Academic literature on the topic 'Imagerie cérébrale 3 D'

Ce symposium a pour objectif de faire la lumière sur trois axes de développement de l’imagerie cérébrale en psychiatrie. La première communication porte sur l’imagerie de cohorte. Celle-ci permet l’étude des variations des caractéristiques (ou phénotypes) d’imagerie cérébrale dans le temps et du rôle des facteurs endogènes (ex. : rechutes de la maladie, observance & facteurs génétiques) et exogènes (ex. : stress & prises de toxiques). La maîtrise des techniques d’imagerie longitudinale se heurte cependant à des défis méthodologiques tels que la maîtrise des outils nécessaires pour équilibrer les pré-traitements sur l’ensemble des données [1], le développement d’outils statistiques permettant d’obtenir suffisamment de puissance mais également capables de s’adapter aux aléas du suivi de cohorte (perdu de vue notamment) [2]) et enfin la question de l’intégration d’une approche multimodale et d’un suivi longitudinal en imagerie. Dans la continuité avec cette dernière question, la seconde communication traite de l’emploi de l’approche multimodale en imagerie cérébrale afin d’explorer la connectivité anatomique (au moyen de l’imagerie par tenseur de diffusion) et fonctionnelle (à l’aide de l’imagerie fonctionnelle de repos). Sur le socle de l’état hallucinatoire chronique et des différentes modalités sensorielles (auditives et visuelles), l’approche multimodale permet de revisiter les premières descriptions cliniques des hallucinations [3]. Plus sensibles que leurs homologues cliniques, les phénotypes d’imagerie permettent un gain de puissance considérable des lors qu’il s’agit d’évaluer un pronostic. À cette fin, les traitements statistiques multivariés des phénotypes d’imagerie marquent une rupture avec l’approche univariée (i.e. voxel par voxel) jusqu’ici dominante dans le champ de l’imagerie fonctionnelle [4]. C’est dans ce cadre conceptuel que s’inscrit la troisième communication qui décrira la valeur prédictive des phénotypes d’imagerie et comment l’imagerie peut affiner le pronostic des sujets à très haut risque de transition psychotique [5]. Chacun des orateurs fera l’état des connaissances actuelles dans le domaine, en évoquant les applications cliniques possibles, mais aussi les perspectives futures en termes de recherche et d’applications aux soins.

Les fondements sensorimoteurs de la régulation des distances interpersonnelles. Notre capacité à coder les objets visuels dans un format sensorimoteur contribue à l’élaboration d'une représentation fonctionnelle du monde environnant, impliquant un traitement neural distinct de l’espace péripersonnel et extrapersonnel. Un point de vue partagé est que l'espace péripersonnel est une représentation multimodale permettant l’organisation des actes moteurs volontaires et le développement conceptuel relatif aux objets. De par ses propriétés motrices, l’espace péripersonnel constitue également un espace de protection contre les menaces extérieures et participe ainsi à l’organisation des interactions sociales. Sur la base de données expérimentales, d''imagerie cérébrale et neuropsychologiques récentes, nous défendrons l’idée que la régulation des distances interpersonnelles repose sur deux processus distincts : la spécification sensori-motrice de l’espace péripersonnel qui détermine les contraintes physiques des interactions sociales et la spécification émotionnelle du niveau de menace dans l'environnement qui détermine les processus d’approche/évitement. L''intégration de ces dimensions motrices et affectives permet ainsi d’envisager un cadre unifié du contrôle des actions dirigées vers les objets et des interactions sociales, en accord avec les approches incarnées de la cognition.

INTRODUCTION : Une cellulite orbitaire est une inflammation aigue du contenu orbitaire, d’origine infectieuse. C’est une urgence diagnostique et thérapeutique. Les auteurs rapportent un cas de cellulite orbitaire révélant une tumeur maligne du sinus maxillaire. OBSERVATION : Il s’agissait d’une patiente âgée de 20 ans, consultant pour une protrusion du globe oculaire gauche, évoluant depuis 15 jours avec une notion d’épistaxis intermittente. L’examen ophtalmologique objectivait à l’œil gauche : une acuité visuelle chiffrée à 3/10, une tuméfaction palpébrale, un chémosis, une ophtalmoplégie incomplète, un tonus oculaire à 33 mm Hg. La TDM orbito-cérébrale demandée en urgence, montrait une pansinusite gauche compliquée d’une cellulite grade 5 de Chandler. Un traitement antibiotique avait été instauré. L’examen ORL dans le cadre d’un bilan étiologique retrouvait une lésion bourgeonnante développée au dépend du sinus maxillaire dont la biopsie avec examen anatomopathologique était en faveur d’un rhabdomyosarcome de type alvéolaire. CONCLUSION : Le bilan étiologique d’une cellulite orbitaire permet de ne pas méconnaitre une cause sinusienne telle qu’une tumeur maligne. Ce bilan doit comprendre un examen clinique approfondi, une imagerie orbito-crânienne, voire un examen anatomopathologique.

IntroductionLa schizophrénie et le traumatisme crânien (TC) sont deux problèmes majeurs de la santé publique. Parmi les complications neuropsychologiques et psychiatriques secondaires au traumatisme crânien, les psychoses post-traumatiques interrogent plusieurs cadres nosographiques. Cependant, les liens épidémiologiques entre TC et schizophrénie sont difficiles à établir [2]. ObjectifL’objectif de notre travail est de détailler les différentes hypothèses étiopahogéniques avancées dans la littérature à propos de la schizophrénie se développant au décours d’un TC.RésultatsCette entité clinique interroge les théories physiopathologiques de la schizophrénie dans une approche étiologique. Les modèles neurodégénératifs, de dysrégulation dopaminergique et neurodéveloppemental sont souvent utiles pour expliciter les troubles psychotiques post-traumatiques. Hypothèse dégénérativeLe TC peut entraîner une baisse des capacités de réserve cérébrale par une accumulation de peptide amyloïde bêta pourvoyeuse de déficits cognitifs. Le modèle interactif gène environnement entre le TC qui éprouve une vulnérabilité allélique de l’apolipoprotéine E et décrit dans la physiopathologie de la maladie d’Alzheimer. Le même modèle est transposable à la schizophrénie post-traumatique [1].Hypothèse neurodéveloppementaleLes lésions cérébrales microscopiques secondaires à un TC peuvent entraîner un remodelage neuronal induisant le développement d’un trouble schizophrénique chez un sujet vulnérable et prédisposé. La latence entre le TC et l’apparition des premiers symptômes cliniques correspond aux remaniements neuronaux [3].Hypothèse dopaminergiqueLa présence de symptômes psychotiques secondaires à un TC peut résulter d’une interaction entre la blessure cérébrale et une prédisposition neurobiologique anté-traumatique à la schizophrénie. L’efficacité des antipsychotiques sur les symptômes psychotiques post-traumatiques ou schizophréniques est un argument indirect suggérant le rôle d’une dysrégulation dopaminergiques dans ces pathologies.ConclusionLes avancées techniques de neuro-imagerie et de neurobiologie offrent des perspectives nouvelles pour la compréhension physiopathologique des troubles psychotiques post-traumatiques ainsi que son lien avec la schizophrénie primaire.

Objectif : Le cancer du sein chez la femme jeune est rare et a des caractéristiques épidémiologiques, diagnostiques et pronostiques propres. L’objectif de notre étude est d évaluer ’ les caractéristiques radiologiques (mammographiques, échographiques et par raisonance magnétique IRM du cancer du sein chez la femme jeune Algérienne, de moins de 35 ans. Matériels et méthodes : Etude prospectives concernant 204 patientes âgées de moins 35 ans, entre janvier 2017 et janvier 2020, chez lesquelles un diagnostic de cancer du sein a été porté. Elles ont toutes bénéficié d’une mammographie numérique, d’une échographie et d’une IRM mammaire. Résultats : La fréquence des cancers du sein de la femme âgée de 35 ans et moins dans notre série était de 10.6%, avec un âge moyen de 30,96 ans. En mammographies les lésions classées en BI-RADS 3 étaient de 7.21% et en BI-RADS 4 de 54.07%, par contre en échographie et en IRM les lésions classées en BI-RADS 3 étaient respectivement de 3.4% et .0.48%. Les images classées en BI-RADS 4 représentaient 32.69 % en échographie et 28.365% en IRM. Le type histologique était de type carcinome canalaire infiltrant de grade III et II selon Scarff-Bloom et Richardson (SBR) dans 96.11 % des cas . Conclusion : L’expression radiologique est souvent non spécifique et évocatrice d’une lésion suspecte, néanmoins nous avons constaté une plus grande fréquence de tumeurs d’allure bénigne en mammographie par rapport à l'échographie mammaire et à l’IRM mammaire. L’IRM mammaire reste donc utile dans la caractérisation lésionnelle et le bilan d’extension,

L'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est une méthode de choix pour le diagnostic, le pronostic et le suivi de pathologies des tissus mous. En effet, les forts contrastes entre les tissus peuvent être modulés à la demande. Cette technique n’a jusqu’à présent montré aucune influence néfaste, permettant des examens répétitifs à haute résolution.L’IRM quantitative (IRMq) est extrêmement intéressante, car elle fournit des cartes dans lesquelles chaque pixel contient une mesure d’un paramètre physique. Contrairement aux images conventionnelles, cette quantification aide à l’interprétation objective des images et fournit une échelle de comparaison entre examens et entre les patients.Parmi les paramètres physiques quantifiables, les temps de relaxation longitudinale (T1) et transversale (T2) sont les plus courants.La séquence Dual Echo Steady State (DESS) est utilisée en IRM ostéoarticulaire pour obtenir rapidement des images anatomiques et une cartographie T2 3D. En acquérant deux échos distincts, deux images à contrastes différents sont reconstruites. Leur rapport est utilisé pour obtenir des cartes T2, en le faisant correspondre à un dictionnaire calculé à partir de nombreux signaux simulés. Néanmoins, la séquence est sensible au mouvement, générant des artefacts et des variations dans les mesures de T2. Par conséquent, l’objectif principal de mon travail a été de développer une séquence DESS 3D rapide pour l’imagerie cérébrale permettant une estimation précise de T2 et une répétabilité élevée à 3T.Pour cela, j'ai d'abord identifié la cause de l'artefact présent sur les images cérébrales, grâce à l'insertion d'un module d’auto-synchronisation (SG). Sa phase étant corrélée au signal d'une ceinture respiratoire, les variations de B0 dues à la respiration ont ainsi été identifiées comme la source des artefact.Pour corriger cet artefact, une trajectoire spécifique à la technique Compressed Sensing (CS) a été optimisée pour regrouper rétrospectivement les données en plusieurs phases respiratoires et reconstruire les espaces de Fourier sous-échantillonnés en images de haute qualité. Pour augmenter la répétabilité de la méthode, l’encodage cartésien conventionnel a été remplacé par un encodage cartésien spiralé, qui répartit l'artefact sous forme de bruit sur les images. Des cartes 3D T2 ont ensuite été acquises avec une résolution spatiale isotrope de 1,2 mm, et étaient de haute qualité et reproductibles sur tous les volontaires.J’ai prouvé que la méthode d’acquisition couplée à la méthode de reconstruction mises en place au cours de cette thèse pouvait être utilisée sur des images obtenues à partir de différents imageurs, et de différents champs magnétiques (1,5T et 7T).Malgré ces améliorations, les valeurs de T2 sont courtes par rapport à une séquence Spin-Echo. Des simulations ont mis en évidence l’influence des variations de B0 sur les erreurs de T2, ainsi que la forte sensibilité de la DESS aux composantes à T2 courts. Pour corriger les mesures, un dictionnaire incluant des variations de B0 a été créé dans le cas où la séquence DESS serait appliquée sur un organe en mouvement comme le foie.Comme le T1 et le B1 doivent être mesurés pour corriger les mesures de T2, une estimation simultanée du T1 et T2 a été étudiée. Les trains d'écho de gradient au sein de la séquence MP2RAGE ont ainsi été remplacés par des trains DESS. L'optimisation des paramètres de séquence a été explorée via la méthode Cramer Rao Lower Bound afin d'obtenir des cartes T1 et T2 précises.En conclusion, grâce à l’implémentation d'un module d'auto-synchronisation, d'un encodage cartésien spiralé et d'une reconstruction Compressed-Sensing, la nouvelle séquence DESS permet une estimation rapide et répétable du T2 dans l'ensemble du cerveau, en 3D, à plusieurs champs magnétiques.Des améliorations sont nécessaires pour améliorer la précision du T2 et quantifier simultanément plusieurs paramètres via l'application d'une seule séquence
Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a method of choice for the diagnosis, prognosis and monitoring of pathologies in soft tissues. Indeed, strong contrasts between tissues are obtained and can be modulated on demand. This imaging technique has not shown any harmful influence, enabling repetitive high-resolution exams.Quantitative MRI (qMRI) has become incredibly interesting these last ten years, as it provides maps in which each pixel contains a measurement of a physical parameter. As such, contrarily to conventional images obtained on a gray scale, this MR quantification can be employed to obtain objective interpretations of the images, and to provide a scale for comparing time points and patients.Among the physics parameters that can be quantified, the longitudinal (T1) and the transversal (T2) relaxation times are the most common.The Dual Echo Steady State (DESS) sequence has often been used in musculo-skeletal MRI to rapidly obtain high-contrast morphological images and 3D quantitative T2 mapping. By acquiring two distinct steady-state free precession echoes, two images with different contrasts are built, whose ratio can be used to procure T2 maps by matching it to a computed dictionary of many simulated signals. Nonetheless, the sequence has often been described as sensitive to physiological motion, generating artifacts as well as discrepancies in T2 values. Consequently, the main objective of my work was to implement a rapid 3D DESS sequence for brain imaging that enables T2 estimation accurately and with high repeatability at 3T.To do so, I first identified the cause of the ghosting artifact present in the DESS brain images, through the insertion of a Self-Gating (SG) module. As, its phase was correlated to the signal retrieved from a respiratory belt, B0 variations due to breathing were consequently identified as the source of the ghosting on the brain images.To correct this artifact, a Compressed Sensing dedicated trajectory was implemented so as to retrospectively bin the data into multiple respiratory phases, and reconstruct undersampled k-spaces into images with high quality. To increase the repeatability of the method, the conventional Cartesian encoding was replaced by a Spiral Cartesian encoding, which further distributed the artifact as noise on the images. 3D T2 maps were then acquired with a spatial resolution of 1.2mm isotropic, and were of high quality and repeatable on all the volunteers.The new methodology was then implemented on a 1.5T and a 7T Siemens scanners. This proved that the corrected DESS method set in place during this PhD can be used on images obtained from different scanners, and different magnetic fields.Despite these improvements, the brain T2 values remained short compared to a Spin-Echo sequence. To investigate this issue, several simulations were performed and highlighted the influence of B0 variations in the T2 errors, as well as the high sensitivity to short T2 components. To correct the measurements, a dictionary taking into account multiple B0 variations was created. This will be useful in the case where the DESS sequence is applied on a moving organ like the liver.Also, as additional sequences have to be inserted into the protocol to correct the T2 measurements, a simultaneous T1 and T2 estimation was investigated. To reach this goal, the gradient echo trains within the MP2RAGE sequence were replaced by DESS trains. Sequence parameter optimization was explored via the Cramer Rao Lower Bound method so as to obtain both accurate T1 and T2 maps.In conclusion, through the implementation of a self-gating module, a spiral Cartesian encoding and a Compressed-Sensing acceleration, the new DESS sequence allows a rapid and repeatable estimation of T2 in the whole brain in 3D at multiple magnetic fields.Further improvements are needed to improve the T2 accuracy, and to simultaneously measure multiple quantitative parameters though the application of one sequence

Le cadre de ce travail est l'optimisation des protocoles d'IRM fonctionnelle cérébrale chez l'homme basés sur les propriétés paramagnétiques de la désoxyhémoglobine, sur un imageur à haut champ (3 Tesla). Cette technique expose à de nombreux obstacles méthodologiques. En particulier, les séquences Echo Planar choisies pour leur extrême rapidité d'acquisition, sont très sensibles à certains artefacts (déformations image dédoublée) et produisent un bruit acoustique intense. Ces effets sont aggravés par l'existence d'un haut champ magnétique. Nous avons proposé, validé et mis en œuvre des développements méthodologiques originaux pour corriger cerfains artefacts et améliorer les conditions de réalisation de ces études : Nous avons mis en œuvre une technique de correction des distorsions géométriques (selon P. Jezzard), que nous avons validée sur des mesures d'activation cérébrale. Pour supprimer l'image "fantôme" caractéristique des séquences Echo Planar, nous avons modifié une technique de double échantillonnage (selon Yang) pour l'Echo Planar à encodage continu, et programmé un algorithme spécifique de reconstruction. Le bruit de la séquence gênant la compréhension des stimuli verbaux, nous avons modifié des séquences, validées sur fantôme, comportant des périodes de silence pour présenter le matériel verbal aux sujets adaptées aux exigences temporelles des paradigmes "en bloc" et des paradigmes "événementiels". Nous avons développé et validé un outil pour corriger systématiquement les déphasages intercoupés dus à l'étalement dans le temps de l'échantillonnage des coupes d'un volume de cerveau, après avoir mis en évidence les biais que produisent ces déphasages. Pour appréhender les mouvements involontaires de la tête, une des principales causes d'échec dans les protocoles d'IRM fonctionnelle, nous avons démontré la faisabilité, sur fantôme et chez le volontaire, d'un système de mesure directe basé sur des marqueurs externes non protoniques
The aim of this work is to optimize functional studies of the human brain on a whole body 3 Tesla MRI scanner. A number of artifacts were to be fixed, mainly related to the Echo Planar Imaging sequence, which affords extremely fast acquisition rates, but is highly sensitive to strong artifacts (distortion, ghost image) and produces a high level of noise. These effects are even worsened at high magnetic field values. We proposed, validated and implemented sorne original methodological approaches to attenuate some artifacts and improve the quality of fMRI studies conducted in the laboratory. We have implemented a correction procedure for image distortions (from P. Jezzard) that we have validated on cerebral activation measurements. To suppress the ghost image, which is characteristic of Echo Planar Imaging, we modified a double sampling technique (from Yang), for continuous phase encoding Echo Planar Imaging, and we wrote a specifie algorithm needed for image reconstruction. To present auditory stimuli in the context of the high level of noise, we designed two modified Echo Planar sequences with the insertion of silent periods to present verbal material to the subject. One sequence is dedicated for blocked design experiments, the other for event-elated paradigms. The modified sequences were also validated in phantom studies. After having shown that sarnpling the brain slice by slice over time produced significant bias in images analysis, we have developed and implemented a correction algorithm to interpolate samples on the first slice acquisition time for each brain volume. Head motions are one of the main sources of unsuccessful fMRI studies. To measure the head position in the magnet, we demonstrate the feasibility of a method based on non proton fiducial markers, the position of which is measured by projections interleaved in the Echo Planat imaging scheme

Ce travail de recherche s'intéresse à la vectorisation au système nerveux central de la MIBG d'une part et de la FLT d'autre part. Pour cela, nous utiliserons des systèmes disposant d'une structure 1,4- dihydoquinoléine comme vecteurs. La synthèse des systèmes de vectorisation a tout d'abord été réalisée en chimie non radioactive. Concernant la MIBG, les résultats obtenus lors de précédents travaux nous ont conduit à envisager l'élaboration d'un système de vectorisation comportant un groupement espaceur entre le vecteur et la MIBG. Dans le cas de la FLT, nous nous sommes consacrés au développement d'un système dans lequel la FLT serait directement liée au vecteur par une liaison ester. Afin de pouvoir moduler les propriétés rédox de nos systèmes de vectorisation, nous avons synthétisé des 1,4-dihydroquinoléines présentant en position 6 et/ou 7 des groupements électroattracteurs ou électrodonneurs. Une étude en milieu acétonitrile/tampon PBS, pour évaluer l'influence de ces groupements sur la libération de la FLT, a été réalisée par un suivi CLHP. La radiosynthèse de ces systèmes a ensuite été menée afin d'évaluer la capacité des vecteurs 1,4- dihydroquinoléines à transporter la MIBG ou la FLT à travers la barrière hématoencéphalique (BHE). Ainsi, nous avons radiomarqué au carbone-11 les systèmes de vectorisation pour valider le passage de la BHE. Des études ex vivo chez le petit animal ont permis de suivre la pénétration cérébrale ainsi que la cinétique d'oxydation au niveau cérébral et en périphérie
This research work focuses on targeting MIBG or FLT to the central nervous system. The synthesis of 1,4-dihydroquinoline carriers was first carried out in a non-radioactive manner. Previous results led us to consider the use of a linker to connect MIBG to the carrier. Regarding FLT, we focused our interest in the development of a carrier system connected directly to FLT via an ester function. For modulating the redox properties of our delivery systems, we synthesized 1,4-dihydroquinolines having electron-donating or electron-withdrawing groups at position 6 and/or 7. A study in acetonitrile/PBS buffer to determine the influence of these groups on the release of FLT was performed by HPLC. The radiosynthesis of these targeting systems was then conducted to evaluate the ability of 1,4- dihydroquinolines to deliver MIBG or FLT across the blood brain barrier (BBB). Thus, using carbon-11, we radiolabeled the delivery systems to validate the BBB crossing. Small animais were used for ex vivo studies to monitor the brain penetration and the kinetics of oxidation in the brain and periphery

Les accidents vasculaires cérébraux représentent un problème de santé publique majeur sans aucun traitement disponible pour empêcher la perte neuronale. Le pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) semble un bon candidat thérapeutique, car ce peptide réduit considérablement le volume d’infarctus et restaure les déficits fonctionnels consécutifs à une ischémie cérébrale mais ses effets ont été étudiés essentiellement chez le rongeur. L’ensemble des travaux présentés dans cette thèse indique que le système PACAPergique présent dans le cerveau des primates est très proche de celui retrouvé chez les rongeurs et suggère que les effets neuroprotecteurs du peptide pourraient être transposés au primate même si la dose thérapeutique doit être choisie avec attention. Finalement, nous avons développé une sonde permettant de détecter l’activité de la caspase-3 in vivo, ce qui devrait accélérer les travaux concernant l’action anti-apoptotique du PACAP après une ischémie cérébrale
Stroke represents an important public health problem without any treatment to prevent cell loss. Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) seems to be a good therapeutic candidate because of its ability to reduce significantly infarct volume and to improve functional deficits after cerebral ischemia but the action has been mainly studied in rodents. The results of this PhD indicate that the PACAPergic system present in the brain of primates is closely related to the one found in rodents and suggest that the neuroprotective effects of the peptide might be transposed to the primate even if the therapeutic dose should be carefully chosen. Finally we have developed a probe that allowed to detect caspase-3 activity in vivo which should speed up the experiments concerning the antiapoptotic action of PACAP after a cerebral ischemia

Ce mémoire porte sur la modélisation de blocs 3D d'images texturées. L'objectif principal est de développer de nouveaux modèles paramétriques 3D qui permettent de caractériser une grande classe de textures. L'outil mathématique mis à contribution pour construire ces modèles est la décomposition de Wold des processus aléatoires discrets multidimentionnels. L'étude réalisée montre que tout bloc d'images texturées, considéré comme une réalisation d'un processus aléatoire homogène 3D, est la somme de quatre composantes orthogonales : une composante purement aléatoire, une composante harmonique et deux composantes évanescentes dites champ évanescent de type 1 et champ évanescent de type 2. Pour exploiter ce résultat théorique, nous proposons des modèles paramétriqaues adéquats pour approximer séparément les quatre composantes. A travers différentes études expérimentales, nous montrons que la modélisation fondée sur la décomposition de Wold 3D offre la possibilité de caractériser des blocs d'images présentant séparément ou à la fois les trois aspects fondamentaux des textures 3D : l'aspect aléatoire, l'aspect périodique et l'aspect directionnel. Les modèles proposés ont été utilisés pour le fitrage des blocs sismiques 2D fournis par le laboratoire commun "LASIS" CNRS-TOTAL. Dans ce contexte applicatif la décomposition de Wold 3D consiste, d'une part, à identifiier et à séparer les différents signaux qui composent la donnée sismique, et d'autre part, à distinguer parmi les composantes extraites celles qui représentent le signal sismique, après quoi le filtrage devient aisé.

Ce travail aborde la reconstruction tomographique 3-D des artères coronaires à partir d'une séquence de projections acquise en imagerie rotationnelle R-X. Nous proposons deux méthodes régularisées pour résoudre le problème inverse à partir d'un faible nombre de projections. La première est formulée comme un problème d'optimisation statique dont la résolution s'appuie sur la théorie de l'inversion statistique. Elle met en œuvre un algorithme de Maximum a Priori (MAP) dans lequel des régularisations de type L0, L1 et L2 sont évaluées. La seconde est formulée comme un problème d'optimisation dynamique orienté objet. Elle introduit un modèle morphologique de la structure à reconstruire sous la forme d'un modèle géométrique 3-D de l'arbre artériel formé de sa ligne centrale et de son contour. La résolution du problème inverse vise à minimiser l'énergie de déformation du modèle à la fois dans l'espace et le temps. Enfin l'hypothèse initiale d'une segmentation préalable des structures permet de se ramener à un problème de reconstruction éparse et de limiter le nombre de paramètres dans le système à résoudre en restreignant la recherche de la solution à l'intérieur d'un sous domaine de f. La précision et les limites de chaque algorithme sont évaluées et comparées sur un fantôme de cœur dynamique construit à partir d'une séquence de volumes acquise sur un scanner multibarettes, traitée pour extraire l'arbre coronaire et reconstruire une séquence de 20 volumes, ensuite intégrée dans un simulateur de rotationnel pour simuler une séquence de 80 projections à niveaux de gris
This work addresses the 3-D reconstruction of coronary arteries from a limited number of projections in rotational angiography. We propose two approaches to solve the ill-posed inverse problem. The first one is formulated as a statistical reconstruction problem and uses a Maximum a Priori (MAP) algorithm, in which L0, L1 and L2 regularizations are evaluated. The second one applies an object-oriented reconstruction, introducing a morphological model of the structure to be reconstructed. It is formed by the coronary artery centerlines and contours. The inverse problem resolution leads to minimize the strain energy of the model in both space and time. Finally the initial assumption of a prior segmentation of the structures leads to a sparse reconstruction problem that allows the parameter number in the system and the search for the solution to be restricted within a subdomain of f. The accuracy and limitations of each algorithm are evaluated and compared using a dynamic heart phantom. This dynamic sequence has been built from patient data acquired on a MSCT scan. A C-arm rotational R-X coronary angiography was then simulated using the Siemens Axiom System imaging protocol to build a sequence of 80 grey level projections

Ces travaux de thèse portent sur l’application de l’imagerie fonctionnelle ultrasonore à des nouvelles techniques d’imagerie préclinique chez le rongeur. L'imagerie fonctionnelle ultrasonore (fUS) est une modalité d’imagerie cérébrale qui se base sur l’imagerie Doppler. Elle permet d'imager l'activité vasculaire cérébrale avec une très bonne sensibilité grâce à une méthode innovante d’illumination du milieu acoustique. Dans un premier temps, un dispositif a été mis au point pour permettre l’imagerie fonctionnelle transcrânienne chez la souris éveillée, libre de ses mouvements. Nous l’avons appliqué à l’observation de l’altération de la connectivité fonctionnelle induite par un modèle de la maladie d’Alzheimer. L’étude éveillée nous a permis de mesurer des altérations de la connectivité fonctionnelle significatives et dépendantes de la dose administrée. La robustesse de ces mesures a été validée par un classifieur automatisant la distinction des états pathologiques par apprentissage supervisé. En utilisant un nouveau type de scanner échographique et en implémentant des nouvelles séquences d’illumination acoustique codées, nous avons également élargi le champ de vue de l’imagerie fonctionnelle ultrasonore à la troisième dimension. La technologie a permis d’étendre les capacités d’acquisition des ultrasons fonctionnels à l’imagerie fonctionnelle 4D du cerveau entier. Enfin, nous avons appliqué la méthode d’élastographie ultrasonore par onde de cisaillement à l’évaluation de la dureté de zones fonctionnelles dans le cerveau. Ces travaux de thèse ont permis d’étendre les perspectives de l’imagerie fonctionnelle ultrasonore préclinique pour la recherche en neurosciences
This thesis focuses on the application of functional ultrasound imaging for new pre-clinical imaging modalities in rodents. Functional Ultrasound imaging (fUS) is a brain imaging modality based on Doppler imaging which makes possible to image the cerebral vascular activity with a very good sensitivity. As a first step, a new acquisition device was developed to allow transcranial functional imaging in awake, freely moving mice. We applied this device to measure the alteration of functional connectivity induced by a drug model of Alzheimer's disease. The pharmacodynamic study in awake mice allowed us to measure stable and dose dependent alterations in functional connectivity. The study was validated by a classifier automating the distinction of the pathological states using supervised learning. Using a new type of ultrasound scanner, we have also expanded the field of view of fUS imaging to the third dimension. The implemented technology has extended fUS acquisition capabilities to 4D functional. High quality films of the volume cerebral blood dynamics were obtained in rats and showed the feasibility of 4D fUS technology through different functional measurement applications. Finally, we applied the method of supersonic shear wave elastography to the evaluation of the stiffness of functional areas in the brain. We were able to monitor the brain activity by tracking changes in blood volume and at the same time generating shear waves to determine the stiffness of activated functional regions following external stimulations. The work carried out in this thesis has expanded the perspectives of pre-clinical ultrasound functional imaging for neuroscience research

De nombreuses études indiquent que le sommeil favorise la consolidation mnésique. Toutefois, les relations entre les stades de sommeil et les différents systèmes mnésiques méritent d’être mieux comprises. Cette thèse vise à préciser les liens entre sommeil et mémoire chez le sujet sain, jeune et âgé, et dans la maladie d’Alzheimer (MA). Nous avons tout d’abord mené deux études évaluant, chez le sujet jeune, l’effet d’une privation partielle de sommeil sur la mémoire épisodique et les effets d’amorçage. Ainsi, la consolidation en mémoire épisodique requiert à la fois du sommeil paradoxal et du sommeil lent profond alors que les effets d’amorçage ne semblent pas tributaires du sommeil. Dans un second travail portant sur le vieillissement et la MA, nous avons réalisé une évaluation neuropsychologique, un enregistrement de sommeil et un examen TEP au repos. Chez les patients en début de MA, les troubles du sommeil ne sont pas plus sévères que chez les sujets âgés sains. Les sujets âgés, malgré une dégradation de leur sommeil, ont des performances mnésiques comparables à celles de sujets jeunes, et corrélées, pour les tests de mémoire épisodique, au sommeil lent profond. Chez les patients, une analyse de corrélations a révélé l’existence de troubles de la mémoire épisodique, dans ses composantes antérograde et rétrograde, liés à un dysfonctionnement d’un vaste réseau cérébral impliquant notamment les régions temporales internes et externes, les régions frontales, le précuneus et le cortex cingulaire postérieur. Un lien entre le métabolisme de l’hippocampe et de régions néocorticales et la quantité de sommeil lent profond a également été mis en évidence.