Academic literature on the topic 'Diagnostic assisté par ordinateur (CAD)'

Le projet SAFRAN a pour objectif le développement d'une interface dédiée à I'enseignement du français assisté par ordinateur, interface dans laquelle sont intégrés progressivement des outils de traitement automatique des langues naturelles. Ces outils, dans le cadre du projet SAFRAN, sont I'analyseur syntaxique et le synthétiseur vocal FIPSvox, le dictionnaire électronique conceptuel FR-Tool et le conjugueur FLEX, lls permettent I'accès à des ressources linguistiques riches et variées, favorisent I'expérimentation et enfin, offrent un support au diagnostic. Notre article fait le compte-rendu de deux années d'activités scientifiques pour lesquelles nos efforts ont porté sur le développement d'un module sur I'enseignement de la phonétique du français qui intègre les outils de TALN mentionnŕs supra.

Indirect ImmunoFluorescence (IIF) assays are recommended as the gold standard method for detection of antinuclear antibodies (ANAs), which are of considerable importance in the diagnosis of autoimmune diseases. Fluorescence intensity analysis is very often complex, and depending on the capabilities of the operator, the association with incorrect classes is statistically easy. In this paper, we present a Convolutional Neural Network (CNN) system to classify positive/negative fluorescence intensity of HEp-2 IIF images, which is important for autoimmune diseases diagnosis. The method uses the best known pre-trained CNNs to extract features and a support vector machine (SVM) classifier for the final association to the positive or negative classes. This system has been developed and the classifier was trained on a database implemented by the AIDA (AutoImmunité, Diagnostic Assisté par ordinateur) project. The method proposed here has been tested on a public part of the same database, consisting of 2080 IIF images. The performance analysis showed an accuracy of fluorescent intensity around 93%. The results have been evaluated by comparing them with some of the most representative state-of-the-art works, demonstrating the quality of the system in the intensity classification of HEp-2 images.

Introduction : Depuis que les analyses céphalométriques existent, un nombre significatif de méthodes d’évaluation de la dimension verticale squelettique a été proposé. De notre point de vue, le diagnostic d’une dysmorphie de la dimension verticale n’a rien à voir avec les chiffres et les mesures. Tout est affaire de perception et plutôt d’impressions subjectives. Cette impression de face longue survient quand un facteur isolé ou plusieurs causes sont réunies : excès vertical maxillaire, infraclusie, excès vertical antérieur mandibulaire, face étroite, manque de définition menton-cou Méthode : La planification du traitement est suivie d’une simulation 3D et de la conception-fabrication par ordinateur (CAD-CAM) de gouttières chirurgicales. Conclusion : La prise en charge chirurgicale des cas présentant une hyperdivergence faciale met en jeu différentes stratégies thérapeutiques qui peuvent être utilisées isolément ou combinées : impaction maxillaire, réduction verticale du menton, rotation antihoraire du plan occlusal.

Le diagnostic assisté par ordinateur du cancer du sein devient de plus en plus une nécessité vu la croissance exponentielle du nombre de mammographies effectuées chaque année. En particulier, le diagnostic des masses mammaires et leur classification suscitent actuellement un grand intérêt. En effet, la complexité des formes traitées et la difficulté rencontrée afin de les discerner nécessitent l'usage de descripteurs appropriés. Dans ce travail, des méthodes de caractérisation adaptées aux pathologies mammaires sont proposées ainsi que l'étude de différentes méthodes de classification est abordée. Afin de pouvoir analyser les formes des masses, une étude concernant les différentes techniques de segmentation est réalisée. Cette étude nous a permis de nous orienter vers le modèle du level set basé sur la minimisation de l'énergie de la région évolutive. Une fois les images sont segmentées, une étude des différents descripteurs proposés dans la littérature est menée. Cependant, ces propositions présentent certaines limites telles que la sensibilité au bruit, la non invariance aux transformations géométriques et la description générale et imprécise des lésions. Dans ce contexte, nous proposons un nouveau descripteur intitulé les points terminaux du squelette (SEP) afin de caractériser les spiculations du contour des masses tout en respectant l'invariance à l'échelle. Un deuxième descripteur nommé la sélection des protubérances (PS) est proposé. Il assure de même le critère d'invariance et la description précise de la rugosité du contour. Toutefois, le SEP et le PS sont sensibles au bruit. Une troisième proposition intitulée le descripteur des masses spiculées (SMD) assurant une bonne robustesse au bruit est alors réalisée. Dans l'objectif de comparer différents descripteurs, une étude comparative entre différents classifieurs est effectuée. Les séparateurs à vaste marge (SVM) fournissent pour tous les descripteurs considérés le meilleur résultat de classification. Finalement, les descripteurs proposés ainsi que d'autres couramment utilisés dans le domaine du cancer du sein sont comparés afin de tester leur capacité à caractériser convenablement le contour des masses en question. La performance des trois descripteurs proposés et notamment le SMD est mise en évidence à travers les comparaisons effectuées
The computer-aided diagnosis of breast cancer is becoming increasingly a necessity given the exponential growth of performed mammograms. In particular, the breast mass diagnosis and classification arouse nowadays a great interest. Indeed, the complexity of processed forms and the difficulty to distinguish between them require the use of appropriate descriptors. In this work, characterization methods suitable for breast pathologies are proposed and the study of different classification methods is addressed. In order to analyze the mass shapes, a study about the different segmentation techniques in the context of breast mass detection is achieved. This study allows to adopt the level set model based on minimization of region-scalable fitting energy. Once the images are segmented, a study of various descriptors proposed inthe literature is conducted. Nevertheless, these proposals have some limitations such as sensitivity to noise, non invariance to geometric transformations and imprecise and general description of lesions. In this context, we propose a novel descriptor entitled the Skeleton End Points descriptor (SEP) in order to better characterize spiculations in mass contour while respecting the scale invariance. A second descriptor named the Protuberance Selection (PS) is proposed. It ensures also the same invariance criterion and the accurate description of the contour roughness. However, SEP and PS proposals are sensitive to noise. A third proposal entitled Spiculated Mass Descriptor (SMD) which has good robustness to noise is then carried out. In order to compare different descriptors, a comparative study between different classifiers is performed. The Support Vector Machine (SVM) provides for all considered descriptors the best classification result. Finally, the proposed descriptors and others commonly used in the breast cancer field are compared to test their ability to characterize the considered mass contours

Nous avons développé un système de diagnostic assisté par ordinateur (CAD) basé sur des régions d'intérêt pour caractériser le cancer de la prostate avec un grade de l'International Society of Urological Pathology (ISUP) ≥2 lors d'une IRM multiparamétrique (IRM-mp). Les paramètres de l'image provenant de 2 jeux de données multi-constructeurs de 265 IRM pré-prostatectomie et 112 IRM pré-biopsie ont été combinés en utilisant la régression logistique. Les meilleurs modèles contenaient le 2e percentile d’ADC (ADC2) et le taux de rehaussement normalisé (WI) dans la zone périphérique (ZP) et le 25e percentile d'ADC (ADC25) dans la zone de transition (ZT). Ils ont été associés dans le système CAD. Le CAD a été évalué rétrospectivement sur 2 jeux de données multi-constructeurs contenant respectivement 158 et 105 IRM pré-biopsie de notre institution (test interne) et d'une autre institution (test externe). Deux radiologues ont indépendamment décrit les lésions ciblées par la biopsie. Le score PI-RADSv2 (Prostate Imaging-Reporting and Data System version 2) attribué prospectivement lors de la biopsie et le score CAD ont été comparés aux résultats de la biopsie. A l’échelle des patients, les aires sous la courbe Receiver Operating Characteristic (AUC) du score PI-RADSv2 étaient de 82% (IC 95% : 74-87) et 85% (IC 95% : 79-91) dans les jeux de données de test interne et externe respectivement. Pour les deux radiologues, le score CAD avait des AUC similaires dans les jeux de données interne (82%, IC 95% : 76-89, p=1 ; 84%, IC 95% : 78-91, p=1) et externe (82%, IC 95% : 76-89, p=0.82 ; 86%, IC 95% : 79-93, p=1). La combinaison du PI-RADSv2 et du CAD aurait pu éviter 41 à 52% des biopsies tout en manquant 6 à 10% des cancers ISUP≥2. Le système CAD a confirmé sa robustesse dans une étude multicentrique impliquant 22 scanners et des protocoles d'imagerie très hétérogènes. Dans l'analyse par patient, le CAD et le PI-RADSv2 avaient des performances similaires en termes d’AUC (76%, IC 95% : 70-82 contre 79%, IC 95% : 73-86 ; p=0.34) et de sensibilité (86%, IC 95% : 76-96 contre 89%, IC 95% : 79-98 pour le PI-RADSv2≥4). La spécificité du CAD (62%, IC 95% : 53-70 contre 49% ; IC 95% : 39-59 pour le PI-RADSv2≥4) permettait une complémentarité avec le score PI-RADSv2 pour potentiellement éviter 50% des biopsies, tout en manquant 13% des cancers ISUP≥2. Ces résultats étaient similaires à ceux rapportés dans les cohortes de test issues d’un unique centre et ont ouvert la voie à de nouvelles applications du CAD. Le CAD a d’abord permis une bonne discrimination des cancers ISUP≥2 chez des patients placés en surveillance active. Son AUC (80% ; IC 95% : 74-86) était similaire à celle du score PI-RADSv2 attribué prospectivement par des uro-radiologues spécialisés (81%, IC 95% : 74-87 ; p=0.96). Le CAD était plus spécifique que les scores PI-RADS≥3 (p<0.001) et PI-RADS≥4 (p<0.001). Il pourrait offrir une solution pour sélectionner les patients pouvant éviter sans risque une biopsie de confirmation ou de suivi dans le cadre de leur surveillance active (25%). Il manquerait alors 5% des cancers ISUP≥2. Le CAD a enfin été confronté aux IRM-mp pré-prostatectomie de 56 patients japonais, issus d’une population qui est géographiquement éloignée de sa population d’entraînement et qui intéresse de par ses faibles taux d’incidence et de mortalité du cancer de la prostate. Son AUC était alors similaire au score PI-RADSv2 attribué par un radiologue expérimenté dans la ZP (80%, IC 95% : 71-90 contre 80%, IC 95% : 71-89 ; p=0.886) et dans la ZT (79%, IC 95% : 66-90 contre 93%, 95%CI : 82-96 ; p=0.051). Ces résultats prometteurs et robustes sur des jeux de données hétérogènes suggèrent que le CAD pourrait être utilisée dans la routine clinique quotidienne comme un second lecteur pour aider à sélectionner les patients pouvant éviter la biopsie en toute sécurité. Ce CAD pourrait aider les lecteurs moins expérimentés à caractériser les lésions de la prostate
We developed a region of interest-based (ROIs) computer-aided diagnosis system (CAD) to characterize International Society of Urological Pathology grade (ISUP) ≥2 prostate cancers at multiparametric MRI (mp-MRI). Image parameters from two multi-vendor datasets of 265 pre-prostatectomy and 112 pre-biopsy MRIs were combined using logistic regression. The best models used the ADC 2nd percentile (ADC2) and normalized wash-in rate (WI) in the peripheral zone (PZ) and the ADC 25th percentile (ADC25) in the transition zone (TZ). They were combined in the CAD system. The CAD was retrospectively assessed on two multi-vendor datasets containing respectively 158 and 105 pre-biopsy MRIs from our institution (internal test dataset) and another institution (external test dataset). Two radiologists independently outlined lesions targeted at biopsy. The Prostate Imaging-Reporting and Data System version 2 (PI-RADSv2) score prospectively assigned at biopsy and the CAD score were compared to biopsy findings. At patient level, the areas under the Receiver Operating Characteristic curve (AUC) of the PI-RADSv2 score were 82% (95% CI: 74-87) and 85% (95% CI: 79-91) in the internal and external test datasets respectively. For both radiologists, the CAD score had similar AUC results in the internal (82%, 95% CI: 76-89, p=1; 84%, 95% CI: 78-91, p=1) and external (82%, 95% CI: 76-89, p=0.82; 86%, 95% CI: 79-93, p=1) test datasets. Combining PI-RADSv2 and CAD findings could have avoided 41-52% of biopsies while missing 6-10% of ISUP≥2 cancers. The CAD system confirmed its robustness showing good discrimination of ISUP ≥2 cancers in a multicentric study involving 22 different scanners with highly heterogeneous image protocols. In per patient analysis, the CAD and the PI-RADSv2 had similar AUC values (76%, 95% CI: 70-82 vs 79%, 95% CI: 73-86; p=0.34) and sensitivities (86%, 95% CI: 76-96 vs 89%, 95% CI: 79-98 for PI-RADSv2 ≥4). The specificity of the CAD (62%, 95% CI: 53-70 vs 49%, 95% CI: 39-59 for PI-RADSv2 ≥4) could be used to complement the PI-RADSv2 score and potentially avoid 50% of biopsies, while missing 13% of ISUP ≥2 cancers. These findings were very similar to those reported in the single center test cohorts. Given its robustness, the CAD could then be exploited in more specific applications. The CAD first provided good discrimination of ISUP ≥2 cancers in patients under Active Surveillance. Its AUC (80%, 95% CI: 74-86) was similar to that of the PI-RADS score prospectively assigned by specialized uro-radiologists at the time of biopsy (81%, 95% CI: 74-87; p=0.96). After dichotomization, the CAD was more specific than the PI-RADS ≥3 (p<0.001) and the PI-RADS ≥4 scores (p<0.001). It could offer a solution to select patients who could safely avoid confirmatory or follow-up biopsy during Active Surveillance (25%), while missing 5% of ISUP≥2 cancers. Finally, the CAD was tested with the pre-prostatectomy mp-MRIs of 56 Japanese patients, from a population which is geographically distant from its training population and which is of interest because of its low prostate cancer incidence and mortality. The CAD obtained an AUC similar to the PI-RADSv2 score assigned by an experience radiologist in the PZ (80%, 95% CI: 71-90 vs 80%, 95% CI: 71-89; p=0.886) and in the TZ (79%, 95% CI: 66-90 vs 93%, 95%CI: 82-96; p=0.051). These promising and robust results across heterogeneous datasets suggest that the CAD could be used in clinical routine as a second opinion reader to help select the patients who could safely avoid biopsy. This CAD may assist less experience readers in the characterization of prostate lesions

Les technologies d’imagerie médicale permettent de visualiser pathologies et traumatismes. Cependant, même si cette imagerie permet des vues perspectives dynamiques, elle reste du domaine du 3D virtuel puisque sur un écran 2D. Une réplique présente dès lors un avantage certain : elle rend palpable la notion d'échelle et de volume et apparents des détails cachés ou ambigus et ainsi améliore ou facilite le diagnostic et la solution chirurgicale.Le prototypage rapide permet la fabrication d'une réplique à partir d'un fichier CAO issu des données d'imagerie, mais ce procédé n'est pour l'instant appliqué qu'à des cas très spécifiques. Nos travaux montrent qu'il peut l'être avec profit en orthopédie et traumatologie à des cas chirurgicaux certes complexes mais courants, et passer du laboratoire de recherche à l'établissement hospitalier.Une méthodologie est définie visant à passer des données DICOM3 à une réplique en ABS par prototypage rapide par dépôt de fil fondu via une reconstruction 3D numérique à l'aide de logiciels dédiés. Une étude de capabilité, transposable à tout procédé, quantifie la réponse et la fidélité de la machine et les paramètres optimaux. Trois applications (à partir de la tomographie RX) sont présentées à travers trois cas cliniques (ostéotomie, arthroplastie, trochléoplastie).Les exemples montrent que le procédé s'avère pertinent (et économiquement raisonnable) dès qu’il est question de géométrie complexe, de matérialisation du relief et d’appréciation d’un volume osseux. La représentation objective de l’échelle des volumes en constitue le point fort et l'intérêt est indéniable dans nombre de domaines de la chirurgie orthopédique et traumatologique
The medical imaging technologies allow the visualization of diseases and injuries. However, even if dynamic perspective ones, these views remain a virtual 3D visualization because on a 2D screen. Real replicas have therefore a definite advantage: they can make palpable the notion of scale and volume and apparent hidden or ambiguous details and thus enhance or facilitate the diagnosis and the surgical solution.The rapid prototyping allows to achieve a replica from a CAD file issued from imaging data but this process is now only applied to specific cases. Our work shows that it can be applied with profit for complex but usual orthopaedic and trauma surgery cases. It can be so transfered from the research laboratory to the hospital.A methodology is defined to manufacture an ABS replica through rapid prototyping by fused deposition modelling from DICOM3 data and digital 3D reconstructions using dedicated software. The study of the capability, transferable to any process, quantifies the response and the accuracy of the machine and the optimal parameters. Three applications (from CT-scan) are presented through three clinical cases (osteotomy, arthroplasty and trochleoplasty) . The examples show that the method is appropriate (and economically reasonable) when it comes to complex geometry or assessment of bone volume. The objective representation of the volumes is the strength of the method and the interest is undeniable in many areas of orthopaedic surgery and traumatology

Definition de la structure coherente d'un systeme de gestion de production et elaboration d'un modele de reference. Developpement de la theorie des situations et proposition d'un modele situationnel des centres de decision. Ces deux modeles theoriques ont ainsi permis de realiser un systeme d'aide au diagnostic des incoherences des systemes de gestion de la production

Le nombre important d'anomalies non detectees sur les images radiologiques medicales et leur complexite croissante montrent la necessite d'une aide au diagnostic qui pourrait etre apportee par l'ordinateur. L'assistance peut intervenir aux deux niveaux du diagnostic: la perception de l'anomalie au cours de la lecture de l'image et l'interpretation de ce qui a ete observe. La faisabilite de systemes d'analyse des images tomodensitometriques est montree. Les methodes de parametrisation utilisees sont soit statistiques: analyse de l'histogramme (detection des tumeurs vertebrales par modele de comparaison), analyse de texture (par matrice de concurrence); soit morphologique: detection de l'osteoporose par squelettisation du corps vertebral. Une possibilite d'information temporelle et fonctionnelle est egalement etudiee par application de la cinedensigraphie par scanner x, a la detection des fibroses pulmonaires. Le diagnostic assiste par ordinateur est une etape fondamentale vers l'automatisation, dont la mise en uvre fait apparaitre de nombreuses exigences techniques et cliniques

Pulmonaryembolism (PE) is an extremely common and highly lethal condition that is a leading cause of death in all age groups. Over the past 10 years, computed tomography (CT) scanners have gained acceptance as a minimally invasive method for diagnosing PE. Ln this manuscript, a framework for computer-aided diagnosis of PE in contrast-enhanced CT images is presented. It consists of a combinat ion of a method for segmenting the pulmonaryarteries (PA), emboli detection methods as weIl as a scheme for evaluating their performances. The segmentation of the PA serves one of the clot detection methods, and is carried out through a region growing method that makes use of a priori knowledge of vessel topology. Two different approaches for clot detection are proposed : the first one performs clot detection by analyzing the concavities in the segmentation of the pulmonary arterial tree. It works in a semi-automatic way and it enables the detection of thrombi in the larger sections of the PA. The second method does not make use of PA segmentation and is thus fully automatic, enabling detection of clots farther in the vessels. The combinat ion of these methods provides a robust detection technique that can be used as a safeguard by radiologists, or even as preliminary computer-aided diagnosis (CAD) tool. The evaluation of the method is also discussed, and a scheme for measuring its performance is proposed, including a practical approach to making reference detection data, or ground truths, by radiologists.

La thèse "Études exploratoires dédiées au diagnostic de corrosion assisté par ordinateur des structures de génie civil" traite de la phénoménologie et de la modélisation de la corrosion de l'acier de construction. Le poids sécuritaire, sociétal, environnemental du vieillissement des infrastructures fait de ce thème un enjeu économique majeur de développement de tout pays. Les développements proposés portent principalement sur la corrosion des armatures dans le béton armé. La corrosion des structures métalliques enterrées est également adressée concernant les problématiques relatives aux couplages galvaniques induits par l'hétérogénéité des sols et aux courants vagabonds. Les méthodes d'investigation usuelles (mesures de potentiel des aciers, de résistivité du béton ou de résistance de polarisation), jointes à des hypothèses empiriques consacrées par l'usage, conduisent à des interprétations souvent incertaines ou n'ayant qu'une valeur qualitative. L'ambition de cette thèse, motivée par les enjeux évoqués, est de montrer comment une meilleure compréhension de la physique de la corrosion, conjuguée à la puissance du calcul aux éléments finis, permet de construire des modèles élaborés et robustes, utiles pour poser un diagnostic et/ou un pronostic quantifié et fiable. La thèse est abondamment illustrée par des études de cas réels ou numériques et étayée par des essais originaux conduits en laboratoire. Afin d'améliorer la compréhension des phénomènes prévalant dans le processus de corrosion, les concepts-clés de thermodynamique et de cinétique électrochimique sont rappelés et contextualisés. L'assemblage de différentes lois physiques, chimiques et électrochimiques permet d'élaborer une approche de modélisation avancée, intégrant notamment la diffusion du dioxygène jusqu'aux armatures en contexte insaturé, mais aussi la production et la précipitation des produits de la corrosion et leur influence sur l'équilibre dynamique d'un système de corrosion. Cette approche de modélisation, nécessairement tridimensionnelle ou a minima bidimensionnelle, donne lieu à une transcription dans un code de calcul par éléments finis. Elle est appliquée dans un premier temps à l'étude numérique d'un premier cas typique de corrosion : pile en béton armé partiellement immergée en mer. L'influence du rôle du dioxygène (disponibilité et diffusion) sur la cinétique de dissolution de l'acier et sur la nature des produits de corrosion formés est notamment étudiée. Afin d'illustrer l'apport effectif de la modélisation 3D dans le processus de diagnostic de la corrosion, une étude de cas réelle est proposée concernant un ouvrage métallique enterré, en l'occurrence des palplanches servant au soutènement des culées d'un passage supérieur d'autoroute, situées à proximité d'une conduite enterrée sous protection cathodique. Des mesures effectuées in-situ mais aussi en laboratoire à partir d'échantillons judicieusement choisis, permettent d'alimenter le modèle de calcul. Le modèle numérique ainsi construit, qualifié de jumeau numérique, permet de mettre en évidence l'existence de courants vagabonds circulant dans la structure, mais également le risque de corrosion galvanique induit par l'hétérogénéité du sol. Le jumeau numérique électrochimique constitue alors un outil puissant pour estimer la cinétique et le faciès de corrosion de l'ouvrage et poser un pronostic en termes de durée de vie. [...]
The PhD thesis "Exploratory studies dedicated to computer-assisted corrosion diagnosis of civil engineering structures" deals with the phenomenology and modeling of corrosion of structural steel. The safety, societal and environmental impact of aging infrastructures makes this theme a major economic issue for the development of any country. The proposed developments focus mainly on the corrosion of reinforcements in reinforced concrete. The corrosion of buried metallic structures is also addressed concerning the problems related to galvanic couplings induced by the heterogeneity of soils and stray currents. The usual methods of investigation (measurements of steel potential, concrete resistivity or polarization resistance), combined with empirical hypotheses established by experience, lead to interpretations that are often uncertain or have only a qualitative value. The ambition of this thesis, motivated by the issues at stake, is to show how a better understanding of the physics of corrosion, combined with the power of finite element calculation, allows the construction of elaborate and robust models, useful for a quantified and reliable diagnosis and/or prognosis. The thesis is abundantly illustrated by real or numerical case studies and supported by original laboratory tests. In order to improve the understanding of the phenomena prevailing in the corrosion process, the key concepts of thermodynamics and electrochemical kinetics are recalled and contextualized. The assembly of different physical, chemical and electrochemical laws allows the elaboration of an advanced modeling approach, integrating in particular the diffusion of oxygen to the reinforcement in an unsaturated context, but also the production and precipitation of corrosion products and their influence on the dynamic equilibrium of a corrosion system. This modeling approach, necessarily three-dimensional or at least two-dimensional, gives rise to a transcription in a finite element calculation code. It is first applied to the numerical study of a first typical case of corrosion: a reinforced concrete pile partially submerged in the sea. The influence of the role of oxygen (availability and diffusion) on the dissolution kinetics of the steel and on the nature of the corrosion products formed is studied in particular. In order to illustrate the effective contribution of 3D modeling in the process of corrosion diagnosis, a real case study is proposed concerning a buried steel structure, in this case sheet piles used to support the abutments of a freeway overpass, located near a pipe buried under cathodic protection. Measurements carried out in-situ but also in the laboratory from judiciously chosen samples are used to feed the calculation model. The numerical model thus constructed, qualified as a digital twin, makes it possible to highlight the existence of stray currents circulating in the structure, but also the risk of galvanic corrosion induced by the heterogeneity of the soil. The electrochemical digital twin is then a powerful tool for estimating the kinetics and the corrosion facies of the structure and making a prognosis in terms of service life. Within a concrete structure, the presence of chlorides is associated with various effects, notably associated with the local electric field. If this phenomenon is ignored, the interpretation of field data, for example potential maps, can lead to a biased diagnosis. This thesis addresses the question of corrosion initiation.[...]

L’objectif de notre travail est de concevoir un système de diagnostic automatique fiable utilisé à grande échelle sur une plateforme d’enseignement en ligne dans le domaine de l’apprentissage de l’algèbre élémentaire. Ma thèse s’est déroulée dans le cadre du projet Lingot, projet de recherche pluridisciplinaire regroupant, des informaticiens, des didacticiens des mathématiques, des psychologues ergonomes, des enseignants et des formateurs d’enseignants. Ce projet a deux objectifs fondamentaux. Le premier consiste à concevoir des EIAH (Environnements Informatiques pour l’Apprentissage Humain) pour aider les enseignants à gérer la diversité cognitive des élèves pour l’apprentissage de l’algèbre au collège. Le deuxième objectif est de fournir aux chercheurs des dispositifs d’observation pour étudier, sur le long terme, les résultats d’apprentissage des enseignements dispensés. Notre apport est double : d’une part il porte sur l’évaluation du diagnostic et l’amélioration de sa qualité et, d’autre part, il propose un diagnostic adaptatif. Enfin notre système a été mis en œuvre sur la plateforme de l’association Sésamath utilisée par des milliers d’enseignants et d’élèves. Le problème principal qui nous concerne, en tant qu’informaticien, est celui du mode d’inférence des descripteurs de la compétence d’un apprenant à partir des données recueillies lors d’un test diagnostic. Le processus de diagnostic se décompose en deux étapes : un diagnostic local qui consiste à analyser chaque réponse d’un élève, et un diagnostic que nous qualifions de global qui consiste à détecter des cohérences dans les réponses des élèves afin de dresser un bilan des compétences qui ont été détectées. Nous avons, à partir de premiers prototypes, mis au point un modèle conceptuel et un logiciel, PépiMep, qui le met en œuvre. Dans un premier temps, PépiMep recueille des réponses ou des raisonnements algébriques sur une plateforme d’enseignement en ligne, puis, dans un deuxième temps, PépiMep analyse ces réponses en prenant en compte non seulement leur degré de validité mais aussi leur caractérisation sur plusieurs dimensions. Cette analyse s’appuie sur un logiciel de calcul formel développé par l’équipe. Enfin PépiMep construit un bilan cognitif qui caractérise la compétence de l’élève, en établissant des leviers pour l’apprentissage et des fragilités à faire évoluer, et qui le situe sur une échelle de compétence. Nous avons mis en place les modèles de données et le système qui les interprète. Nous nous sommes enfin penchés sur le problème de mettre au point un diagnostic adaptatif pour minimiser le temps de passage du test diagnostic. Ce diagnostic s’appuie sur le modèle markovien de décision séquentielle. Pour mener à bien notre travail de recherche, nous avons adopté une démarche fondée sur le prototypage et sur l’analyse de corpus de réponses d’élèves obtenus à partir de prototypes. Nous avons mis en place des outils pour faciliter l’analyse de ces données par des experts humains (enseignants et didacticiens des mathématiques dans notre cas) et la comparaison entre le diagnostic automatique et celui d’experts ou de professionnels humains. Les résultats de cette comparaison montrent que notre système permet de faire instantanément un travail qui prend plusieurs heures à un expert humain, selon un taux de concordance avec l’expertise humaine qui est supérieur aux taux d’accords entre experts humains avant discussion pour établir un consensus sur un corpus de référence.

Le thème principal de cette thèse porte sur l'aide a apporter à l'élève et sur le diagnostic de ses activités dans les environnements interactifs d'apprentissage avec ordinateur (eiao) pour l'enseignement des sciences. Nous avons étudie ces questions dans le cadre d'un projet d'environnement d'apprentissage de la résolution de problèmes de chimie quantitative (schnaps). Conçue a partir de l'analyse de résolutions d'élèves, la première version de cet environnement comprend une base de données chimiques, un resolveur fonde sur l'exécution de plans et la propagation de contraintes, et des interfaces pour la définition de la situation-probleme et la rédaction de la solution. Le diagnostic repose sur une méthode de classification heuristique dans laquelle on cherche a reconnaître des formes représentatives des actions de l'élève dans la résolution. Les expressions tapées par l'élève sont mises en correspondance avec une base de formules qui expriment les relations fondamentales entre les grandeurs, qu'elles proviennent des connaissances de référence ou des connaissances privées des élèves. Destine a permettre des interventions a l'initiative du système, le diagnostic signale les éléments imprécis de la rédaction de l'élève et fournit des hypothèses sur les difficultés et les concepts mis en jeu dans sa résolution. L'aide que nous proposons dans schnaps distingue plusieurs types d'aides répondant a une demande de l'élève et plusieurs types d'interventions correspondant a une initiative du système. Cette aide est décomposée en assistants indépendants qui possèdent une unité thématique, stylistique ou pédagogique. Ils correspondent chacun a un point de vue sur le domaine, le problème ou la résolution. Un assistant, spécialise dans un seul type d'aide ou d'intervention, possède une logique de comportement qui lui est propre et qui inclut a la fois le mode d'accès, de sélection et de présentation des messages, et le contenu de ces messages.

L'unité de soins intensifs est un environnement complexe, l'exercice de la médecine y est spécifique. La prise en charge d'un patient pendant son séjour doit être suivie par des personnels de soins nombreux ayant une connaissance spécifique du domaine. Pour les aider, une pléthore d’appareillages leur est dédiée. Ceux-ci sont en perpétuelle évolution. Dans la recherche d’améliorations continues, la gestion automatisée de la pratique médicale se présente de plus en plus comme une évidence majeure et un enjeu d’avenir. Au cours des trente dernière années, plusieurs tentatives de mise au point de suivis automatisés de protocoles ont été proposées. Cependant, la plupart de ces outils contiennent de nombreux problèmes non résolus, tant dans la traduction des protocoles textuels en forme formelle que dans le traitement des informations provenant des moniteurs biomédicaux. Pour palier aux biais des systèmes d’aide au diagnostic, nous avons fait le choix d’une approche différente. Nous avons défini un formalisme qui permet au personnel soignant de formaliser des connaissances aussi complexes et sensibles que les protocoles de soins. Nous avons travaillé pendant les trois dernières années avec le service d’urgence des traumatisés crâniens du CHU de Fort-de-France afin d’élaborer une chaîne complète de traitement en vue de l’automatisation des guidelines en chambre, au chevet du patient. Nous proposons un ensemble de méthodes et d’outils afin d’établir la chaîne complète de traitement de suivi d’un patient de son admission à sa sortie. Cette méthodologie est basée sur une station de chevet expérimentale (Aiddiag : AIDe aux DIAGnostic) centrée sur la patient et la pratique médicale
The intensive care unit is a complex environment ; the practice of medicine is specific. The handling of a patient during his/her stay should be done by care staffs with specific knowledge. To help care staffs in their tasks, a plethora of equipment is dedicated to them. These equipments evolve constantly. In the search of a continuous improvement in this activity, the use of automated increasingly appears as a major support and a future challenge for medical practices. Over the last thirty years, several attempts have been made to develop automated guidelines. However, most of these tools are prone to numerous unsolved issues, both in the translation of textual protocols to formal forms and in the treatment of information coming from biomedical monitors. To overcome biases of diagnosis support systems, we chose a different approach. We have defined a formalism that allows caregivers formalizing medical knowledge. We spent the last three years in the intensive care unit of the university hospital of Fort de France with the aim to develop a complete chain of data processing. The final goal was the automation of guidelines in the room, at the patient’s bedside. We propose a set of methods and tools to establish the complete chain of treatment follow-up for a patient, from admission to discharge. This methodology is based on a bedside experimental station: Aidiag (AIDe aux DIAGnostic). This station is a patient-centered tool that also adequately fits to medical routines. A genuine methodology for analyzing biomedical signals allows a first signal processing prior to their physiological interpretation. An artificial intelligence engine (Think!) and a new formalism (Oneah)