticity magnitude. Our work showed a good agreement between the DE-derived EOA and CMR-derived EOA using the CE. This agreement was, however, only due to error compensations. We therefore developed and validated a new CMR method based on the acoustical source term (AST) to estimate the valve EOA and then to introduce a simplified version not requiring vorticity field derivation. This study showed that AST-derived EOA calculated from CMR velocity field measurements is a reliable method to estimate valve EOA and can be useful to confirm AS severity when DE examination is inconclusive. Hence, CMR provides a non-invasive and reliable alternative to DE for the quantification of AS severity. Our work also demonstrated the excellent feasibility and reproducibility of CMR for the measurement of valve kinetic parameters in patients with AS. Furthermore, these parameters compare favorably with conventional indices of stenosis severity to predict risk of poor prognosis. However, the use of CE to estimate EOA may be subject to measurement errors. Furthermore, a validation of new CMR methods for estimate vorticity magnitude was presented. Vorticity and vortical structures play a fundamental role affecting the evaluation of energetic aspects of cardiovascular function. In conclusion, our work demonstrates the feasibility, reliability, and utility of new CMR methods and parameters to identify and quantify the dysfunction of native. New CMR methods estimating vorticity were validated in vivo.

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Belmajdoub, Fouad. „Développement d'une méthode de reconstruction 3D du tronc scoliotique par imagerie numérique stéréoscopique et modélisation des calculs par réseaux de Pétri à flux de données en vue d'une implémentation sur une architecture parallèle“. Aix-Marseille 3, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX30087.

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Notre etude a pour objet la reconstruction tridimensionnelle d'un moulage de tronc d'un scoliotique, en vue d'une cfao de corset de scoliose. Cette these se compose de deux parties: la premiere partie presente les resultats concernant le developpement d'un nouvel outil informatique permettant aux orthesistes l'amelioration du procede de fabrication des corsets de scoliose. Le principe de base repose sur l'utilisation de la stereovision passive pour l'extraction des informations tridimensionnelles du moulage, puis le recours a l'outil cadkey de cao pour la phase de modelisation. Dans la seconde partie de la these, nous presentons une methode d'ordonnancement temporel des reseaux de petri a flux de donnees pour une implementation des calculs sur une architecture parallele. A cet effet, des algorithmes performants ont ete elabores tenant compte du nombre de coefficients nuls dans la matrice d'adjacence.

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Marsac, Perrine. „Analyse automatisée d’images IRM ciné et flux 4D (3D+t) pour une meilleure quantification des fuites des valves cardiaques chez l’Humain“. Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. http://www.theses.fr/2024SORUS031.

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Les valves cardiaques, permettant à notre cœur de fonctionner comme une pompe rythmée alternant écoulement et étanchéité parfaite entre les différentes cavités, peuvent être cibles de maladies induisant des fuites néfastes pour le cœur. L'évaluation des fuites valvulaires, actuellement réalisée par échocardiographie en routine clinique, peut être peu précise dans le cas de jets régurgitants complexes ou excentrées. L'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) peut alors être sollicitée par les échographistes, notamment l'IRM de flux 4D qui permet de visualiser les vitesses dans le volume cardiaque selon les 3 dimensions de l'espace, pour faire face à leur difficulté récurrente à imager les fuites valvulaires complexes et à prendre une décision chirurgicale.Ces données de flux 4D d'une grande richesse nous permettent de reconstruire une visualisation en 3D et au cours du cycle cardiaque de l'écoulement du sang dans les cavités cardiaques et les vaisseaux ainsi que de mesurer des indices quantitatifs de l'hémodynamique, tels que la vitesse, le débit ou des paramètres plus avancés tels que les gradients de pression. De plus, elles sont acquises conjointement avec les images ciné anatomiques au cours d'un même examen d'IRM.Cette thèse a pour objectif de mettre au point des méthodes de traitement d'images IRM 2D et 4D pour extraire des indices quantitatifs de la régurgitation mitrale. Ainsi, nous avons calculé divers paramètres à partir des images de flux 4D : 1) la surface et le volume de la fuite, 2) la distribution des vitesses et l'orientation du jet principal et fuyant pour identifier les potentiels points d'impact où des contraintes mécaniques pourraient être exercées sur le myocarde, 3) une cartographie des gradients de pression dans l'oreillette gauche, au voisinage de la fuite ainsi que, 4) la persistance temporelle des vortex (tourbillons) créés par le jet fuyant. Ces données d'écoulement sont estimées de pair avec des paramètres de fonction et de géométrie tels que la déformation myocardique et l'angulation atrio-ventriculaire, dérivés à partir des images ciné IRM, puis confrontés aux mesures échocardiographiques ainsi qu'à la capacité d'effort des patients
The heart valves, which enable our heart to behave like a pump alternating flow exchange along with perfect sealing between the different chambers, can be targeted by disease inducing regurgitation, which can at its turn be deleterious to the heart. Regurgitation assessment, currently achieved using echocardiography in clinical routine, can be inaccurate in case of complex or eccentric regurgitant jets. In such cases, patients can be referred to Magnetic Resonance Imaging (MRI) to help for patient management and surgical decision making. Among contributive MRI sequences, 4D flow MRI, which enables visualizing the velocities in the cardiac volume according to the 3 space directions and during the entire cardiac cycle, can help in estimating both straightforward indices such as velocities as well as advanced hemodynamic indices such as pressure gradients. Of note, such 4D flow data are acquired with relevant anatomical cine images within the same exam.This thesis aims to develop dedicated methods to process both 2D and 4D MRI images and extract quantitative indices of mitral regurgitation. In such context, we sought to calculate quantitative MRI indices such as: : 1) the surface and the volume of the regurgitant jet, 2) velocities distribution and the orientation of the main and regurgitant jet to potentially identify the area of flow impact where mechanical stresses might be exerted on the myocardium, 3) a pressure gradients map within the left atrium in the areas surrounding the regurgitant jet, and 4) the temporal persistence of vortices created by the regurgitant jet.These flow data were estimated in conjunction with functional and geometric parameters such as myocardial deformation and atrioventricular angulation, derived from cine MRI images and then compared with echocardiographic measurements as well as with patient exercise capacity

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Daviller, Clément. „Quantification de la perfusion myocardique en imagerie de perfusion par résonance magnétique : modèles et classification non-supervisée“. Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1208/document.

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Les maladies cardiovasculaires et en particulier les maladies coronariennes représentent la principale cause de mortalité mondiale avec 17,9 millions de décès en 2012. L’IRM cardiaque est un outil particulièrement intéressant pour la compréhension et l’évaluation des cardiopathies, notamment ischémiques. Son apport diagnostique est souvent majeur et elle apporte des informations non accessibles par d’autres modalités d’imagerie. Les travaux menés pendant cette thèse portent plus particulièrement sur l’examen dit de perfusion myocardique qui consiste à étudier la distribution d’un agent de contraste au sein du muscle cardiaque lors de son premier passage. En pratique clinique cet examen est souvent limité à la seule analyse visuelle du clinicien qui recherche un hyposignal lui permettant d’identifier l’artère coupable et d’en déduire le territoire impacté. Cependant, cette technique est relative et ne permet pas de quantifier le flux sanguin myocardique. Au cours de ces dernières années, un nombre croissant de techniques sont apparues pour permettre cette quantification et ce à toutes les étapes de traitement, depuis l’acquisition jusqu’à la mesure elle-même. Nous avons dans un premier temps établi un pipeline de traitement afin de combiner ces approches et de les évaluer à l’aide d’un fantôme numérique et à partir de données cliniques. Nous avons pu démontrer que l’approche Bayésienne permettait de quantifier la perfusion cardiaque et sa supériorité à évaluer le délai d’arrivé du bolus d’indicateur par rapport au modèle de Fermi. De plus l’approche Bayésienne apporte en supplément des informations intéressantes telles que la fonction de densité de probabilité de la mesure et l’incertitude sur la fonction résidu qui permettent de connaitre la fiabilité de la mesure effectuée notamment en observant la répartition de la fonction de densité de probabilité de la mesure. Enfin, nous avons proposé un algorithme de segmentation des lésions myocardiques, exploitant les dimensions spatiotemporelles des données de perfusion. Cette technique permet une segmentation objective et précise de la région hypoperfusée permettant une mesure du flux sanguin myocardique sur une zone de tissu dont le comportement est homogène et dont la mesure du signal moyen permet une augmentation du rapport contraste à bruit. Sur la cohorte de 30 patients, la variabilité des mesures du flux sanguin myocardique effectuées sur les voxels détectés par cette technique était significativement inférieure à celle des mesures effectuées sur les voxels des zones définies manuellement (différence moyenne=0.14, 95% CI [0.07, 0.2]) et de celles effectuées sur les voxels des zones définies à partir de la méthode bullseye (différence moyenne =0.25, 95% CI [0.17, 0.36])
Cardiovascular diseases and in particular coronary heart disease are the main cause of death worldwide with 17.9 million deaths in 2012. Cardiac MRI is a particularly interesting tool for understanding and evaluating heart disease, including ischemic heart disease. Its diagnostic contribution is often major and it provides information that is not accessible by other imaging modalities. The work carried out during this thesis focuses more specifically on the so-called myocardium perfusion test, which consists in studying the distribution of a contrast agent within the heart muscle during its first passage. In clinical practice, this examination is often limited to the clinician's visual analysis, allowing him to identify the culprit artery and deduce the impacted territory. However, this technique is relative and does not quantify myocardial blood flow. In recent years, an increasing number of techniques have emerged to enable this quantification at all stages of processing, from acquisition to the measurement itself. We first established a treatment pipeline to combine these approaches and evaluate them using a digital phantom and clinical data. We demonstrated that the Bayesian approach is able to quantify myocardium perfusion and its superiority in evaluating the arrival time of the indicator bolus compared to the Fermi model. In addition, the Bayesian approach provides additional interesting information such as the probability density function of the measurement and the uncertainty of the residual function, which makes it possible to know the reliability of the measurement carried out, in particular by observing the distribution of the probability density function of the measurement. Finally, we proposed an algorithm for segmentation of myocardial lesions, using the spatial and temporal dimensions of infusion data. This technique allows an objective and precise segmentation of the hypoperfused region allowing a measurement of myocardial blood flow over an area of tissue which behavior is homogeneous and which average signal measurement allows an increase in the contrast-to-noise ratio. In the cohort of 30 patients, the variability of myocardial blood flow measurements performed on voxels detected by this technique was significantly lower than that of measurements performed on voxels in manually defined areas (mean difference=0.14, 95% CI[0.07, 0.2]) and those performed on voxels in areas defined using the bullseye method (mean difference=0.25, 95% CI[0.17, 0.36])

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Cornillon, Amandine. „Test de génotypage plaquettaire in vitro à base de sandwich de microparticules biofonctionnalisées : Détection par capteur de fluorescence à ondes évanescentes, imagerie de fluorescence et cytométrie en flux“. Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2014. http://www.theses.fr/2014ECDL0052/document.

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Cette thèse porte sur l’élaboration d’un outil de capture d’ADN permettant d’identifier une mutation génétique (SNP) grâce à la formation de sandwichs avec des particules de carboxylatex biofonctionnalisées avec des oligonucléotides couplée à une détection de la fluorescence. Le modèle biologique choisi pour ce projet est le génotypage plaquettaire et plus particulièrement la recherche du gène biallélique HPA-1. Le principal objectif de ce travail a été d’optimiser un outil de capture préalablement développé dans l’équipe (Trévisan, 2011) afin de réduire le nombre d’étapes et de simplifier la mise en oeuvre globale du test en modifiant les interactions moléculaires utilisée pour capturer l’ADN cible et en utilisant des particules fluorescentes comme élément de détection. En présence d’ADN cible, des sandwichs sont formés entre les particules fluorescentes et les particules magnétiques biofonctionnalisées. Ces sandwichs sont purifiés par séparation magnétique et la fluorescence est détectée par trois méthodes : la cytométrie en flux, l’imagerie de fluorescence et l’Evareader (détection par ondes évanescentes). Dans un premier temps, les paramètres de fonctionnalisation chimique et biologique des différentes particules (magnétiques et fluorescentes) ont été déterminés et optimisés ainsi que les conditions d’hybridation pour la capture de l’ADN cible. Ensuite, la formation des sandwichs et leur détection ont été suivies par des mesures de fluorescence en utilisant trois méthodes différentes : la cytométrie en flux, l’imagerie de fluorescence et l’Evareader (capteur à ondes évanescentes). Les résultats obtenus avec les différentes méthodes de détection sont concordants et montrent que l’outil de capture d’ADN développé permet de capturer la cible synthétique (oligonucléotide) HPA-1 en réduisant le temps d’analyse de 45 min. Dans nos conditions, le test permet de discriminer l’allèle a de l’allèle b du gène HPA-1 qui ne diffère que d’un nucléotide. Le rapport des signaux de fluorescence issus du sandwich spécifique et du sandwich non spécifique est d’environ 2,5 à 3. Ce rapport devra être amélioré par la suite, en optimisant les conditions de formation des sandwichs. La prochaine étape consistera à optimiser le système de capture d’ADN développé pour gagner en spécificité et déterminer la limite de détection du test. Ce test devra également être validé avec des échantillons biologiques. A plus long terme, la fluorescence pourra être détectée par un photodétecteur miniaturisé actuellement développé à l’Université de Sherbrooke. Des études préliminaires présentées dans ce manuscrit montrent les potentialités de ce nouveau transducteur
This thesis is about the development of a new assay to capture DNA. This assay is based on the formation of sandwiches between biofunctionnalized with oligonucleotides carboxylatex microparticles combined with fluorescence detection. It should be able to discriminate single nucleotide polymorphism (SNP). This assay is designed to be applied to platelet genotyping for the research of the gene HPA-1. The main goal of this work was to improve an assay previously developed (Trévisan, 2011) by INL and EFS Rhône-Alpes. The objectives are to reduce the number of steps and to simplify the test. To do so, the molecular interactions used in order to capture target DNA are modified and fluorescent microparticles are used for the detection. In the presence of target DNA, sandwiches are formed between both biofunctionnalized fluorescent and magnetic particles. Those sandwiches are purified through magnetic separation. Then, fluorescence is detected by three methods: flow cytometry, fluorescence imaging and Evareader (detection with an evanescent wave). First, chemical and biological parameters for the functionalization of the different particles (magnetic and fluorescent) are determined. The conditions for the capture of target DNA were optimized. Then, the formation and the detection of the sandwiches were estimated by measuring the fluorescence using three different methods: flow cytometry, fluorescence imaging and Evareader. The results obtained with the three methods are consistent. They show that the new system enables to capture synthetic target (oligonucleotide) HPA-1 with a reduction of total time analysis of 45 min. In our conditions, SNP can be discriminated for HPA-1 gene. For this discrimination, the fluorescence signal ratio about 2.5 to 3. This ratio should be improved by optimizing the conditions of sandwiches formation. Next step will consist in the optimization of the system developed to capture DNA in order to gain specificity and to determine the limit of detection. This test should also be validated with biological samples. In the long term, fluorescence could be detected by a miniaturized photodetector developed in the University of Sherbrook. Preliminary studies presented in this manuscript show the potentialities of this new transducer

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Cornillon, Amandine. „Test de génotypage plaquettaire in vitro à base de sandwichs de microparticules biofonctionnalisées : détection par capteur de fluorescence à ondes évanescentes, imagerie de fluorescence et cytométrie en flux“. Thèse, Université de Sherbrooke, 2014. http://hdl.handle.net/11143/6024.

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Résumé : Cette thèse porte sur l’élaboration d’un outil de capture d’ADN permettant d’identifier une mutation génétique (SNP) grâce à la formation de sandwichs avec des particules de carboxylatex biofonctionnalisées avec des oligonucléotides couplée à une détection de la fluorescence. Le modèle biologique choisi pour ce projet est le génotypage plaquettaire et plus particulièrement la recherche du gène biallélique HPA-1. Le principal objectif de ce travail a été d’optimiser un outil de capture préalablement développé dans l’équipe (Trévisan, 2011) afin de réduire le nombre d’étapes et de simplifier la mise en œuvre globale du test en modifiant les interactions moléculaires utilisée pour capturer l’ADN cible et en utilisant des particules fluorescentes comme élément de détection. En présence d’ADN cible, des sandwichs sont formés entre les particules fluorescentes et les particules magnétiques biofonctionnalisées. Ces sandwichs sont purifiés par séparation magnétique et la fluorescence est détectée par trois méthodes : la cytométrie en flux, l’imagerie de fluorescence et l’Evareader (détection par ondes évanescentes). Dans un premier temps, les paramètres de fonctionnalisation chimique et biologique des différentes particules (magnétiques et fluorescentes) ont été déterminés et optimisés ainsi que les conditions d’hybridation pour la capture de l’ADN cible. Ensuite, la formation des sandwichs et leur détection ont été suivies par des mesures de fluorescence en utilisant trois méthodes différentes : la cytométrie en flux, l’imagerie de fluorescence et l’Evareader (capteur à ondes évanescentes). Les résultats obtenus avec les différentes méthodes de détection sont concordants et montrent que l’outil de capture d’ADN développé permet de capturer la cible synthétique (oligonucléotide) HPA-1 en réduisant le temps d’analyse de 45 min. Dans nos conditions, le test permet de discriminer l’allèle a de l’allèle b du gène HPA-1 qui ne diffère que d’un nucléotide. Le rapport des signaux de fluorescence issus du sandwich spécifique et du sandwich non spécifique est d’environ 2,5 à 3. Ce rapport devra être amélioré par la suite, en optimisant les conditions de formation des sandwichs. La prochaine étape consistera à optimiser le système de capture d’ADN développé pour gagner en spécificité et déterminer la limite de détection du test. Ce test devra également être validé avec des échantillons biologiques. A plus long terme, la fluorescence pourra être détectée par un photodétecteur miniaturisé actuellement développé à l’Université de Sherbrooke. Des études préliminaires présentées dans ce manuscrit montrent les potentialités de ce nouveau transducteur. // Abstract : This thesis is about the development of a new assay to capture DNA. This assay is based on the formation of sandwiches between biofunctionnalized with oligonucleotides carboxylatex microparticles combined with fluorescence detection. It should be able to discriminate single nucleotide polymorphism (SNP). This assay is designed to be applied to platelet genotyping for the research of the gene HPA-1. The main goal of this work was to improve an assay previously developed (Trévisan, 2011) by INL and EFS Rhône-Alpes. The objectives are to reduce the number of steps and to simplify the test. To do so, the molecular interactions used in order to capture target DNA are modified and fluorescent microparticles are used for the detection. In the presence of target DNA, sandwiches are formed between both biofunctionnalized fluorescent and magnetic particles. Those sandwiches are purified through magnetic separation. Then, fluorescence is detected by three methods: flow cytometry, fluorescence imaging and Evareader (detection with an evanescent wave). First, chemical and biological parameters for the functionalization of the different particles (magnetic and fluorescent) are determined. The conditions for the capture of target DNA were optimized. Then, the formation and the detection of the sandwiches were estimated by measuring the fluorescence using three different methods: flow cytometry, fluorescence imaging and Evareader. The results obtained with the three methods are consistent. They show that the new system enables to capture synthetic target (oligonucleotide) HPA-1 with a reduction of total time analysis of 45 min. In our conditions, SNP can be discriminated for HPA-1 gene. For this discrimination, the fluorescence signal ratio about 2.5 to 3. This ratio should be improved by optimizing the conditions of sandwiches formation. Next step will consist in the optimization of the system developed to capture DNA in order to gain specificity and to determine the limit of detection. This test should also be validated with biological samples. In the long term, fluorescence could be detected by a miniaturized photodetector developed in the University of Sherbrook. Preliminary studies presented in this manuscript show the potentialities of this new transducer.

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Darwich, Mohamad Ayham. „Caractérisation locale des propriétés dynamiques artérielles par IRM haute résolution“. Compiègne, 2010. http://www.theses.fr/2010COMP1868.

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Les pathologies artérielles peuvent représenter souvent des situations cliniques graves qui nécessitent une prise en charge immédiate. Bien que la modification de la structure et de la géométrie vasculaire soit relativement lente et s'effectue pendant des années, les conséquences peuvent se révéler, tout à coup, fatales. Ce travail représente une contribution à la méthodologie de l'exploration du mouvement du sang, et des parois artérielles pour la caractérisation de l'élasticité artérielle, et mesurer la détérioration des parois artérielles de façon non invasive. Nous présentons deux protocoles d'imagerie dynamique basés sur une séquence d'écho de gradient dépouillée, avec une haute résolution temporelle (- 5 ms). La relation entre le signal-image et la vitesse d'un liquide est élucidée via un banc d'essai expérimental, testant l'influence des paramètres d'imagerie et des propriétés physiques du liquide de circulation. La reproductibilité du comportement du signal-image en fonction de la vitesse, a incité à proposer un estimateur basé de la vitesse du sang, et des essais de faisabilité in vivo sur la carotide ont été menés sur des volontaires saris, et comparés avec la technique de contraste de phase. L'application de la séquence sur deux coupes rapprochées a permis de réaliser le deuxième estimateur basé de la vitesse de l'onde de pression. Un banc d'essais pulsatile a été mis en oeuvre, et utilisé pour estimer cette vitesse in vitro. Ce protocole a été appliqué in vivo pour estimer la vitesse de l'onde depression de la carotide commune, sur une distance de l'ordre de 5 cm. La validation des résultats de ces 2 estimateurs a été obtenue expérimentalement, et par observation de la reproductibilité des résultats
Arterial pathologies can often represent serious clinical situations which require an immediate medical examination. Although the modification the structure and the vascular geometry is relatively slow and is carried out during years, the consequences can appear, suddenly, fatal. This work represents a contribution to the methodology of the exploration of the movement of blood, and walls arterial for the characterization of arterial elasticity, and to measure the deterioration of the arterial walls in a noninvasive way. We present two protocols of dynamic imagery based on a bared echo of gradient sequence, with a high temporal resolution (- 5 ms). The relation between MR signal and liquid speed is elucidated via an experimental study, testing the influence of the parameters of imagery and the physical properties of circulation liquid. The reproducibility of MR signal behavior encouraged to propose an estimator based on the speed of blond. Further tests of the feasibility were carried out experimentally and on healthy volunteers, andvelocity results were compared with the technique of phase contrast. The application of the sequence on two close planes made it possible to carry out the second estimator based the speed of pulse wave. A pulsatile hydraulique circuit was implemented, and used to estimate this speed in vitro. The protocol was applied in vivo to estimate the speed of the blood pulse wave of the common carotid, with a distance of 5 cm between the planes. Results of these 2 estimators were experimentally verified, and reproducibility was tested

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Perrot, Vincent. „Ultrafast ultrasound imaging for simultaneous extraction of flow and arterial wall motion with linear array probe“. Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1177/document.

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Cette thèse présente un ensemble de travaux qui s'inscrivent dans le domaine du génie biomédical pour des applications cliniques. L'objectif principal de ce travail est de fournir aux cliniciens un mode d'imagerie ultrasonore pour extraire simultanément la vitesse du flux et le mouvement de la paroi à des cadences d'imagerie élevées dans les artères. Les pathologies cardiovasculaires sont une cause majeure de décès et d'invalidité dans le monde. Bien que l'origine de ces maladies ne soit pas encore entièrement comprise, il semble que certains marqueurs pathologiques de la paroi et du flux pourraient permettre une détection plus précoce. Parce que les tissus artériels sont sujets à des phénomènes rapides et complexes, une modalité d'imagerie à haute cadence semble très pertinente pour étudier les pathologies du système cardiovasculaire. Malheureusement, aucune technique n'est actuellement utilisée cliniquement ni même approuvée pour l'extraction de marqueurs pathologiques du sang et de la paroi à des cadences d'imagerie élevées. C'est pourquoi, dans cette thèse, je propose de concevoir une séquence et un algorithme ultrasonore permettant d'extraire ces deux aspects, à des cadences d'imagerie élevées sur les artères, pour une application clinique potentielle. Trois contributions scientifiques principales sont présentées cette thèse : i) la conception de la séquence ultrasonore avec un estimateur de mouvement 2D, ii) une nouvelle approche adaptative de filtrage de paroi, et iii) un essai clinique. La séquence d'imagerie ultrasonore est basée sur la transmission d'ondes planes permettant d'obtenir des cadences d'imagerie allant jusqu'à 10 000 Hz sur la carotide. La méthode d'estimation de mouvement est basée sur une approche introduisant une oscillation latérale virtuelle dans les images qui, couplée à un estimateur de phase 2D basé sur des travaux antérieurs de la littérature, permet d'extraire des champs vectoriels de vitesses. Les validations pour l'estimation des vitesses du flux et du mouvement des parois ont été effectuées à l'aide d'un fantôme d'écoulement Doppler commercial et d'un fantôme de carotide réaliste conçu pour les expériences. Une technique de filtrage adaptatif de paroi a été développée et validée sur des volontaires à l'aide des estimations de vitesses tissulaires, ce qui permet d'éliminer précisément le signal du tissu des signaux du sang. Enfin, l'essai clinique a été réalisé à l'hôpital avec un groupe de volontaires et un groupe de patients. La séquence ultrasonore, l'algorithme d'estimation de mouvement et les approches adaptatives de filtrage de paroi ont été validés dans la thèse. La méthode permet d'extraire les vitesses du flux et de la paroi à haute cadence d'imagerie, avec de faibles erreurs et écarts-types. L'approche adaptative du filtrage de paroi permet de mieux extraire le flux par rapport à d'autres approches standard. Cette amélioration est particulièrement perceptible à proximité de la paroi, ce qui permettrait des mesures précises de l'écoulement et des contraintes le long des parois artérielles où les plaques peuvent se former et se développer. Pour conclure, l'essai clinique a démontré la faisabilité de notre approche dans un environnement clinique avec l'extraction des mouvements tissulaires, du flux et de paramètres artériels qui ont montré des différences entre et au sein des groupes. Cette thèse est donc un pas en avant vers l'utilisation clinique de l'imagerie ultrasonore à haute cadence pour la quantification du mouvement tissulaire et du flux pour la détection et le diagnostic des maladies cardiovasculaires
This thesis is focused on biomedical engineering for clinical applications. The main goal of this work is to provide to clinicians an ultrasound mode to simultaneously extract wall motion and flow at high frame rates in arteries. Cardiovascular pathologies are a major cause of death and disability worldwide. Although the formation of such diseases is still not fully understood, it appears that some pathological markers from both wall and flow could allow an earlier detection. Because tissues are subject to fast and complex phenomena in the arteries, a high frame rate imaging modality seems highly relevant to extract as much information as possible on the condition of the cardiovascular system. Unfortunately, no technique is currently clinically used or even approved for the extraction of both flow and wall pathological markers at high frame rates. Therefore, in this thesis, I propose to design an ultrasound sequence and algorithm permitting to extract both aspects, at high frame rates on arteries, for a potential clinical application. There are three main scientific contributions in this thesis: i) the design of the ultrasound sequence with a 2D motion estimator, ii) a new adaptive clutter filtering approach, and iii) a clinical trial. The ultrasound sequence is based on plane wave acquisition permitting to yield frame rates up to 10 000 Hz in the carotid. The pipeline used an approach introducing a virtual lateral oscillation in ultrasound images which, coupled with a 2D phase-based estimator based on previous works from the literature, allows to extract vectorial velocity fields. Validations for both flow and wall motion estimation were performed on a commercial Doppler flow phantom and an in-house realistic carotid phantom was designed for the experiments. An adaptive clutter filtering technique was also developed and validated on volunteers based on tissue estimates, which permit to precisely remove tissue clutter from flow signals. Finally, the clinical trial was performed at the hospital with a group of volunteers and a group of patients. The ultrasound sequence, motion estimation algorithm, and adaptive clutter filtering approaches were well validated in the thesis. The method can provide both wall motion and flow estimates at high frame rates, with low errors and standard deviations. The adaptive clutter filtering approach permits to better extract the flow compared to other standard approaches. This improvement is especially noticeable close to the wall, which would allow accurate flow and stress measurements along arterial walls where plaques can form and develop. To conclude, the clinical trial has demonstrated the feasibility in a clinical environment with the extraction of wall motion, flow, and arterial parameters that showed differences between and within groups. This thesis is then a step toward clinical use of high frame rate ultrasound imaging for quantification of both wall motion and flow for pathological detection of cardiovascular diseases

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Houriez--Gombaud-Saintonge, Sophia. „Analyse automatisée des données 3D+t d’imagerie par résonance magnétique de vélocimétrie. Quantification de l’apport du 3D+t“. Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS328.

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Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans les pays de l’OCDE du fait notamment du vieillissement global de la population, faisant d’elles l’un des enjeux majeurs de santé à l’échelle mondiale. Les progrès de l’imagerie permettent aujourd’hui de mieux comprendre et diagnostiquer ces maladies de manière non-invasive. Plus récemment, une technique novatrice d’imagerie non-invasive et non-irradiante appelée « IRM de flux 4D » permet pour la première fois d’imager la vitesse du flux sanguin en 3 dimensions pendant tout un cycle cardiaque, offrant ainsi de nouvelles perspectives de visualisation, de compréhension et de mesure. Cette thèse en traitement d’images, réalisée en lien avec des cardiologues et radiologues a pour objectif de développer de nouveaux indicateurs, pour quantifier l’apport de l’IRM de flux 4D notamment dans :1) l’évaluation de la rigidité aortique où une comparaison de méthodes pour l’évaluation de la vitesse de l’onde de pouls a été réalisée 2) l’analyse de la désorganisation de flux dans la dilatation aortique physiologique (âge) et pathologique ; 3) l’évaluation des flux de remplissage cardiaques
Cardiovascular diseases remain the leading cause of death in OECD countries, in particular, because of the population aging, making it one of the major health issues on a global scale. Advances in imaging today make it possible to better understand and diagnose these diseases in a non-invasive way. More recently, a new non-invasive and non-radiative imaging technique named « 4D Flow MRI » allows for the first time to image the speed of blood flow in three dimensions during a whole cardiac cycle, thus offering new perspectives of visualization, understanding, and measurement. This thesis in image processing carried out in connection with cardiologists and radiologists aims to develop new indicators and to quantify the contribution of 4D flow MRI especially in 1) the assessment of the aortic stiffness leading to a comparison between several approaches to estimate the pulse wave velocity 2) the analysis of flow disorganization in aging and pathological dilation 3) the evaluation of filling flow in the left ventricle

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Leblanc, Béatrice. „Etude du débit sanguin cérébral par la méthode du SPECT (Single photon emission Computed Tomography) dans les spasmes infantiles“. Bordeaux 2, 1992. http://www.theses.fr/1992BOR2M116.

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Xavier, Magnier Marie. „Etude quantitative du mouvement de la paroi du coeur à partir d'images ciné-IRM par des méthodes fréquentielles de flux optique“. Thesis, Dijon, 2010. http://www.theses.fr/2010DIJOMU02/document.

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L'objectif de cette thèse est d'étudier la désynchronisation pariétale en ciné-IRM conventionnelle. La première partie de notre travail a consisté à quantifier les mouvements de la paroi du ventricule gauche du coeur directement à partir de séquences de ciné-IRM standards, de type SSFP avec une synchronisation rétrospective, utilisées pour l'étude de la fonction cardiaque. Les méthodes développées pour mesurer les déplacements dans les images sont basées sur des techniques fréquentielles de flux optique. Ces techniques semblent particulièrement adaptées aux particularités des IRM. Nous montrons en effet leur robustesse en présence de bruit ricien et de variations d'intensité des pixels au cours du temps, variations généralement provoquées par les mouvements du coeur à travers le plan, notamment en coupe petit axe. La seconde partie de notre travail a porté sur l'évaluation de la désynchronisation en ciné-IRM en coupe petit axe. Des courbes d'évolution des déplacements et des vitesses de la paroi au cours du temps ont été obtenues par un suivi de points d'intérêt localisés sur les différents segments du ventricule gauche proches de l'endocarde. Pour calculer les délais entre ces courbes, nous nous sommes appuyés sur les études effectuées en échocardiographie et avons proposé différents paramètres de mesure de la désynchronisation pour l'IRM. Ce travail a fait l'objet d'une étude clinique préliminaire comprenant des coeurs considérés comme normaux suite à l'examen clinique et de coeurs de patients à QRS larges et fins ne présentant pas de cardiopathie ischémique. Les mesures de désynchronisation en IRM cardiaque ont été comparées aux mesures pratiquées en échocardiographie. Les premiers résultats indiquent une corrélation entre les mesures d'échographie et d'IRM. La troisième partie de notre travail a consisté à étudier les mouvements du coeur directement à partir des images brutes des antennes en IRM multicanaux. Les algorithmes de flux optique développés et testés pour ce type d'images ont montré qu'il était possible d'estimer les mouvements myocardiques. Les premiers résultats semblent encourageants. Les résultats de l'étude préliminaire de l'asynchronisme intraventriculaire gauche en IRM sont prometteurs. La ciné-IRM cardiaque pourrait être une alternative à l'échocardiographie notamment pour les patients faiblement échogènes. La validation de cette technique de quantification de l'asynchronisme en IRM est un enjeu important. Une étude plus approfondie est en cours, notamment pour prédire la réponse à la CRT de patients sans cardiopathie ischémique présentant une désynchronisation mécanique à partir des facteurs de mesures en IRM et en échographie
The aim of this thesis is to study parietal desynchronisation of the left ventricle from conventional cine-MRI. The first part of our work consisted in the quantification of the left ventricle wall motion of the heart directly from conventional retrospective SSFP type cine-MRI sequences used in the study of cardiac function. The developed methods for measuring displacements within the images are frequency-based optical flow methods. These techniques seem to be particularly adapted to MRI specificities. We have demonstrated their robustness in the event of Rician noise and pixel intensity variations as a function of time. These variations are often associated with the through-plane motion of the heart, in particular in the short-axis orientation. The second part of our work concerned the assessment of desynchronisation from short axis cine-MRI. Time-displacement and time-velocity curves of the heart wall were obtained from tracking points of interest localised on the left ventricle segments close to the endocardium. With respect to the quantification of the delay between curves, our work relied on research carried out in the field of echocardiography desynchronisation. Various parameters for the measurement of desynchronisation from cine-MRI were proposed. This work was the subject of a preliminary clinical study including patients considered as normal further based on clinical examination and patients having normal or prolonged QRS duration without ischemic heart disorder. The dyssynchrony measurements from cardiac MRI were compared to measurements obtained with echocardiography. The first results indicate a good correlation between echography and MRI measurements. The third part of our work consisted in studying heart wall motion directly from raw images from multicoil MRI. The developed optical flow algorithms were tested and they showed that it was possible to estimate myocardial movement. Preliminary results are encouraging. The results of the preliminary study of left intraventricular asynchronism from MRI are also promising. Cardiac cine-MRI could be an alternative to echocardiography in the case of weakly echogenic patients. The validation of this quantitative technique for asynchronism from MRI is of major interest. A more detailed study is in progress, in particular to predict the response of CRT (cardiac resynchronisation therapy) of patients without ischemic disorder presenting a mechanical desynchronisation from MRI and echographic parameters

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Garreau, Morgane. „Simulations hémodynamiques pour l'IRM : contrôle qualité, optimisation et intégration à la pratique clinique“. Electronic Thesis or Diss., Université de Montpellier (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023UMONS040.

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L'étude de l'hémodynamique, c'est-à-dire de la dynamique du sang, est considérée par la communauté médicale comme un biomarqueur essentiel pour caractériser l'apparition et le développement des pathologies cardiovasculaires. Historiquement, l'imagerie à résonance magnétique (IRM), technique non-invasive et non-ionisante, permet de reconstruire des images morphologiques des tissus biologiques. Des progrès récents lui donnent aussi accès à l'évolution temporelle du champ de vitesse du sang dans les trois directions de l'espace. Cette technique, connu sous le nom d'IRM de flux 4D, est encore peu utilisée dans la pratique clinique étant donné sa faible résolution spatio-temporelle et sa longue durée d'acquisition.Cette thèse a pour but d'étudier les performances de la séquence de flux 4D. Dans un premier temps, l'impact de séquences accélérées (GRAPPA, compressed sensing) sur la reconstruction des champs de vitesse est étudié dans un cadre combinant mesures expérimentales sur un fantôme imageur de flux et simulations de mécanique des fluides numérique (MFN). On montre que l'acquisition hautement accélérée avec compressed sensing est en bon accord avec la simulation numérique si les corrections appropriées sont appliquées, notamment par rapport aux courants de Foucault. Dans un second temps, l'impact d'un paramètre de séquence, l'écho partiel, est examiné. L'étude est conduite avec une méthodologie couplant la simulation du processus d'acquisition IRM avec la MFN et permettant de reconstruire des images synthétiques d'IRM. Cette configuration permet de s'affranchir des erreurs expérimentales pour s'intéresser uniquement aux erreurs intrinsèques au processus IRM. Deux séquences constructeur réalistes, sans et avec écho partiel, sont simulées sur deux types d'écoulement dans un fantôme de flux numérique. Pour les deux écoulements, la séquence avec écho partiel donne globalement de meilleurs résultats. Il est ainsi suggéré que l'effet d'atténuation des artéfacts de déplacement permise par l'écho partiel est plus important que celui de réduction du signal IRM acquis que ce paramètre engendre. De plus, la simulation couplée IRM-MFN apparaît comme un outil d'intérêt dans le contexte de la conception et de l'optimisation de séquences IRM et pourrait être étendu à d'autres types de séquences
The study of hemodynamics, i.e. the dynamics of blood flow, is considered by the medical community as an essential biomarker to characterize the onset and the development of cardiovascular pathologies. Historically, magnetic resonance imaging (MRI), a non-invasive and non-ionizing technique, allows to reconstruct morphological images of the biological tissues. Recent progresses have made it possible to access the temporal evolution of the blood velocity field in the three spatial directions. This technique, known as 4D flow MRI, is still little used in the clinical practice due to its low spatiotemporal resolution and its long scan time.This thesis aims at studying how the 4D flow MRI sequence performs. To begin with, the impact of accelerated sequences (GRAPPA, compressed sensing) on reconstructed velocity fields is studied in a framework combining experimental measurements in a flow phantom and computational fluid dynamics (CFD) simulations. It is shown that the highly accelerated sequence with compressed sensing is in good agreement with numerical simulation as long as appropriate corrections are applied, namely with respect to the eddy currents. Then, the impact of a sequence parameter, namely partial echo, is investigated. The study is conducted thanks to a methodology coupling the simulation of the MR acquisition process with CFD and allowing to reconstruct synthetic MR images (SMRI). This configuration is freed from experimental errors and allows to only focus on the errors intrinsic to the MRI process. Two realistic constructor sequences, without and with partial echo, are simulated for two types of flow in a numerical flow fantom. For both flows, the sequence with partial echo results in overall better results. It suggests that the mitigation of the displacement artifacts made possible by the partial echo has a greater impact than the reduced MR signal acquired that it induces. Furthermore, the coupled MRI-CFD simulation appears as a tool of interest in the context of sequence design and optimization. It could be expanded to other types of MR sequences

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Trotier, Aurélien. „Nouvelles stratégies d'acquisitions non cartésiennes pour l'IRM cardiovasculaire du petit animal“. Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0255/document.

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L’imagerie cardiovasculaire par RMN est encore aujourd’hui un véritable défi. La difficulté résidedans la nécessité d’acquérir des images avec de fortes résolutions spatiale et temporelle en un tempslimité, et dans certains cas sur des zones en mouvement. Alors que la plupart des images sont acquisesavec des trajectoires cartésiennes, notre choix s’est porté sur l’utilisation de trajectoires 3D radialescomme alternative. En effet, celles-ci bénéficient de nombreux avantages comme leur faible sensibilitéaux artefacts de mouvements et de flux ainsi que la possibilité de fortement sous-échantillonner lesacquisitions. Ainsi, l’objectif de cette thèse a été de développer de nouvelles méthodes utilisant lespropriétés des acquisitions radiales pour l’imagerie cardiovasculaire 3D anatomique et fonctionnellechez le petit animal à hauts champs magnétiques.Tout d’abord, une méthode de mesure des flux sanguins en 3D a été mise au point, basée sur lephénomène de temps-de-vol. L’utilisation de trajectoires radiales a permis de réduire fortement lestemps d’acquisition tout en améliorant les résolutions spatiale et temporelle des images par rapportaux méthodes cartésiennes.Ensuite, en combinant l’utilisation de nanoparticules de Fer qui possèdent une rémanence vasculaireimportante avec des séquences radiales à temps d’écho ultracourt, nous avons montré que l’acquisitiond’images anatomiques cardiaques et vasculaires très haute résolution pouvait être réalisée de manièreprospective ou bien retrospective grâce à l’ajout d’un écho-navigateur dans la séquence permettantl’auto-synchronisation cardiaque.Enfin, cette même méthode a été employée pour réaliser l’imagerie de flux 4D sur l’entièreté dusystème cardio-pulmonaire de l’animal.Les séquences développées lors de ce travail et les résultats obtenus en imagerie anatomique etfonctionnelle montrent l’intérêt et la robustesse des méthodes non cartésiennes en imagerie préclinique.Elles peuvent ouvrir la voie à de nouvelles stratégies en imagerie clinique
Cardiovascular imaging using NMR is still a real challenge. The difficulty relies on the need toacquire images with high temporal and spatial resolutions, in a limited acquisition time and in somecases of moving areas. While most images are acquired with cartesian trajectories, the use of 3D radialtrajectories was explored as an alternative. Indeed, they benefit from various advantages like their lowsensitivity to flow and motion artefacts as well as the opportunity to highly undersample acquisitions.Thus, the aim of this thesis was to develop new acquisition strategies using radial trajectory propertiesfor 3D cardiovascular anatomical and functional imaging in small animals at high magnetic fields.First, a method for measuring blood flow in 3D was developped, based on a time-of-flight effect.The use of radial trajectories allowed to highly reduce acquisition times while increasing spatial andtemporal resolutions compared to cartesian acquisitions.Then, combining the injection of iron nanoparticles which have a long vascular remanence withultrashort echot time radial acquisitions, we showed that anatomical cardiac images with a high spatialresolution could be obtained prospectively or restrospectively by adding a navigator echo in thesequence in order to synchronize the reconstruction to the cardiac cycle.Finally, this method was used to perform 4D flow imaging on the entire cardiopulmonary systemof the animals.The sequences developed during this work and the results obtained in anatomical and functionalimaging show the interest and the robustness of non cartesian methods in preclinical imaging. Theypaves the way to the development of new strategies in clinical imaging.Keywords : Preclinical MRI, 3D+t, radial trajectories, cardiovascular, flow measurement

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Fournet, Gabrielle. „IVIM : modeling, experimental validation and application to animal models“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS367/document.

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Cette thèse porte sur l’étude de la séquence d’imagerie IRM IVIM (« Intravoxel incoherent motion »). Cette séquence permet l’étude des microvaisseaux sanguins tels que les capillaires, artérioles et veinules. Pour être sensible seulement aux groupes de spins non statiques dans les tissus, des gradients de diffusion sont ajoutés avant et après l’impulsion 180° d’une séquence d’écho de spin. La composante du signal correspondant aux spins qui diffusent dans le tissu peut être séparée de celle des spins en mouvement dans les vaisseaux sanguins qui est appelée signal IVIM. Ces deux composantes sont pondérées par f IVIM qui représente la fraction volumique du sang à l’intérieur du tissu. Le signal IVIM est en général modélisé par une fonction mono-exponentielle (ME) caractérisée par un coefficient de pseudo-diffusion D*. Nous proposons un modèle IVIM bi-exponentiel formé d’une composante lente caractérisée F slow et D* slow qui correspondrait aux capillaires comme dans le modèle ME, et d’une composante rapide caractérisée par F fast et D* fast qui correspondrait à des vaisseaux plus gros comme des artérioles et veinules. Ce modèle a été validé expérimentalement et des informations supplémentaires ont été obtenues en comparant les signaux expérimentaux avec un dictionnaire de signaux IVIM simulés numériquement. L’influence de la séquence d’impulsions, du temps de répétition et du temps d’encodage de diffusion a également été étudiée. Enfin, la séquence IVIM a été appliquée à l’étude d’un modèle animal de la maladie d’Alzheimer
This PhD thesis is centered on the study of the IVIM (“Intravoxel Incoherent Motion”) MRI sequence. This sequence allows for the study of the blood microvasculature such as the capillaries, arterioles and venules. To be sensitive only to moving groups of spins, diffusion gradients are added before and after the 180° pulse of a spin echo (SE) sequence. The signal component corresponding to spins diffusing in the tissue can be separated from the one related to spins travelling in the blood vessels which is called the IVIM signal. These two components are weighted by f IVIM which represents the volume fraction of blood inside the tissue. The IVIM signal is usually modelled by a mono-exponential (ME) function and characterized by a pseudo-diffusion coefficient, D*. We propose instead a bi-exponential IVIM model consisting of a slow pool, characterized by F slow and D* slow corresponding to the capillaries as in the ME model, and a fast pool, characterized by F fast and D* fast, related to larger vessels such as medium-size arterioles and venules. This model was validated experimentally and more information was retrieved by comparing the experimental signals to a dictionary of simulated IVIM signals. The influence of the pulse sequence, the repetition time and the diffusion encoding time was also studied. Finally, the IVIM sequence was applied to the study of an animal model of Alzheimer’s disease

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Dohet-Eraly, Jérôme. „Méthodes de microscopie par holographie numérique interférentielle en couleurs avec un éclairage partiellement cohérent“. Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2017. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/250123.

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La présente thèse traite de méthodes en microscopie holographique numérique (MHN) en couleurs, avec un éclairage de cohérence spatiale partielle. Le principal inconvénient de la microscopie optique classique est sa faible profondeur de champ, rendant difficile l’observation de phénomènes dynamiques dans des échantillons épais. Au contraire, la MHN offre une reconstruction en profondeur grâce à la propagation numérique de l’hologramme. La MHN interférométrique donne aussi le contraste quantitatif de la phase, utile pour analyser des objets transparents. Un éclairage à plusieurs longueurs d’onde dans une configuration appropriée permet la MHN en couleurs. L’imagerie en flux et en couleurs de particules en MHN est ici développée, avec une méthode pour la correction automatique de la balance des couleurs et des défauts permanents. Elle est appliquée pour l’analyse du plancton dans des échantillons d’eau de surface et fournit des images de haute qualité pour les intensité et phase optiques. En outre, la réduction du bruit obtenue en diminuant la cohérence spatiale de l’éclairage en MHN est également étudiée, avec deux modèles évaluant quantitativement ce phénomène en fonction de la cohérence spatiale de la lumière et de la distance entre la source de bruit et le plan d’enregistrement. De plus, la MHN différentielle est aussi abordée. Celle-ci fournit les phases différentielles, la phase étant calculée par intégration. Cependant, les défauts présents conduisent à des aberrations lors du calcul de la phase, qui affectent sa qualité et empêchent la reconstruction holographique. Un traitement spécifique est développé, permettant la reconstruction numérique en profondeur. Enfin, en MHN, un critère est essentiel pour déterminer automatiquement la distance de netteté de l’objet. Deux critères de netteté sont ici mis au point, fonctionnant indépendamment de la nature de l’objet observé (amplitude, phase ou mixte). L’un, monochromatique, est basé sur l’analyse de l’amplitude et sur un filtrage passe-haut ;l’autre, qui détecte rapidement le plan de netteté en MHN en couleurs, compare la phase dans le domaine de Fourier entre les couleurs. Les méthodes développées dans la thèse montrent le potentiel élevé de la MHN en couleurs avec un éclairage partiellement cohérent spatialement, suggérant un avenir prometteur pour cette technique.
The thesis deals with methods and developments in color digital holographic microscopy (DHM), with a partial spatial coherence illumination. The principal drawback of classical optical microscopy is its poor depth of field, which makes difficult the observation of dynamic phenomena in thick samples. On the contrary, DHM provides reconstruction in depth thanks to numeric propagation of the recorded hologram. Another feature of interferometric DHM is the quantitative phase contrast imaging, useful for analyzing transparent objects. Usual DHM is limited to monochromatic case, but multispectral illumination in an appropriate setup leads to color DHM. Color in-flow imaging of particles in DHM is developed in the thesis, with a method for the automatic correction of color balance and permanent defects. It is applied to analyze plankton microorganisms in untreated pond water samples, and provides high quality images, for both optical phase and intensity. Moreover, noise reduction obtained when decreasing the spatial coherence of the illumination in DHM is also investigated in the thesis, with the development of two models that quantitatively assess the noise reduction as a function of both the spatial coherence of the illumination, and the defocus distance of the noise source. Furthermore, differential DHM (DDHM) is also studied in the thesis. As DHM gives the optical phase, DDHM provides differential phases, from which phase is retrieved by integration. However, misalignments and defects give some aberrations, which affect phase quality and hinder refocusing. A specific hologram processing is developed, giving an accurate phase image and enabling holographic reconstruction in depth. Finally, in DHM, a criterion is essential to automatically achieve the refocusing distance of the object. Two refocusing criteria are developed in the thesis, both working independently of the nature of the observed object (amplitude, phase, or both mixed). The first one, monochromatic, is based on amplitude analysis and on a high-pass filtering process. The second one, which gives fast refocusing in multispectral DHM, compares the phase in the Fourier domain among wavelengths. Methods developed in the thesis show the high potential of color DHM with a partial spatial coherence illumination, suggesting a promising future for this technique.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Puiseux, Thomas. „Numerical simulations for phase-contrast magnetic resonance imaging“. Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTS109.

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L'hémodynamique (la manière dont le sang coule) est aujourd'hui considérée par la communauté médicale comme un marqueur prépondérant dans l'apparition et dans l'évolution de certaines pathologies cardiovasculaires (formation d’un caillot sanguin, anévrisme, sténose...). Les récents progrès technologiques ont permis d'adapter l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) à l'exploration vélocimétrique 3D du système cardiovasculaire grâce à l'IRM de flux 4D. En plus d'être non invasive et non ionisante, cette technique ouvre l'accès à l'évaluation de quantités dérivées du champ de vitesse telles que la pression ou le frottement pariétal, pertinentes lors des diagnostics médicaux, mais difficilement accessibles par imagerie. Néanmoins, les contraintes technologiques (temps d'acquisition, résolution spatiale, dépendance aux vitesses d'encodages) limitent la précision des mesures. De plus, les complexités intrinsèques au processus d’acquisition en IRM rendent difficilement identifiables les sources d'erreurs de mesures.Cette thèse à pour but de développer une méthodologie standardisée permettant l'évaluation systématique des mesures par IRM de flux 4D dans un régime d'écoulement complexe. Dans ce but, un fantôme IRM compatible capable de générer un écoulement typique de ceux observés dans la circulation thoracique (crosse aortique, bifurcation, anévrisme) est conçu et intégré à un banc d'essai expérimental. L'écoulement est prédit par simulation numérique (Mécanique des fluides Numérique) et simultanément mesuré par IRM de flux 4D.Grâce à une évaluation rigoureuse des différences entre ces deux modalités, on montre d’abord que la simulation numérique peut être considérée comme une représentation fidèle du champ de vitesse réel.Une évaluation rigoureuse des différences entre ces deux modalités permet de considérer la simulation numérique comme l’écoulement de référence représentant le champ de vitesse réel. L'analyse met aussi en lumière d'une part des erreurs typiques de mesures du champ de vitesse par IRM de flux 4D, ainsi que des erreurs relatives au calcul de quantités dérivées (pression et le frottement pariétal).Enfin, une méthodologie de simulation du processus d'acquisition en IRM est développée. Couplée avec la MFN, celle-ci permet de reconstruire des images IRM synthétiques correspondant à l'écoulement de référence mesuré par un protocole d'acquisition donné, mais exemptes de toutes erreurs expérimentales. La capacité à produire des images in silico permet notamment d’identifier les sources d’erreurs (matériel, logiciel, séquence) en IRM de flux 4D
Hemodynamics (blood flow dynamics) is now recognized as a key marker in the onset and evolution of many cardiovascular disorders such as aneurysms, stenoses, or blood clot formation. As it provides a comprehensive access to blood flows in-vivo, time-resolved 3D phase-contrast magnetic resonance imaging (or 4D Flow MRI) has gained an increasing interest over the last years and stands out as a highly relevant tool for diagnosis, patient follow-up and research in cardiovascular diseases. On top of providing a non-invasive access to the 3D velocity field in-vivo, this technique allows retrospective quantification of velocity-derived hemodynamic biomarkers such as relative pressure or shear stress, which are pertinent for medical diagnosis but difficult to measure in practice. However, several acquisition parameters (spatio-temporal resolution, encoding velocity, imaging artifacts) might limit the expected accuracy of the measurements and potentially lead to erroneous diagnosis. Moreover, the intrinsic complexities of the MRI acquisition process make it generally difficult to localize the sources of measurement errors.This thesis aims at developing a methodology for the assessment of 4D Flow MRI measurements in complex flow configuration. A well-controlled experiment gathering an idealized in-vitro flow phantom generating flow structures typical of that observed in the cardiovascular system is designed. The flow is simultaneously predicted by means of a high-order Computational Fluid Dynamics (CFD) solver and measured with 4D flow MRI. By evaluating the differences between the two modalities, it is first shown that the numerical solution can be considered very close to the ground truth velocity field. The analysis also reveals the typical errors present in 4D flow MRI images, whether relevant to the velocity field itself or to classical derived quantities (relative pressure, wall shear stress). Finally, a 4D Flow MRI simulation framework is developed and coupled with CFD to reconstruct the synthetic MR images of the reference flow that correspond to the acquisition protocol, but exempted from experimental measurement errors. Thanks to this new capability, the sources of the potential errors in 4D Flow MRI (hardware, software, sequence) can be identified

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Bresson, Damien. „Étude de l’écoulement sanguin dans un anévrysme intracrânien avant et après traitement par stent flow diverter : quantification par traitement d’images de séquences angiographiques 2D“. Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2308/document.

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Les anévrysmes intracrâniens (AIC) sont des malformations artérielles développées au dépend des vaisseaux qui vascularisent le parenchyme cérébral. Leur rupture provoque une hémorragie intracrânienne, appelée hémorragie sous-arachnoïdienne, responsable d'une mortalité importante ou de séquelles fonctionnelles lourdes. Le traitement préventif de ces lésions est fréquemment réalisé lors d'une procédure endovasculaire (appelée coiling), par implantation, au sein de la poche artérielle pathologique, de spires métallique en platine à détachement contrôlé (les coils). La présence de ce matériel provoque une thrombose de la poche ce qui entraine secondairement une exclusion de l'anévrysme de la circulation artérielle. Une modalité de traitement endovasculaire plus récente fait appel à un dispositif implantable innovant appelé stent "flow diverter" (FD) que l'on déploie en regard de l'orifice qui fait communiquer l'artère et l’anévrysme : le collet anévrysmal. Ces stents FD, au design particulier, associant une faible porosité à une densité de pores élevée, agissent comme des "déflecteurs" et diminuent le flux sanguin entrant et sortant de l'anévrysme. L'objectif du traitement demeure toujours l'exclusion de l'anévrysme mais celle-ci est obtenue indirectement en agissant sur la "porte d'entrée" de l'anévrysme (le collet) et non plus directement sur la poche anévrysmale elle-même. Il ne s'agit plus alors de remplir le sac anévrysmal avec des coils mais de provoquer une thrombose stable et pérenne en altérant uniquement le flux sanguin qui le pénètre. Cette modalité thérapeutique novatrice a suscité un engouement important de la part des neuroradiologues interventionnels depuis 2007, date des premières implantations en Europe. Cependant, bien que reposant sur les capacités d'un tel dispositif à modifier le flux, on constate qu'il existe très peu d'outils d'imagerie disponibles actuellement et capables de quantifier ces modifications en un délai raisonnable pour pouvoir être exploité lors du traitement endovasculaire. De cette constatation clinique est né un projet collaboratif dont la finalité était le développement d'un outil logiciel basé sur les séquences d'angiographie numérisées soustraites et capable de mesurer au moins un des aspects du flux sanguin (et donc de ses modifications). La démarche de recherche mise en œuvre s'est effectuée en trois étapes. Premièrement, une étape expérimentale portant sur la réalisation d'un modèle "optimisé" d'AIC permettant le recueil de données hémodynamiques et d'imagerie. Puis, une étape de recherche plus fondamentale comprenant deux parties: d'une part des simulations numériques réalisées dans le cadre d'un modèle 3D réaliste d'AIC et d'autre part l'analyse d'images angiographiques. Au cours de cette étape, nous avons utilisé des outils de traitement d'images existants et développé certains algorithmes, puis les avons validés avant de les implémenter sous JAVA pour créer un outil logiciel d'analyse de flux. Enfin, la dernière étape du projet a consisté en l'exploitation du logiciel pour étudier une série clinique de patients traités d'un AIC par stent FD. Elle a permis de mettre en évidence certains facteurs prédictifs d'exclusion de l'anévrysme à long terme susceptible d'avoir un impact, en temps réel, sur le traitement des AIC par stent FD
Intracranial aneurysms treatment based on intra aneurismal flow modification tend to replace traditionally coiling in many cases and not only complex aneurysms for which they were initially designed. Dedicated stents (low porosity, high pores density stents) called “flow diverter” stents are deployed across the neck of the aneurysm to achieve this purpose. The summation of three different mechanisms tend to lead to the healing of the aneurysm: immediate flow alteration due to the mechanical screen effect of the stent, physiological triggering of acute or progressive thrombus formation inside the aneurysm’s pouch and long term biological response leading in neointima formation and arterial wall remodeling. This underlying sequence of processes is also supposed to decrease the recanalization rate. Scientific data supporting the flow alteration theory are numerous and especially computational flow dynamics (CFD). These approaches are very helpful for improving biomechanical knowledge of the relations between blood flow and pathology, but they do not fit in real-time treatments. Neuroendovascular treatments are performed under dynamic x-ray modality (digital subtracted angiography a DSA-).However, in daily practice, FD stents are sized to the patient’s 3D vasculature anatomy and then deployed. The flow modification is then evaluated by the clinician in an intuitive manner: the decision to deploy or not another stent is based solely on a visual estimation. The lack of tools available in the angioroom for quantifying in real time the blood flow hemodynamics should be pointed out. It would make sense to take advantage of functional data contained in contrast bolus propagation and not only anatomical data. Thus, we proposed to create flow software based on angiographic analysis. This software was built using algorithms developed and validated on 2D-DSA sequences obtained in a swine intracranial aneurysm model. This intracranial animal model was also optimized to obtain 3D vascular imaging and experimental hemodynamic data that could be used to realize realistic computational flow dynamic. In a third step, the software tool was used to analyze flow modification from angiographic sequences acquired during unruptured IA from patients treated with a FD stent. Finally, correlation between flow change and aneurysm occlusion at long term follow-up with the objective of identifying predictive markers of long term occlusion was performed

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Dhaya, Ibtihel. „Study of the blood-brain interface and glial cells during sepsis-associated encephalopathy : from imaging to histology“. Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0966/document.

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L'encéphalopathie associée au sepsis (EAS) est définie comme un dysfonctionnement cérébral diffus induit par une réponse systémique à une infection. Chez les patients septiques, l'imagerie par résonance magnétique (IRM) a indiqué à la fois des anomalies de la substance grise (SG) et blanche (SB) associées à des troubles cognitifs graves, y compris le delirium. Pour améliorer notre compréhension des changements hémodynamiques, métaboliques et structuraux associés au sepsis, différentes séquences d'IRM ont été réalisées chez des rats ayant subi une injection ip de solution saline ou de lipopolysaccharide bactérien (LPS) 2,5h plus tôt ou une ligature et ponction caecale 24h plus tôt. Après ip LPS, l'IRM de contraste de phase a été réalisée pour étudier le flux des artères cérébrales antérieures et moyennes et le marquage des spins artériels (ASL) pour étudier la perfusion des structures cérébrales de la SB et SG. Des séquences d'imagerie par diffusion pondérée (DWI) ont été utilisées pour évaluer les changements structurels. Après la chirurgie CLP, ASL a été utilisé pour étudier les changements de la microcirculation. L'imagerie pondérée en T2, l'imagerie du tenseur de diffusion (DTI) et les statistiques spatiales basées sur les faisceaux (TBSS) ont été réalisées pour caractériser les événements structurels dans différentes structures cérébrales. Après imagerie, les animaux ont été sacrifiés et leur cerveau a été traité pour l'histologie afin de détecter l'enzyme synthétisant les prostaglandines vasoactives cyclooxygénase-2 (COX-2) et le canal hydrique astrocytaire aquaporin-4 (AQP4) dont l'expression peut être régulée à la hausse, évaluer la présence d'immunoglobulines périvasculaires (Ig) indiquant une rupture de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et étudier la morphologie des glies puisque la microglie et l’astroglie changent de morphologie lors des conditions inflammatoires. L'IRM n'a indiqué aucun changement hémodynamique dans la substance grise après l'administration de ip LPS, alors qu'une perfusion cérébrale accrue a été montrée au niveau du corps calleux comme indiqué par l'ASL. DTI a indiqué une augmentation de la diffusion des molécules d’eau parallèlement aux fibres du corps calleux. Ces changements étaient accompagnés d'une dégradation de BHE dans la SB ainsi que la substance grise corticale et striatale adjacente tel est indiqué par la présence périvasculaire d'IgG, sans aucun changement majeur de COX-2 vasculaire ou de morphologie des glies du coprs calleux. Le dysfonctionnement du SNC induit par le sepsis a résulté en une augmentation du contraste pondéré en T2 dans le cortex, le striatum et la base du cerveau, une diminution de la perfusion sanguine dans le cortex et une augmentation de la diffusion hydrique du corps calleux et du striatum ventral. Ces changements ont été associés dans la SB à des modifications de la morphologie des glies et dans la substance grise à une expression constitutive de COX-2 et AQP4 plus faible dans le cortex cérébral. La comparaison entre CLP ayant subit ou non une IRM sous anesthésie à l'isoflurane a montré une réponse inflammatoire réduite tel est indiqué par l'expression de COX- 2, une activation réduite des glies ainsi qu’une lésion réduite de la BHE dans le CLP subissant une IRM sous anesthésie. Collectivement, nos résultats suggèrent que des changements hémodynamiques peuvent survenir en l'absence de flux altéré dans les artères irriguant le cerveau antérieur. Ensuite, l'altération de la structure de la SB est une étape précoce de la pathogenèse de l’EAS qui peut résulter soit de la dégradation de la BHE, soit de l'activation des glies. Cette étude sous-tend l'effet délétère d'une seule exposition à l'anesthésie à l'isoflurane qui peut être atténuée par une seconde exposition chez les rats ayant subi une laparotomie ainsi que les effets de l'inflammation systémique induite par le CLP sur les glies pouvant être atténués par imagerie sous anesthésie à l'isoflurane
Sepsis-associated encephalopathy (SAE) refers to central nervous system dysfunction during the systemic inflammatory response to infection. In septic patients with encephalopathy MRI has indicated both gray and white matter abnormalities that were associated with worse cognitive outcome including delirium. To improve our understanding of sepsis-associated hemodynamic, metabolic, and structural changes, different MRI sequences were performed in rats that either underwent an i.p injection of saline or bacterial lipopolysaccharide (LPS) 2.5h earlier or cecal ligation and puncture (CLP) 24h earlier. After ip LPS, phase contrast MRI was performed to study anterior and middle cerebral arteries flow and Arterial Spin Labeling (ASL) to study perfusion of white and grey matter brain structures. Diffusion Weighted Imaging (DWI) sequences was used to assess structural changes. After CLP surgery, ASL was used to study microcirculation changes. T2-Weighted Imaging, Diffusion Tensor Imaging (DTI) and tract-based spatial statistics (TBSS) were performed to characterize structural events in different brain structures. After imaging, animals were sacrificed and their brains processed for histology to detect the vasoactive prostaglandin-synthesizing enzyme cyclooxygenase-2 (COX-2) and the astrocytic aquaporin-4 water channel (AQP4) the expression of which can be upregulated during inflammation, to assess the presence of perivascular immunoglobulins (Ig) indicating blood-brain barrier (BBB) leakage and to study glia cell morphology as both microglia and astrocytes are known to change their morphology in inflammatory conditions. Magnetic resonance rat brain imaging indicated no hemodynamic changes in the grey matter after ip LPS administration while an increased CBF was shown in corpus callosum white matter as indicated by ASL. DTI indicated increased water diffusion parallel to fibers of the corpus callosum white matter. These changes were accompanied by BBB breakdown in the white matter and adjacent cortical and striatal grey matter as indicated by the perivascular presence of IgG, but no major changes in vascular COX-2 or white matter glia cell morphology. CLP induced sepsis-associated CNS dysfunction resulted in higher T2-weighted contrast intensities in the cortex, striatum and base of the brain, decreased blood perfusion distribution to the cortex and increased water diffusion in the corpus callosum and ventral striatum compared to sham surgery. These changes were associated in the white matter with modifications in glia cells morphology and in the grey matter with lower expression of constitutive COX-2 expression and AQP4 in the cerebral cortex. The comparison between CLP that underwent or not MRI under isoflurane anesthesia indicated reduced inflammatory response as indicated by COX-2 expression, reduced glia activation and reduced BBB damage in CLP that underwent MRI under isoflurane anesthesia. Collectively, our results suggest that hemodynamic changes may occur in the absence of altered flow in forebrain irrigating arteries. Then, altered white matter structure is an early step in SAE pathogenesis that may result either from BBB breakdown or glial cells activation. This study underlies the deleterious effects of a single exposure to isoflurane anesthesia that may be mitigated by a second exposure in sham-operated rats and the effects of CLP-induced systemic inflammation on glial cells that can be attenuated by imaging under isoflurane anesthesia

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Cao, Peng. „Prototypage rapide des artères carotides et étude de l'évolution du vortex au niveau de la bifurcation carotidienne par caméra rapide et IRM“. Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01062060.

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La carotide est une artère très importante, car elle a pour fonction, principale avec le tronc basilaire d'irriguer le cerveau. Le flux sanguin dans cette région est complexe durant un cycle cardiaque. Les différentes formes de flux et en particulier le vortex ont rarement été discutés auparavant, et le battement de la paroi n'est pas pris en compte. Ce travail de thèse est une contribution pour comprendre l'évolution du vortex et les éléments qui l'influencent, en particulier les battements de parois, pour une recherche expérimentale au niveau de modèles de la bifurcation carotidienne. Les fantômes de carotide avec une transparence et une élasticité des parois artérielles proches de la réalité ont été réalisés par la technique de prototypage rapide. La description des phénomènes de flux et de vortex ont été réalisée dans les fantômes rigide et souple des carotides essentiellement de deux manières : longitudinalement par caméra rapide et transversalement par IRM. Une plateforme économique de PIV a été établie pour quantifier précisément le comportement du vortex avec des vecteurs de vitesse. Une méthode de segmentation de région de vortex et une analyse quantitative ont été mises au point pour étudier leur évolution durant le cycle cardiaque par IRM. La reproductibilité du vortex a été validée par une approche statistique. Les paramètres influençant le comportement des vortex dans les fantômes souple et rigide ont été étudiés. Enfin, une étude de faisabilité sur les vortex dans les fantômes en forme de carotide réelle a été réalisée pour la première fois.

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Cloquet, Christophe. „Optimiser l'utilisation des données en reconstruction TEP: modélisation de résolution dans l'espace image et contribution à l'évaluation de la correction de mouvement“. Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2011. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209887.

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Cancers et maladies cardio-vasculaires sont responsables de plus de 40 % des décès dans le monde. De nombreuses personnes souffrent par ailleurs quotidiennement de ces maladies. En réduire la fréquence dans le futur passe avant tout par une adaptation de notre mode de vie et une prévention accrue, éclairées par une connaissance plus approfondie des mécanismes de ces maladies. Il est également crucial d'améliorer les diagnostics et les traitements actuels afin de mieux prendre en charge les malades d'aujourd'hui et de demain.

Lorsque le tableau clinique présenté par un patient n'est pas clair, de nombreuses techniques d'imagerie médicale permettent d'affiner le diagnostic, de préciser le pronostic et de suivre l'évolution des maladies au cours du temps. Ces mêmes techniques sont également utilisées en recherche fondamentale pour faire progresser la connaissance du fonctionnement normal et pathologique du corps humain. Il s'agit par exemple de l'échographie, de l'imagerie par résonance magnétique, de la tomodensitométrie à rayons X ou encore de la tomographie par émission de positrons (TEP).

Certaines de ces techniques mettent en évidence le métabolisme de molécules, comme le glucose et certains acides aminés. C'est le cas de la tomographie par émission de positrons, dans laquelle une petite quantité de molécules marquées avec un élément radioactif est injectée au patient. Ces molécules se concentrent de préférence dans les endroits du corps humain où elles sont utilisées. Instables, les noyaux radioactifs se désintègrent en émettant un anti-électron, encore appelé positron. Chaque positron s'annihile ensuite à proximité du lieu d'émission avec un électron du corps du patient, provoquant l'émission simultanée de deux photons de haute énergie dans deux directions opposées. Après avoir traversé les tissus, ces photons sont captés par un anneau de détecteurs entourant le patient. Sur base de l'ensemble des événements collectés, un algorithme de reconstruction produit enfin une image de la distribution du traceur radioactif.

La tomographie par émission de positrons permet notamment d'évaluer l'efficacité du traitement des tumeurs avant que la taille de celles-ci n'ait changé, ce qui permet d'aider à décider de poursuivre ou non le traitement en cours. En cardiologie, cette technique permet de quantifier la viabilité du muscle cardiaque après un infarctus et aide ainsi à évaluer la pertinence d'une intervention chirurgicale.

Plusieurs facteurs limitent la précision des images TEP. Parmi ceux-ci, on trouve l'effet de volume partiel et le mouvement du coeur.

L'effet de volume partiel mène à des images floues, de la même manière qu'un objectif d'appareil photo incorrectement mis au point produit des photographies floues. Deux possibilités s'offrent aux photographes pour éviter cela :soit améliorer la mise au point de leur objectif, soit retoucher les images après les avoir réalisées ;améliorer la mise au point de l'objectif peut s'effectuer dans l'espace des données (ajouter une lentille correctrice avant l'objectif) ou dans l'espace des images (ajouter une lentille correctrice après l'objectif).

Le mouvement cardiaque provoque également une perte de netteté des images, analogue à l'effet de flou sur une photographie d'une voiture de course réalisée avec un grand temps de pose. Classiquement, on peut augmenter la netteté d'une image en diminuant le temps de pose. Cependant, dans ce cas, moins de photons traversent l'objectif et l'image obtenue est plus bruitée.

On pourrait alors imaginer obtenir de meilleurs images en suivant la voiture au moyen de l'appareil photo.

De cette manière, la voiture serait à la fois nette et peu corrompue par du bruit, car beaucoup de photons pourraient être détectés.

En imagerie TEP, l'effet de volume partiel est dû à de nombreux facteurs dont le fait que le positron ne s'annihile pas exactement à l'endroit de son émission et que le détecteur frappé par un photon n'est pas toujours correctement identifié. La solution passe par une meilleure modélisation de la physique de l'acquisition au cours de la reconstruction, qui, en pratique est complexe et nécessite d'effectuer des approximations.

La perte de netteté due au mouvement du coeur est classiquement traitée en figeant le mouvement dans plusieurs images successives au cours d'un battement cardiaque. Cependant, une telle solution résulte en une diminution du nombre de photons, et donc en une augmentation du bruit dans les images. Tenir compte du mouvement de l'objet pendant la reconstruction TEP permettrait d'augmenter la netteté en gardant un bruit acceptable. On peut également penser à superposer différentes images recalées au moyen du mouvement.

Au cours de ce travail, nous avons étudié des méthodes qui tirent le meilleur parti possible des informations fournies par les événements détectés. Pour ce faire, nous avons choisi de baser nos reconstructions sur une liste d'événements contenant la position exacte des détecteurs et le temps exact d'arrivée des photons, au lieu de l'histogramme classiquement utilisé.

L'amélioration de résolution passe par la connaissance de l'image d'une source ponctuelle radioactive produite par la caméra.

À la suite d'autres travaux, nous avons mesuré cette image et nous l'avons modélisée, pour la première fois, au moyen d'une fonction spatialement variable, non-gaussienne et asymétrique. Nous avons ensuite intégré cette fonction dans un algorithme de reconstruction, dans l'espace image. C'est la seule possibilité pratique dans le cas d'acquisitions en mode liste. Nous avons ensuite comparé les résultats obtenus avec un traitement de l'image après la reconstruction.

Dans le cadre de la correction de mouvement cardiaque, nous avons opté pour l'étude de la reconstruction simultanée de l'image et du déplacement, sans autres informations externes que les données TEP et le signal d'un électrocardiogramme. Nous avons ensuite choisi d'étudier la qualité de ces estimateurs conjoints intensité-déplacement au moyen de leur variance. Nous avons étudié la variance minimale que peut atteindre un estimateur conjoint intensité-mouvement, sur base des données TEP uniquement, au moyen d'un outil appelé borne de Cramer-Rao. Dans ce cadre, nous avons étudié différentes manières existantes d'estimer la borne de Cramer-Rao et nous avons proposé une nouvelle méthode d'estimation de la borne de Cramer-Rao adaptée à des images de grande dimension. Nous avons enfin mis en évidence que la variance de l'algorithme classique OSEM était supérieure à celle prédite par la borne de Cramer-Rao. En ce qui concerne les estimateurs combinés intensité-déplacement, nous avons observé la diminution de la variance minimale possible sur les intensités lorsque le déplacement était paramétrisé sur des fonctions spatiales lisses.

Ce travail est organisé comme suit. Le chapitre théorique commence par brosser brièvement le contexte historique de la tomographie par émission de positrons. Nous avons souhaité insister sur le fait que l'évolution des idées n'est romantique et linéaire qu'à grande échelle. Nous abordons ensuite la description physique de l'acquisition TEP. Dans un deuxième chapitre, nous rappelons quelques éléments de la théorie de l'estimation et de l'approximation et nous traitons des problèmes inverses en général et de la reconstruction TEP en particulier.

La seconde partie aborde le problème du manque de netteté des images et la solution que nous avons choisi d'y apporter :une modélisation dans l'espace image de la réponse impulsionnelle de la caméra, en tenant compte de ses caractéristiques non gaussienne, asymétrique et spatialement variable. Nous présentons également le résultat de la comparaison avec une déconvolution post-reconstruction. Les résultats présentés dans ce chapitre ont fait l'objet d'une publication dans la revue Physics in Medicine and Biology.

Dans un troisième volet, nous abordons la correction de mouvement. Une premier chapitre brosse le contexte de la correction de mouvement en TEP et remet en perspective les différentes méthodes existantes, dans un cadre bayésien unificateur.

Un second chapitre aborde ensuite l'estimation de la qualité des images TEP et étudie en particulier la borne de Cramer-Rao.

Les résultats obtenus sont enfin résumés et replacés dans leur contexte dans une conclusion générale.

Doctorat en Sciences de l'ingénieur
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Guo, Jia. „Machine learning in automated analysis of human aorta using innovative 4D flow MRI“. Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2023SORUS591.pdf.

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L'aorte est l'artère principale du corps humain et joue un rôle clé dans le système cardiovasculaire car elle achemine le sang oxygéné vers nos organes tout en assurant un débit sanguin constant et continu et des pressions artérielles régulées malgré le caractère pulsatile et récurrent de l'éjection cardiaque. Cette fonction d'amortissement de l'aorte peut cependant être altérée par diverses maladies qui rigidifient l'aorte réduisant ainsi son efficacité élastique. Cette rigidité aortique est souvent caractérisée par des modifications structurelles et mécaniques de la paroi aortique interagissant avec une désorganisation du flux sanguin circulant qui joue un rôle important dans le développement des maladies cardiovasculaires et leur progression vers des événements mortels (rupture de la paroi aortique). L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une modalité d'imagerie non invasive et non irradiante capable de fournir à la fois l'anatomie aortique (données d'angiographie) et la dynamique du flux sanguin (données de flux 4D) grâce à des acquisitions volumétriques. Les données d'angiographie anatomique sont acquises sur une seule phase du cycle cardiaque mais ont une résolution spatiale et un contraste élevés. Elles sont généralement utilisées en routine clinique pour extraire des indices morphologiques (diamètres sur des coupes sélectionnées) et pour visualiser des malformations géométriques (sténose, dilatation, anomalies valvulaires). L’IRM de flux 4D consiste en l'acquisition des composantes de vitesse X, Y et Z du flux sanguin circulant dans tous les voxels aortiques pendant tout le cycle cardiaque, mais avec une résolution et un contraste global inférieurs aux angiographies IRM. En routine clinique, ces données peuvent être visualisées mais le manque d'outils de segmentation entrave l'extraction de mesures quantitatives, alors qu'elles seraient d'une utilité majeure pour le patient. Dans notre laboratoire (Laboratoire d'Imagerie Biomédicale, équipe Imagerie Cardiovasculaire), nous avons récemment développé une technique semi-automatisée (logiciel MIMOSA) capable de détecter de manière fiable les frontières aortiques 3D sur les images angiographiques. Cette technique a été appliquée sur les données de 400 patients comprenant : des témoins avec une large tranche d'âge (20 à 80 ans), des patients présentant une dilatation aortique et des patientes présentant une aorte anormalement petite en raison de leur syndrome de Turner (les données cliniques sont disponibles via notre étroite collaboration avec l'hôpital de la Pitié-Salpêtrière). Ainsi l’objectif principal de ma thèse est de répondre au besoin urgent de segmentation automatisée via l’apprentissage profond des images d’IRM aortique d’angiographie anatomique et de flux 4D pour quantifier avec précision la morphologie, la fonction et l'hémodynamique de l'aorte
The aorta is the main artery of the human body and plays a key role in the cardiovascular system as it conveys oxygenated blood to our organs while ensuring constant and continuous blood flow and regulated arterial pressures despite the pulsatile and recurrent nature of the heart ejection. This cushioning function of the aorta can however be impaired by various diseases which stiffen the aorta thus reducing its elastic efficiency. This aortic stiffening is often characterized by structural and mechanical changes of the aortic wall interplaying with circulating blood flow disorganization and is known to play a signiﬁcant role in cardiovascular disease development and progression towards fatal events (aortic wall rupture). Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a non-invasive and non-irradiating imaging modality able to provide both aortic anatomy (angiography data) and blood flow dynamics (4D flow data) through volumetric acquisitions. Anatomic angiography data are acquired on a single phase of the cardiac cycle but have a high spatial resolution and contrast. They are usually used in clinical routine to extract morphological indices (diameters on selected slices) and to visualize geometrical malformation (stenosis, dilation, abnormal valves). 4D flow datasets consist in the acquisition of circulating blood flow X, Y and Z velocity components in all aortic voxels during the entire cardiac cycle, but with a lower resolution and overall contrast. In the clinical routine, these data can be visualized but the lack of segmentation tools hinders the extraction of quantitative measures, although they will be of major usefulness for the patient. In our laboratory (Laboratory of Biomedical Imaging, Cardiovascular Imaging team), we have recently developed a semi-automated technique (MIMOSA software) which is able to reliably detect 3D aortic borders on angiographic images. This technique has been applied on the data of 400 patients including: controls with a wide age range (20 to 80 years), patients with aortic dilation, and female patients with abnormally small aorta because of their Turner syndrome (clinical data are made available through our tight collaboration with Pitié-Salpêtrière Hospital). To summarize: 1) there is an urgent need for automated segmentation of the above-mentioned MRI images to accurately quantify aortic morphology, function and well as hemodynamics

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Gomez-Balderas, José-Ernesto. „Localisation et commande embarquée d'un drone en utilisant la vision“. Compiègne, 2011. http://www.theses.fr/2011COMP1969.

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L’asservissement visuel est une technique de commande reposant sur des mesures issues d’un capteur visuel. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la conception d’asservissements visuels pour deux types d’engins volants : un hélicoptère de type quadrirotor et un hélicoptère à huit-rotors. Les schémas de commande proposés s’interfacent sur les boucles de commande existantes assurant la stabilisation en vol stationnaire des engins volants. Nous essayons autant que possible de spécifier le problème en terme de la localisation tri-dimensionnelle (3D) des points d’une cible. Pour cela, nous proposons des lois de commande d’asservissement visuel adaptées à la fois à la dynamique des engins considérés et reposant sur des informations visuelles de l’environnement du drone. Afin de positionner le quadrirotor par rapport à une cible visuelle, nous proposons une série de lois de commande reposant sur des informations visuelles, ayant de propriétés issues de la projection perspective. Nous proposons un système capable d’estimer la position et la vitesse d’un quadrirotor en utilisant une caméra qui est fusionnée avec l’information fournie par les capteurs inertiels pour stabiliser l’engin volant en vol stationnaire. Nous étudions et mettons en œuvre une méthode de vision artificielle basée sur la vitesse de l’image prise par le capteur visuel. Il s’agit du flux-optique. En utilisant deux caméras nous proposons un système de vision capable d’estimer la position (3D) du quadrirotor par rapport à une cible et d’estimer sa vitesse de déplacement en prenant en compte le déplacement des points d’intérêts de l’image. Les deux caméras ont été embarquées sur le quadrirotor, de manière orthogonale. La caméra qui regarde vers devant obtient la position du quadrirotor, l’autre caméra qui regarde vers le sol estime la vitesse de déplacement. Cette même configuration nous a permis de réaliser le suivi d’une ligne par notre quadrirotor. Nous proposons un système qui obtient la position de la caméra en regardant une ligne grâce aux points de fuite de l’image. En conséquence nous estimons le vecteur de translation de la caméra. La vision stéréoscopique a été étudiée et appliquée pour l’estimation de la position et de l’attitude d’un hélicoptère à huit rotors. Dans ce cas on travaille avec des points appariés dans les deux images. Les résultats obtenus montrent une performance acceptable, par rapport aux capteurs conventionnels. Cependant, la fréquence d’échantillonnage des algorithmes de vision reste faible. Cela se traduit par une période d’échantillonnage parfois inférieure à celle nécessaire à ce type de systèmes dynamiques. Les lois de commande et les algorithmes de vision ont été validés de façon expérimentale, en temps réel en utilisant notre plateforme de type quadrirotor
Visual servoing is a control approach based on visual information. In this thesis, visual servoing schemes are proposed to control a quadrotor and an octarotor applied to positioning and navigation task. Concerning the quadrotor we use a hierarchical control scheme whose inner-loop (fast dynamic) focuses on attitude dynamics, while outer-loop (slow dynamics) deals with translational dynamics. Also, a nonlinear controller based on separated saturations for a quadrotor is proposed to stabilize it attitude. The linear position and velocity of the rotorcraft are obtained by using a vision-based algorithm via a monocular caméra. The dynamic model of the quadrotor is presented using the Newton-Euler formalism. In other vision system, two cameras are used to estimate the translational position and velocity of the vehicle. Position was obtained using a frontal camera looking at a target placed on a wall. Quadrotor velocity was estimated using a camera pointing vertically downwards running an optical flow algorithm. Experimental tests showed that the quadrotor performed well at hover flight using the proposed vision based control system. Quadrotor vision-based. The same system was used to estimate the 3D position of the quadrotor over a trajectory using vanishing points. The performance of the vision and control algorithms has been tested in a real application by a quadrotor tracking a line painted in a wall. Similarly the velocity estimation is obtained using an optic flow algorithm. The estimated position and velocity information obtained from the vision system is combined with the angular rates and displacements of the inertial measurement unit to compute the control inputs. It has been shown that the proposed control scheme achieves the tracking objective of the visual reference. Octarotor vision-based. In this thesis, it is presented a visual feedback a control of an octarotor using image-based visual servoing (IBVS) with stereo vision. Autonomous control of an UAV requires a precise measurements and/or estimation of the vehicle’s pose and also the knowledge of its surrounding environment. In order to control the orientation and the position of flying robot with respect to a target, we propose to use a navigation system based on binocular vision system combined with inertial sensors. This combination of sensors, allows us to get a complete characterization of the state of aerial vehicle. In other words, using the stereo vision system we are able to estimate the UAV’s 3D position, while from the inertial sensors we obtain the orientation of rotorcraft. A semi-embedded navigation system combining stereo vision with inertial information is proposed. The hierarchical control approach is appropriate to stabilize the 6DOF dynamics of the quadrotor, it takes advantage of the time scale separation between rotational (fast) and translational (slow) dynamics. For this reason, despite the lower frequency rate of vision-based measurements is able to stabilize in real-time the quadrotor translational dynamics. This combination of measurement strategies has many advantages because one works very well at low speeds (vision system) and the other at high speeds (inertial sensors). Both work at different sample rate. Taking advantage of this property we have obtained a simplified dynamical model of the rotorcraft. This model is given by six independent double integrators which have been stabilized using proportional-derivative (PD) control. The real-time experiments have shown an acceptable performance of the flying machine applying the control law and sensing system proposed. An embedded control system for the mini rotorcraft is implemented. The control is validated by experimental tests. Experimental results show that the implementation of the control law on an embedded control system is satisfactory for autonomous hovering in indoors and outdoors with light or no wind. Real time experiences are developed to validate the performance of navigation systems proposed. This work highlights the potential of the computer vision based position control strategies for UAV

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Reynaud, Olivier. „Development of FENSI (Flow Enhanced Signal Intensity) perfusion sequence and application to the characterization of microvascular flow dynamics using MRI“. Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00740639.

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The discoveries, implementations and developments of NMR and MRI have had a major impact in medical imaging. Compared to other imaging modalities (PET, SPECT, CT), current MRI research helps to further and better understand the inner mechanisms of the human body in a less invasive manner. In clinical neuroimaging, perfusion MRI is of spectacular importance to study cerebrovascular diseases and cancer. However, at the moment, there is no perfusion MRI sequence that allows for a complete, non-invasive and precise quantification of microvascular flow dynamics. This work focuses on the use of the recently introduced Flow Enhanced Signal Intensity method (FENSI) to characterize and quantify vasculature at capillary level, at high and ultra high magnetic field (7 and 17.2 tesla). For that purpose, the possible quantification of blood flux with FENSI is explored in vivo. The combination of flux quantification and flow-enhanced signal (compared to Arterial Spin Labeling) can make of FENSI an ideal method to characterize in a complete non-invasive way the brain microvasculature. After removal of magnetization transfer (MT) effects, the blood flow dynamics are studied with FENSI in a very aggressive and propagative rat brain tumor model: the 9L gliosarcoma. The objective is to assess whether FENSI is suitable for a longitudinal non-invasive characterization of microvascular changes associated with tumor growth. The results obtained with FENSI are compared with literature on 9L perfusion and immuno-histochemistry. In the first paper published on FENSI, a first glance was also casted on the potential of the flow enhanced technique when applied to fMRI. The results obtained at the time were contaminated by MT effects. With the implementation of a new MT-free FENSI technique, the possibility to map the brain cerebral functioning based on a quantitative physiological parameter (CBFlux) more directly related to neuronal activity than the usual BOLD signal is within reach. At ultra high field, the influence of different anesthetics on the rat brain microvascular network and BOLD contrast is also considered. After many developments around the FENSI technique, the method is compared to classical ASL and DSC perfusion MRI sequences. The strengths and weaknesses of the FENSI method, its characteristics, 'precautions for use', and potential main applications are detailed and discussed.

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Hoareau, Johan. „Utilisation d'une approche couplée hydrogéophysique pour l'étude des aquifères : application aux contextes de socle et côtier sableux“. Phd thesis, Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10301.

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La pertinence du plan de gestion d’un aquifère dépend de la connaissance que l’on a de ce milieu, et donc des informations utilisées pour le caractériser. Cette caractérisation est classiquement réalisée à partir d’études géologiques, piézométriques et de pompages d’essai. Ces études présentent toutefois certaines limitations, qui peuvent néanmoins être réduites par l’utilisation de méthodes complémentaires comme les méthodes géophysiques. L’objectif de cette thèse est de quantifier l’amélioration apportée par les informations géophysiques dans la caractérisation hydrogéologique des aquifères. Deux contextes géologiques sont sélectionnés pour les difficultés qu’ils posent à la caractérisation hydrogéologique, et l’importance des questions sociétales qui s’y posent : les aquifères de socle cristallin et les lentilles d’eau douce des cordons sableux côtiers. Les résultats de l’étude numérique et sa validation sur deux sites expérimentaux en Inde montrent que les informations complémentaires apportées par la tomographie de résistivité électrique et la méthode de sondage par résonance magnétique des protons (RMP) permettent de préciser l’interprétation de pompages d’essai en contexte de socle. L’incertitude sur la transmissivité est réduite en moyenne de 39 % et celle sur le coefficient d’emmagasinement de34 %. Cette approche hydrogéophysique permet ainsi de mieux décrire le milieu souterrain, et de proposer des modèles conceptuels plus complets. En milieu côtier sableux dans le Sud de l’Inde, l’utilisation combinée d’observations piézométriques, de la loi d’Archie et des méthodes de sondage lectromagnétiques en domaine temporel (TDEM) et RMP permet de quantifier un volume d’eau douce disponible de 510 litres en moyenne par mètre carré de surface au sol avant la mousson dans la partie inhabitée (contre 420 L/m2 dans la partie habitée), et 670 L/m2 après la mousson (contre 450 L/m2 dans la partie habitée). Ces volumes auraient été surestimés de 23 % si une approche plusclassique avait été utilisée. Le suivi temporel des mesures géophysiques permet également d’estimer la recharge nette de l’année hydrologique 2008 à 142 mm sur ce cordon (pour 2030 mm de précipitations). De plus, ce cordon sableux présente un champ géomagnétique hétérogène, qui ne permet pas la réalisation de mesures de signaux de Free induction decay, (FID) classiquement enregistrés en sondage RMP. Une nouvelle procédure de mesure et d’interprétation basée sur des signaux d’écho de spin a donc été testée et validée expérimentalement. La caractérisation du milieu avec ce nouveau protocole permet de préciser la teneur en eau du milieu, sous-estimée de 29 % par le protocole FID. Ce résultat ouvre de nouvelles perspectives dans la recherche d’une relation quantifiée entre la teneur en eau RMP et les différentes porosités hydrogéologiques
The pertinence of any aquifer management plan relies o nthe knowledge of this system, and therefore on the information used to chearacterize it. The aim of this thesis is to quantify the improvement of this characterization when geophysical methods are used complementary to hydrogeological techniques. Two hydrogeological contexts have been selected for the study, as their characterization is often difficult while they gather important populations : cristalline hard rock aquifers, and the freshwater lens of sandy coastal aquifers. The results of a numerical study and its validation on two study site located in India reveal that the information brought by electrical resistivity tomography (ERT) and magnetic resonance soundings (MRS) enable to precise the interpretation of pumping tests in hard rock areas. The uncertainly on transmissivity is reduced by an average of 39 % and by an average of 34 % for storativity. In a sandy coastal area, the combined use of water level measurements, Archie's law, time domain electromagnetism (TDEM) and MRS soundings enable to quantify the available freshwater volume. This volume would have been overstimated by 23 % with a more classical approach. Time lapse geophysics also enable to quantify the net recharge of the aquifer for 2008, as 142 mm (for a total rainfall of 2030 mm). As the site present an important geomagnetic field heterogeneity, a new protocol for the acquisition and the interpretation of MRS data has been tested and validated. It is based on the measurements of spin echo signals. It enables to constrain the estimation of water content on this site, which under-estimate by 29 % by the classicla protocol

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Ahumada, Daniel F. „Évaluation de la corrélation inter-substitut pour le suivi de tumeurs pulmonaires indirect“. Thesis, 2019. http://hdl.handle.net/1866/24364.

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Le but principal de ce projet est de préparer l’implantation clinique du système Clarity qui utilise une sonde ultrasonore pour visualiser l’anatomie interne du patient. Ce système est utilisé pour les cas de prostate et nécessite d’être adapté pour les cas de poumon. L’utilité de ce système est de suivre un substitut afin d’inférer la position d’une tumeur pulmonaire. L’hypothèse de cette étude est qu’un substitut interne serait mieux corrélé avec une tumeur pulmonaire que le seraient des marqueurs externes. Les sous-objectifs sont : 1) aborder l’adaptation du montage pour faire des acquisitions sur des patients ; 2) explorer la performance des algorithmes de détection de mouvements ainsi que des métriques de qualité d’image sur des images US et ciné IRM; 3) démontrer que la corrélation entre un substitut interne et une structure pulmonaire est plus grande que celle avec un substitut externe. Pour les acquisitions d’images US, la sonde est placée sur les volontaires et fixée à la table de traitement à l’aide d’un bras mécanique. Il a été démontré qu’une pression insuffisante peut causer une perte de signal dû à la forme curviligne de la sonde. La diminution de la moyenne des intensités de l’image et de l’écart-type confirme une perte de signal lors d’amplitudes respiratoires élevées justifiée par une perte de contact entre la sonde et la peau malgré la fixation de la sonde. Entre les algorithmes de corrélation croisée normalisée (NCC), d’erreur moyenne quadratique (RMS) et de flux optique, la méthode NCC semble la plus robuste pour suivre le substitut interne (structure dans le foie) dans les images IRM pour 5/9 volontaires sains ( = 0, 050). Cette méthode est utilisé présentement pour les cas de prostate. Le flux optique s’est montré plus efficace pour des cas spécifiques ce qui démontre l’intérêt d’adapter l’algorithme pour les cas de poumons. Enfin, il a été démontré sur les images IRM qu’un substitut interne au niveau du foie est plus efficace pour la majorité des volontaires (8/9) en comparaison avec un marqueur sur la peau placé dans la région abdominale. Le marqueur abdominal possède une meilleure corrélation qu’un marqueur thoracique (9/9) illustrant l’importance du positionnement d’un marqueur externe pour le suivi d’une tumeur pulmonaire.
The main objective of this thesis is to prepare the clinical implementation of the Clarity ultrasound system for indirect lung tumours tracking using a surrogate. It is currently used for motion management during prostate treatments and requires adaptation. Our hypothesis is that an internal marker would have a better correlation with the tumour’s position than an external surrogate. The sub-objectives are : 1) test different setups for the image acquisition on patients ; 2) explore the algorithms’ performance for motion detection as well as the image quality metrics on US and dynamic MRI images ; 3) evaluate the correlation between surrogates and a lung structure to determine which performs best. The ultrasound probe is fixed on the treatment couch for the acquisition on healthy volunteers using a mechanical arm. Low pressure on the patient’s skin results in a loss of signal due to the curvilinear shape of the probe. We observed a loss of contact between the probe and the volunteers’ skin due to ample movements causing a deterioration of the image quality. We tested three different motion detection algorithms on dynamic MRI images : normalized cross-correlation (NCC), root mean square error (RMS) and optical flow. The NCC algorithm is the most robust out of the three for 5/9 volunteers for the internal surrogate tracking ( < 0.050). In specific cases, the optical flow method performed better indicating an interest in developping a new algorithm for indirect lung tracking. Finally, the correlation between the surrogates and a lung structure were calculated using the MRI images. The internal surrogate inside the liver was proven more efficient for indirect lung tumour tracking for 8/9 volunteers. External markers give a greater prediction error. It has also been shown that the positioning of the external marker on the patient’s skin impacts the correlation. The abdominal marker is better than the thoracic one for all the volunteers.

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Dissertationen zum Thema „Imagerie par flux vectoriel“

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