Dissertations / Theses on the topic 'Réseaux vasculaires'
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Risser, Laurent. "Analyse quantitative de réseaux micro-vasculaires intra-corticaux." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30011.
Full textAbstract:
Cette thèse développe une étude quantitative du réseau micro-vasculaire intra-cortical obtenu à partir d'une méthode originale d'imagerie micro-tomographique possédant une résolution micrométrique sur toute l'épaisseur de la substance grise. La première partie de la thèse concerne le traitement des images 3D de très grosse taille provenant de différents types de cortex sains et tumoraux chez le rat et le primate. Des méthodes classiques sont utilisées pour binariser et squelettiser les images. L'influence du protocole expérimental sur les données obtenues est évalué. Une méthode originale et performante de raccordement des vaisseaux mal injectés est proposée, développée, validée et testée. La deuxième partie de la thèse concerne l'analyse statistique des réseaux micro-vasculaires. Nous distinguons l'analyse géométrique, l'analyse locale et l'analyse topologique. L'analyse géométrique décrit la répartition spatiale micro-vasculaire à travers l'étude de la densité vasculaire et de la distance tissu/vaisseau. La nature multi-échelle de cette répartition spatiale a été mise en évidence par des analyses spectrales et fractales. Les volumes élémentaires représentatifs associés à cette répartition ont été évalués, et des différences significatives entre tissu sains et tumeurs ont été mesurées. L'analyse locale des longueurs de vaisseaux exhibe systématiquement une distribution exponentielle très nette qui met en évidence une longueur caractéristique pour chaque tissu analysé. Ces longueurs caractéristiques sont significativement différentes entre primates adultes et nouveaux nés. Ces résultats corroborent l'analyse effectuée sur les densités vasculaires et font émerger le schéma d'une maturation vasculaire développementale essentiellement associée à la croissance du lit capillaire. .This work is a quantitative investigation of intra-cortical micro-vascular networks using a new micro-tomography imaging protocol which permits a complete scan of the entire gray matter with a micron resolution. The first part of the PhD is devoted to the analysis of very large 3D images coming from healthy rats and marmosets primate cortex, as well as tumour implanted rats brains. Classical methods are used for binarisation and squeletonization of the images. The influence of the experimental protocol on the obtained images is evaluated. A fast and original method is proposed to fill the gaps of incompletely injected vessels the efficiency of which is tested and validated. The second part of the PhD is concerned by the statistical analysis of geometrical, local and topological properties of micro-vascular networks. Geometrical properties are related to the spatial distribution of vessels from studying the vascular density and the vessel/tissue distance map. We brought to the fore the multi-scale properties of those fields from fractal and spectral analysis up to a some cut-off which defines the typical length-scale of an elementary representative volume. We found that this length-scale significantly differ in normal and tumoral tissues. The local analysis of vessel's segment length systematically exhibits exponential distribution, which leads to some characteristic segments length. Those length significantly differ in adult and new-born primates tissues. This analysis is consistent with the result obtained on the vascular density and leads to the conclusion that developmental angiogenesis occurs mainly at the capillary scale. .
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Villaret, Aurélie. "Caractérisation des réseaux vasculaires du tissu adipeux humain." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/2780/.
Full textAbstract:
Ce travail a permis de caractériser les cellules endothéliales (CEs) (CD34+/CD31+) du tissu adipeux (TA) humain et d'analyser l'impact du degré d'adiposité des patients, mais aussi de la localisation du TA, sur leur nombre, leur phénotype et leur intégrité. La densité vasculaire, comme le nombre de CEs, par volume de TA sous-cutané (SC) reste stable chez les sujets obèses (OB) comparés aux normo-pondérés (NP). Ce résultat démontre que l'extension des réseaux vasculaires suit le développement du TA au cours de l'obésité. Les adipocytes, du TA viscéral (VS) de sujets OB, présentent un phénotype hypoxique malgré la présence d'un réseau vasculaire plus dense. Chez les patients OB, la densité capillaire et le nombre de CEs sont plus élevés dans le VS par rapport au SC démontrant une différence de densité vasculaire selon la localisation du TA. Les CEs natives du TA, isolées par immunosélection/déplétion, présentent un phénotype pro-inflammatoire et angiogénique chez les sujets OB par rapport aux NP, de façon plus marquée dans le TA VS que dans le SC. Ce phénotype est associé à une augmentation de la perméabilité endothéliale mise en évidence par l'extravasation de protéines plasmatiques. Afin de déterminer les mécanismes responsables des différences de phénotype avec l'obésité et la localisation de TA, des marqueurs de la sénescence cellulaire ont été étudiés. Les CEs présentent une augmentation de ces marqueurs avec l'obésité dans le SC et selon la localisation du TA (VS/SC). Les sécrétions adipocytaires stimulent l'entrée en sénescence des CEs du TA, un effet mimé par la leptine et le VEGFA. Enfin, les sécrétions adipocytaires sont capables d'induire le processus de sénescence dans des CEs provenant d'autres lits vasculaires. En conclusion, chez l'homme, l'obésité est associée à des altérations du nombre et de l'intégrité des CEs du TA mais aussi à une augmentation de leur état d'activation. La promotion de la sénescence des CEs par les sécrétions adipocytaires pourrait conduire à une perte de l'intégrité endothéliale chez les sujets OB, associée à un état pro-inflammatoire, notamment au niveau viscéral. La dysfonction endothéliale au niveau de la circulation générale pourrait donc être favorisée par les effets systémiques de ces sécrétions promouvant l'entrée en sénescence des CEsThe present PhD research was undertaken to characterize native human adipose tissue (AT) endothelial cells (ECs) and to analyze the impact of adiposity degree and AT location on their number, phenotype, and integrity. Vessel density as well as ECs number per AT volume were stable in obese subjects compared to lean, suggesting that extension of vascular network follows AT development during obesity. VSAT adipocytes from obese subjects show a hypoxic phenotype despite the presence of a dense vascular network. Native AT-ECs show a pro-inflammatory and angiogenic phenotype in obese patients compared to lean, more marked in VSAT than in SCAT. This phenotype is associated with an increased endothelial permeability shows by plasma proteins leakage. To determine the mechanisms causing phenotype differences in obesity and AT location, senescence markers were studied. AT-ECs show an increased expression of these markers with obesity and AT location (VS/SC). Adipocyte secretion stimulated AT-ECs to undergo senescence, an effect mimicked by leptin and VEGFA. Finally, adipocyte secretions induced senescence process into micro-vascular ECs from other vascular beds. To conclude, human obesity is associated with alterations in AT-ECs number and integrity but also with an increased activation state of the ECs. Promotion of premature ECs senescence by the AT-microenvironment might lead to a loss of endothelial integrity in human obesity, associated with a pro-inflammatory state, especially into VSAT. Endothelial dysfunction into whole body circulatory network could be promoted by adipocyte secretions stimulating ECs to undergo senescence
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Tarabay, Ranine. "Simulations des écoulements sanguins dans des réseaux vasculaires complexes." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD034/document.
Full textAbstract:
Au cours des dernières décennies, des progrès remarquables ont été réalisés au niveau de la simulation d’écoulements sanguins dans des modèles anatomiques réalistes construits à partir de données d'imagerie médicale 3D en vue de simulation hémodynamique et physiologique 3D à grande échelle. Alors que les modèles anatomiques précis sont d'une importance primordiale pour simuler le flux sanguin, des conditions aux limites réalistes sont également importantes surtout lorsqu’il s’agit de calculer des champs de vitesse et de pression. La première cible de cette thèse était d'étudier l'analyse de convergence des inconnus pour différents types de conditions aux limites permettant un cadre flexible par rapport au type de données d'entrée (vitesse, pression, débit, ...). Afin de faire face au grand coût informatique associé, nécessitant un calcul haute performance, nous nous sommes intéressés à comparer les performances de deux préconditionneurs par blocs; le preconditionneur LSC (Least-Squared Commutator et le preconditionneur PCD (Pressure Convection Diffusion). Dans le cadre de cette thèse, nous avons implémenté ce dernier dans la bibliothèque Feel++. Dans le but de traiter l'interaction fluide-structure, nous nous sommes focalisés sur l'approximation de la force exercée par le fluide sur la structure, un champ essentiel intervenant dans la condition de continuité pour assurer le couplage du modèle de fluide avec le modèle de structure. Enfin, afin de valider nos choix numériques, deux cas tests ont été réalisés et une comparaison avec les données expérimentales et numériques a été établie et validée (le benchmark FDA et le benchmark Phantom)Towards a large scale 3D computational model of physiological hemodynamics, remarkable progress has been made in simulating blood flow in realistic anatomical models constructed from three-dimensional medical imaging data in the past few decades. When accurate anatomic models are of primary importance in simulating blood flow, realistic boundary conditions are equally important in computing velocity and pressure fields. Thus, the first target of this thesis was to investigate the convergence analysis of the unknown fields for various types of boundary conditions allowing for a flexible framework with respect to the type of input data (velocity, pressure, flow rate, ...). In order to deal with the associated large computational cost, requiring high performance computing, we were interested in comparing the performance of two block preconditioners; the least-squared commutator preconditioner and the pressure convection diffusion preconditioner. We implemented the latter, in the context of this thesis, in the Feel++ library. With the purpose of handling the fluid-structure interaction, we focused of the approximation of the force exerted by the fluid on the structure, a field that is essential while setting the continuity condition to ensure the coupling of the fluid model with the structure model. Finally, in order to assess our numerical choices, two benchmarks (the FDA benchmark and the Phantom benchmark) were carried out, and a comparison with respect to experimental and numerical data was established and validated
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Kyriacos, Soula. "Réseaux vasculaires, analyse fractale et modélisation de la croissance." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/nq35605.pdf.
Full text
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Cohen, Emmanuel. "Cartographie, analyse et reconnaissance de réseaux vasculaires par Doppler ultrasensible 4D." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLED046/document.
Full textAbstract:
Le Doppler ultrasensible est une nouvelle technique d'imagerie ultrasonore permettant d'observer les flux sanguins avec une résolution très fine et sans agent de contraste. Appliquée à l'imagerie microvasculaire cérébrale des rongeurs, cette méthode produit de très fines cartes vasculaires 3D du cerveau à haute résolution spatiale. Ces réseaux vasculaires contiennent des structures tubulaires caractéristiques qui pourraient servir de points de repère pour localiser la position de la sonde ultrasonore et tirer parti des avantages pratiques des appareils à ultrason. Ainsi, nous avons développé un premier système de neuronavigation chez les rongeurs basé sur le recalage automatique d'images cérébrales. En utilisant des méthodes d’extraction de chemins minimaux, nous avons développé une nouvelle méthode isotrope de segmentation pour l’analyse géométrique des réseaux vasculaires en 3D. Cette méthode a été appliquée à la quantification des réseaux vasculaires et a permis le développement d'algorithmes de recalage de nuages de points pour le suivi temporel de tumeursUltrasensitive Doppler is a new ultrasound imaging technique allowing the observation of blood flows with a very fine resolution and no contrast agent. Applied to cerebral microvascular imaging in rodents, this method produces very fine vascular 3D maps of the brain at high spatial resolution. These vascular networks contain characteristic tubular structures that could be used as landmarks to localize the position of the ultrasonic probe and take advantage of the easy-to-use properties of ultrasound devices such as low cost and portability. Thus, we developed a first neuronavigation system in rodents based on automatic registration of brain images. Using minimal path extraction methods, we developed a new isotropic segmentation framework for 3D geometric analysis of vascular networks (extraction of centrelines, diameters, curvatures, bifurcations). This framework was applied to quantify brain and tumor vascular networks, and finally leads to the development of point cloud registration algorithms for temporal monitoring of tumors
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BOŁDAK, Cezary. "Extraction et caractérisation 3D des réseaux vasculaires en imagerie scanner multibarette : application aux réseaux des membres inférieurs et des coronaires." Rennes 1, 2003. http://www.theses.fr/2004REN10092.
Full textAbstract:
Une approche hybride pour la segmentation des réseaux vasculaires a été développée qui combine une méthode de suivi de la structure, exploitant une technique de moments géométriques 3D, pour l'estimation des paramètres du vaisseau (position de l'axe central, diamètre et orientation locale en tout point de l'axe central) avec une technique de modèle déformable ("level set") pour affiner la détection des calcifiactions pariétales et l'extraction du contour endoluminal en présence de pathologies. Ce travail a été réalisé dans le cadre d'un partenariat avec la société Siemens et les services de radiologie et cardiologie interventionnelles du CHU de Rennes. Il a fait l'objet de deux évaluations respectivement sur les réseaux des membres inférieurs et sur les coronaires à partir de bases de données acquises sur un système scanner multibarette (matériel Siemens, Somaton Plus 4 Volume Zoom).
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Passat, Nicolas. "Contribution à la segmentation des réseaux vasculaires cérébraux obtenus en IRM : Intégration de connaissance anatomique pour le guidage d'outils de morphologie mathématique." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2005. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2005/PASSAT_Nicolas_2005.pdf.
Full textAbstract:
L'analyse par les radiologues des ARM (angiographies par résonance magnétique) cérébrales est une tâche ardue en raison du volume des données à traiter et du nombre croissant d'examens réalisés. La création de méthodes de segmentation des vaisseaux cérébraux à partir de telles images constitue donc un domaine de recherche répondant à un réel besoin en imagerie médicale. Cette thèse est dédiée au développement de telles méthodes. L'effort y est notamment focalisé sur la capacité à adapter leur comportement aux images traitées et à leur valeur sémantique. Ce concept d'adaptativité est mis en oeuvre au travers de l'intégration de connaissance anatomique de haut niveau qui a pour but de guider des outils de traitement d'image. La première partie des travaux présentés consiste à proposer des solutions préalables de modélisation de cette connaissance. La notion d'atlas, déjà éprouvée avec succès sur des structures non vasculaires, y est développée. Deux types d'atlas sont proposés, chacun d'eux tirant parti de la nature multimodale (angiographique et morphologique) des images considérées pour modéliser des éléments de connaissance anatomique relative aux vaisseaux cérébraux. La seconde partie des travaux porte sur le développement de méthodes de segmentation utilisant cette connaissance pour guider des outils de morphologie mathématique. Ces méthodes, basées sur la croissance de région, la ligne de partage des eaux, la transformée en tout ou rien à niveaux de gris et la réduction homotopique, utilisent les atlas proposés pour adapter ou contraindre le comportement de ces outils aux particularités des images. Cette thèse se présente ainsi comme une introduction à une nouvelle méthodologie de segmentation des structures vasculaires qui tend à associer le potentiel des outils de traitement d'image actuels avec l'approche par apprentissage et utilisation de connaissances qui est généralement l'apanage des spécialistes humainsAnalysing cerebral MRA (magnetic resonance angiography) is a hard task for radiologists, because of the large size of the data and the increasing number of exams being performed. Creation of cerebral vessel segmentation methods from such images then constitutes a research area of great importance in medical imaging. This thesis is devoted to the development of such methods. It is especially focused on their ability to adapt their behaviour to the processed images and their semantic value. This concept of adaptivity is developed by considering high level anatomical knowledge which can be used for guidance of image processing tools. The first part of the presented work consists in proposing preliminary solutions for knowledge modelling. The atlas notion, which has already been successfully used for non vascular structures, is then developed. Two kinds of atlas are proposed, each one taking advantage of multi-modality (angiographic and morphologic) properties of the considered images in order to model anatomical knowledge elements related to brain vessels. The second part of the work deals with the development of segmentation methods using this knowledge for guiding mathematical morphology tools. These methods, based on region-growing, watershed, grey-level hit-or-miss transform and homotopic thinning, use the proposed atlases to fit or constraint the behaviour of these image processing tools with respect to the image properties. This thesis can be considered as an introduction to a new methodology of vascular structure segmentation, which tends to fuse the potential of the existing image processing tools with learning and knowledge based strategies which are generally only used by human specialists
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Khalid, Mohamed Nabil. "Synthèse, caractérisation, stérilisation et étude des propriétés de réseaux à base de chitosane : application à la libération contrôlée pour l'administration orale et comme enrobage pour des prothèses endovasculaires." Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA114812.
Full text
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Baronnet-Chauvet, Flore. "IRM fonctionnelle au repos après un accident ischémique : de la connectivité fonctionnelle au handicap." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066229/document.
Full textAbstract:
L’étude des réseaux cérébraux en IRM fonctionnelle au repos est de plus en plus utilisée chez les patients victimes d’accidents vasculaires cérébraux. La majorité des études se sont focalisés sur les déficits moteurs, attentionnels ou phasiques. Dans ce travail, nous avons étudié l’impact du handicap global sur la connectivité fonctionnelle de grands réseaux corticaux à la phase subaiguë d’infarctus cérébraux. Ce travail a porté sur 50 patients ayant subi un premier infarctus sus-tentoriel (29 hommes, 22 AIC gauche, 57 ± 14 ans, délai médian après l’AIC = 4.5 semaines) et 75 témoins (27 hommes, 55 ± 15 ans). Sept réseaux de repos ont été étudiés à partir d’une analyse en graine et nous avons distingué pour chacun les connectivités fonctionnelles interhémisphérique, ipsi et contralésionnelle. Les 22 patients sans handicap (mRS = 0/1) avaient une connectivité normale alors qu’une diminution diffuse et bilatérale était observée chez les 28 patients avec handicap, expliquant 22% de la variance. Les analyses post-hoc ont montré que ces différences s’observaient essentiellement entre les patients sans handicap et ceux avec handicap léger et portaient surtout sur le mode par défaut et un réseau exécutif. Nous avons calculé pour chacun un score d’intégrité de la connectivité fonctionnelle permettant de résumer l’ensemble de ces altérations. Cet outil simple permettait de prédire le handicap résiduel avec une spécificité de 91% et une sensibilité de 86%. Nous avons donc observé une diminution diffuse de la connectivité fonctionnelle des réseaux de repos chez les patients ayant un handicap résiduel, alors qu’une connectivité normale marquait un excellent pronostic fonctionnelResting-state functional MRI is increasingly used to investigate brain networks in stroke patients. Most studies focused specifically on motor, attentional and language deficits. Here we have investigated the relationships between global post-stroke disability and functional connectivity of seven major cortical networks in subacute ischemic stroke patients. We have studied 50 patients with first-ever unilateral hemispheric stroke (29 men, 22 left strokes, 57 ± 14 years) with a median post-stroke delay of 4.5 weeks and 75 healthy volunteers (27 men, 55 ± 15 years). Seven cortical networks were characterized with a seed-based approach and for each network we distinguished inter-hemispheric, ipsi- and contra-lesional functional connectivity. The 22 patients without disability (modified Rankin’s scale 0-1) had normal functional connectivity in all networks whereas the 28 disabled patients had widespread and bilateral decreases in functional connectivity explaining 22 % of the variance. Secondary analyses showed that abnormalities mainly differentiate no disability from mild disability and may predominate in default-mode and top-down control networks. We have computed for each subject a functional connectivity index that summarizes all these abnormalities. This simple tool was strongly predictive of residual disability with a specificity of 91% and a sensitivity of 86%. In conclusion, widespread and bilateral alterations in cortical connectivity occur in disabled subacute stroke patients, whereas normal indicate excellent global outcome
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Verscheure, Leslie. "Description symbolique d’une arborescence vasculaire : application au réseau vasculaire cérébral." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10090/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s’intéresse à la description symbolique d’arborescences vasculaires issues d’images 3D multimodales. Ce travail vise à fournir un cadre méthodologique global pour l’analyse de telles structures et plus particulièrement pour l’arbre vasculaire cérébral. Le domaine d’application clinique visé est la neurochirurgie, notamment pour la planification du geste du praticien. Notre principale contribution est le développement d’une méthode de squelettisation 3D, adaptée aux formes tubulaires et judicieuse pour la description symbolique. Nous proposons de baser la méthode de squelettisation sur la construction de l’arbre de des plus courts chemins de Dijkstra. Ainsi, nous extrayons la branche principale qui correspond à la branche la plus longue de l’arbre de Dijkstra, puis, nous détectons de manière itérative chaque branche annexe en conservant les branches de l’arbre de longueur supérieure à un seuil fixé. Puisque notre squelettisation se réalise de manière itérative, nous possédons les informations locales à chacune des branches. De cette manière, la description symbolique est facilitée et consiste alors en un partitionnement du squelette permettant la collecte de ces informations. Les algorithmes ont été implémentés sous la plateforme logicielle du laboratoire, ArtiMed, et évalués sur données simulées et cliniques. L’évaluation des méthodes de squelettisation et de description symbolique a fait l’objet de l’élaboration d’un plan d’expérience spécifique consistant en une comparaison des résultats sur une série de 18 rotations du volume initialThis thesis describes the methodology and the evaluation of a symbolic description method applied on vascular trees from multimodal 3D images. This work aims to supply a global methodological framework for the analysis of such structures and, more particularly, for the cerebral vascular tree. The clinical application field is neurosurgery and particularly neurosurgery planning. Our method is based on the application of the minimum cost-spanning tree using Dijkstra’s algorithm and seems well appropriate to tubular objects. We skeletonize the structure in two stages: first, we extract the main branch which corresponds to the longest branch of the Dijkstra’s tree, then, we detect iteratively every secondary branch by keeping the branches of the tree which length is superior to a fixed threshold. Since our skeletonization works in an iterative way, we possess local information for each branch. In this way, the symbolic description is facilitated and consists in a partitioning of the skeleton to collect the descriptive characteristics. Algorithms were implemented on the laboratory software platform (ArtiMED) developed in Borland C++ and estimated on digital and clinical data. The evaluation scheme adopts a specific experiment approach consisting in a comparison of the results of a series of 18 rotations of the initial volume
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Guibert, Romain. "Analyse des écoulements micro-vasculaires cérébraux." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00491347.
Full textAbstract:
Ces travaux s'intéressent à la micro-hydrodynamique des écoulements sanguins cérébraux dans les réseaux micro-vasculaires. A partir d'images tridimensionnelles haute résolution obtenues par micro-tomographie, les réseaux micro-vasculaires sont numérisés après différentes étapes de traitement d'images. Une résolution numérique approchée des écoulements sanguins quasi-statique de type réseau est développée. Cette approche permet à la fois de prendre en compte la structure géométrique micro-vasculaire complexe et les interactions hydrodynamiques non-locales des hématies confinées qui s'écoulent en son sein. La méthode proposée permet l'évaluation des distributions de pression, d'hématocrite et de débit sur des volumes cérébraux d'une dizaine de millimètres cube où quelques dizaines de milliers de segments vasculaires sont présents. L'analyse systématique des modèles de rhéologie sanguine existant montrent la prépondérance du choix du modèle de viscosité, à opposer au faible impact de la séparation de phase sur l'écoulement, phénomène pour lequel nous proposons aussi une modélisation alternative. De plus, nous avons analysé la perfusion sanguine cérébrale, et l'organisation générale des écoulements corticaux. Dans la situation physiologique normale, nous quantifions les territoires vasculaires qui sont les unités fonctionnelles micro-vasculaires. Nous évaluons leur évolution et leur robustesse dans des contextes pathologiques modèles et notamment pour les micro-accidents vasculaires cérébraux.
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Guibert, Romain. "Analyse des écoulements micro-vasculaires cérébraux." Phd thesis, Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/1803/.
Full textAbstract:
Ces travaux s'intéressent à la micro-hydrodynamique des écoulements sanguins cérébraux dans les réseaux micro-vasculaires. A partir d'images tridimensionnelles haute résolution obtenues par micro-tomographie, les réseaux micro-vasculaires sont numérisés après différentes étapes de traitement d'images. Une résolution numérique approchée des écoulements sanguins quasi-statique de type réseau est développée. Cette approche permet à la fois de prendre en compte la structure géométrique micro-vasculaire complexe et les interactions hydrodynamiques non-locales des hématies confinées qui s'écoulent en son sein. La méthode proposée permet l'évaluation des distributions de pression, d'hématocrite et de débit sur des volumes cérébraux d'une dizaine de millimètres cube où quelques dizaines de milliers de segments vasculaires sont présents. L'analyse systématique des modèles de rhéologie sanguine existant montrent la prépondérance du choix du modèle de viscosité, à opposer au faible impact de la séparation de phase sur l'écoulement, phénomène pour lequel nous proposons aussi une modélisation alternative. De plus, nous avons analysé la perfusion sanguine cérébrale, et l'organisation générale des écoulements corticaux. Dans la situation physiologique normale, nous quantifions les territoires vasculaires qui sont les unités fonctionnelles micro-vasculaires. Nous évaluons leur évolution et leur robustesse dans des contextes pathologiques modèles et notamment pour les micro-accidents vasculaires cérébrauxThis work is concerned with the hydrodynamics of blood flow in micro-vascular cerebral networks. The micro-vascular networks are reconstructed from specimens using high resolution three-dimensional micro-tomography imaging and post-processing techniques. A numerical quasi-static approximation of blood flow is then developed. This approach allows to account for both the complex geometric structure of micro-vascular networks and the non-local hydrodynamic interactions of red blood cells flowing within them. The proposed method permits the evaluation of pressure, hematocrit and flow distributions over cortical brain volumes of about ten cubic millimeters containing tens of thousands of vascular segments. A systematic analysis of blood rheology models demonstrate the importance of the choice of viscosity model, in contrast to the low impact of the phase separation on the flow, a phenomenon for which we also offer alternative model. Moreover, we analyse the the cerebral blood perfusion and the general organisation of cortical blood flow. We quantify the vascular regions that are essentially micro-vascular functional units under normal physiological conditions and assess their evolution and robustness in pathological contexts such as for cerebral micro-strokes
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Lauwers, Frédéric. "Etude quantitative tridimensionnelle du réseau micro-vasculaire du cortex cérébral humain." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/173/.
Full textAbstract:
Des informations anatomiques quantitatives précises sont indispensables à la compréhension de la microcirculation du cortex cérébral humain. Le but de ce travail est d'introduire une méthode d'analyse tridimensionnelle des vaisseaux permettant d'obtenir les données morphométriques et topologiques pertinentes, indispensables à une approche biomécanique du système. Les images sont numérisées en microscopie confocale à partir de coupes d'un cerveau injecté à l'encre de Chine. Une étape de segmentation automatique permet d'obtenir des informations directes sur la morphométrie et la topologie du réseau. L'analyse tient compte de la dualité du réseau Les artérioles et les veinules corticales ont une structure arborescente alors que le réseau capillaire est un réseau maillé. L'extraction des arborescences utilise une méthode originale respectant une contrainte de résistance. Les arborescences sont soumises à une analyse topologique (système de Strahler) et quantitative complète (longueur, diamètre, géométrie des bifurcations, rapports de branchement). Une analyse spatiale de la densité micro-vasculaire est proposée dans tous les plans de l'espace. Une zone d'hyperdensité vasculaire dans le tiers moyen du cortex est délimitée. Dans un plan parallèle à la surface l'analyse spatiale décrit une périodicité dont la fréquence est discutée par rapport au schéma fonctionnel des colonnes corticales. Les résultats proposés sont mis en balance avec d'autres obtenus le plus souvent dans des études animales et par des analyses en 2 dimensions. Il est actuellement reconnu que les limites de la résolution spatiale en imagerie fonctionnelle par résonnance magnétique sont déterminées par l'anatomie de la microcirculation. La contribution de ce travail à l'imagerie fonctionnelle est discutée. De nombreux domaines peuvent tirer partie de la méthode utilisée dans ce travail, indépendamment de l'espèce ou de l'organeDetailed information on microvascular network anatomy is a requirement for understanding several aspects of microcirculation, including interpretation of haemodynamically based functional imaging methods, but very few quantitative data on the human brain microcirculation are available. The main objective of this study is to propose a new method to analyze this microcirculation. From thick sections of India ink-injected human brain, using confocal laser microscopy, the author developed algorithms adapted to very large data sets to automatically extract and analyze centre lines together with diameters of thousands of brain microvessels within a large cortex area. From this database the global densities, the statistical distributions of diameters and lengths were analysed, separating the tree-like and the net-like parts of the microcirculation. The topological structure of the cerebral arterioles and venules is tree-like, while that of the capillaries is net-like. Because of this essential difference in nature, the topology of these branching or mesh structures must be analyzed separately. To extract a vascular tree from the skeleton, we identified its origin in the sulcus and traced automatically all the paths from this origin through vessels in which resistance to flow is lower than a prescribed value. The branching pattern of the arteriolar and venous trees extracted is best described by the diameter defined Strahler system. Furthermore, our analysis included variations in volume density along the cortical depth and along vectors parallel to the cortical surface. It appears that spatial specificity of fMRI signals at an intracortical level could profit from precise quantitative evaluation of the vascular network suggested by the present anatomic study
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Fouard, Céline. "Extraction de paramètres morphométriques pour l'étude du réseau micro-vasculaire cérébral." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00308884.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de fournir des outils logiciels aux anatomistes et neuro-anatomistes afin de permettre une analyse tridimensionnelle quantitative des réseaux micro-vasculaires cérébraux. Cette analyse demande des images de très haute résolution (permettant de tenir compte du plus petit capillaire), mais aussi des images couvrant une surface du cortex suffisamment large pour être statistiquement significative. Comme elle ne peut être acquise en une seule fois, nous proposons de paver la surface à imager de plusieurs petites images et de créer ainsi une grande "mosaïque d'images". Chaque image est acquise grâce à un microscope confocal dont la résolution impose une grille anisotrope. Nous avons alors développé des outils de reconstruction spécifiques pour ce genre de mosaïques afin de générer des images à la fois très étendues et très précises. Or ces images sont trop volumineuses pour être chargées et traitées en une seule fois dans la mémoire d'un ordinateur standard. Nous avons donc développé des outils spécifiques de traitement d'image (filtrage, seuillage, outils de morphologie mathématique, de topologie discrète...) décomposés en traitements en sous-images. L'étude quantitative du réseau micro-vasculaire cérébral nécessite l'extraction des lignes centrales et une estimation des diamètres des vaisseaux. La géométrie discrète offre un cadre de travail rapide et puissant pour ce type de calculs. En effet, nous devons calculer une carte de distance en tout point de l'image. Afin d'avoir la meilleure précision possible tout en gardant un temps de traitement raisonnable, nous avons choisi une carte de distance du chanfrein. Une de nos contributions a été de proposer un calcul automatique des coefficients de chanfrein permettant de s'adapter à tout type d'anisotropie de grille. L'utilisation de telles cartes de distances permet de guider des algorithmes de squelettisation. De tels outils nécessitent la conservation d'une propriété globale, la topologie. Comme nous nous plaçons dans un cadre où l'on a accès qu'à des sous images, nous avons proposé un nouvel algorithme de squelettisation qui minimise le nombre d'accès à des sous-images afin de garantir un temps de calcul acceptable, tout en localisant correctement le squelette. Ces algorithmes ont été intégrés dans le logiciel ergonomique Amira et sont utilisés par les chercheurs de l'unité U455 de l'INSERM.
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Lecornu, Laurent. "De la segmentation d'images en angiographie biplan à la reconstruction 3D d'un réseau vasculaire." Rennes 1, 1995. http://www.theses.fr/1995REN10083.
Full textAbstract:
L'angiographie est l'un des examens les plus importants dans l'etude des pathologies des arteres coronaires. Les problemes qui se posent dans l'etude et l'analyse de telles images sont nombreux et leurs solutions difficiles. Le travail presente a permis l'etude de la segmentation, de la structuration des donnees et de la reconstruction tridimensionnelle d'un reseau vasculaire. Ces trois phases font partie de la chaine de traitement d'images angiographiques. Apres avoir presente les differentes techniques d'acquisition et les differentes phases de traitement, nous avons etudie plus particulierement les phases de segmentation, de suivi de structures vasculaires et de reconstruction tridimensionnelle. Concernant les techniques de segmentation, nous avons d'abord decrit un processus de decomposition multi-echelles de l'image par une famille de filtres adaptes et une famille d'ondelettes. Nous avons etudie les resultats obtenus a l'aide de ces deux familles. Plusieurs techniques d'analyse de cette decomposition ont egalement ete decrites. Apres avoir pris conscience des limites de telles decompositions, nous avons developpe une technique de suivi simultane des deux bords a partir d'une extension de l'algorithme de martelli. Cette methode offre l'avantage d'effectuer une structuration des donnees et de decrire de maniere precise les vaisseaux a partir de leurs contours. Le resultat obtenu grace a cet algorithme permet d'aborder la phase de reconstruction tridimensionnelle du reseau vasculaire. Les resultats obtenus sont satisfaisants en terme de qualite de reconstruction et de visualisation. Ils doivent cependant etre valides dans des conditions experimentales variees
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Dichamp, Jules. "De l'imagerie tissu entier à la modélisation in silico du réseau vasculaire du tissu adipeux." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://oatao.univ-toulouse.fr/23606/1/Dichamp.pdf.
Full textAbstract:
Le tissu adipeux est traditionnellement décrit comme étant constitué de lobules : des entités de formes ovoïdales composées de cellules et de vaisseaux et faiblement connectées entre elles.Récemment, il a été montré qu’un potentiel métabolique spécifique (le browning) co-localise avec cette organisation en lobules au sein d’un même tissu. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons à décrire plus précisément l’organisation structurelle et fonctionnelle du tissu adipeux selon plusieurs aspects. Dans un premier temps, on s’attache à segmenter les lobules du tissu adipeux en utilisant une méthode de traitement d’image originale. Nous mettons en évidence une organisation 3D complexe et suivant plusieurs échelles. En particulier, il semble que le potentiel de browning soit également lié à une organisation structurelle particulière en clusters de lobules. Dans un second temps, à partir d’imagerie 3D, nous reconstruisons le réseau vasculaire entier du tissu adipeux et réalisons une simulation d’écoulements sanguins micro-vasculaires. Plusieurs hétérogénéités structurelles et fonctionnelles sont alors mises en valeurs à l’aide d’une analyse en communautés qui composent le tissu adipeux (par algorithme de clustering). Ces résultats confirment l’existence d’une zone centrale fortement vascularisée et qui se démarque également comme étant le lieu d’une perfusion sanguine d’intensité différente. Dans une dernière partie, nous abordons la question de transferts thermiques entre vaisseaux sanguins suivant des géométries simples mais pertinentes. Nous réalisons une étude systématique des paramètres adimensionnels clés du problème et mettons en évidence un invariant des échanges de chaleur : un optimum à faible nombre de Péclet (convection de même ordre que la diffusion). Nous introduisons également une méthode de calibration de paramètres effectifs dans le contexte des modèles homogénéisés de température à travers des tissus vascularisés.
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Marmonier, Florence. "Contrôle hormonal de la thermogenèse sans frisson musculaire et balance énergétique : rôle du réseau vasculaire." Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10108.
Full textAbstract:
Le muscle squelettique peut permettre une depense energetique reglable, independante de sa fonction contractile. Les mecanismes endocrines controlant le metabolisme musculaire de repos et pouvant affecter de facon significative la balance energetique de l'organisme entier ont ete recherches a l'aide de techniques de muscle perfuse. Deux modeles ont ete etudies ; un modele de caneton acclimate au froid (f), developpant in vivo une thermogenese sans frisson (nst) d'origine musculaire et un modele de rat diabetique. La noradrenaline (nor) induit in vitro des effets thermogenes et vasoconstricteurs marques sur le muscle squelettique perfuse de caneton. Il existe une composante -adrenergique et un role important des recepteurs -adrenergiques dans les effets de la nor. La stimulation de la consommation d'oxygene musculaire (m o 2) par la nor implique une activation directe du metabolisme des myocytes et une redistribution du flux sanguin a l'interieur du muscle. Le muscle de caneton f presente une reponse thermogene accrue a la nor, associee a une plus faible vasoconstriction, suggerant que le developpement de la nst musculaire irait de paire avec une diminution de sensibilite aux effets vasculaires de l'hormone. Le glucagon par ses effets lipolytiques et vasculaires peut stimuler et potentialiser la thermogenese musculaire. A l'inverse, le muscle squelettique de rat traite a la streptozotocine (diabete i) presente une hypersensibilite aux effets vasculaires de la nor par rapport au rat temoin, en association avec une reponse thermogene reduite et une diminution du captage musculaire de glucose. Ces resultats suggerent un controle vasculaire du metabolisme energetique musculaire ; ils permettront d'ameliorer la comprehension des mecanismes modulant la depense energetique musculaire notamment dans le cadre de dereglements de la balance energetique.
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Charnoz, Arnaud. "Recalage d'organes intra-patient à partir de l'étude de leur réseau vasculaire : Application au foie." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2007. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2007/CHARNOZ_Arnaud_2007.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse propose une nouvelle méthode automatique pour estimer la déformation subie par un organe vascularisé entre deux images scanner. Cette méthode analyse les réseaux vasculaires internes an de recaler au mieux ces images. Ainsi, elle apporte une aide au diagnostic en facilitant le suivi individuel des tumeurs et une aide à la planication en créant des modèles de réseaux vasculaires plus détaillés. La méthode se décompose en trois grandes étapes. Tout d'abord, les réseaux vasculaires contrastés dans les images scanner sont modélisés par des graphes. Ensuite, un algorithme original d'appariement de graphes met en correspondance les bifurcations communes. Enfin, une transformation est calculée à partir des appariements estimés pour compenser la déformation globale de l'organe. Les nombreuses expérimentations, menées sur nos bases de patients synthétiques et réels, valident l'efficacité et la robustesse de cette nouvelle méthodeThis thesis proposes a new automated method to evaluate the deformation of a vascularized organ between two CT-scan images. This method analyses internal vascular networks in order to better register those images. This way, it provides support for the diagnosis by easing individual tumour follow-up as well as for the planning by creating more detailed vascular network models. The method is composed of three major steps. First, contrasted vascular networks in CT-scan images are modelled thanks to graphs. Then, an original graph matching algorithm associates common bifurcations. Finally, a transformation is computed from estimated matchings in order to compensate the overall organ deformation. The many experimentations carried out on our databases of synthetic and real patients validate the efficiency and robustness of this new method
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Thiney, Grégory. "Relation pression débit dans les réseaux microcirculatoires : application à la mesure in vivo de la compliance." Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA077185.
Full text
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Molina, Julien. "Etude de l’intégration physiologique et environnementale d’un capteur de pression sans fil pour application vasculaire." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066223.
Full textAbstract:
Depuis plusieurs années, les nouvelles technologies envahissent le domaine médical. On y intègre de nouveaux matériaux, de l’électronique, de la robotique… Les anévrismes de l’aorte abdominale touchent de 2 à 6% de la population. Leur rupture est mortelle dans plus de 80% des cas. Un des traitements consiste à placer une endoprothèse afin d’exclure l’artère abimée de la pression sanguine. Après l’intervention, la recherche de fuites est obligatoire mais ces contrôles sont chers et peuvent être nocifs pour les patients. Le but de ce travail est de mettre au point un système intelligent permettant le contrôle à distance afin de diminuer les coûts et les risques. Pour la réalisation de ce dispositif médical, les analyses des contraintes et des normes sont indispensables. Les caractéristiques géométriques, mécaniques (pseudo-statique et dynamique) et de l’enrobage ont été quantifiées par rapport à des éléments de référence. L’étude de la réglementation nous a permis de réaliser un cahier des charges des essais à mettre en œuvre. A l’aide d’une machine à traction/compression et d’un banc d’essai dynamique conçu par nos soins, nous avons établi les spécifications attendues. Différents enrobages ont été étudiés par mise en culture avec des cellules endothéliales afin d’apprécier leurs caractéristiques biocompatible et antiadhésive. Ce travail a permis de définir les spécifications attendues et de choisir les constituants. La taille finale sera conditionnée par la capacité à miniaturiser l’électronique embarquée. Cette structure d’intégration de biocapteurs peut être placée dans d’autres sites anatomiques ou associée avec d’autres capteurs pour d’autres indicationsFor several years, new technologies have been overrunning the medical field. New materials, electronics, robotics are integrated. Abdominal aortic aneurysms affect 2 to 6% of the population. Their bursting is fatal in more than 80% of cases. One of their treatments is to place a stent-graft to exclude the damaged artery blood pressure. After surgery, endoleak detection is required, but these controls are expensive and can be harmful to patients. Therefore, the aim of this work is to develop a wireless monitoring system. For the realization of this medical device, constraints analysis and standards are essential. The geometrical, mechanical characteristics (pseudo-static and dynamic) and the coating were quantified by comparison to reference elements. Specification tests were implemented to comply with regulation standards. Using a traction / compression testing system and a dynamic bench test designed by us, we have established the expected specifications. Different coatings were investigated by culture with endothelial cells to assess their biocompatibility and nonadhesive characteristics. This work has identified the expected specifications and allowed us to choose the components. The final size will depend on the ability to miniaturize the electronics. This integration structure for biosensors can be placed in other anatomical sites or associated with other sensors for other indications
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Windyga, Zajalzkowski Piotr Stanislaw. "Évaluation et modélisation de connaissances pour la reconstruction tridimensionnelle du réseau vasculaire cardiaque en angiographie biplan." Rennes 1, 1994. http://www.theses.fr/1994REN10057.
Full textAbstract:
La reconstruction tridimensionnelle du reseau vasculaire cardiaque represente aujourd'hui un enjeu important, offrant au medecin les moyens de preciser son diagnostic et ses gestes therapeutiques. Dans le cadre de la technologie biplan, la reconstruction des coronaires est ici recherchee a partir de deux images de projection et d'une connaissance a priori sur l'objet anatomique. Une partie importante de ce travail est consacree a l'evaluation et a la modelisation des connaissances liees aux espaces bidimensionnels images (2d) et tridimensionnel (3d) de la structure etudiee. Les connaissances jugees exploitables pour la reconstruction d'arbres coronariens, sont de nature qualitative et expriment des proprietes globales, comme la disposition spatiale des arteres en 2d et 3d et la forme du reseau vasculaire. La methodologie de reconstruction proposee est presentee en derniere partie de ce memoire. Elle est basee sur la generation de toutes les solutions de reconstruction possibles, suivie d'une etape de filtrage a partir de la connaissance 3d. La connaissance 2d est exploitee en amont pour reduire la taille de l'espace de recherche. La methode est validee sur donnees reelles au moyen d'une implementation particuliere. Ce travail permet de bien mettre en evidence la connaissance exploitable pour la reconstruction et de proposer un schema de base suffisamment solide pour des developpements ulterieurs
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Mekraldi, Samia. "Modifications de facteurs vasoactifs et du réseau vasculaire intra-médullaire dans les métaphyses tibiales de rates ovariectomisées." Saint-Etienne, 2002. http://www.theses.fr/2002STET4001.
Full textAbstract:
Les vaisseaux et l'os sont des cibles pour les œstrogènes. Notre hypothèse est que la privation oestrogénique induit des modifications vasculaires osseuses qui participent à la genèse de la perte osseuse post ménopausique. Le modèle de référence de la rate ovariectomisée (OVX) est utilisé. D'abord nous avons étudié par RT-PCR semi-quantitative les expressions géniques des facteurs angiogéniques (VEGF, FGF2), vasodilatateurs (ecNOS, nNOS, PTHrP et son récepteur), vasoconstricteurs (Endotheline-1 et ses récepteurs) au niveau des métaphyses tibiales proximales après un temps d'OVX de 3, 7 ou 14 jours (n=3/groupe). Puis, la mise au point d'une méthode d'injection du réseau vasculaire par la veine cave postérieure utilisant un mélange encre de Chine-sulfate de Baryum a permis de quantifier les paramètres vasculaires (nombre et surface des vaisseaux) et osseux au niveau des métaphyses tibiales proximales après un temps d'OVX de 7 ou 14 jours (n=10/groupe). Après 7 jours, les facteurs angiogéniques et vasodilatateurs diminuent ce qui concorde avec la diminution du nombre et de la surface des vaisseaux. Les facteurs vasoconstricteurs ne sont pas impliqués dans ce processus. L'augmentation de l'expression de l'iNOS à la même période pourrait être liée à la stimulation de la résorption osseuse. A 14 jours tous les facteurs (excepté le FGF-2) ont une expression soit augmentée soit normalisés ce qui pourrait être associé à une augmentation de la formation et de la résorption osseuses. A cette même période, l'augmentation de l'expression des facteurs vasodilatateurs pourraient expliquer la normalisation des surfaces vasculaires. La substitution par 17B-estradiol pendant 7 ou 14 jours prévient non seulement les modifications osseuses mais aussi les changements de morphologie vasculaire. En ce qui concerne les facteurs vasculaires, elle augmente et/ou normalise leurs expressions après 14 jours, excepté pour le FGF-2 et l'iNOSVessels and bone are both target tissues for estrogen. We hypothesized that estrogen deficiency induces changes in bone vascularisation which might be involved in the mechanisms of bone loss. We used the reference model of the ovariectomized rat. . . [etc]
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Descamps, Betty. "Etude des propriétés angiogéniques du système Wnt/Frizzled : implication du récepteur Frizzled 4 dans la morphogénèse artérielle." Thesis, Bordeaux 2, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR21670/document.
Full textAbstract:
De plus en plus d’études impliquent la signalisation Wnt/Frizzled (Wnt/Fzd) dans la formation des vaisseaux. La première partie de ce manuscrit démontre d’ailleurs que la signalisation Wnt, via son régulateur sFRP1 et un de ses ligands, Wnt4, potentialise les effets angiogéniques des cellules souches mésenchymateuses lors de l’angiogénèse. Le récepteur Frizzled4 (Fzd4), lui, est impliqué dans le développement vasculaire de la rétine puisque la délétion du gène fzd4 révèle une malformation du réseau vasculaire rétinien secondaire et tertiaire. Le but de ce travail a été d’étudier l’implication de Fzd4 dans la régulation de la morphogenèse vasculaire chez l’adulte. Il s’avère que Fzd4 présente un profil d’expression plutôt artériel, et que la délétion de ce gène empêche la formation d’un réseau artériel normal des organes périphériques. Des études in vitro réalisées sur des cellules vasculaires primaires ont mis en évidence plusieurs altérations de leurs propriétés angiogéniques. Cette étude a donc démontré un rôle central de Fzd4 dans la croissance vasculaire. Fzd4 régule les propriétés des cellules vasculaires mises en jeu dans l’angiogenèse, et régule la morphogenèse des ramifications vasculaires in vivo. Pour identifier et comprendre les mécanismes moléculaires induits par le récepteur Fzd4, une étude sur la protéine centrale du système Wnt/Fzd, l’isoforme Dishevelled (Dvl), et sur ses partenaires intracellulaires, a été initiée. Les premiers résultats suggèrent que les isoformes 1 et 3 de Dvl participent via Fzd4 à l’activation de la voie canonique nécessaire à la prolifération cellulaire. De plus, certains partenaires intracellulaires de Dvl3 ont pu être sélectionnés par une méthode de double hybride réalisée chez la levureGrowing evidences link Wnt/Frizzled (Wnt/Fzd) pathway to proper vascular formation. The first part of this manuscript shows besides that Wnt pathway, via its regulator sFRP1 and one of its ligands, Wnt4, potentiates mesenchymal stem cells angiogenic properties during angiogenesis. An other Frizzled receptor (Fzd), Fzd4, has been shown to be implicated in retinal vascular formation because inactivation of the fzd4 gene revealed a malformation of the secondary and tertiary retinal vascular network. Here, we investigated the involvement of Fzd4 in adult vascular morphogenesis regulation. Fzd4 present an arterial vascular pattern, and the deletion of fzd4 impairs a normal arterial network formation in peripheral organs. In vitro studies on primary vascular cells show several alterations on their angiogenic properties. This study reveals a central role of Fzd4 in vascular growth. Fzd4 regulate angiogenic vascular cell properties and vascular branching morphogenesis in vivo. To further understand molecular mechanisms induced by Fzd4, we started to study the Wnt/Fzd central protein, Dishevelled (Dvl), and its intracellular partners. First results suggest that Dvl 1 and 3 isoforms would participate with Fzd4 to activate Wnt canonical pathway implicated in cell proliferation. Moreover, some Dvl3 partners could be selected by a yeast two-hybrid method
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Abou, Taam Salam. "Dispositifs de synthèse vasculaire : analyse, modélisation, applications au réseau artériel périphérique et aux fistules artérioveineuses pour abord d’hémodialyse : ouverture sur l’étude de nouveaux outils de réparation et modulation vasculaire." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS582.
Full textAbstract:
Ce travail présente les dimensions physiologiques et pathologiques de la circulation sanguine artérielle et détaille différentes modalités de réparation vasculaire. Il s'intéresse particulièrement aux technologies innovantes de suture vasculaire permettant de réparer le système circulatoire. Différentes stratégies de restauration du flux sanguin ont été extraites de la pratique clinique et étudiées sur un modèle numérique original du réseau vasculaire simplifié en 55 artères, à la fois en en 0D et en 1D. Nous avons ainsi exploré les différentes techniques de restauration du flux sanguin au membre inférieur au cours d'une oblitération d'une artère iliaque par plusieurs types de pontages anatomiques et extra-anatomiques mais aussi par l'interposition d'un stent sur le réseau natif. Nous avons ainsi montré à chaque fois la présence d'un flux restitué en aval du pontage et conforme aux constatations cliniques, validant notre réseau numérique. Nous avons également appliqué les outils OD de ce réseau numérique à une fistule artérioveineuse. Nous avons modulé différents paramètres afin d'anticiper les conséquences d'une intervention sur une sténose ou un hyperdébit avec comme ambition d'apporter une aide à la réflexion du chirurgien vasculaireThis study presents the physiological and pathological aspects of the arterial blood flow and draws up various methods of vascular repair. It focuses on innovative suture solutions for circulatory system repair. Various blood flow restoration strategies, retrieved from the surgical practice, were examined on the basis of a new digital model of the vascular network simplified into 55 arteries, in both 0D and 1D. We thus studied several techniques of blood flow restoration to the lower limb during an iliac artery obliteration, those based on different types of anatomical and extra-anatomical bypasses, but also one based on a stent being inserted in the original network. At each attempt, we found the flow to be restored downstream and congruent to the clinical observations, thus confirming our digital network. We have also applied its 0D tools to an arteriovenous fistula. With the aim of providing our model as a tool to assist the surgeon’s decision making, we then have adjusted various parameters in order to anticipate the repercussions of surgical procedures to treat both stenosis and hypertension
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Miraucourt, Olivia. "Génération de modèles vasculaires cérébraux : segmentation de vaisseaux et simulation d’écoulements sanguins." Thesis, Reims, 2016. http://www.theses.fr/2016REIMS004/document.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif de générer des modèles vasculaires et de simuler des écoulements sanguins réalistes à l'intérieur de ces modèles. La première étape consiste à segmenter/reconstruire le volume 3D du réseau vasculaire. Une fois de tels volumes vasculaires segmentés et maillés, il est alors possible de simuler des écoulements sanguins à l'intérieur de ceux-ci. Pour la segmentation, nous utilisons une approche variationnelle. Nous proposons un premier modèle qui inclut un a priori de tubularité dans les modèles de débruitage ROF et TV-L1. Néanmoins, bien que ces modèles permettent de réhausser les vaisseaux, ils ne permettent pas de les segmenter. C'est pourquoi nous proposons un deuxième modèle amélioré qui inclut à la fois un a priori de tubularité et de direction dans le modèle de segmentation de Chan-Vese. Les résultats sont présentés sur des images synthétiques 2D, ainsi que sur des images rétiniennes. En ce qui concerne la simulation, nous nous intéressons d'abord au réseau veineux cérébral, encore peu étudié. Les équations de la dynamique des fluides qui régissent les écoulements sanguins dans notre géométrie sont alors les équations de Navier-Stokes. Pour résoudre ces équations, la méthode classique des caractéristiques est comparée avec un schéma d'ordre plus élevé. Ces deux schémas sont validés sur des solutions analytiques avant d'être appliqués aux cas réalistes du réseau veineux cérébral premièrement, puis du polygone artériel de WillisThe aim of this work is to generate vascular models and simulate blood flows inside these models. A first step consists of segmenting/reconstructing the 3D volume of the vascular network. Once such volumes are segmented and meshed, it is then possible to simulate blood flows. For segmentation purposes, we use a variational approach. We first propose a model that embeds a vesselness prior in the denoising models ROF and TV-L1. Although these models can enhance vessels, they are not designed for segmentation. Then, we propose a second, improved model that includes both vesselness and direction priors in the Chan-Vese segmentation model. The results are presented on 2D synthetic images, as well as retinal images. In the second part, devoted to simulation, we first focus on the cerebral venous network, that has not been intensively studied. The equations governing blood flows inside our geometry are the Navier-Stokes equations. For their resolution, the classical method of characteristics is compared with a high-order scheme. Both schemes are validated on analytical solutions before their application on the realistic cases of the cerebral venous network, and the arterial polygon of Willis
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Viti, Mario. "Automated prediction of major adverse cardiovascular events." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2022. http://www.theses.fr/2022UPASG084.
Full textAbstract:
Dans ce projet de recherche financé en contrat CIFRE avec GE Healthcare, on cherche a prédire les épisodes cardio-vasculaire adverses majeurs (ECAM), c’est à dire typiquement les embolies et les anévrismes dans l’aorte et les artères coronaires, qui donnent lieu a une respectivement à une interruption catastrophique du flux sanguin vers le coeur et donc un infarctus, ou à une hémorragie interne. Les deux types d’épisodes sont extrêmement graves. Lorsqu’un patient est hospitalisé pour une alerte reliée à ces épisodes, il va subir un examen scanner X, injecté ou non, plus ou moins invasif. Un objectif majeur de cette recherche est d’utiliser au mieux l’information obtenue sous forme d’images 3D ainsi que l’historique du patient pour éviter de soumettre le patient à des examens inutiles, invasifs ou dangereux, tout en garantissant le meilleur résultat clinique. Les méthodologies proposées reposeront sur des techniques d’analyse et traitement d’image, de vision par ordinateur et d’imagerie médicale qui seront développée en partenariat entre GE Healthcare et le laboratoire Centre de Vision Numérique (CVN) de CentraleSupélecThis research project is expected to be financed by a CIFRE scholarship in collaboration between GE Healthcare and CentraleSupelec. We are seeking to predict Major Adverse Cardiovascular Events (MACE). These are typically embolism and aneurisms in the aorta and the coronary arteries, that give rise respectively to interrupted blood flow to the heart and so a risk of infarctus, or major hemorrhage. Both are life-threatening. When a patient is brought to hospital for an alert (angina, etc), they will undergo an X-ray CAT scan, which can be more or less invasive. A major objective of this research is to utilize as well as possible the available information in the form of 3D images together with patient history and other data, in order to avoid needless, invasive, irradiating or dangerous exams, while simultaneously guaranteeing optimal care and the best possible clinical outcome. The proposed methodologies include image analysis, image processing, computer vision and medical imaging procedures and methods, that will be developed in partnership between GE Healthcare and the CVN lab of CENTRALE SUPELEC
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Vansimaeys, Camille. "Mesure écologique et analyse en réseau des liens entre dépression, anxiété, coping et qualité de vie après un accident vasculaire cérébral mineur." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCB218/document.
Full textAbstract:
Chaque année en France, 150 000 personnes sont hospitalisées suite à un Accident Vasculaire Cérébral (AVC). Il est estimé qu'environ la moitié des survivants récupéreront complètement sur le plan neurologique, et ne souffriront d'aucun déficit quant à leurs capacités fonctionnelles (motrices et cognitives notamment). On parle dans ce cas d'AVC mineurs. Le parcours de soin après un AVC mineur est caractérisé par un retour au domicile précoce et un suivi médical intermittent, et nous n'avons actuellement que très peu d'informations quant à l'impact de l'accident sur l'évolution de la qualité de vie de ces patients. La littérature spécifique à cette population est encore très peu fournie à l'heure actuelle. Cependant, il a récemment était montré que des symptômes anxio-dépressifs surviennent fréquemment après un AVC mineur, et ce en dépit de l'absence de séquelles fonctionnelles visibles. Ces symptômes pourraient donc venir dégrader la qualité de vie des patients malgré leur bon état de santé apparent. Deux enjeux majeurs de santé publique s'articulent autour de la question de l'impact subjectif d'un AVC mineur : celui du dépistage et celui de la prise en charge des facteurs associés à la dégradation de la qualité de vie. Ce travail de thèse vise à étudier l'évolution de la qualité de vie après un AVC mineur et à explorer l'implication des symptômes anxio-dépressifs, d'une part, et celle des stratégies d'adaptation (coping), d'autre part, dans cette évolution. Nous avons mis en place une étude au cours de laquelle nous avons évalué les dimensions de la qualité de vie, auprès d'un échantillon composé de 68 personnes, à différents moments après un AVC mineur : durant l'hospitalisation initiale, après le retour au domicile, et quatre mois après l'accident. En parallèle, nous avons également évalué la symptomatologie anxio-dépressive et les stratégies de coping en associant deux modalités de mesures : des évaluations ponctuelles grâce à des échelles et questionnaires standardisés et validés d'une part, et, d'autres part, des évaluations écologiques instantanées et répétées grâce à une application smartphone. Les résultats révèlent que nombre de personnes décrivent une dégradation de leur qualité de vie au cours des quatre mois. Cette dégradation est liée, d'une part, à l'apparition de symptômes anxio-dépressifs consécutifs à l'AVC. Les analyses en réseau suggèrent que l'apparition, dès l'hospitalisation initiale, de manifestations somatiques précède la survenue de symptômes psychiques. Ces résultats soulignent la nécessité de ne pas négliger l'importance de la prise en charge, dès la phase aiguë, des symptômes somatiques, indépendamment du pronostic de récupération neurophysiologique. D'autre part, nos résultats suggèrent le rôle de certaines stratégies de coping dans l'évolution de la qualité de vie. Des études complémentaires devront permettre de confirmer nos résultats. Ces études sont nécessaires afin de préciser, notamment, les caractéristiques des situations problématiques vécues par les patients en fonction du temps après un AVC mineur. Ainsi, les stratégies de coping fonctionnelles pourraient constituer, à terme, des objectifs thérapeutiques tangibles qui contribueront à préciser les recommandations de prise en charge des AVC mineurs. Notre travail apporte également des éléments qui contribuent à la réflexion théorique et méthodologique de la recherche en psychopathologie et en psychologie de la santé. Sur le plan théorique, notre étude souligne l'intérêt et l'apport de l'approche en réseau, notamment pour l'étude des processus psychopathologiques dans le cadre de la maladie somatique. Au niveau méthodologique, nos résultats encouragent à l'utilisation et au développement des méthodes d'évaluation écologiques instantanées et répétées en psychologie. Malgré les limites actuelles sur le plan technologique, les perspectives de recherches futures sont nombreuses et prometteusesAbout 150 000 individuals are hospitalized after a stroke every year in France. Half of stroke survivors are expected to have complete neurological recovery and thus they will not suffer from any motor or cognitive impairment. Those cases are called minor strokes. Patients with minor stroke frequently experience an early hospital discharge and fitful neurological follow-ups. To date, we have few information regarding minor stroke's effect on the evolution of those patients' quality of life. Even though scientific literature is still insufficient, recent studies showed that anxiety and depression symptoms frequently occur after a minor stroke despite there being no functional impairment. Anxiety and depressive symptoms could impact patients' quality of life. Two main concerns of public health emerge from this hypothesis: screening and caring the determinants of the deterioration of minor stroke patients' quality of life. The present dissertation aims to study the evolution of quality of life after a minor stroke and to explore the role of anxiety and depression symptoms and the role of coping strategies. For this purpose, we have measured the quality of life of 68 patients at three times after the stroke: during initial hospitalization, after discharge and at four-month. We also assessed their anxiety and depression symptoms and coping strategies by combining two methods: standard ponctual assessment using classical scales and questionnaires on the one hand; and ecological momentary assessment using a smartphone application, on the other hand. Our results show a deterioration of the quality of life in numerous participants during the study. On the one hand, this deterioration is associated with the appearance of anxiety and depression symptoms after stroke. Network analysis suggests that somatic disturbance precedes the occurrence of psychological symptoms. Those results highlight the importance of paying attention and caring somatic symptoms despite the pronostic of neurophysiological recovery. On the other hand, our results suggest that coping could influence the evolution of quality of life after a minor stroke. Further studies are needed to confirm those results. Indeed, we have to understand the specificities of stress situations that individuals are facing after a minor stroke. According to this information, efficient coping could represent concrete therapeutic objectives which will be helpful to specify practice guidelines. Our work also contributes to a theoretical and methodological reflexion of psychopathology and health psychology science. On the theoretical hand, our study emphasizes the benefits of the network approach to psychopathology in somatic diseases. On the methodological hand, our study argues for the use of ecological momentary assessment methods in regard of the promising perspectives they could bring in psychological science
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Ramaël, Bruno. "Caractérisation in situ des propriétés mécaniques des parois vasculaires par une technique non invasive." Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2314/document.
Full textAbstract:
La thèse s’axe sur l’identification des propriétés mécaniques des artères faciales. Elle s’inscrit dans le cadre du projet FlowFace, qui porte sur l’étude du réseau artériel facial par Imagerie de Résonance Magnétique (IRM). Elle s’appuie sur une campagne de mesures effectuées sur un échantillon de 30 témoins au CHU d’Amiens, qui a permis d’obtenir de manière non invasive l’évolution de la déformation des vaisseaux, ainsi que la mesure des débits les parcourant. Des pressions diastoliques et systoliques ont été mesurées au niveau du bras, indépendamment des mesures IRM. L’objectif de la thèse a été de modéliser la déformation patient-spécifique des vaisseaux sanguins et de mettre en place une technique d’optimisation, afin de déterminer leurs propriétés mécaniques par analyse inverse. Des simulations du comportement des vaisseaux sanguins ont été réalisées au moyen des logiciels d’ANSYS Inc., en modélisant les interactions fluide-structure aussi bien en couplage fort que faible. L’objectif a été de déterminer les déformations pariétales induites par les conditions hémodynamiques, ainsi que les pertes de charge dans les vaisseaux considérés. Les simulations ont mis en jeu des modèles hyperélastiques grande déformation pour simuler le comportement des parois. Les déplacements prédits par le modèle numérique ont été comparés aux déplacements expérimentaux mesurés par IRM. Les propriétés mécaniques des vaisseaux ont été identifiées au moyen de la technique d’optimisation proposée dans la suite ANSYS et basée sur les algorithmes de gradient et algorithmes génétiques. La méthode d’identification a été validée sur des fantômes de vaisseaux, consistant en des tubes cylindriques en élastomère, et pour lesquelles des mesures de déformation sous écoulement pulsé ont été acquises par imagerie IRM. Les valeurs des propriétés mécaniques ainsi déterminées ont été comparées à celles obtenues par tests de traction et tests de dilatation. Un des points cruciaux de l’identification a consisté en la détermination de l’état non pré-contraint. S’il est un paramètre connu pour les fantômes de vaisseaux, il est à déterminer pour les vaisseaux natifs. Le challenge de cette thèse a aussi été de déterminer les propriétés hyperélastiques des vaisseaux sanguins à partir des valeurs systoliques et diastoliques de pression et déformation. La méthode a permis de conclure que le module tangent en diastole avoisine 200 KPa alors que celui en systole se trouve dans un intervalle entre 300 KPa et 1 MPaThis thesis is based on identifying the mechanical properties of facial arteries. It is part of FlowFace project, which focuses on the study of the facial arterial system by MRI imaging. It is based on a measurement campaign conducted on a sample of 30 people at the Hospital of Amiens, which allowed obtaining noninvasively the evolution of the blood vessel deformation and the measurement of the flow. Diastolic and systolic pressures were measured at the arm independently of the MRI measurements. The aim of the thesis was to model the deformation of blood vessels and to implement an optimization technique to determine their mechanical properties by inverse analysis using MRI measurements of deformation. Simulations of the behavior of the blood vessels were performed, using ANSYS Inc. software, modeling fluid-structure interactions both strong and weak coupling. The objective was to determine the parietal deformations induced by hemodynamic conditions and pressure drops in the vessels concerned. The simulations involved hyperelastic and large deflection models to simulate the behavior of the wall. They allow calculate the numerical displacements that we compared with experimental displacements measured by MRI, the aim is that the difference between numerical and experimental be as low as possible to deduce the adequate mechanical parameters for the artery. To identify the mechanical properties of the vessels, the optimization technique proposed in ANSYS based on genetic algorithms or gradient algorithms was used. The identification method was validated on cylindrical tubes (elastomer), for which deformation measurements were acquired by MRI imaging under pulsating flow. The values of mechanical properties determined were compared with those obtained by traction tests and dilatation tests. One of the crucial points of identification involves the determination of the non-stress state. If it is a known parameter for the elastic tube, it has to be determining for blood vessels. The challenge of this thesis is to determine from a "minimum" quantity of pressure and deformation information, the hyper-elastic properties of blood vessels. The method based on a patient-specific geometry deformation concluded that the tangent modulus in diastole is approximately 200kPa while that in systole is in a range of 300 kPa to 1 MPa
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Halab, Abdellatif. "Modélisation d'écoulements instationnaires en conduites élastiques non uniformes : application au réseau "aorto-tibial" en présence de sténoses et prothèses artérielles." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30117.
Full textAbstract:
L'ecoulement instationnaire d'un fluide newtonien a travers une conduite deformable localement retrecie, est etudie a l'aide d'un modele mathematique non lineaire. Des modeles de la chute de pression, occasionnee par la contraction, sont etablis et valides, pour des valeurs du nombre de reynolds petites et moderees, par une comparaison avec un modele empirique. Ensuite, le systeme d'equations obtenu est applique a l'etude de l'ecoulement du sang dans le reseau arteriel aorto-tibial, qui alimente les membres inferieurs de l'homme. On simule a l'aide du modele une ou plusieurs stenoses, unilaterales ou bilaterales, moderees ou severes, dans les arteres iliaques primitives et femorales superficielles. On analyse l'influence sur l'ecoulement de ces differentes stenoses, que ce soit au niveau de la pression, de la contrainte ou du debit. Puis, on etudie les differences observees sur l'ecoulement par rapport a une augmentation de la resistance peripherique, simulee a l'extremite de l'artere tibiale posterieure. Enfin, on s'interesse a l'analyse du role des pontages arteriels dans le retablissement de l'ecoulement autour de stenoses graves. Sont particulierement etudiees dans ce travail, les protheses aorto-bifemorales et femoro-poplitees, frequemment utilisees en chirurgie cardio-vasculaire pour alimenter en sang, les arteres situees au-dela des stenoses traitees
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Xiao, Zhiyong. "Incorporation de l'information spatiale en segmentation / classification d'images: application aux images médicales et hyperspectrales." Ecole centrale de Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDM0003.
Full text
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Wang, Xiaofei. "1D modeling of blood flow in networks : numerical computing and applications." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066626/document.
Full textAbstract:
Notre étude vise à modéliser l’écoulement pulsé sanguin dans le réseau vasculaire humain. Celui ci est constitué d’un très grand nombre de vaisseaux disposés dans un vaste réseau ayant différentes propriétés mécaniques. Le modèle simplifié unidimensionnel (1D) permet une étude numérique dans le réseau sanguin et plusieurs applications seront proposées.Le modèle 1D est établi grâce aux hypothèses de grande longueur d’onde de l’onde de pouls comparée aux rayons des vaisseaux et de profil de vitesse de révolution, en moyennant transversalement les équations de Navier-Stokes et de conservation de la masse. Un modèle viscoélastique de Kelvin-Voigt est adopté pour l’équation constitutive du tube. Cela conduit à un système hyperbolique-parabolique non linéaire, qui est ensuite résolu avec quatre schémas numériques, à savoir: MacCormack, Taylor-Galerkin, schéma monotone décentré pour les équations de loi de conservation (MUSCL) et Galerkin discontinu local. Les schémas sont mis en oeuvre dans un premier temps dans MATLAB et les solutions numériques sont vérifiées favorablement à des solutions semi-analytiques et des observations cliniques. Des comparaisons entre les schémas sont faites pour quatre aspects importants: la précision, la capacité de capturer desphénomènes de type choc, la vitesse de calcul et la complexité de la mise en oeuvre, enfin les conditions appropriées pour l’application de chaque système sont discutées. Après cela, un code objet général en C++ est développé et testé sur plusieurs réseaux: un cercle d’artères, un réseau systémique humain de 55 artères et un rein de souris avec plus d’un millier les segments. La répartition en fonction du temps de la pression dans les réseaux est visualisée et les modes de propagation des ondes sont bien capturés. Une bonne accélération est atteinte par parallélisation du code.Le code développé est ensuite appliqué dans trois études. En premier lieu, les coefficients de frottement du fluide et la viscosité de la paroi sontdéterminés avec des dispositifs expérimentaux bien définis constitués de tuyaux élastiques in vitro. Ces deux facteurs amortissant les ondes de pouls, ils sont difficiles à évaluer séparément. Nous les estimons par ajustement du modèle viscoélastique 1D avec les ondes de pression mesurées expérimentalement. Les valeurs ajustées des paramètres viscoélastiques sont conformes aux valeurs estimées avec d’autres méthodes. Les deux effets visqueux sont du même ordre de grandeur. In vivo, des séries chronologiques de la pression du diamètre en différents points d’un réseau artériel de mouton, sont analysées et les paramètres de viscoélasticité sont estimés. Le réseau du mouton est ensuite simulé, on montre que la viscoélasticité amortit de manière significative les hautes fréquences. En troisième lieu, la variation de la circulation induite par des anastomoses axillo- et fémoro-fémorales avec une sténose iliaquesévère est simulée. L’influence de la voie de contournement est étudiéThe vascular network consists of a very large number of segments with various properties and thus the pulsatile blood flow inside is very complicated. With the time-domain-based nonlinear 1D model, this thesis studies the blood flow in networks, focusing on the numerical computing and several applications.With assumptions of long wave and axisymmetric velocity profile, the 1D governing equations of mass and momentum are derived by integrating the continuity and Navier-Stokes equations along the radius.A Kelvin-Voigt viscoelastic model is adopted for the constitutive equation of the tube.This leads to a nonlinear hyperbolic-parabolic system, which is then solved with four numerical schemes, namely: MacCormack, Taylor-Galerkin, Monotonic Upwind Scheme for Conservation Law (MUSCL) and local discontinuous Galerkin.The schemes are implemented in MATLAB and the numerical solutions are checked favorably against analytical, semi-analytical solutions and clinical observations.Among the numerical schemes, comparisons are made in four important aspects: accuracy, ability to capture shock-like phenomena, computational speed and implementation complexity. The suitable conditions for the application of each scheme are discussed.After this, a general purpose C++ code is developed and tested on several networks:a circle of arteries, a human systemic network with 55 arteries and a mouse kidney with more than one thousand segments. The time dependent distribution of pressure in the networks is visualized and the propagation patterns of the waves are well captured.Good speedup is achieved by parallelizations of the code.The developed code is applied in three studies.First, the coefficients of fluid friction and wall viscosity are determined with aides of a well defined experimental setup.Because both the two factors damp the pulse waves, they are difficult to evaluate separately.We estimate them in pairs by fitting the 1D viscoelastic model against pressure waves measured on the experimental setup. The fitted values of viscoelastic parameters are consistent with values estimated with other methods.The effect of wall viscosity on the pulse wave has been shown in the same order of that of fluid viscosity.Second, with time series of pressure and diameter measured in several locations of the sheep arterial network,the viscoelasticity parameters are estimated.With those values, the pulse waves in the sheep network are simulated and the effect of viscoelasticity is investigated.Numerical solutions show that the viscoelasticity damps significantly the high frequency components of the pulse waves.Third, we simulate the change of blood flow induced by the axillofemoral and femoral-femoral anastomoses with a severe iliac stenosis.The influence of the bypassing path is studied
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Feugier, François Gabriel. "Models of vascular pattern formation in leaves." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066506.
Full textAbstract:
J’étudie la formation du système vasculaire des feuilles des plantes à l’aide de modèles mathématiques. L’hypothèse de canalisation d’une phytohormone, l’auxin, stipule que l’auto activation de son transport entre les cellules crée des chemins préférentiels qui se différencieront plus tard en système vasculaire. J’entreprends une analyse numérique de modèles de canalisation sur une grande matrice, et parviens à créer des motifs branchés dans lesquels circule l’auxin. Une analyse de stabilité d’un modèle simplifié nous éclaire sur les raisons de la formation de ces motifs et l’impossibilité de créer un réseau réticulé. La majorité des plantes ayant un système vasculaire réticulé, je modifie le modèle de façon à obtenir ce type de réseau. En ajoutant une variable biologiquement plausible, je parviens à créer un réseau réticulé dans lequel l’auxin circule uniformément. Enfin, je discute des relations entre la formation du système vasculaire et de la spirale de phyllotaxie.
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Sauvage, Jack. "Imagerie ultrasonore ultrarapide 4D par adressage orthogonal du réseau de sonde matricielle : adressage Ligne-Colonne." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS535.
Full textAbstract:
Avec l’avènement de l’imagerie ultrarapide 4D au laboratoire Physics for Medecine Inserm 1273, la possibilité d’acquérir dans les trois dimensions et avec une haute résolution spatio-temporelle a été démontrée. Plusieurs des modalités phares de l’imagerie 2D ultrarapide ont pu être étendues à l’imagerie volumique (Doppler de puissance ultrasensible 3D, élastographie 3D …). Leur dissémination en clinique bénéficierait grandement aux praticiens. Cependant les moyens nécessaires à leur mise en œuvre sont encore trop importants pour espérer une transposition rapide en clinique. Le développant de stratégies intelligentes de réduction de voies est donc devenu un enjeu central. Une stratégie originale basée sur l’architecture de la sonde consiste en l’adressage orthogonal, par lignes et colonnes, du réseau de sonde matricielle, ou Row and Column Adressing RCA. Elle propose une solution transducteur tout à fait adaptée à l’imagerie ultrarapide par ondes planes. Grâce à cette solution, la sonde peut être pilotée par un seul échographe standard, tout en conservant une ouverture d’imagerie étendue. La grille matricielle 2D organisée selon N+N voies orthogonales, représentant ainsi un facteur de réduction de N/2. Cette stratégie présente un changement de paradigme important d’imagerie par dissociation des voies de focalisation en émission et réception et pose un nouveau compromis en termes de résolution spatio-temporelle. Au cours de ces travaux de thèse, les performances de la RCA associées à l’imagerie ultrarapide 4D sont étudiées pour divers cas. Le principe d’imagerie 4D ultrarapide RCA avec sommation orthogonale OPW sont étudié. L’imagerie vectorielle 3D pour la RCA est développée. Un nouveau prototype de sonde RCA haute fréquence (15MHz) est présenté et testé sur un protocole d’imagerie fonctionnelle cérébral en 3D. Enfin une nouvelle modalité d’imagerie 3D d’intensité du flux est présentée offrant un nouveau champ d’exploitation de la sonde RCAWith the advent of 4D ultrafast imaging at the Physics for Medicine Inserm 1273 laboratory, the ability to acquire in all three dimensions and with a high spatio-temporal resolution has been demonstrated. Several of the most effective 2D ultrafast imaging modalities have been extended to volume imaging (3D ultrasensitive power Doppler, 3D elastography ...). Their dissemination in clinic would greatly benefit to physicians. However the necessary means to implement ultrafast 4D are still too heavy and costly to hope for a transposition in the short or mid-term to the radiology departments. Developing smart strategies to reduce channel number has become a central issue. An original strategy based on the probe architecture consists of orthogonal row and column addressing of the Matrix Probe array, the Row and Column Adressing RCA. It offers a transducer solution perfectly adapted with ultra-fast plane waves imaging. With this approach, the probe can be driven by a single standard ultrasound unit, while maintaining a large aperture. The 2D matrix grid is organized according to N + N orthogonal channels, thus representing a reduction factor of N / 2. This strategy presents an important paradigm shift of imaging by dissociation of the focus pathways in transmission and reception and offers a new compromise in terms of spatio-temporal resolution. During this thesis work, the performances of the RCA associated with the ultra fast 4D imaging are studied for various cases. The principle of 4D ultrafast RCA imaging with orthogonal summation OPW are studied. 3D vector imagery for RCA is developed. A new high frequency RCA probe prototype (15MHz) is presented and tested on a 3D functional brain imaging protocol. Finally, a new modality of 3D imaging of the flux intensity is presented offering a new way of exploitation for the RCA probe
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Bienaime, Diane. "Embolie dans les plantes : dynamique de l'invasion d'air dans des réseaux hydrauliques naturels et artificiels sous pression négative." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY056/document.
Full textAbstract:
Pour assurer le transport de la sève des racines vers les feuilles, les plantes vasculaires génèrent de très fortes dépressions dans le liquide, pouvant atteindre -200 bar, au niveau des feuilles. Cette dépression « tire » sur la colonne d'eau contenue dans l'appareil vasculaire de l'arbre. La cohésion de l'eau maintient la sève sous forme liquide. Cet état métastable peut se rompre : des bulles de cavitation apparaissent. Elles créent un « bouchon » d'air dans le réseau hydraulique de la plante et gênent la circulation de la sève. C'est ce que l'on appele l'embolie. Si ce phénomène se généralise, il peut provoquer la mort de la plante.Ce travail de thèse est consacré à 'invasion d'air dans des réseaux hydrauliques naturels ou artificiels initialement à pression négative. Nous avons d'abord étudié l'embolie dans les feuilles. Nous avons développé une technique novatrice permettant de relever la propagation spatiale de l'embolie dans le réseau hydraulique des feuilles. Nous montrons que l'embolie, quelque soit l'espèce, se propage par à-coups des plus grosses nervures aux plus petites.Afin de comprendre les lois physiques sous-jacentes, nous utilisons deux systèmes modèles. Nous réalisons d'abord des réseaux artificiels dans un hydrogel reproduisant les caractéristiques de la circulation de la sève ascendante. Après la relaxation de la tension dans le réseau par l'apparition de la bulle, nous observons des oscillations de surface et une croissance lente de la bulle, liée à l'évacuation de l'eau à travers l'hydrogel. Cette croissance peut atteindre un régime quasi-stationnaire. Ce systèmes ne nous permettant pas de reproduire toutes les caractéristiques géométriques du xylème, nous présentons une modélisation informatique reposant sur l'analogie entre réseaux hydrauliques et électrocinétique. Nous reproduisons les caractéristiques du xylème dans lequel circule la sève : les éléments conducteurs sont reliées par les ponctuations, des valves protégeant la plante de l'embolie. Nous retrouvons les à-coups caractéristiques de la propagation de l'embolie dans les feuilles.Enfin, nous discutons l'application des résultats précèdents dans le cas du bois et nous présentons quelques résultats obtenus sur du pin sylvestreTo assure the transport from the roots to the leaves, vascular plants create strong depressions in the sap, next to -200 bars. This depression pulls the water column contained by the tree vascular system. The water cohesion keeps the sap under liquid state. This metastable state can breaks: cavitation bubbles appear. They create an air plug inside the plant hydraulic network and impede sap flow. This phenomena called embolism could lead to the plant death by preventing the sap transport.This thesis is dedicated to the air invasion into hydraulics networks under negative pressure. First, we study the leaf embolism. We developed a new technique which allows us to record the spatial propagation of embolism in leaves hydraulic network. We show that the embolism propagates by steps from biggest veins to smallest veins.Next, in order to understand the underlying physical laws, we use two model systems. We build artificial networks in a hydrogel which mimics the sap flow characteristics. After the relaxation of the negative pressure in the network by the nucleation of a bubble, we observe surface oscillations and the slow growth of the bubble. This growth is linked to the water transport through the hydrogel and can reach a stationary regime.As we are not able to reproduce all the characteristics of the leaf network with the hydrogel, we create a computer modeling based on the Ohm analogy between hydraulics networks and electrical circuits. We reproduce the specific features of the xylem which transport the sap: the conduits are linked by pits, small valves which limit the progression of the embolism. We were able to recover the distinctiveness steps in embolism.Finally, we discuss the application of the preceding results to wood and we present some results on Pinus sylvestris
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Serduc, Raphaël. "Effets de la radiothérapie par microfaisceaux synchrotron sur la microvascularisation cérébrale saine et tumorale chez la souris." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10279.
Full textAbstract:
La radiothérapie par microfaisceaux (MRT) est une nouvelle forme de radiochirurgie des tumeurs cérébrales utilisant les rayons X produits par un synchrotron. Elle est basée sur un fractionnemènt spatial du faisceau incident en microfaisceaux de quelques dizaines de micromètres de largeur et permet de délivrer des doses de radiation extrêmement élevées (plusieurs centaines de Gy) sans induire de dégâts tissulaires importants dans les tissus bordant la lésion. Dans ce travail, nous avons pu montrer que l'irradiation en mode microfaisceau n'induisait pas de modification des paramètres morphométriques du réseau vasculaire cérébral de la souris nude (densité de vaisseaux, volume sanguin) au cours des 3 premiers mois qui suivent une irradiation à 312 ou 1000 Gy. Le réseau vasculaire reste par ailleurs perfusé quelque soit la dose déposée. Une augmentation de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique a pu être mise en évidence entre la 12ème heure et le 12ème jour après une irradiation à 1000 Gy. Cependant, l'œdème cérébral détecté à la phase aigue après exposition et associé avec une augmentation significative du contenu cérébral en eau, semble être rapidement résorbé. L'absence de dommages vasculaires importants au niveau des tissus cérébraux sains assurerait un maintien de l'apport en oxygène et nutriments aux tissus irradiés et permettrait d'expliquer la résistance surprenante des tissus sains face à la l'irradiation microfaisceau. Par ailleurs nous avons montré que la MRT augmentait significativement la médiane de survie de souris nude porteuses de gliosarcomes 9L. Cependant, il semble que la MRT, dans les conditions dans lesquelles elle a été utilisée dans cette étude, n'ait qu'un effet limité sur le réseau vasculaire tumoral, puisque aucune modification du volume sanguin ou de l'index de taille des vaisseaux (mesurés par IRM) n'a pu être mise en évidence après MRT. En revanche, une augmentation de la perméabilité vasculaire tumorale, détectée 24h après irradiation, pourrait être exploitée afin de délivrer spécifiquement des chimio-agents à la lésion via le système circulatoire. Les paramètres d'irradiation devraient être optimisés afin de cibler au mieux le tissu vasculaire tumoral et d'augmenter encore l'index thérapeutique de la radiothérapie par microfaisceauxMicrobeam radiation therapy (MRT) is a new form of radiosurgery of brain tumors which uses synchrotron generated X-rays. It is based on spatial fractionation of the incident dose into microbeams of few tenth of microns width. It allows very high dose deposition (few hundreds Gy) without inducing severe damages to normal brain tissue surrounding the lesion. Ln this work, we have shown that microbeam irradiation did not induce change in blood brain vessels parameters (capillary density, cerebral blood volume) during the 3 first months after irradiation delivered at 312 or 1000 Gy. The cerebral vascular network remained perfused at any time after exposition. A blood brain barrier breakdown has been observed between 12 h and 12 days after a 1000 Gy skin entrance dose. However, cerebral edema detected in the acute phase after irradiation and associated with an increase in cerebral water content, seemed to be rapidly resorbed. The absence of severe vascular damages may allow oxygen and nutriments supply to irradiated tissue and could explain the very high resistance of normal brain tissue to microbeam irradiation. One another hand, we have shown that MRT significantly increased the median survival time ofnude mice bearing 9L gliosarcomas in caudate. However, it appeared that MRT, used in our experimental conditions, did not present an important effect on tumor vessels. No change in tumoral blood volume and vessel size index (measured by MRI) could be detected after exposure. A significant increase in blood tumor vessels permeability, detected 24 h after irradiation, could be exploited to address specifically chemoagents to the tumor via the circula tory system. Irradiations parameters should be optimized to target tumor vascular network and to increase MRT therapeutic index
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Giacinti, Anaïs. "Implication fonctionnelle des vaisseaux sanguins cérébraux dans le processus de consolidation mnésique." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0271/document.
Full textAbstract:
S’il est bien établi que le flux sanguin cérébral est distribué en fonction de la demandemétabolique des neurones, aucune étude n’a exploré la contribution du réseauvasculaire au processus de consolidation mnésique qui requiert un dialoguehippocampo-cortical permettant le remodelage progressif des réseaux neuronauxcorticaux sous-tendant la trace mnésique ancienne stabilisée.Utilisant un test comportemental induisant une mémoire olfactive associative chez lerat couplé à des techniques d’imagerie cellulaire ex vivo, nous montrons pour lapremière fois, chez le rat adulte sain, une dissociation fonctionnelle entre réactivité etarchitecture du réseau vasculaire cérébral. Nous mettons en évidence des modificationsde signalisation calcique des artères cérébrales qui suggèrent que leur dynamiques’adapte pour permettre l’expression du souvenir. De plus, suivant une cinétiquedifférente, le réseau vasculaire se densifie par angiogenèse dès le lendemain del’apprentissage, y compris dans les régions du cortex ne prenant en charge le souvenirque plusieurs semaines plus tard. En stimulant spécifiquement cette angiogenèse parinjection d’agents pharmacologiques dans le cortex, nous améliorons les performancesdes rats lors du rappel de mémoire ancienne.Pris dans leur ensemble, nos résultats soulignent l’importance de la plasticitévasculaire dans la modulation de la plasticité neuronale et des fonctions cognitives. Ilssuggèrent en outre que les changements structuraux précoces du réseau vasculairepourraient constituer un mécanisme permissif à l’origine de la régulation des épinesdendritiques corticales impliquées dans la formation et le stockage à long terme dessouvenirs.MotsWhile there is consensus that cerebral blood flow is distributed according to themetabolic demand of neurons, the contribution of vascular networks to memoryconsolidation, the process by which memories acquire stability over time, remainsunknown. This process requires a transitory hippocampal-cortical interaction allowingthe progressive remodeling of cortical neuronal networks supporting the remotememory trace.By using a behavioral task requiring an associative olfactory memory coupled to cellularimaging techniques, we first reveal, in adult healthy rats, a functional dissociationbetween the reactivity and the architecture of cerebral vascular networks. We identifycalcium signaling changes that occur in specific cerebral arteries, pointing to theirability to adapt their dynamics upon retrieval to enable the successful expression ofeither recent or remote memories. Moreover, we show that vascular networks undergo atime-dependent densification via an angiogenesis mechanism as early as one day afterlearning, including in cortical regions which will only support memory storage andretrieval weeks later. By specifically stimulating this early cortical angiogenesis, we wereable to improve the performance of rats tested for remote memory.Taken together, our results highlight the importance of vascular plasticity inmodulating neuronal plasticity and cognitive functions. They also suggest that the earlystructural changes within vascular networks could constitute a permissive mechanismwhich regulates the development of cortical dendritic spines thought to support theprogressive formation and storage of enduring memories
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Corre, Samuel. "Méthodes de Boltzmann sur réseau pour la simulation numérique de certains systèmes d'advection-réactiondiffusion provenant de la physique et de la biologie, et analyse mathématique et numérique de problèmes issus du domaine biomédical cardio-vasculaire." Thesis, Rennes, INSA, 2018. http://www.theses.fr/2018ISAR0022/document.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de développer et d'analyser des techniques numériques basées sur la méthode e Boltzmann sur réseau (LBM) pour résoudre des systèmes non linéaires de type advection-réaction-diffusion provenant de la physique et de la biologie. Avec la LBM, des problèmes portant sur des quantités moyennées densité, potentiel, vitesse, etc) sont exprimés à l'échelle particulaire. Nous approchons la solution de l'équation e Boltzmann relative au comportement d'un champs de particules puis nous recomposons les quantités moyennées solutions des équations traitées. Dans un premier temps, nous développons un cadre général approprié permettant de traiter plusieurs types de systèmes non linéaires (paraboliques, elliptiques, ou couplées ' variables réelles ou complexes), avec des applications à des modèles tels que Burger-Fisher, écoulement de fluides en milieu poreux, Helmoltz, Patlar-Keller-Segel, ou encore Schrodinger. Pour chaque problème, nous analysons le comportement asymptotique de la méthode, quand le nombre de Knudsen tend vers zéro (par le développement de Chapman-Enskog) et nous effectuons l'analyse numérique de la convergence et de la stabilité de la méthode. Dans un deuxième temps, nous nous intéressons à un problème réaliste d'électrophysiologie cardio-vasculaire. Nous adaptons la méthode LBM développée pour approcher les solutions d'un système de type bidomaine permettant de simuler le comportement de potentiels électriques et les interactions ioniques ans la région du myocarde. L'étude et la modélisation d'un tel type de problème est un enjeu sanitaire majeur ans le traitement des pathologies liées par exemple à l'arythmie cardiaque. Notre but étant d'obtenir des comportements réalistes, nous introduisons au sein de ce système bidomaine des opérateurs de retard afin de tenir compte des temps de retard dans les transmissions de signaux. Une fois l'existence et l'unicité de la solution démontrées, nous proposons une série de simulations avec des paramètres physiques et biologiques réalistes afin de valider la méthode proposéeIn this thesis, we develop and analyze numerical techniques based on the lattice Boltzmann method LBM) for solving systems of nonlinear advection-diffusion-reaction equations from physics and biology. Wi BM, problems relating to averaged quantities (density, potential, velocities, etc.) are expressed at the particle scale. We approach the solution of Boltzmann equation relating to the behavior of a particle field and then we recompose the averaged quantities solutions of treated systems. In the first part, we develop an appropriate general framework to deal with several types of non-linear systems (parabolic, elliptic, or coupled, with real or complex variables), with applications to models such as Burger-Fisher, fluid flow in a porous medium, Helmoltz, Patlar-Keller-Segel, or Schrodinger. For each problem, we analyze the asymptotic behavior of the method, when the number of Knudsen tends to zero (by the development of Chapman-Enskog) and we perform the numerical analysis of convergence and stability of the method. In the second part, we have taken an interest in a realistic problem of cardio-vascular electrophysiology. We adapt the developed LBM method to approach e solutions of a bidomain type system for simulating the behavior of electrical potentials and ionic interactions in myocardial region. The study and modeling of this type of problem is a major health issue in the treatment of pathologies related, for example, to cardiac arrhythmia. Since our goal is to obtain realistic behaviors, we introduce time-delay operators into this coupled system in order to take into account delay in signal transmissions. Once the existence and uniqueness of solution have been demonstrated, we propose a series of simulations with realistic physical and biological parameters to validate the proposed method
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Obando, Forero Catalina. "Statistical graph models of temporal brain networks." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS454.pdf.
Full textAbstract:
La discipline encore naissante des réseaux complexes est vecteur d’un changement de paradigme dans la neuroscience. Les connectomes estimés à partir de mesures de neuroimagerie comme l’électroencéphalographie, la magnétoencéphalographie ou encore l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle fournissent une représentation abstraite du cerveau sous la forme d’un graphe, ce qui a permis des percées décisives dans la compréhension compacte et objective des propriétés topologiques et physiologiques des cerveaux sains. Cependant, les approches de pointe ignorent souvent l'incertitude et la nature temporelle de données de connectivité fonctionnelles. La plupart des méthodes disponibles dans la littérature ont en effet été développées pour caractériser les réseaux cérébraux fonctionnels comme des graphes statiques composés de nœuds (des régions cérébrales) et des liens (intensité de connectivité fonctionnelle) par métrique de réseau. En conséquence, la théorie des réseaux complexes a été principalement appliquée à des études transversales avec une unique mesure par sujet, produisant au final une caractérisation consistant en une moyenne de phénomènes neuronaux spatiotemporels. Nous avons implémenté des méthodes statistiques pour modéliser et simuler des réseaux cérébraux temporels. Nous avons utilisé des modèles de graphe qui permettent d'étudier simultanément à quel point les différentes propriétés des réseaux influencent la topologie observée dans les réseaux de connectivité cérébrale fonctionnelle. Nous avons identifié avec succès les mécanismes de connectivité locale fondamentaux qui gouvernent les propriétés des réseaux cérébraux. Nous avons proposé l'adaptation temporelle de ces mécanismes fondamentaux pour modéliser et simuler les changements physiologiques dynamiques d'un réseau cérébral. Plus spécifiquement, nous avons exploité des métriques temporelles pour construire des modèles temporels informatifs du rétablissement de patients ayant subit un accident vasculaire cérébralThe emerging area of complex networks has led to a paradigm shift in neuroscience. Connectomes estimated from neuroimaging techniques such as electroencephalography (EEG), magnetoencephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) results in an abstract representation of the brain as a graph, which has allowed a major breakthrough in the understanding of topological and physiological properties of healthy brains in a compact and objective way. However, state of the art approaches often ignore the uncertainty and temporal nature of functional connectivity data. Most of the available methods in the literature have been developed to characterize functional brain networks as static graphs composed of nodes (brain regions) and links (FC intensity) by network metrics. As a consequence, complex networks theory has been mainly applied to cross-sectional studies referring to a single point in time and the resulting characterization ultimately represents an average across spatiotemporal neural phenomena. Here, we implemented statistical methods to model and simulate temporal brain networks. We used graph models that allow to simultaneously study how different network properties influence the emergent topology observed in functional connectivity brain networks. We successfully identified fundamental local connectivity mechanisms that govern properties of brain networks. We proposed a temporal adaptation of such fundamental connectivity mechanisms to model and simulate physiological brain network dynamic changes. Specifically, we exploited the temporal metrics to build informative temporal models of recovery of patients after stroke
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Boa, Olivier. "Analyse in vivo du remodelage à long terme de la peau reconstruite endothélialisée et de son réseau vasculaire et étude in vitro de la pseudo-vasculogénèse lors du développement tumoral au sein de la peau reconstruite endothélialisée." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24705/24705.pdf.
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Colombet-Madinier, Isabelle. "Aspects méthodologiques de la prédiction du risque cardiovasculaire : apports de l'apprentissage automatique." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066083.
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Pulga, Alice. "Dynamics of the cerebral microvasculature during the course of memory consolidation in the rat : physiological and altered conditions induced by hypertension and hypergravity." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0388/document.
Full textAbstract:
Les réseaux vasculaires cérébraux adaptent leur activité à la demande métabolique des neurones environnants, mais leur contribution fonctionnelle à la consolidation de la mémoire, processus par lequel les traces mnésiques se stabilisent dans le temps, reste inconnue. A l’aide d’un test de mémoire olfactif associatif couplé à des approches biochimiques et d’imagerie cérébrale chez le rat, nous avons étudié la dynamique des changements vasculaires au cours de la consolidation mnésique qui nécessite une interaction transitoire entre l'hippocampe et les régions corticales constituant les sites dépositaires des souvenirs. Nous montrons que la formation d’une mémoire durable est associée, dès l’encodage, à un signal hypoxique qui déclenche une angiogenèse transitoire dans des régions corticales spécifiques impliquées plus tard dans le stockage des souvenirs. Manipuler cette angiogenèse corticale précoce (ACP) par blocage ou stimulation spécifique de la voie de signalisation de l'angiopoïétine-2 perturbe, ou améliore, le rappel des informations anciennement acquises. Stimuler l’ACP chez un modèle de rats hypertendus présentant des déficits d’activation de la voie de l’angiopoïetine-2 et de formation de la mémoire pallie le déficit mnésique observé, confirmant l'importance fonctionnelle de l’ACP comme un prérequis à la formation des souvenirs. L'hypergravité, connue pour altérer les fonctions vasculaires, n’a pas modifié l'organisation de la mémoire. Nos résultats identifient l’ACP comme un processus neurobiologique crucial sous-tendant la formation et la stabilisation des souvenirs. Ils révèlent l'importance de la plasticité vasculaire dans la modulation des fonctions cognitives et suggèrent que les changements structurels précoces du réseau vasculaire cérébral constituent un mécanisme permissif pour la régulation de la plasticité neuronale au sein des réseaux corticaux impliqués dans la formation progressive et le stockage des souvenirsWhile the cerebral microvasculature is known to adapt its activity according to the metabolic demand of surrounding neurons, the functional contribution of vascular networks to memory consolidation, the process by which memory traces acquire stability over time, remains elusive. By using an associative olfactory memory task in rats coupled to biochemical and imaging techniques, we investigated the dynamics of vascular changes during memory consolidation which requires a transitory interaction between the hippocampus and distributed cortical regions that ultimately support storage of enduring memories. We found that remote memory formation was associated, upon encoding, with a hypoxic signal that triggered transitory angiogenesis in specific cortical regions which support memory storage and retrieval only weeks later. Manipulating early cortical angiogenesis (ECA) by selectively blocking or stimulating the angiopoietin-2 signaling pathway impaired or improved remote memory retrieval, respectively. Enhancing ECA in spontaneously hypertensive rats, which exhibit reduced angiopoietin- 2 expression when cognitively challenged and are unable to properly stabilize and/or retrieve remotely acquired information, was efficient in rescuing the observed memory deficit, thus confirming the functional importance of ECA as a prerequisite for the formation of remote memories. Hypergravity, known to impair vascular functions, failed to alter the organization of recent and remote memory. Altogether, our findings identify ECA as a crucial neurobiological process underlying the formation and stabilization of remote memory. They highlight the importance of vascular plasticity in modulating cognitive functions and suggest that the early structural changes within vascular networks constitute a permissive mechanism for the regulation of neuronal plasticity within cortical networks which support the formation and storage of enduring memories
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Jaquet, Clara. "Vers la simulation de perfusion du myocarde à partir d'image tomographique scanner." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1117/document.
Full textAbstract:
De nos jours, les progrès de l’informatisation de l’imagerie médicale assistent au plus près les médecins dans leur soin au patient. Des modèles personnalisés computationnels sont utilisés pour le diagnostique, prognostique et planification du traitement, en diminuant lesrisques pour le patient, et potentiellement les frais médicaux.Heartflow est l’exemple même d’une compagnie qui réussit ce service dans le domaine cardiovasculaire. À partir d’un modèle extrait d’images tomographiques rayons X, les lésions avec impact fonctionnel sont identifiées dans les artères coronaires. Cette analyse qui combine l’anatomie à la fonction est néanmoins limitée par la résolution de l’image. En aval de ces larges vaisseaux, un examen fonctionnel dénommé Imagerie de Perfusion du Myocarde (IPM) met en évidence les régions du myocarde affectées par un déficit de flux sanguin. Cependant, l’IPM n’établie pas de relation fonctionnelle avec les larges vaisseaux coronaires lésés en amont.L’objectif de ce projet est de construire la connexion fonctionnelle entre les coronaires et le myocarde, en extrapolant l’analyse fonctionnelle depuis les larges vaisseaux vers le lit capillaire. À cette fin, il faut étendre le modèle vasculaire jusqu'aux microvaisseaux, et mener une analyse fonctionnelle en direction du comportement myocardique.Nous étendons une méthode de génération d’arbre vasculaire basée sur la satisfaction de principes fonctionnels, nommée Constrained Constructive Optimization (Optimization Constructive sous Contraintes), pour qu’elle s’applique à de multiples arbres vasculaires en compétition. L’algorithme simule l’angiogénèse avec minimisation du volume vasculaire sous contraintes de flux et de géométrie adaptant la croissance simultanée des arbres aux caractéristiques du patient. Cette méthode fournit un modèle hybride composé de coronaires épicardiales extraites d’images et de vaisseaux synthétiques jusqu’aux artérioles, emplissant le ventricule gauche du myocarde.Puis, nous construisons un pipeline d’analyse fonctionnelle multi-échelle pour étendre la simulation de flux depuis les coronaires vers le myocarde. Cela consiste en un modèle de flux coronaire 1D compatible avec la vasculature hybride, et l’analyse de la distribution spatiale des flux provenant des segments terminaux. Cette dernière est réalisée dans une nomenclature similaire à celle de l’IPM pour permettre la comparaison avec des données de vérité terrain fonctionnelles.Nous avons relié l’anatomie du réseau vasculaire à la distribution de flux dans le myocarde pour plusieurs patients. Cette analyse multi-échelle permet d’identifier des pistes pour affiner les méthodes de génération vasculaire et de simulation de flux. Cette extrapolation anatomique et fonctionnelle personnalisée est une première passerelle pour la simulation de perfusion du myocarde à partir d’imagerie tomographique scanner. La construction d’un tel modèle computationnel personnalisé pourrait aider à la compréhension de la physio-pathologie cardiovasculaire complexe et, enfin, à la santé du patientRecent advances in medical image computing have allowed automatedsystems to closely assist physicians in patient therapy. Computationaland personalized patient models benefit diagnosis, prognosisand treatment planning, with a decreased risk for the patient,as well as potentially lower cost. HeartFlow Inc. is a successfull exampleof a company providing such a service in the cardiovascularcontext. Based on patient-specific vascular model extracted from XrayCT images, they identify functionally significant disease in largecoronary arteries. Their combined anatomical and functional analysisis nonetheless limited by the image resolution. At the downstreamscale, a functional exam called Myocardium Perfusion Imaging (MPI)highlights myocardium regions with blood flow deficit. However,MPI does not functionally relate perfusion to the upstream coronarydisease.The goal of our project is to build the functional bridge betweencoronary and myocardium, by extrapolating the functional analysisfrom large coronary toward the capillary bed. This objective requiresextension from the coronary model down to the microvasculaturecombined with a functional analysis leading to the myocardium compartment.We expand a tree generation method subjected to functional principles,named Constrained Constructive Optimization, to generate multiplecompeting vascular trees. The algorithm simulates angiogenesisunder vascular volume minimization with flow-related and geometricalconstraints, adapting the simultaneous tree growths to patientpriors. This method provides a hybrid image-based and synthetic geometricmodel, starting from segmented epicardium coronary downto synthetic arterioles, filling the left ventricle myocardium.We then build a multiscale functional analysis pipeline to allowblood flow simulation from the coronaries to the myocardium. Thisis achieved with a 1D coronary model compatible with the hybridvasculature, and a spatial blood flow distribution analysis of the terminalsegments. The latter is performed using a similar nomenclatureto MPI, to enable patient-specific comparison with functional groundtruthdata.We connected the vascular anatomy to blood flow distribution inthe myocardium on several patient datasets. This multiscale frameworkpoints out several leads to refine the vascular network generationand fluid simulation methods. This patient-specific anatomicaland functional extrapolation is a first gateway toward myocardiumperfusion from X-ray CT data. Building such personalized computational model of patient could potentially help investigating cardiovascularcomplex physio-pathology, and, finally, improve the patientcare
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Jurczuk, Krzysztof. "Calcul parallèle pour la modélisation d'images de résonance magnétique nucléaire." Thesis, Rennes 1, 2013. http://www.theses.fr/2013REN1S089.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse est la modélisation computationnelle de l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM), appliquée à l'imagerie des réseaux vasculaires. Les images sont influencées par la géométrie des vaisseaux mais aussi par le flux sanguin. Par ailleurs, outre la qualité des modèles développés, il est important que les calculs soient performants. C'est pourquoi, le calcul parallèle est utilisé pour gérer ce type de problèmes complexes. Dans cette thèse, trois solutions sont proposées. La première concerne les algorithmes parallèles pour la modélisation des réseaux vasculaires. Des algorithmes dédiés à différentes architectures sont proposés. Le premier est basé sur le modèle de « passage de messages » pour les machines à mémoires distribuées. La parallélisation concerne l'irrigation de nouvelles zones de tissu par les vaisseaux existants. Le deuxième algorithme est dédié aux machines à mémoire partagée. Il parallélise également le processus de perfusion mais des processeurs différents se chargent de gérer les différents arbres vasculaires. Le troisième algorithme est une combinaison des approches précédentes offrant une solution pour les architectures parallèles hybrides. Les algorithmes proposés permettent d'accélérer considérablement la croissance des réseaux vasculaires complexes, ce qui rend possible la simulation de structures vasculaires plus précises, en un temps raisonnable et aide à améliorer le modèle vasculaire et à tester plus facilement différents jeux de paramètres. Une nouvelle approche de modélisation computationnelle des flux en IRM est également proposée. Elle combine le calcul de flux par la méthode de Lattice Boltzmann, la simulation IRM par le suivi temporel de magnétisations locales, ainsi qu'un nouvel algorithme de transport des magnétisations. Les résultats montrent qu'une telle approche intègre naturellement l'influence du flux dans la modélisation IRM. Contrairement aux travaux de la littérature, aucun mécanisme additionnel n'est nécessaire pour considérer les artéfacts de flux, ce qui offre une grande facilité d'extension du modèle. Les principaux avantages de cette méthode est sa faible complexité computationnelle, son implémentation efficace, qui facilitent le lancement des simulations en utilisant différents paramètres physiologiques ou paramètres d'acquisition des images. La troisième partie du travail de thèse a consisté à appliquer le modèle d'imagerie de flux à des réseaux vasculaires complexes en combinant les modèles de vaisseaux, de flux et d'acquisition IRM. Les algorithmes sont optimisés à tous les niveaux afin d'être performants sur des architectures parallèles. Les possibilités du modèle sont illustrées sur différents cas. Cette démarche de modélisation peut aider à mieux interpréter les images IRM grâce à l'intégration, dans les modèles, de connaissances variées allant de la vascularisation des organes jusqu'à la formation de l'image en passant par les propriétés des flux sanguinsThis PhD thesis concerns computer modeling of magnetic resonance imaging (MRI). The main attention is centered on imaging of vascular structures. Such imaging is influenced not only by vascular geometries but also by blood flow which has to been taken into account in modeling. Next to the question about the quality of developed models, the challenge lies also in the demand for high performance computing. Thus, in order to manage computationally complex problems, parallel computing is in use. In the thesis three solutions are proposed. The first one concerns parallel algorithms of vascular network modeling. Algorithms for different architectures are proposed. The first algorithm is based on the message passing model and thus, it is suited for distributed memory architectures. It parallelizes the process of connecting new parts of tissue to existing vascular structures. The second algorithm is designed for shared memory machines. It also parallelizes the perfusion process, but individual processors perform calculations concerning different vascular trees. The third algorithm combines message passing and shared memory approaches providing solutions for hybrid parallel architectures. Developed algorithms are able to substantially speed up the time-demanded simulations of growth of complex vascular networks. As a result, more elaborate and precise vascular structures can be simulated in a reasonable period of time. It can also help to extend the vascular model and to test multiple sets of parameters. Secondly, a new approach in computational modeling of magnetic resonance (MR) flow imaging is proposed. The approach combines the flow computation by lattice Boltzmann method, MRI simulation by following discrete local magnetizations in time and a new magnetization transport algorithm together. Results demonstrate that such an approach is able to naturally incorporate the flow influence in MRI modeling. As a result, in the proposed model, no additional mechanism (unlike in prior works) is needed to consider flow artifacts, what implies its easy extensibility. In combination with its low computational complexity and efficient implementation, the solution is a user-friendly and manageable at different levels tool which facilitates running series of simulations with different physiological and imaging parameters. The goal of the third solution is to apply the proposed MR flow imaging model on complex vascular networks. To this aim, models of vascular networks, flow behavior and MRI are combined together. In all the model components, computations are adapted to be performed at various parallel architectures. The model potential and possibilities of simulations of flow and MRI in complex vascular structures are shown. The model aims at explaining and exploring MR image formation and appearance by the combined knowledge from many processes and systems, starting from vascular geometry, through flow patterns and ending on imaging technology
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Bauer, Daniela. "Modélisation mécanique par approche continue et discrète des variations du flux sanguin dans la peau et validation expérimentale." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007943.
Full textAbstract:
L'irritation mécanique de la peau entraîne une vasodilatation sur la ligne de la griffure suite à la libération de l'histamine des mastocytes et une vasodilatation dans les alentours liée à la stimulation des récepteurs de douleurs. Le réseau vasculaire est décrit par un modèle continu et un modèle discret. Les modèles consistent en trois couches. Le modèle continu décrit la première et la troisième couche (irrigation et drainage) comme milieux poreux bidimensionnels horizontaux. Le modèle discret tient compte de la structure de l'arbre vasculaire. La couche intermédiaire est décrite comme modèle de compartimentation. La vasodilatation a été mesurée en utilisant la Vélocimétrie Laser Doppler. Les résultats expérimentaux et numériques ont été comparés à l'aide du modèle de Bonner et al., qui est basé sur le spectre de fréquence du signal Doppler.