Tesis: "Intervention guidée par imagerie"

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Huang, Jianfeng. "Etude de l'angioplastie guidée par tomographie en cohérence optique". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCE007/document.

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Resumen

L'imagerie par tomographie en cohérence optique (OCT) est prometteuse comme support de la prise de décision au cours des procédures d'interventions coronariennes percutanées (PCI), pou évaluer les lésions athéromateuses, juger de la bonne implantation du stent, et dépister les lésions vasculaires dues au stent. L'OCT représente donc bien une aide potentielle pour le cardiologue interventionnel tout au long de la procédure de stenting, avec un impact certain sur la stratégie interventionnelle initialement programmée. De plus, l'OCT se révèle comme un nouvel outil pour prédire la dissection des bords de stent chez les patient avec ACS sans élévation du segment ST, rendant possible une stratification des patients quant à ce risque. Des essais cliniques randomisés sont maintenant nécessaires pour savoir si l'assistance par l'OCT pendant la procédure améliore le pronostic à long terme des patients après PCI
Optical Coherence Tomography (OCT) imaging is promising in decision making during Percutaneus Coronary Interventions {PCI) procedures, including evaluating controversial plaque lesions, assessing stent implantation, and surveying stent-related vascular injury. Thus, OCT has potential to guide interventional cardiologists throughout the stent implantation procedure, impacting on planned interventional strategy. In addition, OCT is the most novel image technology to predict stent edge dissection for patients with non-ST-segment elevation ACS, enabling risk stratification of patients who are at a higher risk of this complication. Large-scale randomized trials are now warranted to assess whether OCT results and guidance during de procedure improve long-term clinical outcomes of PCis

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Bouliane, Blais Guillaume. "Conception d'un robot positionneur d'aiguille pour les interventions percutanées au niveau du foie, guidées par IRM". Mémoire, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/9579.

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Resumen

Dans la dernière décennie, la robotique souple a connu un gain de popularité considérable. Elle est, de façon inhérente, sécuritaire pour les humains et l’environnement qui l’entourent. Grâce à sa faible rigidité, la robotique souple est idéale pour manipuler des objets fragiles et elle est en mesure de s’adapter à son environnement. Les caractéristiques uniques de la robotique souple font de cette technologie un tremplin vers la conception d’appareils médicaux novateurs, plus particulièrement pour des outils permettant le positionnement d’aiguilles dans le but de faire des interventions percutanées, notamment au niveau du foie. Toutefois, la souplesse de cette technologie induit, du même coup, quelques désagréments. Elle procure un comportement sécuritaire, mais entraîne aussi un manque de rigidité limitant les applications de la robotique souple. Sans une rigidité minimale, il est impossible d’accomplir des opérations repérables et précises. La robotique souple a en fait un compromis majeur entre la capacité de chargement et la plage d’utilisation. Pour utiliser cette technologie dans le domaine médical, il est primordial d’ajouter un système permettant de moduler la rigidité du système pour inhiber ce compromis. Couplée avec un système de freinage granulaire, la robotique souple semble comporter l’ensemble des caractéristiques permettant d’accomplir des interventions au foie. Cette étude tend à démontrer que couplée à un système modulant la rigidité, la robotique souple peut être utilisée pour accomplir des opérations d’une façon précise et repérable, tout en demeurant sécuritaire. Le positionneur d’aiguilles développé est 100 % compatible avec l’Imagerie à Résonance Magnétique (IRM). La plage d’insertion du système permet de rejoindre l’entièreté du foie (1500 cm³), tout en maintenant une rigidité suffisante (3 N/mm) et en étant aussi précis que l’outil d’imagerie utilisée (1 mm). L’approche hybride consistant à développer un système activé de façon souple couplée à un module régulant sa rigidité permet d’obtenir à la fois les avantages d’une robotique compliante (souple) et conventionnelle (dure).

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Scarponi, Valentina. "Towards autonomous endovascular surgery : development of assistance tools for computer-aided interventions". Electronic Thesis or Diss., Strasbourg, 2024. http://www.theses.fr/2024STRAD051.

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Resumen

Le traitement des maladies cardiovasculaires nécessite de naviguer des guides et des cathéters à travers l'anatomie vasculaire. Cette tâche peut être très complexe et entraîne souvent des procédures prolongées au cours desquelles le patient et le clinicien sont exposés aux radiations des rayons X.Pour remédier à cette limitation, ce manuscrit propose deux systèmes principaux : l'un qui améliore les images fluoroscopiques et l'autre qui navigue de manière autonome les instruments chirurgicaux. Le premier est essentiellement un système d'assistance, superposant les images fluoroscopiques classiques avec des informations sur l'anatomie et sur l'issue prévue des actions du clinicien avant leur réalisation. Le second est un contrôleur basé sur l'apprentissage profond par renforcement, conçu pour réaliser de manière autonome l'intervention en contrôlant un robot chirurgical endovasculaire. Actuellement, ces robots fonctionnent uniquement comme des dispositifs maître-esclave et ne sont pas capables de fournir un soutien supplémentaire au soignant pendant l'intervention.Lors de tests réalisés sur un fantôme dans le cadre d'une étude utilisateur, le système fluoroscopique amélioré a permis de réduire le temps d'intervention de 56 %. Le contrôleur autonome a atteint, dans un environnement simulé, un taux de réussite supérieur à 95 % sur des anatomies réalistes, même lorsqu'il a été testé sur des géométries présentant des caractéristiques complètement différentes de celles des modèles d'entraînement
The treatment of cardiovascular diseases requires navigating guidewires and catheters through the vascular anatomy. This task can be very challenging and often results in prolonged procedures where both the patient and clinician are exposed to X-ray radiation.To address this limitation, this manuscript proposes two main systems: one that enhances fluoroscopic images and another that autonomously navigates surgical tools. The first is essentially an assistance system, overlaying the classical fluoroscopic images with information about the anatomy and about the predicted outcome of clinician’s actions before they are performed. The second is a Deep Reinforcement Learning controller which aims to autonomously perform the procedure by controlling an endovascular surgical robot. Currently, these robots function only as leader-follower devices and are unable to provide additional support to the caregiver during the procedure.In tests conducted on a phantom in the context of a user study, the enhanced fluoroscopic system reduced intervention time by 56%. The autonomous controller achieved, in a simulated environment, a success rate of over 95% on realistic anatomies, even when tested on geometries with characteristics completely different from the training models

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Lebossé, Cyrille. "Stimulation magnétique transcrânienne robotisée guidée par imagerie médicale". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2008/LEBOSSE_Cyrille_2008.pdf.

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La Stimulation Magnétique Transcrânienne est une méthode non-invasive qui consiste à déplacer une sonde électromagnétique à la surface du crâne du patient dans le but de modifier l’activité électrique de régions cibles de son cerveau. Son influence a déjà été mise en évidence pour le traitement de pathologies comme la dépression. Cette technique n’est à l’heure actuelle pas encore largement répandue du fait du déplacement manuel de la sonde qui empêche d’en réaliser une évaluation clinique rigoureuse, mais également d’en faire un procédure de traitement routinière. Afin de permettre un meilleur développement de cette technique, nous avons conçu un système robotique dédié dont le premier prototype, actuellement en cours d’intégration, doit autoriser un déplacement automatisé et sûr de la sonde à la surface du scalp du patient. Nous avons proposé la conception d’une architecture cinématique originale et adaptée permettant un positionnement sûr de la sonde, une méthode de suivi de trajectoires prédéfinies de la sonde de stimulation tenant compte des mouvements de tête potentiels du patient, et enfin une méthode de gestion de l’effort de contact exercé par la sonde sur la tête
Transcranial Magnetic Stimulation is a noninvasive method which consists in positionning a magnetic coil on the head of a patient, in order to deliver an electric stimulation to the cortex. Its efficiency has been demonstrated in the case of depression and studies are currently being conducted for other pathologies. Even if this technique is very promising, it is not yet widely used because of the manual gesture which prevents from rigorously evaluating this means of treatment, as well as considering it as a clinical routine. In order to provide a better development of this technique, a dedicated robotic system has been designed whose first prototype is currently being finalized and is meant to enable an automated and safe displacement of the coil on the scalp of the patient. We have proposed here the design of an original and fitted kinematic architecture allowing to safely position the coil, a method for the following of predefined coil trajectories which compensates for the potential head movements, and finally a method to ensure the control of the force exerted by the coil on the head of the patient

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Laurent, Gautier. "Synthèse de nanoparticules multifonctionnelles pour la radiothérapie guidée par imagerie". Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2025/document.

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Afin d'améliorer la sélectivité de la radiothérapie dans le cadre du traitement de certains cancers, nous proposons l'utilisation de nanoparticules radiosensibilisantes fonctionnalisées pour le suivi par imagerie médicale. Ces objets, constitués d'un coeur d'or recouvert d'une couche organique, permettent de combiner imagerie multimodale et activité thérapeutique télécommandée, ouvrant ainsi la voie vers la thérapie guidée par imagerie. L'effet radiosensibilisant pourra être généré au moment opportun, déterminé à partir de l'imagerie. L'étude de biodistribution par imagerie TEMP/CT chez des souris a montré une libre circulation des nanoparticules et une élimination rénale avec une présence modérée des nanoparticules dans le foie qui n'est, cependant, pas due à un phénomène d'opsonisation. L'étude par 1RM du cerveau de rats portant un gliosarcome a indiqué une accumulation significative des nanoparticules Au@TADOTAGA-Ge au sein de la tumeur. Enfin le co-marquage des nanoparticules d'or par Gcr et 64Cu2+ (complexées par les ligands macrocycliques) a permis de suivre ces objets, chez le même animal, après injection intraveineuse, à la Ibis par TEP et 1RM dont la combinaison bien que très recherchée est rarement mise en oeuvre. Le caractère radiosensibilisant de la suspension de nanoparticule Au@TADOTAGA a été confirmé par le suivi de croissance tumorale après traitement par irradiation MRT 15 minutes après l'injection des nanoparticules par voie intratumorale. Le gain thérapeutique de la mise en oeuvre de ce traitement a ensuite été validé par une irradiation MR'F 24 heures après l'injection intraveineuse des nanoparticules à des rats portant un gliosarcome
The original properties of nanoparticles make them extremely attractive in the field of oncology. In fast, gold nanoparticles coated by macrocyclic ligands allow imaging and therapy with only one object. Therefore, multifunctional platforms are very promising for image-guided therapy, winch constitutes an important step towards personalization of treatment. This consists of stimulating the therapeutic activity of the nanoparticles when their accumulation is high within the tumor zone and low in healthy tissues. A higher selectivity of the treatment is therefore expected. Biodistribution study by SPECT/CT has shown free circulation, renal elimination and a moderate retention by the liver of the nanoparticles. However, this retention is not due to the opsonisation processus. The MRI study of rats' brain carrying a gliosarcoma has shown an accumulation of nanoparticles Au@FADOTAGA-Gd in the tumor. Moreover, the co-labeling of these nanoparticles by Ge and 64Cts2+was successfully performed. As a result, PET/MRI images, a much researched combination but rarely achieved, were acquired on the same animal alter intravenous injection of the co-labeled nanoparticles. The radiosensitizing character of nanoparticles Au@TADOTAGA was confirmed by the follow up of tumor growth alter a treatment by MRT (microbeam irradiation) 15 minutes after intratumoral injection of nanoparticles. The therapeutic gain of this treatment has been validated by MRT 24 hours after intravenous injection of nanoparticles to rats carrying gliosarcoma (radioresistant tumor in radiosensitive organ)

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Rigaud, Bastien. "Radiothérapie adaptative guidée par l’imagerie anatomique". Thesis, Rennes 1, 2018. https://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/718ad2cd-1afa-4219-8c54-640c6bf5f6b6.

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Le traitement standard des cancers du col de l’utérus localement avancés repose sur une radiothérapie en parallèle à une chimiothérapie, suivie d’une curiethérapie. La radiothérapie externe comporte une phase de planification du traitement faite à partir d’une unique acquisition scanner et une phase de délivrance. Cependant, la position et la forme de la cible clinique varient fortement durant le traitement, avec des conséquences en termes de contrôle de la tumeur et de toxicité. L’objectif de cette thèse est donc de développer des stratégies optimisées de radiothérapie adaptative personnalisées permettant de prendre en compte et de compenser l’incidence de ces déformations anatomiques. Les images acquises lors de la planification et de la délivrance du traitement jouant alors un rôle central, ceci passe par le développement de méthodes de recalage, de fusion et d’analyse d’images ainsi que d’outils d’aide à la décision. Les travaux de thèse ont permis la définition de deux nouvelles stratégies de traitement : (1) une stratégie reposant sur une librairie évolutive permettant d’exploiter l’anatomie de la patiente en cours de traitement pour enrichir une librairie préexistante ; (2) une stratégie de librairie modélisée à partir d’un scanner de planification unique reposant sur l’analyse des déformations d’une population. Pour la mise en correspondance des anatomies des deux traitements par radiothérapie (avec et sans applicateur), une méthode de recalage déformable basée sur un modèle biomécanique est proposée et évaluée par rapport aux méthodes classiques et à un outil commercial. Les résultats, reposant notamment sur des critères géométriques, montrent que les approches proposées permettent d’assurer, pour toutes les patientes, une bonne couverture de la cible, tout en limitant l’irradiation des organes sains et donc, à terme, des meilleurs résultats cliniques
The reference treatment for locally advanced cervical carcinomas relies on chemoradiotherapy and brachytherapy (BT). The radiotherapy (RT) is based on a planning made on a single scanner and on the delivery of the treatment. During the treatment, the clinical target volume (CTV) position may change and hamper the precision of the dose delivery, thus, increasing the risk of recurrence and toxicity. The aim of the thesis is the development of new adaptive radiation therapy (ART) strategies in order to take in account the per-treatment anatomical deformations. These approches will have to rely on image processing tools such as deformable image registration (DIR) and data mining to extract the information from the images acquired at the planning and during the treatment. The work of this thesis has led to the definition of two new ART strategies: (1) an evolutive planning library that can be enriched by new per-treatment anatomies; (2) a modeled library based on a population analysis at the time of planning. Finally, in the context of delivered dose estimation, a biomechanical based DIR method is proposed to map the anatomy of the BT, with applicator, toward the anatomy of RT, without applicator. This method is compared to open access and commercially available DIR methods. The geometrical evaluation, show that the proposed adaptive strategies allow to insure a good coverage of the CTV for all the patients while limiting the irradiation of the healthy organs. Such strategies may improve the clinical outcome of the patients

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Lepetit-Coiffé, Matthieu. "La thérapie mini invasive par hyperthermie locale guidée par imagerie par résonance nucléaire : développement pour le chauffage par radiofréquence". Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13332.

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L'ablation radiofréquence (RF) des tumeurs hépatiques se déroule en routine clinique sous monitorage échographique n'offrant pas une connaissance précise de l'étendue de la lésion créée ; le but de cette thèse a été de mettre en place un système radiofréquence compatible IRM de sorte qu'une acquisition IRM quasi temps réelle de cartes de températures suivant la méthode PRF puisse offrir en chaque instant de la procédure RF une information fiable et spatiale de l'évolution de la temprérature. A partir des cartes de températures, des cartes de dose thermique sont calculées de manière à évaluer l'efficacité du traitement en terme de mort cellulaire dans la zone lésée. La faisabilité de l'ablation RF suivi par IRM de température a été montré : un filtrage a été mis en place, l'interaction résiduelle entre la RF du système d'ablation et la réception de l'IRM ne perturbe pas les cartes de températures bien qu'une faible perte du signal sur bruit (SNR) soit encore observée. L'influence d'un flux sur la zone à traiter pendant une heperthermie de type FR, quelle soit monopolaire ou bipolaire, et la pertinence des cartes de dose thermique à prédire le caractère complet ou incomplet d'un traitement RF a été étudiée ex vivo. Une évaluation in vivo chez le lapin (N=6) et le porc (N=4) des tailles macroscopiques des zones tissulaires d'ablation a permis de montrer une correspondance significativement précise des cartes de dose thermique avec la macroscopie prise comme référence standard comparée aux autrex modalités d'imagerie. Ces travaux ont permis de poursuivre une étude préliminaire chez 8 patients atteints de carcinome hépatocellulaire avec des résultats très encourageants en regard du suivi des patients. En outre, au cours de cette thèse, une étude de faisabilité concernant la possibilité de réaliser des cartes de température sous IRM en même temps qu'une carte R1 a été réalisée sur des échantillons contenant des liposomes chargés en agent de contraste.

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Denis, de Senneville Baudouin. "Correction des mouvements pour la thermométrie temps réel guidée par IRM". Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13123.

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L'hyperthermie locale s'est développée en pratique clinique comme un outil d'ablation de tumeurs non opérables. Le principe de base est simple : l'exposition des cellules à une élévation de température, pendant une durée suffisante, cause leur mort. Un contrôle continu, en ligne, de l'évolution de la température est également nécessaire pendant l'intervention, ainsi qu'une estimation immédiate de l'efficacité du traitement. Des algorithmes d'asservissement permettent d'ajuster automatiquement les paramètres de contrôle de l'outil de chauffage afin que la température dans une zone ciblée atteigne une consigne le plus vite possible et reste constante pendant un temps déterminé. Ces techniques permettent ainsi un contrôle automatique de la température, destiné à détruire une région définie par le radiologue. Toutefois, pour garantir la qualité du traitement, le système d'asservissement doit permettre, pour les mouvements du cycle respiratoire et cardiaque en temps réel, les corrections qui importent. Le temps réel veut dire ici que le temps de calcul effectué sur les images doit être inférieur au temps d'acquisition des images par l'IRM. Des algorithmes de traitement d'images effectués sur les images fournies par le reconstructeur, sont utilisés pour améliorer la stabilité de la thermométrie et réaliser en ligne l'hyperthermie locale sur des organes mobiles.

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Alric, Christophe. "Synthèse et caractérisation de nanoparticules d'or multifonctionnelles pour la radiothérapie guidée par imagerie". Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10175.

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Resumen

La radiothérapie est aujourd'hui l'un des principaux traitements mis en œuvre dans le domaine de la lutte contre le cancer, malgré son manque de sélectivité dans la destruction des tissus. Afin d'augmenter la spécificité de la réponse tumorale à l'irradiation, l'accumulation au sein des tumeurs de nanoparticules radiosensibilisantes, capables d'augmenter les effets d'un traitement par irradiation, a été proposée. Le présent travail de thèse visait à synthétiser et à caractériser des nanoparticules d'or multifonctionnelles (Au@DTDTPA) pouvant être suivies in vivo par imagerie X, IRM et scintigraphie y et à évaluer leur capacité à être utilisées comme agents radiosensibilisants dans le cadre de la radiothérapie guidée par imagerie. L'étude de la biodistribution chez le rat sain des nanoparticules Au@DTDTPA réalisée par imagerie X, IRM et scintigraphie y a montré qu'elles circulent librement dans le flux sanguin sans être détectées par le système immunitaire et qu'elles sont excrétées par l'urine via la filtration rénale. Chez le rat porteur d'une tumeur cérébrale, les nanoparticules s'accumulent de façon transitoire dans la zone tumorale avant d'être éliminées par la voie urinaire. Le caractère radiosensibilisant des nanoparticules Au@DTDTPA a été démontré in vitro, en quantifiant l'augmentation du nombre de dommages infligés à l'ADN après irradiation de cellules de glioblastome humain U87 marquées par les nanoparticules par rapport aux cellules non marquées, à l'aide du test des comètes. La capacité de ces nanoparticules à augmenter les effets d'une irradiation a ensuite été démontrée in vivo chez des rats porteurs d'une tumeur osseuse agressive (ostéosarcome). L'injection intratumorale de nanoparticules Au@DTDTPA réalisée avant l'irradiation de la tumeur a permis de prolonger la survie de rats et de différer la réapparition de la tumeur par rapport aux groupes contrôles. Le suivi par IRM de l'accumulation des nanoparticules Au@DTDTPA au sein du site tumoral après leur injection intraveineuse chez des rats porteurs d'une tumeur cérébrale (gliosarcome 9L) a permis de mettre en œuvre l'irradiation par microfaisceaux X lorsque la répartition en nanoparticules était favorable. La survie des rats traités par cette méthode a été prolongée de façon importante par rapport aux groupes contrôles. Ce travail a révélé le potentiel des nanoparticules Au@DTDTPA pour la radiothérapie guidée par imagerie, qui repose à la fois sur la possibilité de les suivre par différentes techniques d'imagerie médicale (imagerie X, IRM, scintigraphie y) et sur la capacité d'exercer un effet radiosensibilisant après absorption de photons X
Radiation therapy is nowadays one of the most common treatments in the fight against cancer, in spite of its lack of selectivity in tissue destruction. A better selectivity is expected to be achieved when radiosensitizing nanoparticles are used for enhancing the dose effects of the ionizing radiations. The aim of this PhD work is to synthesize and to characterize multifunctional gold nanoparticles (Au@DTDTPA), detectable in vivo through various techniques such as by X-ray imaging, MRI and y-ray scintigraphy, as well as evaluating their capability to be used as image-guided radiosensitizing agents to treat tumors. The biodistribution of the Au@DTDTPA nanoparticles in healthy rats is monitored by X-ray imaging, MRI and y-imaging and shows that they freely circulate in the blood flow without being detected by the immune system and that they are excreted by the urine through renal filtration. In the case of cerebral tumor bearing rats, the gold nanoparticles accumulate temporarily in the tumoral zone before being eliminated by urine. The radiosensitizing behavior of the Au@DTDTPA nanoparticles was demonstrated in vitro using the comet assay, by quantifying the increase of DNA strand breaks caused to nanoparticle-labeled U87 human glioblastoma cells, compared to the unlabeled cells. The capability of these nanoparticles to increase the effects of ionizing radiations was then shown in vivo with rats bearing aggressive bone tumors (osteosarcoma). When an intratumoral injection of Au@DTDTPA nanoparticles was performed before the tumor irradiation, the rats' median survival time was prolonged and the tumor reappearance was differed, compared to the control groups. The MRI monitoring of the accumulation of the Au@DTDTPA nanoparticles on the tumoral site of gliosarcome 9L bearing rats after intravenous injection permitted the irradiation by X-ray microbeams when the nanoparticles distribution was favorable. The median survival time of nanoparticle treated rats was indeed extended compared to the control groups. This work therefore showed the possibility to use Au@DTDTPA nanoparticles combining imagery and therapy features as image-guided radiosensitizing agents to treat tumors. The increase of the retention time of Au@DTDTPA nanoparticles within the tumor site could prolong threated rats’ lifespan

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Coupé, Pierrick. "Méthode de compensation des déformations cérébrales par imagerie ultrasonore intraopératoire pour la neurochirurgie guidée par l'image". Phd thesis, Rennes 1, 2008. ftp://ftp.irisa.fr/techreports/theses/2008/coupe.pdf.

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Resumen

Cette thèse aborde le problème de la compensation des déformations cérébrales survenant au cours des opérations neurochirurgicales. Ces déformations des structures cérébrales dégradent la précision des systèmes de neuronavigation, ce qui limite leur utilisation tout au long de la procédure neurochirurgicale. La compensation de ces déformations est aujourd'hui l'un des enjeux majeurs de la neurochirurgie guidée par l'image. La méthode proposée repose sur le recalage non rigide d'images échographiques intraopératoires de type main libre et d'images préopératoires obtenues par résonance magnétique nucléaire (RMN). Afin de réaliser ce recalage non rigide multimodal, un processus incluant différents traitements est détaillé dans ce manuscrit. Tout d'abord, une nouvelle méthode de reconstruction tridimensionnelle des images échographiques de type main libre est présentée. Puis, un travail portant sur le filtre de débruitage des moyennes non locales est proposé. Ce travail aborde deux aspects: l'amélioration de la qualité du débruitage avec une réduction du temps de calcul d'une part, et l'adaptation de ce filtre aux caractéristiques du chatoiement présent dans les images ultrasonores d'autre part. Finalement, une nouvelle approche du problème de recalage des images ultrasonores et des images obtenues par RMN est décrite. Ces différents traitements sont integrés au sein d'une chaîne entièrement automatique de compensation des déformations cérébrales. Les premiers résultats obtenus sur les images de quatre patients sont présentés à la fin de ce document
This thesis deals with the compensation of brain deformations which occur during neurosurgical procedures. Neuroavigation systems have become a very attractive tool in surgical planning and procedure. However, the accuracy and usefulness of such systems are limited in presence of soft-tissue deformations. In neurosurgery, this phenomenon is called ``brain shift''. At present, the compensation of the ``brain shift'' is one of the most important challenge in image-guided neurosurgery. The contribution of this thesis deals with non rigid registration between intraoperative ultrasound images and preoperative magnetic resonance images (MRI). In order to achieve this multimodal non rigid registration, several processes are described in this manuscript. First, a new method for 3D reconstruction of freehand ultrasounds is presented. Based on the incorporation of the probe trajectory during the interpolation step, this approach allows to improve the reconstruction quality. Then, a study on the non local means denoising filter is proposed. This contribution is twofold: the improvement of the denoising quality with a reduction of the computational time, and the adaptation of this filter to the speckle. Finally, a new framework for multimodal registration of ultrasound images and MRI is presented. Based on the probability for a voxel to be include in a hyperechogenic structure, this framework allows to achieve a robust and accurate registration. All these processes are integrated into an automatic workflow to compensate for brain shift. First results obtained on four real data sets are presented

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Coupé, Pierrick. "Méthode de compensation des déformations cérébrales par imagerie ultrasonore intraopératoire pour la neurochirurgie guidée par l'image". Phd thesis, Université Rennes 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00328179.

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Cette thèse aborde le problème de la compensation des déformations cérébrales survenant au cours des opérations neurochirurgicales. Ces déformations des structures cérébrales dégradent la précision des systèmes de neuronavigation, ce qui limite leur utilisation tout au long de la procédure neurochirurgicale. La compensation de ces déformations est aujourd'hui l'un des enjeux majeurs de la neurochirurgie guidée par l'image. La méthode proposée repose sur le recalage non rigide d'images échographiques intraopératoires de type main libre et d'images préopératoires obtenues par résonance magnétique nucléaire (RMN). Afin de réaliser ce recalage non rigide multimodal, un processus incluant différents traitements est détaillé dans ce manuscrit. Tout d'abord, une nouvelle méthode de reconstruction tridimensionnelle des images échographiques de type main libre est présentée. Puis, un travail portant sur le filtre de débruitage des moyennes non locales est proposé. Ce travail aborde deux aspects: l'amélioration de la qualité du débruitage avec une réduction du temps de calcul d'une part, et l'adaptation de ce filtre aux caractéristiques du chatoiement présent dans les images ultrasonores d'autre part. Finalement, une nouvelle approche du problème de recalage des images ultrasonores et des images obtenues par RMN est décrite. Ces différents traitements sont integrés au sein d'une chaîne entièrement automatique de compensation des déformations cérébrales. Les premiers résultats obtenus sur les images de quatre patients sont présentés à la fin de ce document.

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Bano, Jordan. "Modélisation et correction des déformations du foie dues à un pneumopéritoine : application au guidage par réalité augmentée en chirurgie laparoscopique". Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAD010/document.

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La réalité augmentée permet d'aider les chirurgiens à localiser pendant l'opération la position des structures d'intérêt, comme les vaisseaux sanguins. Dans le cadre de la chirurgie laparoscopique, les modèles 3D affichés durant l'intervention ne correspondent pas à la réalité à cause des déformations dues au pneumopéritoine. Cette thèse a pour objectif de corriger ces déformations afin de fournir un modèle du foie réaliste. Nous proposons de déformer le modèle préopératoire du foie à partir d'une acquisition intraopératoire de la surface antérieure du foie. Un champ de déformations entre les modèles préopératoire et intraopératoire est calculé à partir de la distance géodésique à des repères anatomiques. De plus, une simulation biomécanique du pneumopéritoine est réalisée pour prédire la position de la cavité abdomino-thoracique qui est utilisée comme condition limite. L'évaluation de cette méthode montre que l'erreur de position du foie et de ses structures internes est réduite à 1cm
Augmented reality can provide to surgeons during intervention the positions of critical structures like vessels. The 3D models displayed during a laparoscopic surgery intervention do not fit to reality due to pneumperitoneum deformations. This thesis aim is to correct these deformations to provide a realistic liver model during intervention. We propose to deform the preoperative liver model according to an intraoperative acquisition of the liver anterior surface. A deformation field between the preoperative and intraoperative models is computed according to the geodesic distance to anatomical landmarks. Moreover, a biomechanical simulation is realised to predict the position of the abdomino-thoracic cavity which is used as boundary conditions. This method evaluation shows that the position error of the liver and its vessels is reduced to 1cm

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Messoudi, Wassim. "Proposition d'une annotation sémantique floue guidée par ontologie pour l'interprétation des images de télédétection : Application à la gestion des risques naturels". Télécom Bretagne, 2013. http://www.telecom-bretagne.eu/publications/publication.php?idpublication=13383.

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Resumen

L'image de télédétection constitue une source d'information importante permettant de surveiller les phénomènes naturels auxquels le monde a été confronté ces dernières années notamment l'érosion, l'inondation, les incendies, la déforestation, etc. Ces phénomènes ont des conséquences graves sur l'environnement, l'agriculture (dégradation des sols), l'activité humaine, etc. C'est dans ce cadre que se situe notre travail de thèse qui s'intéresse à l'interprétation des images de télédétection afin d'étudier la susceptibilité des scènes aux risques naturels. Cette thèse aborde deux problématiques majeures; La première concerne la modélisation du contenu de l'image satellitale. Cela pose les questions suivantes : Comment extraire les informations utiles de l'image ? Quel modèle de représentation choisir pour modéliser l'image ? Comment générer cette modélisation ? La deuxième problématique concerne l'étude de la susceptibilité de l'image aux risques naturels en se basant sur les sciences cognitives et les connaissances issues de l'image. Donc, quel est le modèle de raisonnement à adopter pour générer une interprétation adéquate ? Dans ce travail de thèse, nous proposons une ontologie spatio-temporelle, floue, lourde et évolutive représentant le contenu sémantique des images de télédétection. Pour ce faire, nous avons suivi un processus de développement basé sur la réutilisation des ressources ontologiques existantes, l'apprentissage à partir des images satellitales (de référence), et la formalisation des connaissances a priori de domaine (risques naturels, connaissance sur les scènes capteurs d'acquisition, etc. ). Nous proposons également une méthodologie permettant de générer des annotations modélisant le contenu de l'image satellitale en se guidant par l'ontologie de domaine, et permettant, à partir d'un raisonnement inférentiel sur ces connaissances, de déduire la susceptibilité d'une scène satellitale aux risques naturels. La méthodologie proposée comporte quatre modules : (1) Annotation de l'image de télédétection, (2) Fusion d'annotations, (3) Recherche de cas, et (4) Raisonnement et interprétation. Dans un cadre méthodologique, nous avons appliqué la méthodologie pour traiter le problème d'érosion afin de prévenir les zones à risque en Tunisie et plus particulièrement à la région du Kef. Pour ce faire, nous avons conçu une base d'imagettes multi-dates et multi-capteurs représentant des classes d'ontologie (forêt, lac, champ de blé, zone urbaine,. . . ). De même, nous avons construit une base de cas contenant des annotations qui représentent des images de télédétection de la région du Kef. Dans un processus « off-line », nous avons simulé le processus d'interprétation sur des requêtes pour voir si elles présentent des risques d'érosion
The remotely sensed images are considered as an important source of information used in several domains such as environmental monitoring, disaster management and military intelligence. However, the appropriate information has to be extracted and represented to make efficient decision processes. In this thesis, we proposed a spatiotemporal, fuzzy and heavy ontology for modeling remote sensing images. The ontology is based on (1) the re-use of an existing ontology of domain which is considered as a kernel-ontology, and (2) the enrichment of this one in order to cover the domain of application and to take into account the specificities of remotely sensed images. The process of enrichment establish at various levels: conceptual, relational and axiomatic, basing on external resources like taxonomies, thesaurus, and knowledge extracted from experts and image archive. The proposed enrichment allows maximizing the capacity of the ontology on modeling and reasoning through the axioms. We propose to enrich the ontology with fuzzy logic in order to modeling the uncertainty in remotely sensed images. Furthermore, we propose a methodology for modeling and retrieving satellite images basing on their spatial knowledge. The main idea of our approach is that the use of spatial knowledge, reasoning and inference technique, can contribute to deduce the susceptibility of the scene at natural risks (erosion, flooding, fires, etc. ). Our methodology takes in input a set of multi-sensor images representing a scene. It contains four modules: (1) Modeling of the scene, (2) fusion of image annotations, (3) similar case retrieval, and (4) reasoning and interpretation. The first module generates annotations which represents the semantic content of the satellite scene. The second module allows merging image annotations to have faithful information to the reality. The third module attempts to find similar cases to those of the annotated query to take advantage of cases, situations and past problems. The fourth module allows deducting the susceptibility of the image in a given natural phenomenon (Erosion, flooding, fires), basing on inferences on knowledge of domain (Ontology, knowledge of expert, knowledge of natural phenomena, etc. ) and the result of the previous phases. Finally, we applied the methodology to deal with the problem of erosion to warn high-risk areas of the kef region, situated in northwest of Tunisia. Indeed, we developed a base of images representing the classes of the ontology (forest, lake, urban zone, etc. ). Also, we developed a base of cases representing remote sensing images of the region of the Kef. In an "offline" process, we simulated the process of interpretation on requests to see if they present risks of erosion

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Paul, Perrine. "Neurochirurgie guidée par l'image : visualisation mixte et quantification des déformations cérébrales peropératoires à l'aide de reconstructions stéréoscopiques de la surface corticale". Rennes 1, 2006. http://www.theses.fr/2006REN1B101.

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Resumen

La neurochirurgie guidée par l'image consiste à afficher un modèle du patient et de la chirurgie en lien explicite avec le patient. Les systèmes commercialisés proposent une mise en relation à une date limitée à la position de l'outil dans le modèle patient et ne prenant pas en compte les déformations anatomiques qui se produisent durant l'intervention chirurgicale. Une amélioration des systèmes de neuronavigation est proposée dans cette thèse, pour l'exérèse de lésion avec craniotomie. Une méthode pour augmenter le modèle patient, basée sur l'utilisation des images provenant du microscope chirurgical, eest présentée. Cette méthode consiste à afficher la surface du champ opératoire, telle que vue par le neurochirurgien à travers les binoculaires du microscope. Cette surface du champ opératoire est également utilisée pour détecter les déformations cérébrales anatomiques en surface et estimer un champ de déplacement dense. Pour cela, la distance entre deux surfaces acquises est mesurée en mettant en correspondance les points des deux surfaces et leur texture associée. Une fonction de coût à trois termes est alors proposée. Les deux premiers termes mesurent l'attache aux données à la fois en distance euclidienne et en luminance. Le troisième terme est basé sur l'information de position d'amers anatomiques suivis dans le flux vidéo, reliant temporellement les deux acquisistions de surface. Les bonnes performances des méthodes de virtualité augmentée et de suivi des déformations en surface, non invasives, ont été motrées sur fantôme et sur des cas cliniques.

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Tardieu, Marion. "Élastographie par résonance magnétique et onde de pression guidée". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01059105.

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Les propriétés mécaniques des tissus biologiques sont des paramètres importants en médecine : ce sont des biomarqueurs du fonctionnement normal ou pathologique d'un tissu. En effet, ces propriétés peuvent être affectées par certaines conditions mécaniques telles que l'application d'une contrainte externe, comme l'hypertension ou un traumatisme, mais également par la présence de certaines maladies, telles que le cancer, la fibrose, l'inflammation, la maladie d'Alzheimer, ou bien tout simplement avec l'âge. La palpation réalisée par le médecin permet de discerner ces changements mais ce geste est qualitatif et ne peut accéder à des organes profonds. L'élastographie-IRM reste une méthode quantitative, robuste, d'une grande précision, qui permet de sonder l'élasticité et la viscosité des tissus. Elle consiste à mesurer le champ de déplacement d'une onde de cisaillement induite dans l'organe ciblé par une technique IRM en contraste de phase. Les modules viscoélastiques sont alors déduits après inversion de l'équation d'onde. Malgré cela, la justesse de cette technique n'a pas encore été pleinement établie. L'élastographie-IRM est en cours d'implémentation en routine clinique sur des patients atteints de maladies hépatiques chroniques ou bien pour caractériser des tumeurs dans le cas de cancer du sein. L'application aux autres organes protégés, tels que le cerveau ou les poumons, reste encore du domaine de la recherche à cause de la difficulté d'y induire des ondes mécaniques (protection naturelle de la boîte crânienne ou de la cage thoracique). C'est dans ce contexte qu'intervient un volet de mon travail de thèse : la mise en place, la caractérisation et l'optimisation d'un système induisant des ondes mécaniques dans les organes profonds. L'approche originale suivie a été d'utiliser les voies naturelles permettant d'amener l'onde de pression aux poumons ou bien à l'encéphale, différente des approches classiques consistant à traverser les barrières protectrices. Ce générateur d'onde de pression nous a permis d'obtenir des amplitudes d'onde allant de 6 µm à 30 µm dans l'ensemble du cerveau, amplitudes suffisantes afin d'en déduire les modules viscoélastiques du cerveau entier. D'autre part, un travail important s'est attaché à la réalisation d'un schéma original de correction des mouvements du patient en élastographie-IRM. Nous avons mis en évidence comment ces mouvements peuvent entraîner une discordance des composantes du champ de déplacement, nécessitant alors d'être corrigées. La correction proposée est composée d'une première étape dont la finalité est de recaler spatialement l'ensemble des volumes acquis, puis d'une seconde étape permettant de rétablir les composantes du champ de déplacement dans la même base orthonormée. Nous avons évalué numériquement et expérimentalement le biais induit quand aucunes corrections n'étaient appliquées sur ces données ainsi que l'apport de ces deux étapes de correction. Un travail préliminaire sur l'étude de la reproductibilité des acquisitions (phase en particulier) a été nécessaire. Enfin, l'ensemble des résultats de ces deux volets nous ont permis de réaliser des acquisitions d'élastographie du cerveau complet et d'obtenir des cartes du champ de déplacement de qualité. Ainsi, nous avons pu montrer la tendance des ondes mécaniques à suivre les directions privilégiées des fibres du cerveau, résultats que nous avons commencé à confronter aux observations faites en DTI.

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Detappe, Alexandre. "AGuIX, une nanoparticule théranostique pour améliorer la radiothérapie guidée par l’image : preuve de concept appliquée au cancer du pancréas". Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1032/document.

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L'efficacité des nanoparticules AGuIX a été démontré avec des irradiations précliniques ou monoénergétiques pour les cancers du cerveau, tête et cou, et poumon. L'irradiation préclinique de faible énergie (220 kV), et l'irradiation clinique (6 MV) sont adaptées pour activer les nanoparticules. L'effet radiosensibilisant des nanoparticules métalliques étant principalement causé par effet photoélectrique, il est nécessaire d'utiliser des photons d'énergie proche de la raie K du gadolinium (50.2 keV) afin de créer une interaction avec les électrons de l'atome dans le but d'amplifier localement la dose autour des nanoparticules aboutissant à des effets biologiques menant à une augmentation de la mort cellulaire. Dans le cadre de cette thèse, nous avons réalisé une preuve de concept sur le cancer du pancréas, connu pour son faible taux de survie, avec machines précliniques et cliniques. Afin de relever le défi du passage en clinique, nous avons proposé une méthode pour créer un adoucissement du faisceau d'irradiation et démontré la possibilité d'utiliser les nanoparticles AGuIX pour un essai clinique. Les travaux de recherche ont été réalisés en trois temps : un calcul analytique permettant d'obtenir une information sur l'influence des différents paramètres d'irradiation, une confirmation de l'efficacité des nanoparticules avec faisceaux précliniques, et enfin une preuve de concept avec faisceaux cliniques. Notre étude avec faisceaux cliniques est la première étude réalisée démontrant l'efficacité de nanoparticules de gadolinium passivement ciblées vers la tumeur, et démontre qu'il est possible d'obtenir des résultats cliniques similaires à ceux obtenus en préclinique
Previous studies demonstrated AGuIX ability to act as an efficient radiosensitizer under the presence of preclinical radiations or monoenergetic radiation beams for multiple cancer models. The preclinical irradiation (220 kV) has been shown effective in activating high atomic number (Z) nanoparticles. The energy peak is close to the k-edge of the different high-Z elements used (50.2 keV for the gadolinium), leading to a strong photoelectric effect. Auger electrons generation and biological effects occur afterwards creating a local dose enhancement. However, clinical treatments use a higher energy beam (>6 MV). At these energy ranges, the photoelectric probability is less important, decreasing the direct interaction of the nanoparticles with the incoming photons. We performed a proof of concept on a pancreatic tumor model, known for its low survival rates, with preclinical and clinical radiation beams to evaluate the efficacy of the AGuIX. To increase the efficacy of the clinical radiation beam without modifying the nanoparticle structure in order to obtain a dose enhancement close to the one observed with the preclinical beam, we evaluated key clinical beam parameters to understand and increase the mechanisms of interaction between the incident photons and the high-Z nanoparticles. Hence, we evaluated analytically the impact of the radiation beam under different conditions of irradiation, confirming the potential of the AGuIX with a preclinical beam, and finally shown their significant efficacy under a clinical setup. This study is the first to evaluate the potential of a high-Z nanoparticle to act as radiosensitizer following low dose intravenous injections

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Marguet, Maud. "Radiothérapie guidée par l'image : maîtrise des éléments matériels : application à l'analyse des conséquences dosimétriques dues aux variations anatomiques au cours de traitement ORL". Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/857/.

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Les variations anatomiques au cours de traitement ORL compromettent la bonne délivrance de la distribution de dose planifiée. Nous avons défini des indicateurs permettant d'identifier les patients pour lesquels la distribution de dose délivrée s'écarte de la distribution de dose planifiée. Ce travail a été réalisé à partir de l'acquisition régulière d'images 3D de patients issues d'un système d'imagerie embarqué pour lequel nous avons établi un programme d'assurance qualité. Nous avons ensuite développé une analyse modifiée de l'index gamma, quantifiant et localisant l'écart entre la distribution de dose délivrée et celle planifiée, permettant de signaler la nécessité de replanifier la dosimétrie au cours des séances d'irradiation ; nous avons automatisé cette méthode, applicable en routine clinique. Nous avons par ailleurs déterminé des variations de distances et de volumes au sein du patient permettant de rendre compte des modifications des histogrammes dose-volume au cours du traitement
Anatomic variations during head-and-neck radiotherapy treatment may compromise the delivery of the planned dose distribution, particularly in the case of IMRT treatments. The aim of this thesis was to establish "dosimetric indicators" to identify patients who delivered dose deviates from the planned dose, to allow an eventual re-optimisation of the patient's dosimetry, if necessary, during the course of their radiotherapy treatment. These anatomic variations were monitored by regular acquisition of 3D patient images using an onboard imaging system, for which a rigorous quality control program was implemented. The patient dose distribution analysis and comparison was performed using a modified gamma index technique which was named gammaLSC3D. This improved gamma index technique quantified and identified the location of changes in the dose distribution in a stack of 2D images, with particular reference to the target volume (PTV) or organs at risk (parotids). The changes observed in the dose distribution for the PTV or parotids were then analysed and presented in the form of gamma-volume histograms in order to facilitate the follow up of dosimetric changes during the radiotherapy treatment. This analysis method has been automated, and is applicable in clinical routine to follow dose variations during head and neck radiotherapy treatment

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Ciofolo, Cybèle. "Segmentation de formes guidée par des modèles en neuro-imagerie : intégration de la commande floue dans une méthode de segmentation par ensembles de niveau". Rennes 1, 2005. http://www.theses.fr/2005REN1S150.

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Cette thèse traite de la segmentation d'images médicales avec des ensembles de niveau guidés par commande floue. Notre approche est fondée sur une méthode de segmentation orientée région. Afin de l'adapter à diverses applications, nous utilisons des connaissances a priori et un système de commande floue pour guider les contours associés aux ensembles de niveau. Le contrôleur flou gère automatiquement les différents termes de la vitesse d'évolution des contours. Il est d'abord utilisé pour régler la fonction d'arrêt, puis le terme de régularisation. Enfin, il permet de faire évoluer simultanément plusieurs ensembles de niveau en déterminant leur sens de propagation privilégié. La méthode est appliquée à la segmentation de structures variées, allant du cerveau entier aux noyaux gris internes. Enfin, nous introduisons un modèle de forme pour tenir compte de la variabilité anatomique. Cela améliore la précision et la robustesse des résultats, évaluées sur 2 jeux de 18 volumes IRM réels.

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Mazeron, Renaud. "Relation dose-volume effets dans les cancers du col utérin traités par curiethérapie adaptative guidée par l'imagerie 3D". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS169/document.

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Objectifs : Etablir des corrélations dose-volume effet entre les paramètres dosimétriques proposés par le GEC-ESTRO et la probabilité de survenue d’événements tels que le contrôle tumoral ou une toxicité radio-induite.Matériel et méthodes : Les données cliniques et dosimétriques de cohortes de patientes traitées à Gustave Roussy et dans différents centres ont été confrontées. Dans un premier temps les paramètres dosimétriques de la curiethérapie 3D ont été comparés à ceux de la curiethérapie classique. Dans un second temps, la topographie des zones les plus exposées des organes à risque, ainsi que l’impact des mouvements de la vessie, du rectum, et du colon sigmoïde sur l’évaluation de la dose délivrée, ont été étudiés. Enfin, des analyses dose-volume effets ont été réalisées.Résultats : Les valeurs des paramètres dosimétriques volumétriques (D2cm3) de la vessie et du rectum se sont révélées faiblement corrélées et significativement supérieures aux doses évaluées aux points de l’ICRU ou à un point vésical alternatif. Les zones les plus exposées de la vessie et du rectum sont apparues situées au-dessus des points de l’ICRU. Les mouvements des organes autour de l’implant pendant la délivrance du traitement sont apparus marginaux pour la vessie et sigmoïde, en dehors de variations individuelles. En revanche, la dose délivrée au rectum étaient en moyenne plus élevée que le dose planifiée. Les analyses dose-volume effets ont montré des corrélations significatives entre D0.1cm3 et D2cm3 et la probabilité de survenue d’une morbidité tardive urinaire ou rectale. De la même manière, des corrélations significatives ont été établies entre la D90 des CTV à haut risque et à risque intermédiaire et la probabilité d’obtention du contrôle local. Divers caractéristiques tumorales (largeur au diagnostic, volume du CTV-HR, stade FIGO), impactent ces relations, de même que l’étalement total du traitement.Conclusion : Des corrélations dose-volume effets ont été établies entre les paramètres dosimétriques modernes et la probabilité d’obtenir le contrôle local ou d’entraîner une morbidité tardive. En ce qui concerne le contrôle tumoral, les objectifs de prescription doivent être personnalisés en fonction de critères carcinologiques. Pour les organes à risque, de contraintes de dose basées sur l’expérience de la curiethérapie 3D peuvent être établies, mais doivent être affinées dans de futures études en fonction de cofacteurs tels que les comorbidités. Les points gardent un intérêt en recherche clinique, pour l’étude de la morbidité vésicale ou vaginale.Ce travail a l'objet de 6 publications dans des revues internationales à comité de lecture. La septième est présentée sous forme de manuscrit
Objectives: To establish dose-volume effects correlations between volumetric dosimetric parameters proposed by the GEC-ESTRO and the probability of occurrence of events such as tumor control or radiation-induced toxicity.Methods: Clinical and dosimetric data of patients treated at Gustave Roussy and in different centers have been reviewed. At first step, dosimetric parameters of image-guided brachytherapy were compared with those of conventional brachytherapy. Secondly, the topography of the most exposed areas of the organs at risk, and the impact of the movements of the bladder, rectum, and sigmoid colon on the assessment of the delivered dose, were studied. Finally, analyzes dose-volume effects were performed.Results: The values of volumetric dosimetric parameters (D2cm3) of the bladder and rectum appeared weakly correlated and significantly higher than the doses evaluated at ICRU points of bladder and rectum , an even in an alternative bladder point. The most exposed areas of the bladder and rectum appeared located above the points of the ICRU. The movements of the organs around the implant during the delivery of the treatment appeared marginal for the bladder and sigmoid, apart from individual variations. However, the mean delivered dose to the rectum was higher than the planned dose. Dose-volume effects correlations showed significant correlations between D0.1cm3 and D2cm3 and the probability of occurrence of urinary or rectal late morbidity. Similarly, significant correlations have been established between the D90 of the high risk, intermediate risk-CTV and the probability of achieving local control. Various tumor characteristics (width, HR-CTV volume, FIGO stage) impact these relationships, as well as the treatment time.Conclusion: Dose-volume effects correlations have been established between modern dosimetric parameters and the probability of achieving local control or cause late morbidity. Regarding tumor control, prescription aims must be customized according to oncologic criteria. For organs at risk, new dose constraints based on 3D brachytherapy experience can be established but should be refined in future studies based on cofactors such as comorbidities. The points retain an interest in clinical research for the study of bladder or vaginal morbidity

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Wenk, Christiane. "Chirurgie guidée par fluorescence des fibrosarcome félin et développement et caractérisation d'un vecteur bi-fonctionnel pour le ciblage du cancer". Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00843015.

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Actuellement, la chirurgie représente la première indication pour la thérapie du cancer. Néanmoins, la résection complète du tissu tumoral, la détection des micrométastases et la préservation des tissus sains pendant l'intervention représentent un enjeu majeur et influencent fortement le pronostic du patient. Les récents développements technologiques en imagerie pour la chirurgie guidée des cancers ont conduit à des résultats précliniques prometteurs et les premiers essais cliniques utilisant des traceurs non-spécifiques confirment déjà le potentiel de ces systèmes pour l'amélioration de la chirurgie. De plus, le diagnostic précoce des tumeurs, ainsi que le développement de thérapies ciblées sont également des axes majeurs de recherche en cancérologie. Dans ce contexte notre équipe a précédemment développé un vecteur synthétique ciblant un récepteur cellulaire l'intégrine αVβ3. Ce vecteur est constitué d'un châssis décapeptidique cyclique RAFT (Regioselectively Addressable Functionalized Template) et présentant deux domaines indépendants permettant de séparer les deux fonctions du vecteur. Sur un domaine, la fonction de ciblage est assurée par la présentation multivalente de ligands -RGD- spécifiques du récepteur. L'autre domaine du vecteur porte les molécules d'intérêt à vectoriser, agents thérapeutiques ou de détection pour l'imagerie médicale. Dans la première partie de ces travaux, nous avons évalué la combinaison de ce vecteur couplé à un fluorophore avec une sonde portative pour imager et guider le chirurgien pendant la chirurgie des fibrosarcomes spontanés chez le chat. Cette étude représente une preuve de concept pour la translation clinique chez l'homme. Les résultats ont montré que l'injection du traceur ne provoquait pas d'effets toxiques chez le chat et permettait un marquage spécifique de la tumeur avec un bon ratio tumeur/tissu sain, qui devrait améliorer la qualité de la résection tumorale en aidant le chirurgien à mieux délimiter les marges du tissu tumoral. Dans la seconde partie de ces travaux nous avons développé un nouveau vecteur bi-fonctionnel dérivé du RAFT-RGD. Au composé d'origine a été ajoutée une séquence peptidique clivable par la matrixmetalloprotease-9, une enzyme surexprimée dans la tumorigénèse. Cette molécule à fluorescence activable a montré une amélioration du ciblage tumoral in vitro et in vivo comparée au RAFT-RGD suggérant un effet additionnel lié au double ciblage. Ces résultats préliminaires encouragent la poursuite de sa caractérisation pour son potentiel de " pro-drug " mais également pour l'étude des interactions entre l'intégrine et l'environment tumoraux.

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Octave, Nadia. "La radiothérapie adaptative et guidée par imagerie avec la technologie Cone-Beam CT : mise en oeuvre en vue du traitement de la prostate". Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30207/document.

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L'imagerie est maintenant partie intégrante des traitements de radiothérapie. Avec la technologie CBCT embarquée sur les appareils de traitement, l'imagerie tomographique permet non seulement de repositionner fidèlement le patient tout au long de son traitement mais aussi d'adapter la planification initiale aux modifications quotidiennes de volume. C'est la radiothérapie adaptative, objet des travaux de cette thèse. Nous avons établi les limites techniques de précision de repositionnement des équipements utilisé. Ensuite, à partir des acquisitions CBCT quotidiennes de patients traités pour la prostate, nous avons élaboré une stratégie de traitement basée sur une banque de plans personnalisés. Nous avons mis au point une méthode semi-automatique de sélection du plan de traitement du jour qui a montré une efficacité supérieure à la sélection par des opérateurs expérimentés. Enfin, nous avons quantifié les doses additionnelles à la dose thérapeutique associées à l'utilisation quotidienne de l'imagerie CBCT. En conclusion, on peut dire qu'avec l'imagerie CBCT embarquée, on peut voir ce que l'on veut traiter, irradier ce que l'on a vu et contrôler ce qu'on a traité
Imaging is now fully integrated in the radiation therapy process. With on-board CBCT systems, tomography imaging allows not only patient positioning but also treatment planning adaptation with patient anatomy modifications, throughout the entire treatment. This is called adaptive radiation therapy, and is the main subject of this PhD thesis. During this work, we measured the repositioning accuracy of the system used. We also developed a treatment strategy using daily CBCT images and a personalized plan database to adapt treatment plan to patient anatomy. We found a way to select the daily treatment plan that shows superiority over operator selection. Then we also quantified the additional dose delivered while using this technique and the impact with regards to the risks added to patients. As a conclusion, with CBCT imaging, radiation therapy has entered an era where one can see what need to be treated, can treat what has been seen and can control what has been treated

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Schmitt, Bénédicte. "Conception de techniques d'interaction mixtes dédiées aux environnements virtuels hétérogènes : approche centrée sur les usages et guidée par les modèles". Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2460/.

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Les environnements 3D sont de plus en plus prégnants dans notre quotidien (jeux, situations culturelles ou applications professionnelles). En parallèle, de nouvelles techniques d'interaction émergent sans cesse dans le but de faciliter l'interaction de l'utilisateur avec les systèmes. Des évaluations sont généralement mises en place afin de tester la mise en œuvre d'une technique d'interaction dans un environnement type pour des tâches élémentaires (e. G. Sélection ou navigation) et déterminer son adéquation en termes de performance et de satisfaction. Nos travaux visent à proposer une méthode d'évaluation en environnement virtuel 3D qui s'appuie sur une adaptation de la norme ISO 9241-9. Pour répondre à des problématiques portées par les systèmes à multi-vues liées, nous avons également adapté la norme ISO 9241-9 à un environnement hétérogène mêlant 2D et 3D
3D environments are increasingly present in our life (games, cultural situation, or professional applications). At the same time, new interaction techniques continuously appear to improve the user interaction with systems. Evaluations are usually proposed to assess the implementation of an interaction technique in a specific type of environment for elementary tasks (e. G. Selection or navigation) to determine the consistency of the technique in terms of performance and satisfaction. Our works aim at defining an evaluation method in 3D environment that is based on the standard ISO 9241-9. To answer to issues of linked multi-views systems, we adapt the standard ISO 9241-9 to a heterogeneous environment that mixes 2D and 3D

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Cazoulat, Guillaume. "Radiothérapie guidée par l'image du cancer de la prostate : vers l'intégration des déformations anatomiques". Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00992354.

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Ce travail de thèse porte sur la quantification et la prise en compte des variations anatomiques en cours de radiothérapie guidée par l'image pour le cancer de la prostate. Nous proposons tout d'abord une approche basée population pour quantifier et analyser les incertitudes géométriques, notamment à travers des matrices de probabilité de présence de la cible en cours de traitement. Nous proposons ensuite une méthode d'optimisation des marges suivant des critères de couverture géométrique de la cible tumorale. Cette méthode permet d'obtenir des marges objectives associées aux différents types d'incertitudes géométriques et aux différentes modalités de repositionnement du patient. Dans un second temps, nous proposons une méthode d'estimation de la dose cumulée reçue localement par les tissus pendant un traitement de radiothérapie de la prostate. Cette méthode repose notamment sur une étape de recalage d'images de façon à estimer les déformations des organes entre les séances de traitement et la planification. Différentes méthodes de recalage sont proposées, suivant les informations disponibles (délinéations ou points homologues) pour contraindre la déformation estimée. De façon à évaluer les méthodes proposées au regard de l'objectif de cumul de dose, nous proposons ensuite la génération et l'utilisation d'un fantôme numérique reposant sur un modèle biomécanique des organes considérés. Les résultats de l'approche sont présentés sur ce fantôme numérique et sur données réelles. Nous montrons ainsi que l'apport de contraintes géométriques permet d'améliorer significativement la précision du cumul et que la méthode reposant sur la sélection de contraintes ponctuelles présente un bon compromis entre niveau d'interaction et précision du résultat. Enfin, nous abordons la question de l'analyse de données de populations de patients dans le but de mieux comprendre les relations entre dose délivrée localement et effets cliniques. Grâce au recalage déformable d'une population de patients sur une référence anatomique, les régions dont la dose est significativement liée aux événements de récidive sont identifiées. Il s'agit d'une étude exploratoire visant à terme à mieux exploiter l'information portée par l'intégralité de la distribution de dose, et ce en fonction du profil du cancer.

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Maclair, Grégory. "Développement d'algorithmes temps réel de traitement de séquences d'images animées biomédicales pour la thermothérapie guidée par IRM". Thesis, Bordeaux 1, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR13720/document.

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L'hyperthermie locale guidée par IRM s'est développée en pratique clinique au cours des dernières années. Le principe repose sur la destruction des cellules tumorales grâce à une élévation de température pendant une durée suffisante. L'acquisition d'images IRM simultanément au chauffage permet un monitorage en ligne de la température et un contrôle de la destruction cellulaire induite par l'hyperthermie appliquée aux tissus.Le principal objectif de cette thèse est de mettre en oeuvre des stratégies permettant de corriger les artefacts induits par la respiration ou le battement cardiaque pour les organes mobiles (foie, rein, coeur) et pour les organes non-mobiles (seins). La contribution principale de ce travail de thèse consiste à proposer une méthode de modélisation des champs de déplacements à l'aide d'une Analyse en Composantes Principales (ACP) en s'appuyant sur le caractère périodique des phénomènes physiologiques observés
During the last years MR-guided lo cal hyp erthermia has b een develop edfor the clinical practice. Hyp erthermia is based on the destruction of tumorcells due to an increased temp erature over a suﬃcient amount of time. The si-multaneous acquisition of MR images during the heating pro cess allows on-linemonitoring of the temp erature and a control of the tissue destruction inducedby the hyp erthermia treatment. The on-line calculation of the temp erature isnot a trivial problem. This is b ecause the physical and physiological pheno-mena like the respiration disturb the temp erature measurement. Hence, it isnecessary to develop strategies for real-time correction in order to deliver pre-cise temp erature maps. In this work, we prop ose several algorithms for imagetreatment enabling the correction of artefacts related to motion and magneticsusceptibility eﬀects. These corrections will provide a reliable estimation of theeﬃciency of the hyp erthermia treatment

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Hamze, Noura. "Optimisation et planification préopératoire des trajectoires en conditions statiques et déformables pour la chirurgie guidée par l'image". Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD024.

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En chirurgie mini-invasive guidée par l’image, une planification préopératoire précise des trajectoires des outils chirurgicaux est un facteur clé pour une intervention réussie. Cependant, une planification efficace est une tâche difficile, qui peut être considérablement améliorée en considérant différents facteurs contributifs tels que les déformations biomécaniques intra-opératoires, ou en introduisant de nouvelles techniques d'optimisation. Dans ce travail, nous nous concentrons sur deux aspects. Le premier aspect porte sur l'intégration de la déformation intra-opératoire dans le processus de planification de trajectoire. Nos méthodes combinent des techniques d'optimisation géométrique à base de simulations biomécaniques. Elles sont caractérisées par un certain niveau de généralité, et ont été expérimentées sur deux types d’interventions chirurgicales: les procédures percutanées pour l'ablation de tumeurs hépatiques, et la stimulation cérébrale profonde en neurochirurgie. Deuxièmement, nous étudions, mettons en œuvre, et comparons plusieurs approches d'optimisation en utilisant des méthodes qualitatives et quantitatives, et nous présentons une méthode efficace d'optimisation évolutionnaire multicritères à base de Pareto qui permet de trouver des solutions optimales qui ne sont pas accessibles par les méthodes existantes
In image-guided minimally invasive surgery, a precise preoperative planning of the surgical tools trajectory is a key factor to a successful intervention. However, an efficient planning is a challenging task, which can be significantly improved when considering different contributing factors such as biomechanical intra-operative deformations, or novel optimization techniques. In this work, we focus on two aspects. The first aspect addresses integrating intra-operative deformation to the path planning process. Our methods combine geometric-based optimization techniques with physics-based simulations. They are characterized with a certain level of generality, and are experimented on two different surgical procedures: percutaneous procedures for hepatic tumor ablation, and in neurosurgery for Deep Brain Stimulation (DBS). Secondly, we investigate, implement, and compare many optimization approaches using qualitative and quantitative methods, and present an efficient evolutionary Pareto-based multi-criteria optimization method which can find optimal solutions that are not reachable via the current state of the art methods

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Landmann, Claire. "Le cortex préfrontal et la dopamine striatale dans l'apprentissage guidé par la récompense : conception et étude d'une tâche cognitive d'exploration guidée par la récompense en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et en tomographie par émission de positons avec le 11C-raclopride". Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00160868.

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Barbe-Zoppis, Catherine. "Guidage de gestes médico-chirurgicaux sur tissus mous : application à la ponction péricardique assistée par échographie 2,5D". Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0163.

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Resumen

Jusqu'a present les applications de gestes medico-chirurgicaux assistes par ordinateur (gmcao) concernent peu les tissus mous caracterises par leur mobilite et leur deformabilite. La premiere partie de cette these est consacree a l'analyse des specificites des tissus mous. En nous appuyant sur des exemples cliniques concrets, nous degageons differents types de mobilite afin de proposer une classification des tissus. Les limites de l'imagerie interventionnelle, technique au cur des procedures minimalement invasives, sont analysees, puis une reflexion est menee sur l'implication des differents types de mobilite sur la methodologie gmcao, avant de l'illustrer par un etat de l'art des gmcao dedies aux tissus mous. La seconde partie de ce travail presente la mise en uvre de cette methodologie dans un cas clinique typique de la problematique des tissus mous, la ponction pericardique. Notre objectif est d'ameliorer la technique de ponction percutanee, actuellement difficile et limitee. Notre approche, basee sur la methodologie gmcao, utilise l'echographie localisee dans l'espace pour la planification et le guidage de la ponction. Elle consiste en une modelisation de l'epanchement au cours des cycles cardiaques et respiratoires selon une meme coupe, et permet de determiner une zone stable de ponction malgre le mouvement et la deformabilite de l'epanchement. Grace au couplage de la sonde ultrasonore et de l'outil de ponction avec un localisateur 3d, le chirurgien peut selectionner une trajectoire optimale a partir de donnees echographiques pre-operatoires et une interface adaptee guide ensuite l'alignement de l'aiguille tout en controlant sa profondeur. Apres une premiere validation sur un modele experimental dynamique, la validation animale a montre la faisabilite de notre approche, et permis d'evaluer sa robustesse et sa precision avant d'envisager l'application clinique. Differentes extensions a ce travail sont proposees.

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Monge, Frédéric. "Imagerie fonctionnelle peropératoire naviguée pour l'optimisation de la chirurgie des tumeurs cérébrales". Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1B013/document.

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Les gliomes sont des tumeurs cérébrales primitives représentant le deuxième cancer le plus fréquent chez l’enfant et la troisième cause de mortalité chez l’adulte jeune. Il a été démontré qu’une chirurgie d’exérèse tumorale permet d’augmenter la qualité et la durée de vie du patient, voir même dans certains cas, d’obtenir sa guérison. L’identification intraopératoire des résidus tumoraux permettrait au chirurgien de vérifier, in situ, la qualité de son geste d’exérèse. Une nouvelle modalité d’imagerie intraopératoire a été proposée comme solution pour détecter les tumeurs résiduelles. Elle se base sur l’utilisation d’une sonde nucléaire combinée à un système de localisation optique. Cette nouvelle modalité, appelée imagerie surfacique de positons (ISP), permet la génération d’images de la distribution surfacique d’un radiotraceur comme le 18 F − F DG d’une zone d’intérêt scannée. L’ISP n’étant actuellement pas utilisée en clinique, nous proposons pour la première fois une étude de faisabilité de son utilisation pour l’optimisation de la chirurgie des tumeurs cérébrales. Nous montrons les limites de l’utilisation potentielle de l’ISP dans un contexte neurochirurgical par des études expérimentales en considérant des facteurs intraopératoires pouvant influencer la qualité des images générées par le système. Les contributions présentées se concentrent sur trois axes. Dans un premier temps, nous souhaitons obtenir des images fonctionnelles d’ISP avec un temps de calcul faible. L’application de modèles d’acquisition aux mesures permettent d’améliorer la qualité des images, au détriment d’un temps de calcul élevé. Nous suggérons un nouveau modèle d’acquisition dédié au contexte intraopératoire, permettant l’amélioration de la résolution et du contraste des images pour un temps de calcul réduit. Un deuxième axe est dédié à l’étude de l’impact d’une acquisition intraopératoire sur les performances du système. Nous proposons l’estimation des paramètres intrinsèques de la sonde nucléaire utilisée et de l’influence de la hauteur du processus de scan sur leurs valeurs. Le dernier axe est consacré à la validation de modèles d’acquisition dans le contexte intraopératoire. Nous présentons une étude comparative des performances de modèles d’acquisition en considérant l’impact potentiel de la vitesse de scan durant l’acquisition. L’ensemble de ces travaux a contribué à l’étude de faisabilité de l’utilisation d’un système d’ISP en intraopératoire, proposée pour la première fois en neurochirurgie
Gliomas are primitive brain tumors, which represent the second most frequent cancer among children and the third cause of death among young adult. It has been shown that resection surgery improves patient outcomes, leading to its cure for some cases. Intraoperative detection of residual tumor allows the surgeon to check the quality of its resection gesture. A new intraoperative imaging modality has been proposed as a solution to detect residual tumors. It relies on a nuclear probe associated with an optical localization system. This new modality, called positron surface imaging (PSI), generates images of the activity surface distribution of a 18 F based radiotracer of a scanned area of interest. Not used in clinical context yet, we proposed for the first time a feasibility study of its usage to optimize brain tumor surgery. We show limitations of the potential usage of PSI in neurosurgery through experimental studies, considering intraoperatives factors which may influence quality of generated images. Contributions in this study are presented on three axes. First, we want to generate PSI functional images with a low computational time. Acquisition models applied to measurements improve image quality at the cost of high computational time. We suggest a new acquisition model dedicated to intraoperative usage, allowing enhancement of spatial resolution and contrast of images for a low computational time. The second axis is dedicated to the study of the intraoperative acquisition impact on system performance. We propose to estimate the intrinsic parameters of nuclear probe and the study of scanning process on their values. Finally, we present the validation of acquisition models dedicated to intraoperative context. We show a comparative study of acquisition models performance considering potential impact of scanning speed process during acquisition. This work has contributed to the feasibility study of using an ISP system in the intraoperative context, proposed for the first time in neurosurgery

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Hoyland, Philip. "Computer-assisted electrophysiological intervention treating complex ventricular arrhythmias". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0271.

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Depuis le début des années 1990 et l'utilisation de l'énergie de radiofréquence pour l'ablation par voie endocavitaire des troubles du rythme rapide, les rythmologues interventionnels prennent en charge des troubles du rythme de plus en plus complexe. Des systèmes de cartographie 3D permettent une représentation précise dans l'espace du positionnement du cathéter et constituent donc un outil très important pour le rythmologue interventionnel. L’identification des zones d’intérêts reste néanmoins longue et sujet à des nombreuses étapes reposant sur des analyses indirectes des propriétés électriques du cœur. L’objectif principal de la thèse est le développement de nouveaux outils afin de localiser l’isthme critique des tachycardies ventriculaires après infarctus du myocarde. L’identification précise des composantes du circuit de la tachycardie ventriculaire permet la mise en place d’une stratégie d’ablation pour traiter le patient. Les méthodes étudiées ne nécessitent pas un électrocardiogramme (ECG) à 12 dérivations de la tachycardie ventriculaire et présentent donc l’avantage de pouvoir être utilisées même en cas d’échec de déclenchement de la tachycardie pendant la procédure. Un axe majeur de recherche est le développement d’un algorithme qui permet d’extraire de façon automatique les données pertinentes obtenus lors de la topo-stimulation. Cela permet de faciliter l’affichage des cartes multi paramétriques mettant en avant les circuits de réentrée. Un autre axe de recherche est l’étude des variations des propriétés électriques du ventricule sous forme de graphe. Les points de stimulations sont considérés comme l’ensemble des sommets du graphe. Chaque arrête est associé à un poids et trouver le chemin entre deux sommets de poids minimum permet d’analyser les circuits de réentrée possibles
Since the beginning of the nineties and the use of radiofrequency to ablate cardiac arrhythmias, electrophysiologists treat rhythm disorders of increasing complexity. 3D mapping systems enable catheter locations to be determined with high precision and therefore are very important tools for cardiac electrophysiologists. Identifying zones of interest remains long and involves a great number of steps based on indirect analyses of the heart's electrical properties. The main objective of the thesis is the development of new tools to locate the critical isthmus in patients who have ventricular tachycardia after myocardial infarction. The clear identification of the circuit components of the ventricular tachycardia enables the implementation of an ablation strategy to treat the patient. The studied methods do not require a 12-lead electrocardiogram (ECG) of the ventricular tachycardia and therefore have the advantage of being able to be used even if the ventricular tachycardia cannot be initiated during the procedure. Pace mapping consists of stimulating the myocardium and analyzing the induced signal, the 12-lead morphology and the S-QRS interval. A major area of research is the development of an algorithm that automatically extracts the relevant data obtained during pace mapping. This facilitates the display of multi-parametric maps highlighting potential reentry circuits. Another area of research is the development of a graph-based method to study the variations of the electrical properties of the ventricle. The paced points are considered as vertices of a graph. Each edge is given a weight and finding the path between two vertices of minimum weight allows the analysis of potential reentry circuits

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Loy, Rodas Nicolas. "Context-aware radiation protection for the hybrid operating room". Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAD001/document.

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L’utilisation de systèmes d’imagerie à rayons X lors de chirurgies mini-invasives expose patients et staff médical à des radiations ionisantes. Même si les doses absorbées peuvent être faibles, l’exposition chronique peut causer des effets nocifs (e.g. cancer). Dans cette thèse, nous proposons des nouvelles méthodes pour améliorer la sécurité vis-à-vis des radiations ionisantes en salle opératoire hybride dans deux directions complémentaires. Premièrement, nous présentons des approches pour rendre les cliniciens plus conscients des irradiations grâce à des visualisations par réalité augmentée. Deuxièmement, nous proposons une méthode d'optimisation pour suggérer une pose de l’imageur réduisant la dose au personnel et patient, tout en conservant la qualité de l’image. Pour rendre ces applications possibles, des nouvelles approches pour la perception de la salle grâce à des caméras RGBD et pour la simulation en temps-réel de la propagation et doses de radiation ont aussi été proposées
The use of X-ray imaging technologies during minimally-invasive procedures exposes both patients and medical staff to ionizing radiation. Even if the dose absorbed during a single procedure can be low, long-term exposure can lead to noxious effects (e.g. cancer). In this thesis, we therefore propose methods to improve the overall radiation safety in the hybrid operating room by acting in two complementary directions. First, we propose approaches to make clinicians more aware of exposure by providing in-situ visual feedback of the ongoing radiation dose by means of augmented reality. Second, we propose to act on the X-ray device positioning with an optimization approach for recommending an angulation reducing the dose deposited to both patient and staff, while maintaining the clinical quality of the outcome image. Both applications rely on approaches proposed to perceive the room using RGBD cameras and to simulate in real-time the propagation of radiation and the deposited dose

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Dirheimer, Luca. "Ciblage de modèles cellulaires 3D par des agents de contrastes fluoresçant dans le proche infrarouge : application à la chirurgie guidée par la fluorescence des cancers de la tête et du cou". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2024. http://www.theses.fr/2024LORR0159.

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La résection chirurgicale constitue le traitement de première intention des cancers de la tête et du cou (HNSCC). La berge peropératoire est un facteur de pronostic majeur pour la survie globale des patients. Actuellement, il existe peu d’outils pour discriminer de manière fiable et en temps réel le tissu tumoral du tissu sain. La chirurgie guidée par la fluorescence (FGS) proche infrarouge (NIR) est une méthode d’imagerie utilisant le marquage fluorescent des tissus tumoraux afin de fournir une image de contraste augmentée. Le but de ces travaux est l’étude de la distribution de Quantum Dots (QDs) et d’IRDye-680, deux agents de contrastes fluorescents, couplés au peptide A20FMDV2 afin de cibler les cellules tumorales ORL au travers de l’intégrine αVβ6, surexprimée dans ces cancers. L’étude de l’accumulation et de la localisation de ces agents est réalisée sur modèle sphéroïde en monoculture et coculture (cellules cancéreuses de la langue/fibroblastes) afin de mieux représenter l’impact du microenvironnement tumoral sur la délivrance des agents de contraste. L’étude se poursuivra par le développement de nouveaux modèles sphéroïdes, mimant davantage le microenvironnement tumoral de la sphère ORL
Surgical resection is the first-line treatment for head and neck cancer (HNSCC). Theintraoperative margin is a major prognostic factor for the overall survival of patients. Currently, there are few tools to reliably discriminate tumor tissue from healthy tissue in real time. Near Infrared (NIR) Fluorescence Guided Surgery (FGS) is an imaging method using fluorescent labeling of tumor tissue to provide an enhanced contrast image. The aim of this work is to study the distribution of Quantum Dots (QDs) and IRDye-680, two fluorescent contrast agents, coupled to the A20FMDV2 peptide to target ENT tumor cells through the αVβ6 integrin, which is overexpressed in these cancers. The accumulation and localization of these agents was studied using spheroid models in monoculture and coculture (tongue cancer cells/fibroblasts) to better represent the impact of the tumor microenvironment on the delivery of these contrast agents. The study is continuing with the development of new spheroid models that better represent the tumor microenvironment found in the ENT sphere

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Ségaud, Silvère. "Multispectral optical imaging in real-time for surgery". Electronic Thesis or Diss., Strasbourg, 2022. http://www.theses.fr/2022STRAD055.

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Le développent technologique des salles d’opérations a accéléré de manière spectaculaire ces dernières années. Cependant, la capacité des praticiens à différencier les tissus sains des tissus malsains à travers le champ chirurgical est principalement basée sur leur propre perception et expérience. Ceci est pourtant d’une importance majeure en chirurgie oncologique, tant pour la résection de tumeurs que pour les actes de reconstruction. C’est pourquoi la capacité d’évaluer le statut des tissus biologiques à travers des zones étendues en temps réel est cruciale. Le manque d’outils permettant l’évaluation de la viabilité des tissus biologique dans un contexte intra opératoire a été la motivation principale de ce projet. Un prototype d’imageur multimodal clinique a été développé pour l’imagerie d’oxygénation et de fluorescence en temps-réel. La capacité de la plateforme à quantifier l’ischémie a été démontrée lors de tests précliniques, par comparaison avec les méthodes standards. Le caractère multimodal de la plateforme d’imagerie a été exploité pour combiner l’imagerie endogène mesurant les propriétés optiques des tissus et l’imagerie exogène par fluorescence, dans le cadre de la chirurgie du cancer. Une méthode de quantification a été employée lors d’essais précliniques sur des modèles de cancers colorectaux et pancréatiques, mettant en évidence les défaillances de l’imagerie de fluorescence conventionnelle
The deployment of technology in operating rooms dramatically accelerated over the last decades. More precisely, the surgeons’ ability to distinguish healthy from diseased tissues is still mostly based on their own subjective perception. As tissue status assessment is of upmost importance in oncologic surgery, both for tumor resection and reconstruction procedures, the ability to assess the tissues intraoperatively and in real-time over a large field is crucial for surgical act guidance. The lack of tools for biological intraoperative tissue status assessment has been the main source of motivation for this thesis work. A clinically-compatible imaging platform has been developed for oxygenation and fluorescence imaging in real-time. The capability of the platform to detect and quantify ischemia has been demonstrated through preclinical trials, by comparison with standard of care methods. Furthermore, the multimodal nature of the developed imaging device has been exploited by combining endogenous imaging of optical properties with exogenous fluorescence imaging, in the context of oncologic surgery. A fluorescence quantification technique was validated in preclinical trials with colorectal and pancreatic cancer models, highlighting the limitations of conventional fluorescence imaging

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Fafard-Couture, Laurent. "Développement et caractérisation de A14-Cy5-ACCUM, un nouvel immunoconjugué fluorescent ciblant un marqueur moléculaire spécifique au cancer de la vessie infiltrant pour la cystoscopie guidée par fluorescence". Mémoire, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/11084.

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Le cancer de la vessie est un cancer fréquent et extrêmement onéreux par patient puisque plusieurs patients subissent des récidives de cancer et ont recours parfois à des chirurgies complexes. Il est donc important de diagnostiquer efficacement ces cancers lors de la prise en charge initiale du patient. En effet, la procédure standard d’imagerie pour la détection du cancer est la cystoscopie de la vessie guidée par lumière blanche, toutefois cette méthode ne permet pas de bien distinguer les cellules qui sont propices à l’invasion musculaire des cellules de cancer de la vessie non infiltrant. Ce mémoire propose d’utiliser un nouvel immunoconjugué fluorescent ciblant la sous-unité alpha du récepteur de l’interleukine 5, un nouveau biomarqueur spécifique aux cellules du cancer de la vessie infiltrant, afin d’effectuer la cystoscopie de la vessie guidée par fluorescence. Pour ce faire, un protocole de conjugaison du fluorochrome cyanine-5 (Cy5) à un anticorps monoclonal a été développé. De plus, un protocole de conjugaison d’un peptide Cell Accumulator (ACCUM) sur cet anticorps fluorescent (A14-Cy5-ACCUM) a été optimisé. Ensuite, la capacité de cet immunoconjugué à marquer les cellules humaines de cancer de la vessie infiltrantes du muscle (MIBC), HT1376, a été testée. Par la suite, un nouveau modèle orthotpique murin de MIBC humain permettant la validation préclinique prochaine de l’A14-Cy5-ACCUM a été développé. Une banque de plasma et sérum sanguin, et d’urine de patients sains et atteints de cancer de la vessie a été compilé. Cette biobanque contient 111 échantillons de plasma sanguin et d’urine qui pourront être utilisé afin de tester l’hypothèse selon laquelle le niveau d’interleukine-5 sanguin pourrait être un facteur pronostique pour la progression du cancer de la vessie. Ce projet jette les bases pour l’évaluation potentielle de la cystoscopie guidée par fluorescence lors de la prise en charge initiale des patients atteints de cancer de la vessie afin d’améliorer la survie sans progression et la survie à long terme des patients atteints de MIBC.
Abstract: Bladder cancer is a frequent and extremely costly cancer when evaluated on a per-patient basis because of its high recurrence rate and patients undergoing complex medical procedures. It is of utmost importance to better identify the aggressiveness of this cancer at initial diagnosis. The standard procedure for bladder cancer detection is still white-light guided cystoscopy, which relies mostly on physicians experience in regard to identifying invasive malignancies. This memoir proposes the use of a new fluorescent immunoconjugate, targeting the alpha subunit of interleukin-5 receptor (IL-5R[apha]), a new biomarker specific to muscle-invasive bladder cancer (MIBC) cells for fluorescence-guided cystoscopy. To do so, a conjugation protocol to fluorescently label a monoclonal antibody with cyanine-5 fluorophores has been developped. Then, a conjugation protocol to attach Cell Accumulator (ACCUM) peptides to this fluorescent immunoconjugate (A14-Cy5-ACCUM) has been optimized. Moreover, the ability of A14-Cy5-ACCUM to stain MIBC cell line HT1376 has been tested. Most importantly, a novel orthotpic rat model of human MIBC for the future preclinical validation of fluorescence-guided cystoscopy in rat bladder has been developped. Finally, a new bladder cancer tissue repository at the CHUS has been established. This repository contains a total of 111 plasma and urine patient samples that will be helpful to evaluate if interleukin-5 blood levels could be used as a prognosis marker for bladder cancer progression. This project laid the basis for the potential evaluation of fluorescence-guided cystoscopy during initial diagnosis of bladder cancer patients to improve their disease-free and long-term survival.

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Roujol, Sébastien. "MR-guided thermotherapies of mobile organs : advances in real time correction of motion and MR-thermometry". Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14263/document.

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L'ablation des tissus par hyperthermie locale guidée par IRM est une technique prometteuse pour le traitement du cancer et des arythmies cardiaques. L'IRM permet d'extraire en temps réel des informations anatomiques et thermiques des tissus. Cette thèse a pour objectif d'améliorer et d'étendre la méthodologie existante pour des interventions sur des organes mobiles comme le rein, le foie et le coeur. La première partie a été consacrée à l'introduction de l'imagerie rapide (jusqu'à 10-15 Hz) pour le guidage de l'intervention par IRM en temps réel. L'utilisation de cartes graphiques (GPGPU) a permis une accélération des calculs afin de satisfaire la contrainte de temps réel. Une précision, de l'ordre de 1°C dans les organes abdominaux et de 2-3°C dans le coeur, a été obtenue. Basé sur ces avancées, de nouveaux développements méthodologiques ont été proposés dans une seconde partie de cette thèse. L'estimation du mouvement basée sur une approche variationnelle a été améliorée pour gérer la présence de structures non persistantes et de fortes variations d'intensité dans les images. Un critère pour évaluer la qualité du mouvement estimé a été proposé et utilisé pour auto-calibrer notre algorithme d'estimation du mouvement. La méthode de correction des artefacts de thermométrie liés au mouvement, jusqu'ici restreinte aux mouvements périodiques, a été étendue à la gestion de mouvements spontanés. Enfin, un nouveau filtre temporel a été développé pour la réduction du bruit sur les cartographies de température. La procédure interventionnelle apparaît maintenant suffisamment mature pour le traitement des organes abdominaux et pour le transfert vers la clinique. Concernant le traitement des arythmies cardiaques, les méthodes ont été évaluées sur des sujets sains et dans le ventricule gauche. Par conséquent, la faisabilité de l'intervention dans les oreillettes mais aussi en présence d'arythmie devra être abordée
MR-guided thermal ablation is a promising technique for the treatment of cancer and atrial fibrillation. MRI provides both anatomical and temperature information. The objective of this thesis is to extend and improve existing techniques for such interventions in mobile organs such as the kidney, the liver and the heart. A first part of this work focuses on the use of fast MRI (up to 10-15 Hz) for guiding the intervention in real time. This study demonstrated the potential of GPGPU programming as a solution to guarantee the real time condition for both MR-reconstruction and MR-thermometry. A precision in the range of 1°C and 2-3°C was obtained in abdominal organs and in the heart, respectively. Based on these advances, new methodological developments have been carried out in a second part of this thesis. New variational approaches have proposed to address the problem of motion estimation in presence of structures appearing transient and high intensity variations in images. A novel quality criterion to assess the motion estimation is proposed and used to autocalibrate our motion estimation algorithm. The correction of motion related magnetic susceptibility variation was extended to treat the special case of spontaneous motion. Finally, a novel temporal filter is proposed to reduce the noise of MR-thermometry measurements while controlling the bias introduced by the filtering process. As a conclusion, all main obstacles for MR-guided HIFU-ablation of abdominal organs have been addressed in in-vivo and ex-vivo studies, therefore clinical studies will now be realized. However, although promising results have been obtained for MR-guided RF-ablation in the heart, its feasibility in the atrium and in presence of arrhythmia still remains to be investigated

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Abdelaziz, Salih. "Développement d'un système robotique pour la radiologie interventionnelle sous IRM". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00801844.

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La réalisation de gestes percutanés dans l'IRM ouvre la voie à des pratiques médicales prometteuses. En revanche, l'utilisation de l'IRM reste à ce jour limitée, et ce malgré l'intérêt en terme de qualité d'image. Cela est dû principalement à l'étroitesse du tunnel et à la complexité des gestes réalisés. Pour rendre accessibles de telles pratiques, une assistance robotique semble très pertinente. Pour le concepteur, la réalisation d'un système robotisé compatible IRM n'est pas une tâche facile, étant donné l'espace disponible et la présence d'un champ magnétique intense. C'est dans ce contexte que nous avons développé un assistant robotique, MRGuide, dédié aux traitements du cancer de la prostate dans l'IRM. Il s'agit d'un manipulateur à câbles avec un actionnement déporté. Dans ce travail, de nombreuses contributions menant à la réalisation de ce prototypes ont présentées. Parmi celles‐ci, une instrumentation originale pour estimer la tension des câbles est proposée. Cette instrumentation est basée sur l'utilisation d'une structure en treillis, de mécanismes compliants et de capteurs de déplacement à technologie optique pour assurer la compatibilité avec le scanner. Pour optimiser la géométrie du robot et faciliter son intégration dans l'IRM, une démarche de conception des robots à câbles instrumentés est développée. Cette démarche est basée sur une approche par intervalles. D'autres contributions relatives à la caractérisation de l'espace de travail des robots à câbles instrumentés, à l'étalonnage des capteurs de tension et au développement d'une stratégie de commande adaptée au dispositif sont décrites.

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Schell, Jean-Baptiste. "Microsystème de positionnement dédié à l'instrumentation d'aiguilles pour intervention chirurgicale sous scanner IRM". Thesis, Strasbourg, 2013. http://www.theses.fr/2013STRAD043.

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Les interventions chirurgicales s'orientent de plus en plus vers des techniques dites mini-invasives. Dans ce mode d'intervention, le praticien perd la vision directe de l'extrémité de l'instrument médical qu'il manipule. Le contrôle visuel du déplacement de l'instrument à l'intérieur du corps humain s'effectue alors sur écran grâce aux techniques d'imagerie médicale, en particulier l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Afin d'assurer une grande précision du déplacement de l'instrument, sa position doit être connue pour permettre un recalage automatique du plan d'imagerie en temps réel. Ce document décrit la conception et la caractérisation d'un système de positionnement fonctionnant sous IRM et pouvant s'insérer dans un instrument médical de très petit diamètre. Afin d'aboutir à des dimensions millimétriques, le système est réalisé sur une puce en silicium utilisant les procédés standard de fabrication de la micro-électronique : la technologie CMOS 0,35 µm basse tension. Ce microsystème est basé sur l'utilisation d'un capteur magnétique 3D à effet Hall associé à l'électronique intégrée spécifique au traitement du signal, permettant d'extraire la mesure précise des gradients de champ magnétique inhérents au principe même de l'IRM. La relation unique entre les coordonnées spatiales du tunnel du scanner IRM et les gradients de champ magnétique, rend possible la détermination de la position et de l'orientation du microsystème. Les résultats expérimentaux montrent qu'une localisation est possible en 3 ms avec une résolution spatiale sub-millimétrique
Surgeries are moving more and more towards so called minimally invasive techniques. With these techniques, the surgeon looses direct view of the medical tool that he manipulates. The visual control of the instrument movement inside the human body is monitored on a screen through medical imaging techniques, particularly magnetic resonance imaging (MRI). To ensure a high accuracy of the instrument movement, its position must be known to enable the automatic registration of the imaging plane in real time.This work describes the design and characterization of a positioning system operating in a MRI scanner which can be embedded in medical devices of very small diameters. To achieve millimeter dimensions, the system is realized on a silicon chip using standard manufacturing processes of microelectronics : low voltage 0.35 µm CMOS technology. This microsystem is based on the use of a 3D magnetic Hall effect sensor co-integrated with specific signal processing electronics to extract the accurately measured magnetic field gradients which are inherent to the MRI principle. The unique relationship between scanner bore space coordinates and the magnetic field gradients allows to determine the position and orientation of the microsystem. Experimental results show that localization is possible in 3 ms with sub-millimeter spatial resolution

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Reuzé, Sylvain. "Extraction et analyse de biomarqueurs issus des imageries TEP et IRM pour l'amélioration de la planification de traitement en radiothérapie". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS341/document.

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Resumen

Au-delà des techniques conventionnelles de diagnostic et de suivi du cancer, l’analyse radiomique a pour objectif de permettre une médecine plus personnalisée dans le domaine de la radiothérapie, en proposant une caractérisation non invasive de l’hétérogénéité tumorale. Basée sur l’extraction de paramètres quantitatifs avancés (histogrammes des intensités, texture, forme) issus de l’imagerie multimodale, cette technique a notamment prouvé son intérêt pour définir des signatures prédictives de la réponse aux traitements. Dans le cadre de cette thèse, des signatures de la récidive des cancers du col utérin ont notamment été développées, à partir de l’analyse radiomique seule ou en combinaison avec des biomarqueurs conventionnels, apportant des perspectives majeures dans la stratification des patients pouvant aboutir à une adaptation spécifique de la dosimétrie.En parallèle de ces études cliniques, différentes barrières méthodologiques ont été soulevées, notamment liées à la grande variabilité des protocoles et technologies d’acquisition des images, qui entraîne un biais majeur dans les études radiomiques multicentriques. Ces biais ont été évalués grâce à des images de fantômes et des images multicentriques de patients pour l’imagerie TEP, et deux méthodes de correction de l’effet de stratification ont été proposées. En IRM, une méthode de standardisation des images par harmonisation des histogrammes a été évaluée dans les tumeurs cérébrales.Pour aller plus loin dans la caractérisation de l’hétérogénéité intra-tumorale et permettre la mise en œuvre d’une radiothérapie personnalisée, une méthode d’analyse locale de la texture a été développée. Adaptée particulièrement aux images IRM de tumeurs cérébrales, ses capacités à différencier des sous-régions de radionécrose ou de récidive tumorale ont été évaluées. Dans ce but, les cartes paramétriques d’hétérogénéité ont été proposées à des experts comme des séquences IRM additionnelles.À l’issue de ce travail, une validation dans des centres extérieurs des modèles développés, ainsi que la mise en place d’essais cliniques intégrant ces méthodes pour personnaliser les traitements seront des étapes majeures dans l’intégration de l’analyse radiomique en routine clinique
Beyond the conventional techniques of diagnosis and follow-up of cancer, radiomic analysis allows to personalize radiotherapy treatments, by proposing a non-invasive characterization of tumor heterogeneity. Based on the extraction of advanced quantitative parameters (histograms of intensities, texture, shape) from multimodal imaging, this technique has notably proved its interest in determining predictive signatures of treatment response. During this thesis, signatures of cervical cancer recurrence have been developed, based on radiomic analysis alone or in combination with conventional biomarkers, providing major perspectives in the stratification of patients that can lead to dosimetric treatment plan adaptation.However, various methodological barriers were raised, notably related to the great variability of the protocols and technologies of image acquisition, which leads to major biases in multicentric radiomic studies. These biases were assessed using phantom acquisitions and multicenter patient images for PET imaging, and two methods enabling a correction of the stratification effect were proposed. In MRI, a method of standardization of images by harmonization of histograms has been evaluated in brain tumors.To go further in the characterization of intra-tumor heterogeneity and to allow the implementation of a personalized radiotherapy, a method for local texture analysis has been developed. Specifically adapted to brain MRI, its ability to differentiate sub-regions of radionecrosis or tumor recurrence was evaluated. For this purpose, parametric heterogeneity maps have been proposed to experts as additional MRI sequences.In the future, validation of the predictive models in external centers, as well as the establishment of clinical trials integrating these methods to personalize radiotherapy treatments, will be mandatory steps for the integration of radiomic in the clinical routine

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Seeliger, Barbara. "Évaluation de la perfusion viscérale et anastomotique par réalité augmentée basée sur la fluorescence". Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAJ048.

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Resumen

La technique de réalité augmentée basée sur la fluorescence permet de quantifier la dynamique d’un signal fluorescent et de superposer une cartographie de perfusion aux images laparoscopiques en temps réel. Un modèle d’ischémie colique a été choisi afin de différencier différents types d’ischémie et l’extension d’une zone ischémique dans les différentes couches de la paroi. L’évaluation de la dynamique de fluorescence assistée par logiciel et couplée à une approche d’apprentissage automatique a permis de faire la distinction entre une ischémie d’origine artérielle et d’origine veineuse avec un bon taux de prédiction. Dans la seconde étude colique, les cartographies de perfusion ont clairement mis en évidence que l’étendue d’ischémie était significativement plus large du côté muqueux et risquait d’être sous-estimée avec une analyse exclusive du côté séreux. Deux études ont démontré que la technique d’imagerie par fluorescence permet de guider le chirurgien en temps réel au cours d’une chirurgie mini-invasive des glandes surrénales et que l’analyse quantitative effectuée avec le logiciel facilite la distinction entre les segments vascularisés et ischémiques
The fluorescence-based enhanced reality approach is used to quantify fluorescent signal dynamics and superimpose the perfusion cartography onto laparoscopic images in real time. A colonic ischemia model was chosen to differentiate between different types of ischemia and determine the extension of an ischemic zone in the different layers of the colonic wall. The evaluation of fluorescence dynamics associated with a machine learning approach made it possible to distinguish between arterial and venous ischemia with a good prediction rate. In the second study, quantitative perfusion assessment showed that the extent of ischemia was significantly larger on the mucosal side, and may be underestimated with an exclusive analysis of the serosal side. Two further studies have revealed that fluorescence imaging can guide the surgeon in real time during minimally invasive adrenal surgery, and that quantitative software fluorescence analysis facilitates the distinction between vascularized and ischemic segments

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Yuan, Quan. "Modélisation d’anévrisme intracrânien". Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2402/document.

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Resumen

Les anévrismes intracrâniens présentent des risques importants en raison de leur taux de rupture élevé et des conséquences qui peuvent être fatales comme lors d’hémorragies méningées. Afin d’effectuer une recherche hémodynamique sur l’anévrisme intracrânien in vitro, un fantôme est indispensable. Jusqu’à présent, des fantômes rigides ou simplifiés sont utilisés dans littérature, peu d’entre eux sont suffisamment fidèle à la réalité. Le travail de cette thèse se concentre sur la méthodologie de fabrication des fantômes patient-spécifiques d’anévrismes intracrâniens ainsi que leur mise en œuvre pour différentes utilisations. Ces fantômes possèdent la forme anatomique de l’artère du patient et une paroi élastique. Ils sont fabriqués en appliquant une technique originale de prototypage rapide. Les fantômes sont vérifiés selon plusieurs aspects. Pour effectuer des recherches hémodynamiques sur les fantômes, un banc d’essai compatible avec différentes modalités d’imagerie a été conçu. L’angiographie par résonance magnétique 2D par contraste de phase a été utilisée pour étudier l’hémodynamique des fantômes. Le comportement dynamique de paroi, les trajectoires 3D du flux et son champ de vélocité sont analysés. L’application potentielle dans domaine clinique du fantôme patient-spécifique a été aussi testée dans cette thèse, des simulations d’intervention sur des anévrismes intracrâniens ont été effectuées sur le banc d’essai et les fantômes, les résultats de différentes méthodes ont été analysés et comparés
Intracranial aneurysms are a hazard to human health because of their high rupture rate and fatal subsequence, such as subarachnoid hemorrhage. In order to carry out a hemodynamic research in vitro on the intracranial aneurysm, a phantom is indispensable. Until now, rigid or simplified phantoms are mainly used in the literature, few among them possess sufficient properties compared with reality. The work of this thesis focuses on the methodology of manufacturing patient-specific phantoms of intracranial aneurysms as well as their implementation for different uses. The phantoms have an anatomical shape of patient’s artery and an elastic wall. They are manufactured by applying an original rapid prototyping technique. The phantoms are examined and verified in different ways. In order to perform a hemodynamic research of the phantoms, a testing platform compatible with different imaging modalities has been designed and established. 2D phase-contrast magnetic resonance angiography was applied in the hemodynamic study of the phantoms. The dynamic behavior of the artery wall, the 3D path-line of flow and the velocity field of flow were analyzed. The potential application in the clinical domain of the patient-specific phantoms was also tested in this thesis, simulations of intervention on intracranial aneurysms were carried out with the testing platform and the phantoms, the results of different treatment strategies were analyzed and compared

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Batmaz, Anil Ufuk. "Speed, precision and grip force analysis of human manual operations with and without direct visual input". Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAJ056/document.

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Le système perceptif d’un chirurgien doit s’adapter aux contraintes multisensorielles liées à la chirurgie guidée par l’image. Trois expériences sont conçues pour explorer ces contraintes visuelles et haptiques pour l’apprentissage guidé par l’image. Les résultats montrent que les sujets sont plus rapides et plus précis avec une vision directe. La stéréoscopie 3D n’améliore pas les performances des débutants complets. En réalité virtuelle, la variation de la longueur, largeur, position et complexité de l'objet affecte les performances motrices. La force de préhension appliquée sur un système robotique chirurgical dépend de l'expérience de l'utilisateur. En conclusion, le temps et la précision sont importants, mais la précision doit rester une priorité pour un apprenti. L'homogénéité des groupes d'étude est important pour la recherche sur la formation chirurgicale. Les résultats ont un impact direct sur le suivi des compétences individuelles pour les applications guidées par l'image
Perceptual system of a surgeon must adapt to conditions of multisensorial constrains regard to planning, control, and execution of the image-guided surgical operations. Three experimental setups are designed to explore these visual and haptic constraints in the image-guided training. Results show that subjects are faster and more precise with direct vision compared to image guidance. Stereoscopic 3D viewing does not represent a performance advantage for complete beginners. In virtual reality, variation in object length, width, position, and complexity affect the motor performance. Applied grip force on a surgical robot system depends on the user experience level. In conclusion, both time and precision matter critically, but trainee gets as precise as possible before getting faster should be a priority. Study group homogeneity and background play key role in surgical training research. The findings have direct implications for individual skill monitoring for image-guided applications

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Wu, Ke. "3D segmentation and registration for minimal invasive prostate cancer therapy". Phd thesis, Université Rennes 1, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00962028.

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The work of this Thesis is focused on image guided focal therapy of prostate cancer by High Intensity Focused Ultrasound (HIFU). Currently MRI is the only imaging technique that can locate the tumor in prostate. In contrast, the tumor is not visible in the ultrasound image which is used to guide the HIFU planning and therapy. The aim of the Thesis is to provide registration techniques of T2 MRI to ultrasound. Two approaches were explored: 1) Region-based registration. More particularly, we studied an ultrasound texture descriptors based on moments invariant to rotation and scaling. These descriptors are sensitive to speckle distribution regardless of the scale or the orientation. As we expected, some of these descriptors can be used to characterize regions sharing a similar speckle spatial distribution. But, we also found that some other descriptors were sensitive to the contours of these regions. This property seems very useful to adapt the classical boundary-based or mixed region/boundary-based segmentation methods (active contours, graph cut, etc.) to process US images. 2) Surface-based registration approach.. We adapted the Optimal Definition Surface (OSD) method to the segmentation of the prostate in T2 MRI, Furthermore, we proposed the multiple-objects OSD which is a concurrent segmentation of the prostate, bladder and rectum. Finally we used the prostate surface extracted from the ultrasound volume and from T2 MRI in a surface-to-surface elastic registration scheme. This registration allowed us to merge the preoperative MR information in the peroperative US volume.

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AL, SUN Mohammad Homam. "Indexation guidée par les connaissances en imagerie médicale". Phd thesis, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719587.

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Dans ce travail de recherche, nous nous intéressons à l'exploitation des informations médicales pour l'aide à la décision diagnostique. Notre objectif est de définir un système capable de manipuler des données, des informations et des connaissances médicales d'une manière efficace afin de fournir au médecin, à la sortie du système, des informations permettant de faciliter la prise de décision diagnostique. Dans un premier temps, nous abordons les deux phases essentielles dans un système d'aide au diagnostic : la phase de modélisation des connaissances et la phase de raisonnement ou de mécanisme de manipulation de ces connaissances modélisées. Dans le cadre de ce travail, deux modes de raisonnement sont particulièrement considérés : le raisonnement par classification et le raisonnement par similarité. La modélisation des connaissances et le raisonnement sont abordés à la lumière de deux caractéristiques de l'information médicale qui sont : l'hétérogénéité et l'imperfection. Comme cadre général du système proposé, nous avons opté pour l'application de la théorie des possibilités grâce à ses avantages par rapport à d'autres théories de décision en termes de capacités de modélisation et de traitement des informations hétérogènes et imparfaites. En se basant sur cette théorie, nous avons proposé deux modèles possibilistes des connaissances médicales, et pour chaque modèle possibiliste proposé, nous avons discuté les deux types de raisonnement adoptés, par classification et par similarité. Les performances du système d'aide au diagnostic proposé sont évaluées en considérant une application médicale endoscopique comportant deux bases : une base de connaissances constituée d'un ensemble des diagnostics et une base de cas de lésions. Les résultats obtenus sont très intéressants et montrent l'efficacité de la théorie des possibilités comme un cadre de représentation des connaissances médicales et comme outil de raisonnement diagnostique. De plus, l'approche proposée s'est montré très efficace pour l'intégration de plusieurs sources des connaissances, pour la définition de la similarité entre cas et pour l'utilisation l'indice de confiance comme critère de décision (en termes de qualité des informations fournies au médecin).

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MESSOUDI, Wassim. "Proposition d'une annotation sémantique floue guidée par ontologie pour l'interprétation des images de télédétection : Application à la gestion des risques naturels". Phd thesis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00833902.

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L'image de télédétection constitue une source d'information importante permettant de surveiller les phénomènes naturels auxquels le monde a été confronté ces dernières années notamment l'érosion, l'inondation, les incendies, la déforestation, etc. Ces phénomènes ont des conséquences graves sur l'environnement, l'agriculture (dégradation des sols), l'activité humaine, etc. C'est dans ce cadre que se situe notre travail de thèse qui s'intéresse à l'interprétation des images de télédétection afin d'étudier la susceptibilité des scènes aux risques naturels. Cette thèse aborde deux problématiques majeures; La première concerne la modélisation du contenu de l'image satellitale. Cela pose les questions suivantes : Comment extraire les informations utiles de l'image ? Quel modèle de représentation choisir pour modéliser l'image ? Comment générer cette modélisation ? La deuxième problématique concerne l'étude de la susceptibilité de l'image aux risques naturels en se basant sur les sciences cognitives et les connaissances issues de l'image. Donc, quel est le modèle de raisonnement à adopter pour générer une interprétation adéquate ? Dans ce travail de thèse, nous proposons une ontologie spatio-temporelle, floue, lourde et évolutive représentant le contenu sémantique des images de télédétection. Pour ce faire, nous avons suivi un processus de développement basé sur la réutilisation des ressources ontologiques existantes, l'apprentissage à partir des images satellitales (de référence), et la formalisation des connaissances a priori de domaine (risques naturels, connaissance sur les scènes capteurs d'acquisition, etc.). Nous proposons également une méthodologie permettant de générer des annotations modélisant le contenu de l'image satellitale en se guidant par l'ontologie de domaine, et permettant, à partir d'un raisonnement inférentiel sur ces connaissances, de déduire la susceptibilité d'une scène satellitale aux risques naturels. La méthodologie proposée comporte quatre modules : (1) Annotation de l'image de télédétection, (2) Fusion d'annotations, (3) Recherche de cas, et (4) Raisonnement et interprétation. Dans un cadre méthodologique, nous avons appliqué la méthodologie pour traiter le problème d'érosion afin de prévenir les zones à risque en Tunisie et plus particulièrement à la région du Kef. Pour ce faire, nous avons conçu une base d'imagettes multi-dates et multi-capteurs représentant des classes d'ontologie (forêt, lac, champ de blé, zone urbaine, ...). De même, nous avons construit une base de cas contenant des annotations qui représentent des images de télédétection de la région du Kef. Dans un processus " off-line ", nous avons simulé le processus d'interprétation sur des requêtes pour voir si elles présentent des risques d'érosion.

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Gilbert, Guillaume. "Développement et validation de méthodes visant une utilisation optimale d'antennes réceptrices en imagerie par résonance magnétique". Thèse, 2009. http://hdl.handle.net/1866/3495.

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Différentes méthodes ayant pour objectif une utilisation optimale d'antennes radio-fréquences spécialisées en imagerie par résonance magnétique sont développées et validées. Dans un premier temps, il est démontré qu'une méthode alternative de combinaison des signaux provenant des différents canaux de réception d'un réseau d'antennes mène à une réduction significative du biais causé par la présence de bruit dans des images de diffusion, en comparaison avec la méthode de la somme-des-carrés généralement utilisée. Cette réduction du biais engendré par le bruit permet une amélioration de l'exactitude de l'estimation de différents paramètres de diffusion et de diffusion tensorielle. De plus, il est démontré que cette méthode peut être utilisée conjointement avec une acquisition régulière sans accélération, mais également en présence d'imagerie parallèle. Dans une seconde perspective, les bénéfices engendrés par l'utilisation d'une antenne d'imagerie intravasculaire sont étudiés. Suite à une étude sur fantôme, il est démontré que l'imagerie par résonance magnétique intravasculaire offre le potentiel d'améliorer significativement l'exactitude géométrique lors de mesures morphologiques vasculaires, en comparaison avec les résultats obtenus avec des antennes de surface classiques. Il est illustré qu'une exactitude géométrique comparable à celle obtenue grâce à une sonde ultrasonique intravasculaire peut être atteinte. De plus, plusieurs protocoles basés sur une acquisition de type balanced steady-state free-precession sont comparés dans le but de mettre en évidence différentes relations entre les paramètres utilisés et l'exactitude géométrique obtenue. En particulier, des dépendances entre la taille du vaisseau, le rapport signal-sur-bruit à la paroi vasculaire, la résolution spatiale et l'exactitude géométrique atteinte sont mises en évidence. Dans une même optique, il est illustré que l'utilisation d'une antenne intravasculaire permet une amélioration notable de la visualisation de la lumière d'une endoprothèse vasculaire. Lorsque utilisée conjointement avec une séquence de type balanced steady-state free-precession utilisant un angle de basculement spécialement sélectionné, l'imagerie par résonance magnétique intravasculaire permet d'éliminer complètement les limitations normalement engendrées par l'effet de blindage radio-fréquence de l'endoprothèse.
Specific methods for an optimal use of specialized magnetic resonance radiofrequency coils are developed and validated. First, an improved combination of signals from the different channels of an array coil is shown to lead to a significant reduction of the noise bias in diffusion images, in comparison to the generally accepted sum-of-squares combination method. This reduction of the noise bias is demonstrated to greatly improve the accuracy of the estimated diffusion and diffusion tensor parameters, both for a standard non-accelerated acquisition and when parallel imaging is used. In a second scope, the benefits arising from the use of an intravascular imaging antenna are investigated. Using a phantom study, it is demonstrated that intravascular magnetic resonance imaging offers the potential to improve the geometrical accuracy of morphological vascular measurements in comparison to standard surface magnetic resonance imaging and that a geometrical accuracy comparable to the one obtained using intravascular ultrasound can be reached. Several protocols based on a balanced steady-state free-precession sequence are compared in order to highlight the relations between several acquisitions parameters and the achieved geometrical accuracy. In particular, important relations between the vessel size, the vessel wall signal-to-noise ratio, the in-plane resolution and the achieved accuracy are illustrated. In a similar manner, the use of an intravascular antenna is demonstrated to be highly beneficial for an improved in-stent lumen visualization. When used with a balanced steady-state free-precession acquisition with a carefully chosen flip angle, intravascular magnetic resonance imaging can effectively eliminate the hindering aspect of the radiofrequency shielding effect caused by the presence of the vascular stent.

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

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

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Marcotte, Karine. "Intervention orthophonique et neurobiologie du cerveau : apports de la neuroimagerie à la prise en charge de l’aphasie chronique". Thèse, 2011. http://hdl.handle.net/1866/6092.

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L’aphasie est un trouble acquis du langage entraînant des problèmes de communication pouvant toucher la compréhension et/ou l’expression. Lorsque l’aphasie fait suite à un accident vasculaire cérébral, une régression des déficits communicatifs s'observe initialement, mais elle peut demeurer sévère pour certains et est considérée chronique après un an. Par ailleurs, l’aphasie peut aussi être observée dans l’aphasie progressive primaire, une maladie dégénérative affectant uniquement le langage dans les premières années. Un nombre grandissant d’études s’intéressent à l’impact de la thérapie dans l’aphasie chronique et ont démontré des améliorations langagières après plusieurs années. L’hémisphère gauche semble avoir un rôle crucial et est associé à de meilleures améliorations langagières, mais la compréhension des mécanismes de plasticité cérébrale est encore embryonnaire. Or, l’efficacité de la thérapie dans l’aphasie progressive primaire est peu étudiée. À l’aide de la résonance magnétique fonctionnelle, le but des présentes études consiste à examiner les mécanismes de plasticité cérébrale induits par la thérapie Semantic Feature Analysis auprès de dix personnes souffrant d’aphasie chronique et d’une personne souffrant d’aphasie progressive primaire. Les résultats suggèrent que le cerveau peut se réorganiser plusieurs années après une lésion cérébrale ainsi que dans une maladie dégénérative. Au niveau individuel, une meilleure amélioration langagière est associée au recrutement de l’hémisphère gauche ainsi qu’une concentration des activations. Les analyses de groupe mettent en évidence le recrutement du lobule pariétal inférieur gauche, alors que l’activation du gyrus précentral gauche prédit l’amélioration suite à la thérapie. D’autre part, les analyses de connectivité fonctionnelle ont permis d’identifier pour la première fois le réseau par défaut dans l’aphasie. Suite à la thérapie, l’intégration de ce réseau bien connu est comparable à celle des contrôles et les analyses de corrélation suggèrent que l’intégration du réseau par défaut a une valeur prédictive d’amélioration. Donc, les résultats de ces études appuient l’idée que l’hémisphère gauche a un rôle prépondérant dans la récupération de l’aphasie et fournissent des données probantes sur la neuroplasticité induite par une thérapie spécifique du langage dans l’aphasie. De plus, l’identification d’aires clés et de réseaux guideront de futures recherches afin d’éventuellement maximiser la récupération de l’aphasie et permettre de mieux prédire le pronostic.
Aphasia is an acquired language impairment leading to communication disorders which may affect comprehension and/or expression. When aphasia follows a stroke, major recovery of the communicative deficits is initially observed after the lesion, but for some the aphasia may remain severe and is considered to be chronic after a year. Furthermore aphasia can be observed in primary progressive aphasia, a degenerative disease only affecting language in the early years. The impact of therapy in chronic aphasia is the subject of growing literature in recent years and has shown language improvements after several years of therapy. The left hemisphere seems to have a crucial role and is associated with greater language improvements but our understanding of brain plasticity mechanisms is still lacking. In primary progressive aphasia, few studies have examined therapy effectiveness. Using functional magnetic resonance imaging, the aim of these studies was to examine therapy-induced brain plasticity mechanisms following Semantic Feature Analysis in ten participants suffering from chronic aphasia and one participant with primary progressive aphasia. The results suggest that brain reorganization is possible several years after injury and in degenerative disease. At the individual level, greater language improvement is associated with the recruitment of the left hemisphere and less activated areas. Group analysis shows the recruitment of left inferior parietal lobule, whereas the activation of left precentral gyrus predicts improved response to therapy. Functional connectivity analysis allowed for the first time the identification of the default-mode network in aphasia. Following therapy, the integration of this well-known network is comparable to that of the controls and the correlation analysis suggests that the default-mode network integration has a predictive value for improvement. Therefore, the results of these studies support the idea that the left hemisphere has a major role in the recovery of aphasia and provide evidence on therapy-induced neuroplasticity in aphasia. In addition, the identification of key areas and networks will guide future research in order to possibly maximize the recovery of aphasia and to better predict the prognosis.

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Tesis sobre el tema "Intervention guidée par imagerie"

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