Rozprawy doktorskie: „Imagerie hyperspectrale – Appareils et matériel”

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Gouisset, Emmanuel. "Développement et étude de la réponse instrumentale d'un imageur hyperspectral large bande (UV-Visible-NIR) permettant la caractérisation physico-chimique de contaminants sur surfaces sensibles d’engins orbitaux". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS139.

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Dans le domaine de l’analyse de défaillance et plus particulièrement la contamination moléculaire et particulaire, il est crucial de pouvoir détecter toute trace de contaminants durant l’intégration d’un engin orbital. Dans ce contexte, la fluorescence permet non seulement de détecter mais aussi de discriminer les contaminants. Pour ce projet, nous avons donc développé un instrument hyperspectral large-bande (UV-Vis-NIR) de 330 à 1000 nm pour pouvoir détecter un large panel de contaminants. Il s’agit d’un montage catoptrique permettant de s’affranchir des aberrations chromatiques. Il présente un champ de vue de 3,5° pour une résolution angulaire de 25 secondes d’arc. Il a été conçu pour être portable et son ensemble mécanique figé permet un alignement optique simple à mettre en œuvre et une réalisation rapide des fichiers de calibration entre deux scènes. Nous avons mesuré une résolution spectrale de 1 nm dans l’UV, 2 à 3 nm dans le visible et 5 nm dans le NIR. Cela nous a permis d’étudier la réponse en fluorescence de deux colles époxy, sources typiques de la contamination d’engin orbital et de la comparer avec une mesure obtenue avec un instrument commercial. Ces mesures nous ont permis d’évaluer les performances de notre instrument et d’identifier des perspectives d’amélioration, notamment en termes de sensibilité dans les UV
In the field of failure analysis and in particular molecular and particulate contamination, being able to detect any trace of contaminants during the integration of an orbital spacecraft is crucial. In this context, fluorescence allows not only to detect but also to discriminate contaminants. For this project, we have therefore developed a broadband hyperspectral instrument (UV-Vis-NIR) from 330 to 1000 nm to be able to detect a wide range of contaminants. It is a catoptric assembly that eliminates chromatic aberrations. The field of view is 3.5° for an angular resolution of 25 arc seconds. It was designed to be portable and its fixed mechanical assembly allows easy optical alignment and rapid creation of calibration files between two scenes. We measured a spectral resolution of 1 nm in the UV range, 2 to 3 nm in the visible range and 5 nm in the NIR range. This allowed us to study the fluorescence response of two epoxy glues, typical sources of orbital spacecraft contamination, and to compare it with a measurement obtained with a commercial instrument. These measurements allowed us to evaluate the performance of our instrument and identify prospects of improvement, especially in terms of sensitivity in UV range

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Temal, Lynda. "Ontologie de partage de données et d'outils de traitement dans le domaine de la neuroimagerie". Rennes 1, 2008. ftp://ftp.irisa.fr/techreports/theses/2008/temal.pdf.

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Le domaine de la neuroimagerie a connu un essor remarquable, grâce au développement de techniques d'acquisition de haute technicité, apportant au domaine des neurosciences- fondamentales et cliniques- des outils d'investigation d'une qualité sans cesse croissante. C'est l'un des domaines , dans lesquels une infrastructure permettant le partage de données multi-centriques, pourrait apporter une aide d écisive au progrès de la recherche. Neurobase est un projet qui cherche à construire un système fédéré, pour le partage de données et d'ouitls de traitement dans le domaine de la neuroimagerie. Cependant, la réalisation de ce type de système soulève plusieurs défis, l'hétérogénéité sémantique constituant certainement le plus critique. Les ontologies se sont révélées être le paradigme clé utilisé pour résoudre le problème de l'hétérogénéité sémantique et assurer l'interopérabilité entre systèmes hétérogènes. Ainsi, cette thèse , initiée dans le cadre du projet Neurobase, a pour but de construire une ontologie pour le partage de données et d'outils de traitement, dans le domaine de la neuroimagerie. Il s'agit de proposer une conceptualisation de ce domaine, pour les différents types d'imagerie ainsi que pour les outils de traitement appliqués à ces images. L'ontologie résultat de la conceptualisation devrait être une ontologie assez générale, pour embrasser tous les besoins du domaine, respecter des principes ontologiques formels, exprimer une sémantique riche, être richement axiomatisée, être rigoureuse, et enfin être consensuelle. La contribution de nos travaux se décline en deux aspects essentiels. Le premier aspect concerne la démarche originale adoptée pour construire nos ontologies, en définissant un cadre de références ontologiques à différents niveaux d'abstraction. Le second aspect concerne la proposition d'ontologies innovantes, qui répondent à certains besoins du domaine de la neuroimagerie, tout en respectant le cadre de références ontologiques adopté.

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Ménard, Laurent. "Étude, développement et évaluation clinique d'un imageur gamma per-operatoire". Versailles-St Quentin en Yvelines, 1999. http://www.theses.fr/1999VERS0002.

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L'efficacité du traitement chirurgical du cancer dépend de la localisation précise et de l'ablation complète des lésions tumorales. Dans ce contexte, l'introduction en bloc opératoire de systèmes de détection nucléaire miniaturisés associés à des radio pharmaceutiques pour le marquage des tumeurs permet, en guidant le geste opératoire du chirurgien, de s'assurer en temps réel de la qualité de l'exérèse des tissus cancéreux. L'imageur gamma poci (per-opérative compact imager), qui fait l'objet de cette thèse, a été conçu pour développer et renforcer la technique d'assistance chirurgicale par radio-guidage en apportant un nouvel outil de discrimination entre tissus sains et tissus pathologiques. La phase initiale de recherche des techniques de détection les mieux adaptées a une localisation haute-résolution au contact de la plaie opératoire a abouti au choix d'un imageur modulable élabore autour d'un tube intensificateur d'image lu par une photodiode à localisation bidimensionnelle. La géométrie de deux têtes de détection gamma associant un collimateur à trous parallèles et un scintillateur a ensuite été définie à l'aide de simulations numériques. A partir de ces solutions instrumentales, un premier prototype de poci, possédant un champ de vision de 24 mm de diamètre, a été développé sa caracterisation a mis en evidence une resolution spatiale millimetrique et une efficacité de détection proche de celle des gamma-cameras cliniques, conformement aux previsions numeriques. En collaboration avec l'hôpital Gustave Roussy, l'évaluation clinique de cet imageur per-operatoire a alors été menée sur la localisation transcutanée du ganglion sentinelle pour des patients atteints de mélanomes malins ou de cancers du sein. Les résultats prometteurs obtenus lors de cette étude préliminaire permettent d'envisager, des a présent, de manière favorable, l'utilisation de poci en bloc opératoire et d'étendre son utilisation a d'autres pathologies cancéreuses.

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Taron, Maxime. "Ecalage et modélisation de formes avec incertitudes : contributions et applications à la segmentation avec a priori statistique". Marne-la-vallée, ENPC, 2007. http://www.theses.fr/2007ENPC0734.

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Nous avons pu observer récemment d’importants progrès dans les techniques d’imageries médicales qui ont été accompagnés par le développement d’outils informatiques de prévisualisation et d’aide automatique au diagnostic. La réalisation de tels outils nécessite généralement la création d’un modèle mathématique capable de représenter les organes et dont la construction est divisée en trois étapes : (i)choisir et extraire les structures à étudier, (ii)choisir un modèle mathématique adapté à la représentation de ces structures particulières, (iii) estimer les variations des paramètres du modèle ainsi choisi. Cette thèse aborde donc chacune de ces taches de fac¸on originale. La modélisation des organes est décrite au travers de déformations et nécessite une étape préalable de recalage de forme. Ceci implique la définition d’une forme de référence ainsi que d’un ensemble de déformations. Cette thèse introduit l’utilisation d’incertitudes sur le recalage de formes : définies a l’aide d’une matrice de covariance dans l’espace des déformations, elles indiquent localement la fiabilité du recalage obtenu. Ensuite vient la modélisation des variations de formes, obtenue à partir d’un ensemble d’apprentissage représentant différentes instances de l’organe étudié. Cette thèse apporte à la phase de modélisation des déformations, les informations sur les erreurs de recalage au travers de la propagation des incertitudes. La contribution finale de la thèse touche à la segmentation de ces structures par un modèle déformable, guidé par le modèle de forme sur lequel les incertitudes dues au modèle sont évaluées. La segmentation cardiaque du ventricule gauche en imagerie scanner, ainsi que le corps calleux en imagerie à résonance magnétique ont été considérés pour démontrer les performances de cette approche.

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Blahuta, Samuel. "Etude et optimisation de matériaux scintillateurs pour l'imagerie médicale". Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066740.

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Ce travail de thèse concerne l’étude des mécanismes de scintillation de monocristaux de LYSO:Ce et de céramiques denses de Gd2O2S:Pr,Ce et de LuGdO3:Eu pour pouvoir cibler leur optimisation. Les spécificités pour une application en imagerie médicale incluent un fort pouvoir d’arrêt des rayonnements  et X, un rendement lumineux élevé, un temps de réponse rapide et, pour la tomographie CT, un afterglow le plus faible possible. Un important travail de compréhension des mécanismes mis en jeu a permis de mettre en évidence le rôle dommageable joué par les défauts ponctuels sur les propriétés de scintillation de ces composés (lacunes anioniques pour LYSO:Ce et Gd2O2S:Pr,Ce, et oxygènes interstitiels pour LuGdO3:Eu). Deux voies d’optimisation de ces scintillateurs ont été approfondies : le codopage et les recuits sous atmosphère contrôlée. Le codopage de monocristaux de LYSO:Ce par Ca2+ et Mg2+ permet d’améliorer significativement le rendement lumineux et l’afterglow, tout en stabilisant une partie importante de Ce4+ par un mécanisme de compensation de charges. Ces améliorations sont complémentaires avec celles d’un recuit oxydant. L’afterglow de LuGdO3:Eu a également été sensiblement optimisé, cette fois en utilisant des codopants trivalents (Ce3+, Pr3+ et Tb3+). Enfin, nous avons mis en avant qu’appliquer un recuit sous atmosphère soufrée est un moyen efficace de réduire l’afterglow des céramiques de Gd2O2S:Pr sans en dégrader le rendement lumineux.

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Magimel-Pelonnier, Vincent. "Traitement d'images : vers l'extraction automatique de paramètres : application à la cardiologie en médecine nucléaire". Bordeaux 1, 1985. http://www.theses.fr/1985BOR10528.

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Apres une presentation succinte de la situation de l'imagerie numerique en general et de ses applications medicales en particulier, l'accent est mis sur les modes de formation des images en medecine nucleaire, et plus specialement sur certains defauts des gamma-cameras. La correction de ces defauts est abordee, d'une part a travers une phase d'evaluation d'un correcteur en ligne des distorsions geometriques developpe par le laboratoire de physique nucleaire des hautes energie de l'ecole polytechnique, et, d'autre part, a travers l'etude de la fonction de transfert du detecteur. L'utilite de la connaissance de la ftm pour le choix d'un collimateur et pour restaurer les images acquises est mise en evidence. Partant de la, diverses techniques sont proposees pour extraire des parametres d'interet clinique concernant la cinetique cardiaque a partir de ventriculographies isotopiques et de tomographies des cavites cardiaques synchronisees sur le signal electrocardiographique

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Mulé, Sébastien. "Méthodologie pour l’évaluation de la microcirculation en imagerie ultrasonore de contraste". Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112033.

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L'utilisation de l'imagerie ultrasonore de contraste pour l'évaluation de paramètres de la microcirculation chez l’homme et le petit animal est de plus en plus répandue. Cependant, la qualité des paramètres de perfusion estimés reste limitée par de nombreux facteurs : la variabilité de la concentration de l'agent de contraste, l’atténuation du signal ultrasonore et les mouvements présents dans les acquisitions. L'objectif de ce travail est de proposer des solutions méthodologiques pour une prise en compte adaptée de ces différents facteurs dans le cadre d'études par imagerie ultrasonore de contraste chez le petit animal. Une méthode de sélection d’images a posteriori a été proposée, permettant la compensation des mouvements d’origine respiratoire. Cette méthode, basée sur l’Analyse en Composantes Principales et intégrant des informations a priori relatives à la fréquence respiratoire, permet d’extraire les images acquises à un même instant du cycle respiratoire. Une méthode d’estimation de l’atténuation due aux microbulles a également été développée, permettant d’estimer une séquence dynamique spécifique de l’agent de contraste dépourvue d’artéfacts de masquage. Cette séquence dynamique fournit ainsi une représentation de la concentration de l’agent de contraste plus fiable que les séquences originales. Ces méthodes, implémentées dans un logiciel simple d’utilisation et convivial, ont été appliquées et validées sur des acquisitions de perfusion rénale chez la souris et des acquisitions rénales ex vivo réalisées chez le porc. Leur intérêt pour l’étude de la microcirculation tumorale et l’évaluation d’un traitement antiangiogénique ont notamment été mis en évidence
Contrast-enhanced ultrasound (CEUS) imaging is a modality of growing interest in human and small animal studies for the estimation of microcirculation parameters. Nevertheless, estimated microcirculation parameters are still impaired by several artefacts: the contrast agent concentration, microbubble attenuation and motion that is present in the acquisitions. The aim of this work is to propose a methodology for assessing microcirculation in small animal CEUS studies by investigating original methods to correct for these artefacts. An a posteriori frame selection method has been proposed. This method, based on a Principal Component Analysis and that integrates a priori information about the respiratory frequency, allows the selection of the frames acquired at the same respiratory phase. A method for estimating microbubble attenuation in vivo has also been developed. This method provides a dynamic microbubble-specific sequence without shadowing artefacts and therefore more reliable than available from original sequences. These methods, which have been implemented in a user friendly software, have been applied and validated in renal perfusion studies in a murine and a porcine model. Especially, their interest in assessing tumor microcirculation and the efficacy of an antiangiogenic treatment has been highlighted

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Cottereau, Benoit. "Modèles hiérarchiques en imagerie MEG/EEG : application à la création rapide de cartes rétinotopiques". Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112042.

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Combinées à des techniques de reconstruction d'image, la magnétoencéphalographie (MEG) et l'électroencéphalographie (EEG) ouvrent de nouvelles perspectives pour l'observation et l'exploration de la dynamique cérébrale à l'échelle locale. Cependant, le problème inverse associé est mal posé et doit être régularisé par l'introduction d'a priori sur le modèle d'image. Les a priori classiques -- par exemple quadratiques en la norme des courants neuronaux -- mènent à des images de l'activité cérébrale qui sont souvent trop lisses pour permettre de localiser de façon précise les générateurs corticaux. Des approches plus spécifiques améliorent théoriquement la détection des distributions de courant plus ou moins étendues mais souffrent de problèmes de passage à l'échelle qui limitent leurs applications. L'objet de ce travail de thèse a été de concilier les deux approches en proposant une méthode multirésolution qui parcellise de façon itérative la surface corticale à partir d'a priori anatomiques et fonctionnels tels que la courbure du cortex et/ou l'utilisation d'atlas provenant d'investigations neuroscientifiques. L'approche d'imagerie multirésolution est abordée ici comme une méthode de sélection de modèle fondée sur le principe d'erreur de validation croisée généralisée. La modélisation des courants générés par des parcelles continues de la surface corticale est réalisée à partir d'un modèle paramétrique compact fondé sur les multipôles de courants équivalents
When combined with image reconstruction techniques, magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) may open new windows for the observation and exploration of time-resolved brain processes at the local--regional spatial scale. The ill-posedness of the associated inverse problem however, necessitates the introduction of image models as regularizing priors. Basic priors -- e. G. Quadratic in the norm of the expected neural currents -- yield images of brain activity that are often too smeared for the satisfactory elucidation of specific neuroscience questions that focus on localization. On the other hand, more sophisticated prior image models -- even though they would theoretically improve the detection of sparse-focal current distributions -- suffer from scalability issues that imped their practical impact. In this PhD work, my primary objective was to reconcile the best of both approaches. I have derived a multiresolution imaging technique which proceeds iteratively to the fit of image models based on the parcellation of the cortical surface. This latter derives from anatomical and functional priors such as the curvature of the cortical manifold, and/or the coregistration to some atlas relevant to the neuroscience investigation. Technically, the multiresolution imaging technique is approached as an empirical model selection procedure optimized according to the least-generalized cross validation (GCV) error principle. Further, the piecewise current model is adequately approached using a compact parametric model based on equivalent current multipoles

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Cornelis, Francois. "Imagerie oncologique et modélisation mathématique : développement, optimisation et perspectives". Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0121/document.

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Ce travail de thèse, réalisé à l'Institut Mathématiques de Bordeaux (IMB) de 2010 à 2015 sous la direction de Thierry Colin et Olivier Saut, décrit la création et le développement progressif d'un ensemble de théories, de techniques et d'outils liant l'imagerie médicale aux mathématiques appliquées dans le but d'envisager leur application clinique à courte échéance en oncologie. Cette thèse a tout d'abord consisté à optimiser les modèles spatiaux de croissance tumorale développés à l'IMB incluant des éléments microscopiques et macroscopiques obtenus par analyse des informations disponibles des examens d’imagerie. Plusieurs étapes ont été réalisées permettant de mieux appréhender la modélisation in vivo. Différents organes et types tumoraux ont été explorés, en particulier au niveau du poumon, du foie, et du rein. Ces localisations ont été successivement étudiées afin d’enrichir progressivement les modèles par les réponses qu'elles apportaient et répondre ainsi à la réalité clinique. De façon concomitante, des outils ont été intégrés au fur et à mesure afin de standardiser la démarche de recueil de données et permettre d'affiner l'évaluation thérapeutique par l'imagerie à l'aide de marqueurs numériques. L'implémentation de l'imagerie fonctionnelle dans une pratique clinique est ainsi devenue une réalité. Le but est à terme d’appliquer de façon prospective ces outils d'assistance en pratique quotidienne. La modélisation a été aussi appliquée en oncologie interventionnelle par l'étude de la distribution du champ électrique lors des électroporations de prostate et bientôt du foie. Ceci permettra de mieux contrôler les zones d'ablation et ainsi améliorer la sécurité et l'efficacité de ces traitements. Tout cela a permis d'envisager des projets cliniques combinant une part exploratoire impliquant la modélisation. Ces développements et leurs perspectives sont rapportés successivement dans ce manuscrit
This work performed at the Institute of Mathematics of Bordeaux (IMB) from 2010 to 2015 under the direction of Thierry Colin and Olivier Saut describes the creation and gradual development of a set of theories, techniques and tools linking medical imaging and applied mathematics in order to consider their clinical application in the short term in oncology. The first goal was to optimize the spatial models of tumor growth developed at the IMB including microscopic and macroscopic elements obtained by analyzing the information available on imaging explorations. Several steps were performed to better understand the in vivo modeling. Various organs and tumor types were investigated, especially in the lung, liver, and kidney. These locations were studied successively to progressively enrich the model by the answers they brought and thus respond to clinical reality. Concomitantly, tools were integrated to standardize the data collection process and help to refine the therapeutic evaluation by imaging with digital markers. The implementation of functional imaging in clinical practice has become a reality. The goal is ultimately to apply prospectively these support tools in a daily practice. Modelling was also applied in interventional oncology for the study of the electric field distribution after percutaneous irreversible electroporation in the prostate and soon in the liver. This will allow a better control of the ablation areas and thereby improve the safety and efficacy of these treatments

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Trillaud, Christian. "Elaboration et conception d'un système d'acquisition multivoie pour la tomographie d'impédance électrique". Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10215.

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La tomographie d'impedance electrique (t. I. E. ) est une recente methode d'imagerie medicale. Elle a pour but de visualiser la distribution de resistivite a l'interieur d'un milieu, le tissu mammaire dans notre application. Pour cela, on injecte dans ce milieu un courant alternatif par l'intermediaire d'electrodes dites d'apport. Les differences de potentiels engendrees par le passage de ce courant sont mesurees en surface grace a des voltmetres differentiels relies a des electrodes dites de mesure. La resolution finale depend du nombre de mesures. L'impedance electrique des tissus biologiques varie suivant la frequence du signal injecte. Le module et la phase de l'impedance d'un tissu dependent de sa structure, de sa nature et de son etat physiopathologique. Des modifications cellulaires, comme celles qui surviennent en presence d'un cancer, modifient la reponse harmonique d'un tissu. En etablissant la cartographie d'impedance multi-frequentielle d'un tissu, on espere ainsi detecter les heterogeneites localisees sur des zones cancereuses. Les conditions d'apport (impedances d'electrodes elevees) et de mesure (signaux tres faibles, tension de mode commun eleve) engendrent un cahier des charges contraignant et l'obligation de travailler aux limites technologiques des composants. Le travail presente a consiste en l'elaboration et la conception d'un systeme d'acquisition multivoies permettant d'injecter un courant sinusoidal sur une large gamme de frequence, de mesurer en surface 32 differences de potentiels, de preparer et convertir ces donnees qui seront ensuite traitees par un micro-ordinateur. Les resultats obtenus in-vitro et in-vivo confirment la faisabilite de la tomographie d'impedance electrique

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Baril, Nathalie. "RMN dans un gradient d'induction oscillante : de l'imagerie de surface à la détection de mouvements". Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12570.

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Ce travail propose divers développements méthodologiques liés à l'utilisation d'un gradient d'induction de radiofréquence (RF). Une nouvelle géométrie d'antenne de surface en échelle générant un gradient RF constant selon une direction a été construite. Une nouvelle méthode d'IRM à deux dimensions a été développée. Une séquence d'impulsions RF permet d'obtenir un profil de densité d'aimantation selon l'axe du gradient. En déplaçant l'antenne dans la direction perpendiculaire, une succession de profils est acquise. Diverses images 2D d'objets simples ont été réalisées. Cette antenne a en outre été employée pour détecter des mouvements périodiques de spins induits par une vibration mécanique. L'onde transverse a été caractérisée en fréquence et en amplitude et la direction du mouvement a été déterminée. Une méthode similaire de détection a permis de caractériser en fréquence un mouvement électrophorétique et d'établir la linéarité entre le signal de RMN et l'amplitude du champ électrique.

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Boivin, Jonathan. "Conception et caractérisation d'un dosimètre à fibre scintillante pour des applications en imagerie diagnostique et interventionnelle". Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26905.

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Cette thèse a pour sujet le développement d’un détecteur à fibre scintillante plastique pour la dosimétrie des faisceaux de photons de basses énergies. L’objectif principal du projet consiste à concevoir et caractériser cet instrument en vue de mesurer la dose de radiation reçue au cours des examens d’imagerie diagnostique et interventionnelle. La première section est consacrée à la conception de six différents systèmes et à l’évaluation de leur performance lorsqu’ils sont exposés à des rayonnements de hautes et basses énergies. Tous les systèmes évalués présentaient un écart type relatif (RSD) de moins de 5 % lorsqu’ils étaient exposés à des débits de dose de plus de 3 mGy/s. Cette approche systématique a permis de déterminer que le tube photomultiplicateur répondait le mieux aux conditions d’exposition propres à la radiologie. Ce dernier présentait une RSD de moins de 1 % lorsque le débit de dose était inférieur à 0.10 mGy/s. L’étude des résultats permis également de suggérer quelques recommandations dans le choix d’un système en fonction de l’application recherchée. La seconde partie concerne l’application de ce détecteur à la radiologie interventionnelle en procédant à des mesures de dose à la surface d’un fantôme anthropomorphique. Ainsi, plusieurs situations cliniques ont été reproduites afin d’observer la précision et la fiabilité du détecteur. Ce dernier conserva une RSD inférieure à 2 % lorsque le débit de dose était supérieur à 3 mGy/min et d’environ 10 % au débit le plus faible (0.25 mGy/min). Les mesures sur fantôme montrèrent une différence de moins de 4 % entre les mesures du détecteur et celles d’une chambre d’ionisation lors du déplacement de la table ou du bras de l’appareil de fluoroscopie. Par ailleurs, cette différence est demeurée sous les 2 % lors des mesures de débit de dose en profondeur. Le dernier sujet de cette thèse porta sur les fondements physiques de la scintillation dans les scintillateurs plastiques. Les différents facteurs influençant l’émission lumineuse ont été analysés afin d’identifier leur contribution respective. Ainsi, la réponse du détecteur augmente de près d’un facteur 4 entre un faisceau de 20 kVp et 250 kVp. De ce signal, la contribution de la fluorescence produite dans la fibre claire était inférieure à 0.5 % lorsque les fibres étaient exposées sur 10 cm par des faisceaux de 20 à 250 kVp. Le phénomène d’extinction de la fluorescence par ionisation a également été étudié. Ainsi, l’atténuation du signal variait en fonction de l’énergie du faisceau et atteignit environ 20 % pour un faisceau de 20 kVp. En conclusion, cette étude suggère que les détecteurs à fibres scintillantes peuvent mesurer avec précision la dose de radiation reçue en imagerie diagnostique et interventionnelle, mais une calibration rigoureuse s’avère essentielle.
This thesis deals with the development of a plastic scintillation detector for low energy photon eams. The main goal of the project consists in the design and characterization of this tool in the aim of measuring the radiation dose involved during diagnostic and interventional radiology examinations. The first section is devoted to the design of six different systems and to their performance evaluation when they are exposed to high and low energy radiation. For all photodetectors, the relative standard deviation (RSD) was less than 5% for dose rates higher than 3 mGy/s. This systematic approach identified the photomultiplier tube as the most appropriate photodetector for radiology specific beam qualities. Indeed, its RSD was less than 1% when the dose rate was below 0.10 mGy/s. The result analysis allowed the suggestion of some guidelines for the selection of an appropriate detector for a specific application. The second part was about this detector application to interventional radiology procedures by performing dose measurements at an anthropomorphic phantom surface. Several clinically relevant setups were reproduced to observe the detector’s accuracy and reliability. The RSD remained under 2% when the dose rate was more than 3 mGy/min and about 10% at the lowest dose rate (0.25 mGy/min). Phantom measurements showed a dose rate difference between the detector and the ion chamber of less than 4% when moving the table’s height or rotating the fluoroscope gantry. Moreover, this difference was below 2% for depth dose rate measurements. The last subject of this thesis was about the fundamental physics of scintillation within the plastic scintillators. The factors affecting the light emission were analyzed in order to identify their respective contribution. The detector’s response increased by a factor of about 4 when the tube potential varied between 20 kVp and 250 kVp. The clear optical response was below 0.5%of the scintillator’s light when the fibers were exposed on 10 cm-long by these beam qualities. he ionization quenching phenomenon was also investigated. The signal attenuation varied with the beam energy and reached about 20% for a 20 kVp beam quality. In conclusion, this study suggests that the plastic scintillation detectors can accurately measure the radiation dose involved in diagnostic and interventional radiology, but a rigorous calibration is essential.

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Rougé-Labriet, Hélène. "Développement de l'imagerie X biomédicale en contraste de phase par tavelures". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAS031.

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Les pathologies ostéo-articulaires représentent une des causes les plus fréquentes de douleurs chroniques mais leur diagnostic et leur compréhension peuvent être complexe. Différentes méthodes d'imagerie sont disponibles pour décrire l'état des articulations telles que la radiographie, l'IRM, le scanner ou encore les ultrasons, mais aucune ne permet de visualiser tous les composants anatomiques sur une seule image. Depuis deux décennies, les méthodes d'Imagerie en Contraste de Phase (ICP), dans le domaine des rayons X, font l'objet de développements constants en raison de leur supériorité pour l'imagerie d'objets de faible densité et la visualisation simultanée de tous les tissus. Or l'extraction du signal de phase n'est pas directement mesurable, rendant cette information bien souvent inexploitée. L'instrumentation de référence nécessaire à l'ICP, de par ses propriétés, est à l'heure actuelle une installation synchrotron, limitant les applications cliniques due à l’accès limité à ces instruments.Plusieurs techniques d’ICP ont déjà été développées et, malgré les progrès réalisés dans la littérature, elles doivent encore faire face à de nombreux défis, concernant les aspects instrumentaux et dosimétriques, avant que l’ICP ne devienne une technique non invasive de routine clinique. Dans ce contexte, la principale motivation de cette thèse a été de proposer et développer une technique d’imagerie en contraste de phase qui soit aisément transférable sur source conventionnelle. La technique d’ICP par tavelures a été choisie pour envisager un tel transfert car, par comparaison avec d’autres techniques d’ICP, elle apparaît comme la plus à même de respecter les contraintes dosimétriques. De plus, elle ne nécessite ni une instrumentation coûteuse ni les propriétés spécifiques du rayonnement synchrotron pour être mise en œuvre. En contrepartie de ces avantages, elle demande de nombreux développements algorithmiques et une optimisation des configurations expérimentales avant qu’un déploiement sur sources conventionnelles puisse être envisagé.Dans une première partie de la thèse, nous proposons de montrer le potentiel diagnostic de l’ICP pour les applications ostéo-articulaires en imageant des pièces anatomiques et modèles ostéo-articulaires chez le petit animal. Avant le transfert sur des sources conventionnelles, le développement et l’optimisation de la technique d’ICP par tavelures ont été réalisés dans les conditions idéales du synchrotron européen. En particulier, un nouvel algorithme d’extraction du signal de phase a été implémenté et a permis de réduire la dose délivrée tout en maintenant un rapport signal-sur-bruit constant comparée aux autres techniques d’ICP par tavelures. Plusieurs schémas d’acquisition et conditions expérimentales ont été testés. Une nouvelle solution instrumentale pour générer les tavelures a été créée. Finalement, dans ces conditions optimisées, des mesures ont été réalisées auprès de différentes sources de rayons X conventionnelles. Les résultats obtenus ont ainsi pu démontrer la faisabilité de ce transfert de l’ICP par tavelures sur des sources standards dans des conditions expérimentales compatibles des routines d’imagerie clinique et pré-clinique. Ce transfert pourrait améliorer la compréhension des maladies, le suivi des différentes stratégies thérapeutiques et le diagnostic précoce dans le cas des maladies ostéo-articulaires comme dans le cas d’autres pathologies
Osteoarticular diseases are one of the most common causes of chronic pain, but their diagnosis and understanding can be complex. Different imaging methods are available to describe joint conditions such as radiography, MRI, CT scan or ultrasound, but none of them can depict all the anatomical components in a single image. For the past two decades, X-ray Phase Contrast Imaging (PCI) are constantly being under development because of their superiority for imaging low density objects and its ability to a simultaneous visualization of all tissues. But the extraction of the phase signal is not directly possible, making this information not very often retrieved. The required gold standard instrumentation for PCI is currently a synchrotron facility, limiting clinical applications due to limited access.Several PCI techniques have already been developed and, despite the advances in the literature, they still face many challenges, both instrumental and dosimetric. In this context, the main motivation of this PhD was to propose and develop a phase contrast imaging technique that is easily transferable to conventional sources. The speckle based PCI technique was chosen because, compared to other PCI techniques, it appears to be the most suitable technique for the dose aspects. In addition, it does not require neither an expensive instrumentation nor the specific properties of synchrotron radiation to be implemented. Despite these benefits, it required many algorithmic developments and optimization of the experimental configurations before a transfer on conventional sources.In the first part of the thesis, we propose to show the diagnostic potential of the PCI for osteoarticular applications by imaging anatomical pieces and small animal osteoarticular models. The development and the optimization of speckle based PCI was first performed using the ideal conditions of the European synchrotron source. In particular, a new phase retrieval algorithm has been implemented permitting to reduce the delivered dose while maintaining a constant image quality compared to other speckle based PCI techniques. Several acquisition schemes and experimental conditions were tested. A new instrumental solution for speckle generation has been created. Finally, under these optimized conditions, measurements were made with various conventional X-ray sources. The results obtained have demonstrated the feasibility of the transfer on standard sources under compatible experimental conditions of clinical and pre-clinical imaging routines. This transfer could improve the understanding of the osteoarticular diseases as well as the follow-up of different therapeutic strategies and finally an earlier diagnosis

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Girard, Olivier Maciej. "Apport d’antennes miniatures en matériau supraconducteur en Imagerie par Résonance Magnétique du ciblage moléculaire et cellulaire chez le petit animal". Paris 11, 2008. http://www.theses.fr/2008PA112037.

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L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) de petits modèles animaux devient un outil incontournable en recherche biomédicale pour la mise au point de moyens diagnostiques. Pour autant la spécificité de la technique doit être améliorée pour permettre une détection précoce de maladies dégénératives telles que le cancer. L’imagerie moléculaire au moyen d’Agents de Contraste (AC) ciblés est une voie de recherche de choix pour y parvenir. Ce mémoire présente une approche d’interface pluridisciplinaire de cette thématique. Un premier volet traite de la physique du contraste en IRM. Une étude théorique complète, validée expérimentalement, a permis de mettre en évidence l’existence d’un champ magnétique optimal de l’ordre de 1 à 1,5 T pour la détection des AC paramagnétiques ciblés. Dans un second temps l’utilisation d’antennes IRM de haute sensibilité, réalisées en matériau supraconducteur, est étudiée. L’interfaçage complet sur un appareil clinique 1,5 T est présenté. Pour contrôler leurs performances et améliorer la conception de ces antennes une méthode de caractérisation originale, tenant compte de la conduction nonlinéaire du courant au sein du matériau, est mise en oeuvre. Un dernier volet présente deux campagnes d’expérimentations in vivo réalisées sur des modèles de tumeurs humaines implantées chez la souris. Les premiers résultats n’ont pas permis de conclure sans réserve à la spécificité d’un produit développé par la société Guerbet, partenaire de cette thèse. Sur les bases des avancées méthodologiques présentées dans ce mémoire, l’utilisation d’un protocole optimisé devrait permettre à l’avenir des avancées significatives dans ce domaine
Magnetic Resonance Imaging (MRI) on small animal models is increasingly needed in biomedical research to develop new diagnostic means. However this technique suffers from a lack of specificity which is still to be improved to detect early degenerative diseases such as cancer. Molecular imaging using targeted Contrast Agents (CA) is a promising tool to reach this goal. We present hereby a cross-disciplinary work with this purpose. A first issue of this work deals with contrast physical principles involved in MRI. A theoretical study allows evidencing the presence of an optimal field strength (~1-1. 5 T) for paramagnetic targeted CA detection. This is validated experimentally. Highly sensitive detection coils made of superconductive material are presented and fully implemented in a clinical 1. 5 T MRI system. An original characterization method of such coils is developed to manage their performances and in order to be used as a tool for new coil designs. This method accounts for the nonlinear behavior of the material. Two in vivo experimental studies are presented in the last part of this work. They were performed on mouse-implanted human tumor models using a new generation of CA developed by Guerbet, a firm involved in this work. It was not possible to validate undoubtedly the specificity of this CA from these first results. However the methodological improvements of this work will allow rationalizing imaging protocols in the near future, and will lead to significant progress in this field of research

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Fakri-Bouchet, Latifa. "Méthodologie et instrumentation pour l'étude de tissus biologiques par résonance magnétique : conception, caractérisation de résonateurs et applications à l'imagerie articulaire "in vivo"". Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10135.

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Ce travail fait partie de la mise en place d'une installation experimentale d'imagerie rmn a 2 tesla dont la plus importante utilisation est effectuee dans le domaine des biomateriaux (imagerie haute definition spatiale) et de la biomecanique (imagerie d'articulations). Le premier chapitre donne une description et precise a partir d'exemples originaux, l'emploi de l'ensemble du dispositif qui a du etre complete par la construction des resonateurs, capteurs destines aux observations par irm 1,2. Le second chapitre approfondit plusieurs notions indispensables a la technique de construction des antennes rmn: evolution du rapport signal sur bruit a travers la chaine d'acquisition, equilibrage electrique (baluns), caracterisation du champ radiofrequence par modelisation par mesure et par imagerie. Sont ensuite decrites plusieurs structures d'antennes realisees pour l'imagerie de biomateriaux a 2 tesla, et en particulier pour l'imagerie a haute resolution spatiale de l'articulation de la cheville chez le rat in vivo 3,4,5: ce travail a permis d'etablir des correlations entre images rmn et donnees histologiques dans le cas de tendons sains et pathologiques puis de lancer une etude du suivi de l'action anti-inflammatoire d'antibiotiques 6. Parallelement un travail sur la structure des resonateurs type alderman et grant a conduit a la realisation d'un capteur rpe pour la detection a champ faible de radicaux libres dans les extremites 7,8 et dont l'utilisation est egalement envisagee dans le cas d'inflammations articulaires. Le quatrieme chapitre est consacre a l'etude et a la realisation d'un nouveau type de resonateur fonde sur la structure de cage d'oiseau a elements libres. L'analyse et la modelisation complete du dispositif sont presentees ainsi qu'une application dans le domaine biomecanique articulaire avec des images du poignet et de l'avant bras chez l'homme

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Bekaert, Virgile. "Développement d'un tomographe à émission monophotonique dédié au petit animal". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2006. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2006/BEKAERT_Virgile_2006.pdf.

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Le développement de l'imagerie in vivo du petit animal dans le but d'étudier des pathologies humaines est aujourd'hui devenu indispensable. Le projet ImaBio de l'Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien s'intègre dans une dynamique de développement de nouveaux instruments en réalisant une plate-forme d'imagerie multimodale dédiée au petit animal (AMISSA). Ce travail de thèse représente l'étude, la conception et le développement d'un Tomographe à Emission MonoPhotonique (TEMP) qui devra s'intégrer à la plate-forme AMISSA. Le résultat de ces développements permet d'obtenir la distribution spatiale de la molécule injectée à l'animal. Les solutions techniques choisies pour le développement du TEMP s'appuient sur des savoir-faire du laboratoire permettant de concevoir un imageur composé de gamma caméras adaptées à la détection des photons γ produits par les radiotraceurs utilisés en imagerie monophotonique. Afin de couvrir la totalité du champ de vue transversal, quatre gamma caméras sont disposées en couronne autour du volume d'intérêt. Chacune d'entre elles est composée de 5 modules de détection indépendants basés sur le couplage entre une matrice de cristaux de YAP:Ce, d'un photomultiplicateur multianode et d'un dispositif électronique multivoie dédié. Au total, 20 modules de détection ont été équilibrés puis étalonnés afin que chaque voie de détection puisse donner le même résultat lors d'un dépôt d'énergie identique. Les données générées sont collectées puis traitées afin d'en extraire les positions et les énergies déposées par des photons γ dans les cristaux. Ces dernières informations sont ensuite regroupées pour construire les projections. La reconstruction 3D des images à partir des projections est réalisée par l'enchaînement de deux algorithmes, analytique et itératif OS-EM, tous deux modifiés pour tenir compte de la géométrie singulière de notre système de détection. L'image ainsi obtenue est fusionnée avec l'information anatomique délivrée par le tomodensitomètre X déjà présent sur la plate-forme.

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Leclerc, Sébastien. "L'inhomogénéité du champ radiofréquence en résonance magnétique nucléaire : expériences et simulations". Nancy 1, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2004_0038_LECLERC.pdf.

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Ce mémoire traite de l'utilisation de l'inhomogénéité naturelle du champ radiofréquence en Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Dans un premier chapitre est présenté un logiciel de génération et de simulation de séquences impulsionnelles prenant en compte les différents types d'inhomogénéité en RMN. Ces simulations ont été appliquées à des expériences visant à mesurer la vitesse de corrélation croisée CSA-dipolaire. Le deuxième chapitre est consacré à la mise au point de procédures expérimentales destinées à la sélection spatiale de tranches dans l'échantillon et basées sur l'inhomogénéité naturelle du champ radiofréquence. Ces procédures, couplées à un déplacement vertical de l'échantillon, ont été utilisées afin de suivre l'évolution du spectre RMN dans un échantillon hétérogène. Le chapitre 3 présente une méthode originale de mesure des coefficients d'autodiffusion utilisant les procédures de sélection de tranche. Cette méthode a été testée avec succès sur différents produits
This work deals with the use of radiofrequency field inhomogeneity in nuclear magnetic resonance (NMR). In a first chapter, we present a software for generating and simulating NMR pulse sequences, taking in account the various inhomogeneity types. These simulations were used to design experiments aimed at the determination of CSA-dipolar cross-correlation rate. The second chapter deals with the design of new procedures to select a thin slice of a sample and based on natural radiofrequency field inhomogeneity. We used these procedures, along with a vertical sample displacement, to observe the evolution of the NMR spectrum in a heterogeneous sample. In the third chapter, we present a new method for measuring self-diffusion coefficients based on slice selection procedures. This method was successfully tested on various compounds

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Bruneau, Michael. "Apport de l'étude anatomique et de l'imagerie peropératoire dans la chirurgie de l'artère vertébrale: développement de nouveaux concepts et matériel". Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2011. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209889.

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La chirurgie au voisinage de l’artère vertébrale nécessite une connaissance approfondie de l’anatomie et l’application d’une technique chirurgicale rigoureuse. Le fil conducteur des travaux de cette thèse sera non seulement l’amélioration des conditions de sécurité opératoire mais également le développement de nouvelles techniques permettant l’élargissement des indications chirurgicales.

Le premier travail a été axé sur l’étude de l’anatomie et des variations anatomiques de l’artère vertébrale. Les hypothèses suivantes ont été soulevées, relatives à l’incidence des variations anatomiques du 2ème segment de l’artère vertébrale, telles les anomalies de niveau de pénétration dans le foramen transverse et les boucles vasculaires. Une vaste étude anatomique de 500 trajectoires d’artère a été entreprise, basée sur des imageries par tomodensitométrie et résonance magnétique. Elle a permis de déceler 7% d’anomalies de niveau de pénétration et la présence de boucles vasculaires médiales dans 2% des cas, sous forme de boucles soit corporéales, soit foraminales.

Ensuite, toujours dans le but de sécuriser cette chirurgie complexe, s’est posée la question de l’intérêt de l’imagerie peropératoire jusqu’alors peu développée. Cette question est devenue d’autant plus pertinente qu’est apparue une nouvelle technique d’imagerie peropératoire jusqu’alors jamais testée dans les procédures liées à l’artère vertébrale extracrânienne. Cette technique, la vidéoangiographie peropératoire à la fluorescéine, a fait l’objet d’un travail multicentrique basé sur 9 interventions chirurgicales, avec pour objectifs de juger de son applicabilité, de ses limitations et intérêts, tant pour localiser l’artère durant l’abord chirurgical, que pour la visualiser après son exposition et vérifier sa perméabilité. Il a été observé que le premier segment de l’artère vertébrale possédait un aspect vidéoangiographique différent de celui des 2ème et 3ème segments, ainsi que de celui de l’artère carotide commune. De plus, des phases artérielle et veineuse ont été distinguées. Cet aspect vidéoangiographique peut être corrélé à l’anatomie de l’artère. L’intérêt de la technique réside dans l’aide qu’elle apporte pour déterminer la perméabilité du vaisseau ainsi que pour le localiser plus précisément au sein de la gaine périostée. Tant que celle-ci n’est pas exposée, la vidéoangiographie n’apporte par contre pas d’informations pertinentes pour sa localisation qui doit être strictement recherchée par les repères anatomiques usuels adaptés selon l’iconographie préopératoire.

Sur base de ces connaissances théoriques et chirurgicales, 2 nouvelles techniques opératoires ont été décrites et appliquées dans des indications très particulières. La première consiste en une technique de mobilisation du premier segment de l’artère en raison d’importantes tortuosités qu’il convenait de libérer pour restaurer l’accessibilité endovasculaire à une lésion intracrânienne. La seconde est une technique de fixation de l’atlas permettant de stabiliser une fracture tout en préservant la mobilité de l’articulation atlanto-axoïdienne.

Enfin, de nouvelles voies de recherche et de développements futurs ont été ouvertes sur base de travaux embryologiques, histologiques et anatomo-radiologiques qui ont été initiés pour juger de leur faisabilité future.

En conclusion, bien que complexe, la chirurgie au voisinage de l’artère vertébrale ouvre des voies d’abord spécifiques à certaines pathologies, raison pour laquelle elle mérite une attention toute particulière. De nouvelles procédures chirurgicales peuvent être développées, ainsi que des nouveaux concepts et matériel visant à améliorer la qualité de vie des patients. La singularité anatomique de l’artère vertébrale nécessite une connaissance détaillée et l’application d’une technique chirurgicale stricte. Avec le but poursuivi d’améliorer la sécurité de l’intervention chirurgicale, les travaux effectués ont clairement mis en évidence la nécessité d’une analyse approfondie de l’anatomie de l’artère vertébrale à un niveau individuel avant toute procédure. Les techniques d’imagerie intraopératoire peuvent apporter des informations utiles mais leurs avantages et limitations respectifs doivent être bien connus.

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Surgery around the vertebral artery requires a detailed knowledge of the anatomy and the application of a strict surgical technique. The main theme of these thesis works will be not only the improvement of the surgical security but also the development of new techniques allowing surgical indications widening.

The first work has been devoted to the study of the vertebral artery anatomy and variations. The following hypotheses have been raised, related to the incidence of anatomical variations of the second vertebral artery segment, such as the abnormal level of entrance into the transverse foramen and vessel loops. A large anatomical study consisting in 500 arterial trajectories has been performed, based on computed tomographic and resonance magnetic imagings. This study detected 7% of abnormal levels of entrance and the presence of vessel loops in 2% of the cases, either corporeal or foraminal loops.

Subsequently, the interest of intraoperative imaging techniques uncommonly applied until now has been questioned again with the goal to secure this complex surgery. This question was especially more relevant since the development of a new intraoperative imaging modality never tested in surgeries related to the extracranial vertebral artery. This technique, the intraoperative videoangiography using fluorescein, has been analyzed through a multicentric work based on 9 surgical procedures, with the goals to define its applicability, its limitations and interests for localizing the artery during the approach and for visualizing it after its exposure and checking its patency. It has been noted that the first vertebral artery segment appeared differently on videoangiography than the second and third ones, and than the common carotid artery. Moreover, arterial and venous phases should be distinguished. This videoangiographic aspect can be correlated with the vertebral artery anatomy. The interest of this technique lies in its help for confirming vessel patency and localizing it precisely inside the periosteal sheath. As far as the artery is not exposed, videoangiography brings no relevant information for its localization which must remain absolutely defined based on usual anatomical landmarks fitted to preoperative imaging.

Based on theoretical and surgical backgrounds, 2 new surgical techniques have been described and applied in specific surgical indications. The first one consists in a technique of rerouting of the first vertebral artery segment due to severe kinks that must be released for restoring the endovascular accessibility to an intracranial lesion.

Finally, new research approaches and future developments have been planed based on embryological, histological and anatomo-radiological works that have been started for evaluating their future feasability.

In conclusion, although complex, surgery around the vertebral artery opens specific surgical approaches to some pathologies, deserving for this reason some consideration. New surgical procedures can be developed, as well as new concepts and material with the goal to improve patient’s quality of life. The specific anatomy of the vertebral artery requires a detailed knowledge and application of a rigorous surgical technique. With the goal to improve surgical safety, works performed have clearly highlighted the necessity of an in-depth knowledge of the vertebral artery anatomy on an individual basis before any surgery. Intraoperative imaging techniques can contribute to bring relevant information but their respective advantages and limitations must be well-known.

Doctorat en Sciences médicales
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Azpiroz, Leehan Joaquin. "Etude et réalisation d'un processeur cablé pour la compression d'images médicales dans un environnement pacs". Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMP0472.

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L'objectif principal du projet présenté dans ce rapport est la construction d'un système de compression d'images médicales, cablé et installé dans une station de travail reliée à un PACS. Notre intérêt principal a été de proposer une architecture qui puisse être étendue en utilisant des processeurs multiples, et qui soit adaptée à l'emploi des techniques de compression récemment développées pour les images médicales. Le principe de base du système proposé est, dans le cadre d'un ordinateur hôte, d'additionner un ou plusieurs circuits processeurs de signaux (dans notre cas le processeur DSP56001) qui puissent exécuter rapidement les algorithmes de traitement des images. Pour minimiser le temps de transfert des images, celui-ci est effectué en utilisant deux jeux de mémoires à double accès afin que les processeurs de signaux puissent travailler pendant que la station de travail réalise le transfert des résultats et des nou¬velles données à traiter. Des applications et des évaluations de la performance de la transformée en cosinus discrète (TCD) sont présentées. Nous expliquons les méthodes et algorithrnes utilisés dans la mise en oeuvre de la TCD dans notre application, notamment la méthode de compression par transformée cosinus sur image complète et l'application d'une table d'allocation de bits sur l'ensemble des coefficients. Finalement, nous présentons des exemples d'utilisation de cette méthode de compression, les principales conclusions issues de ce projet, ainsi que les voies de recherches possibles pour le développement et la mise en application de nouvelles techniques de compression d'images.

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Azpiroz, Leehan Joaquin. "Etude et réalisation d'un processeur cablé pour la compression d'images médicales dans un environnement PACS". Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD472.

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L'objectif principal du projet présenté dans ce rapport est la construction d'un système de compression d'images médicales, cablé et installé dans une station de travail reliée à un PACS. Notre intérêt principal a été de proposer une architecture qui puisse être étendue en utilisant des processeurs multiples, et qui soit adaptée à l'emploi des techniques de compression récemment développées pour les images médicales. Le principe de base du système proposé est, dans le cadre d'un ordinateur hôte, d'additionner un ou plusieurs circuits processeurs de signaux (dans notre cas le processeur DSP56001) qui puissent exécuter rapidement les algorithmes de traitement des images. Pour minimiser le temps de transfert des images, celui-ci est effectué en utilisant deux jeux de mémoires à double accès afin que les processeurs de signaux puissent travailler pendant que la station de travail réalise le transfert des résultats et des nouvelles données à traiter. Des applications et des évaluations de la performance de la transformée en cosinus discrète (TCD) sont présentées. Nous expliquons les méthodes et algorithrnes utilisés dans la mise en oeuvre de la TCD dans notre application, notamment la méthode de compression par transformée cosinus sur image complète et l'application d'une table d'allocation de bits sur l'ensemble des coefficients. Finalement, nous présentons des exemples d'utilisation de cette méthode de compression, les principales conclusions issues de ce projet, ainsi que les voies de recherches possibles pour le développement et la mise en application de nouvelles techniques de compression d'images.

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Crémillieux, Yannick. "Méthodologies pour l'imagerie par résonance magnétique utilisant la technique de projection-reconstruction". Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10230.

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L'objet de cette these concerne le developpement methodologique de techniques d'imagerie par resonance magnetique utilisant le principe de la projection-reconstruction. Le premier chapitre contient un rappel des bases physiques et des principales methodes de l'irm. Le processus d'acquisition des donnees et les differentes methodes de reconstruction des images en projection-reconstruction sont presentes au cours du deuxieme chapitre. Ce chapitre contient egalement une presentation des avantages et inconvenients compares de la projection-reconstruction et de l'imagerie par transformee de fourier. Le troisieme chapitre porte sur les techniques d'imagerie rapide et en particulier celles qui sont fondees sur la projection-reconstruction. Le developpement et la mise en uvre de sequences rapides a base d'echos de gradient utilisant la projection-reconstruction y sont donc presentes. Une etude sur fontome du contraste de ces sequences permet de valider leurs equivalences avec les sequences d'imagerie rapide en regime d'equilibre dynamique existant en imagerie de fourier. Le dernier chapitre traite de differents apports methodologiques nouveaux concernant la projection-reconstruction. Une fenetre de ponderation est proposee pour limiter les artefacts induits par l'acquisition partielle de l'espace de fourier. L'obtention d'images a partir de signaux de precession libre en presence de gradient est egalement proposee. Enfin, la correction des artefacts induits par les effets de deplacement chimique en projection-reconstruction est abordee

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Rouffaud, Rémi. "Modélisation et caractérisation de nouveaux matériaux piézoélectriques (sans plomb et composites de connectivité 1-3) pour la transduction ultrasonore". Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR4031/document.

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Depuis plusieurs décennies, les matériaux piézoélectriques à base de plomb dominent le marché de la transduction électromécanique du fait de leurs très hautes performances. Or, au début du XXIème siècle, de nouvelles restrictions européennes apparaissent, poussant à faire disparaître définitivement l’usage de ce matériau dangereux pour l’environnement et la santé. À partir de là, une course est lancée dans la communauté scientifique qui doit trouver de nouveaux matériaux sans plomb aux performances équivalentes. Ce travail de thèse s’inscrit dans ce challenge. Le matériau piézoélectrique sans plomb KNbO3 a été identifié comme une réelle alternative. Ses caractéristiques sont déterminées en prenant en compte la cohérence de l’ensemble qui est une nouvelle problématique soulevée par les utilisateurs de ces données de matériau. En effet, le résultat des simulations numériques faites par la méthode des éléments finis, entre autres, est sensible à cette absence de cohérence. Partant de ce travail, il est alors possible de simuler correctement, et grâce aux éléments finis, le comportement électromécanique d’une nouvelle structure pseudo-périodique de composite piézoélectrique de connectivité 1-3 conçue pour s’affranchir de limites de fonctionnement actuelles. Les résultats théoriques sont également validés expérimentalement. Enfin, un algorithme de caractérisation multimodale et multiphasique, basé sur l’algorithme génétique, a été réalisé pour obtenir les propriétés de ces matériaux piézoélectriques après leur usinage nécessaire à leur intégration dans un transducteur ultrasonore. Cela permet d’adapter les pièces périphériques à ces nouvelles caractéristiques pour une optimisation ultime des performances des transducteurs finaux fabriqués au cours de cette thèse
Piezoelectric ceramics have been on the market for several decades and their use keeps growing. Nowadays, these materials are included in a wide range of devices, in particular for ultrasonic applications. Since the discovery of lead zirconium titanate (PZT) sixty years ago, a wide range of derived compositions coupled to efficient manufacturing processes have been developed to enable their use in many devices. Thus, PZT ceramics are the most used piezoelectric materials, although the presence of lead in their composition is a growing health and environmental concern. Consequently, since 2003, E.U. has voted guidelines for the management of Waste Electrical and Electronic Equipment at the end of its lifecycle (WEEE) and Restrictions (Hazardous Substances, R0HS). In addition, in December 2012, the European CHemicals Agency (ECHA) added PZT in candidate list of the REACH directive. Similar steps are also followed by many countries in Asia and North America. In this international context, research on lead-free piezoelectric materials and their applications becomes a major issue. This thesis focuses specifically on ultrasonic transducer applications (medical imaging and underwater acoustics) with, at f irst, functional characterization of lead-free piezoelectric materials. To this end, the KNbO3 Iead-free single crystal is selected in its specific cutting (YXt)-45° which provides a coupling coefficient k (in thickness mode) of 60%. A characterization of this material is carried out to provide a complete and consistent set of electromechanical properties, and thus avoid calculation errors during the simulation stage of the transducer. Its performance is demonstrated through its integration in a 30 MHz ultrasound probe to obtain images of human skin in vivo

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Pascucci, Marco. "Super-resolution microscopy by saturated speckle illumination". Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCB100.

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El, Bitar Ziad. "Optimisation et validation d'un algorithme de reconstruction 3D en tomographie d'émission monophotonique à l'aide de la plateforme de simulation GATE". Clermont-Ferrand 2, 2006. http://www.theses.fr/2006CLF21704.

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Les simulations de Monte-Carlo, bien que consommatrices en temps de calcul, restent un outil puissant qui permet d'évaluer les méthodes de correction des effets physiques en imagerie médicale. Nous avons optimisé et validé une méthode de reconstruction baptisée F3DMC (Fully3D Monte CARLO) dans laquelle les effets physiques perturbant le processus de formation de l'image en tomographie d'émission monophotonique sont modélisés par des méthodes de Monte-Carlo et intégrés dans la matrice-système. Le logiciel de simulation de Monte-Carlo utilidé est GATE. Nous avons validé GATE en SPECT en modélisant la gamma-caméra (Philips AXIS) utilisé en routine clinique. Des techniques de seuillage, filtrage par analyse en composantes principales et de reconstruction ciblée (régions fonctionnelles, région hybrides) ont été testées pour améliorer la précision de la matrice-système et réduire le nombre de photons ainsi que le temps de calcul nécessaires. Les infrastructures de la grille EGEE ont été utilisées pour déployer les simulations GATE afin de réduire leur temps de calcul. Les résultats obtenus avec F3DMC sont comparés avec les méthodes de reconstruction (FBP,ML-EM,ML-EMC) pour un fantôme simulé et avec la méthode OSEM-C pour un fantôme réel

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Poulin-Girard, Anne-Sophie. "Banc de caractérisation pour lentilles panoramiques". Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28212/28212.pdf.

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Dugas-Phocion, Guillaume. "Segmentation d'IRM cérébrales multi-séquences et application à la sclérose en plaques". Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00631312.

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Dans ce manuscrit, nous nous sommes intéressés à l'analyse d'IRM cérébrales dans le cadre notamment du suivi de patients souffrant de sclérose en plaques (SEP). L'extraction automatique de quantificateurs pour la SEP a de nombreuses applications potentielles, tant dans le domaine clinique que pour des tests pharmaceutiques. Dans un premier temps, nous nous sommes consacrés à l'étude générale de la maladie, afin de situer le rôle de l'imagerie. Nous présentons ensuite les différents prétraitements nécessaires à la robustesse du système, puis la segmentation des tissus sains via un modèle probabiliste des volumes partiels, ainsi qu'une nouvelle version de l'algorithme EM doté d'un traitement spécifique des points aberrants. L'utilisation des différentes séquences du protocole d'acquisition permet de spécialiser le processus pour la détection des lésions de sclérose en plaques. Une évaluation quantitative des résultats ainsi qu'un ensemble de perspectives sont enfin détaillées.

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Corbat, Lisa. "Fusion de segmentations complémentaires d'images médicales par Intelligence Artificielle et autres méthodes de gestion de conflits". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCD029.

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Le néphroblastome est la tumeur du rein la plus fréquente chez l'enfant et son diagnostic est exclusivement basé sur l'imagerie. Ce travail qui fait l'objet de nos recherches s'inscrit dans le cadre d'un projet de plus grande envergure : le projet européen SAIAD (Segmentation Automatique de reins tumoraux chez l'enfant par Intelligence Artificielle Distribuée). L'objectif du projet est de parvenir à concevoir une plate-forme capable de réaliser différentes segmentations automatiques sur les images sources à partir de méthodes d'Intelligence Artificielle (IA), et ainsi obtenir une reconstruction fidèle en trois dimensions. Dans ce sens, des travaux réalisés dans une précédente thèse de l'équipe de recherche ont menés à la création d'une plate-forme de segmentation. Elle permet la segmentation de plusieurs structures individuellement, par des méthodes de type Deep Learning, et plus particulièrement les réseaux de neurones convolutifs (CNNs), ainsi que le Raisonnement à Partir de Cas (RàPC). Cependant, il est ensuite nécessaire de fusionner de manière automatique les segmentations de ces différentes structures afin d'obtenir une segmentation complète pertinente. Lors de l'agrégation de ces structures, des pixels contradictoires peuvent apparaître. Ces conflits peuvent être résolus par diverses méthodes basées ou non sur l'IA et font l'objet de nos recherches. Nous proposons tout d'abord une première approche de fusion non focalisée sur l'IA en utilisant la combinaison de six méthodes différentes, basées sur différents critères présents sur l'imagerie et les segmentations. En parallèle, deux autres méthodes de fusion sont proposées en utilisant, un CNN couplé au RàPC pour l'une, et un CNN utilisant une méthode d'apprentissage spécifique existante en segmentation pour l'autre. Ces différentes approches ont été testées sur un ensemble de 14 patients atteints de néphroblastome et démontrent leurs efficacités dans la résolution des pixels conflictuels et leurs capacités à améliorer les segmentations résultantes
Nephroblastoma is the most common kidney tumour in children and its diagnosis is based exclusively on imaging. This work, which is the subject of our research, is part of a larger project: the European project SAIAD (Automated Segmentation of Medical Images Using Distributed Artificial Intelligence). The aim of the project is to design a platform capable of performing different automatic segmentations from source images using Artificial Intelligence (AI) methods, and thus obtain a faithful three-dimensional reconstruction. In this sense, work carried out in a previous thesis of the research team led to the creation of a segmentation platform. It allows the segmentation of several structures individually, by methods such as Deep Learning, and more particularly Convolutional Neural Networks (CNNs), as well as Case Based Reasoning (CBR). However, it is then necessary to automatically fuse the segmentations of these different structures in order to obtain a complete relevant segmentation. When aggregating these structures, contradictory pixels may appear. These conflicts can be resolved by various methods based or not on AI and are the subject of our research. First, we propose a fusion approach not focused on AI using the combination of six different methods, based on different imaging and segmentation criteria. In parallel, two other fusion methods are proposed using, a CNN coupled to the CBR for one, and a CNN using a specific existing segmentation learning method for the other. These different approaches were tested on a set of 14 nephroblastoma patients and demonstrated their effectiveness in resolving conflicting pixels and their ability to improve the resulting segmentations

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Guérin, Lucie. "Etude d'une nouvelle architecture de gamma caméra à base de semi-conducteurs CdZnTe /CdTe". Angers, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01773265.

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Les détecteurs à base de semi-conducteurs CdZnTe / CdTe sont de bons candidats pour remplacer les détecteurs à base de scintillateur NaI(Tl) en imagerie médicale, et notamment en imagerie nucléaire. Outre leur compacité, ils présentent de très bonnes performances en terme de résolution en énergie, d’efficacité de détection et de résolution spatiale intrinsèque. Ils permettent également de disposer d’une nouvelle information, celle de profondeur d’interaction des photons dans le détecteur. C’est dans ce contexte que le LETI travaille sur le développement et la réalisation d’une nouvelle architecture de gamma caméra, à base de semi-conducteurs CdZnTe / CdTe en profitant au mieux de leurs performances. Au cours de ce travail de thèse, nous avons proposé une nouvelle architecture, baptisée HiSens (pour High Sensitivity), permettant d’améliorer l’efficacité des gamma caméras (environ d’un facteur 5), tout en maintenant leur résolution spatiale. Cette architecture associe aux semi-conducteurs CdZnTe / CdTe, disposant de la profondeur d’interaction, une collimation à larges trous parallèles carrés et utilise des méthodes de reconstruction spécifiques. Nous avons évalué les performances de ’architecture HiSens par simulation, en développant des outils de simulation et des méthodes de reconstruction d’images tenant compte de la profondeur d’interaction des photons dans le détecteur. Nous avons poursuivi ces travaux par une première validation expérimentale au sein du laboratoire
CdZnTe / CdTe semiconductor gamma ray detectors are good candidates to replace NaI(Tl) scintillation detectors for medical applications, notably for nuclear imaging. In addition to compactness, they present very good performances, in terms of energy resolution, detection efficiency and intrinsic spatial resolution. These detectors provide also an important additional information: the depth of interaction of the gamma ray into the detector. This context led LETI into developing and realizing new gamma camera architecture, based on CdZnTe / CdTe semiconductor, in order to benefit from these recent performances. During this work, we have proposed a new architecture, named HiSens (High Sensitivity), allowing to improve sensitivity (about factor 5) while preserving spatial resolution. This architecture associates CdZnTe detectors, providing depth of interaction information, with a new parallel square hole collimator geometry and uses an adapted image reconstruction method. We have evaluated HiSens architecture performances with simulation, after development of simulations software and an adapted method of iterative reconstruction, using photon depth of interaction information. A preliminary experimental validation is currently investigated at CEA-LETI in order to confirm simulations results

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Lesaint, Jérôme. "Conditions de rang en tomographie de rayons X et leur application au problème d'auto-étalonnage". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAM036/document.

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En imagerie par transmission de rayons X, les mesures effectuées relèvent d'un opérateur intégral : la transformée de Radon en géométrie parallèle et la transformée conique en géométrie divergente. La caractérisation de l'image de ces opérateurs par des conditions de rang permet de quantifier l'incohérence des données mesurées par rapport au modèle intégral. Le premier volet de ce travail de thèse étudie les conditions de rang en géométrie conique~: nous proposons de nouvelles conditions pour une trajectoire planaire et mettons à jour des relations non triviales entre des conditions 2D et des conditions basées sur le théorème de Grangeat. Le second volet porte sur l'auto-étalonnage géométrique des systèmes tomographiques à géométrie conique. L'analyse des conditions de rang couplée au modèle géométrique des projections radiographiques permet la détermination de la géométrie d'acquisition du système
In X-ray transmission imaging, the collected measurements correspond to an integral operator: the Radon transform in parallel geometry and the divergent beam transform in divergent geometry. The range of these operators is characterized by conditions, which help to quantify the consistency of the measured data with the forward integral model. The first pillar of this PhD work studies range conditions in cone-beam acquisition geometry: we derive new conditions for a planar trajectory and establish a new relation between 2D fanbeam conditions and Grangeat-based conditions. The second pillar is related to the self-calibration of cone-beam systems. The acquisition geometry of the system is determined from range conditions and a parametric model of the projection geometry

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Sauvage, Jack. "Imagerie ultrasonore ultrarapide 4D par adressage orthogonal du réseau de sonde matricielle : adressage Ligne-Colonne". Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS535.

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Avec l’avènement de l’imagerie ultrarapide 4D au laboratoire Physics for Medecine Inserm 1273, la possibilité d’acquérir dans les trois dimensions et avec une haute résolution spatio-temporelle a été démontrée. Plusieurs des modalités phares de l’imagerie 2D ultrarapide ont pu être étendues à l’imagerie volumique (Doppler de puissance ultrasensible 3D, élastographie 3D …). Leur dissémination en clinique bénéficierait grandement aux praticiens. Cependant les moyens nécessaires à leur mise en œuvre sont encore trop importants pour espérer une transposition rapide en clinique. Le développant de stratégies intelligentes de réduction de voies est donc devenu un enjeu central. Une stratégie originale basée sur l’architecture de la sonde consiste en l’adressage orthogonal, par lignes et colonnes, du réseau de sonde matricielle, ou Row and Column Adressing RCA. Elle propose une solution transducteur tout à fait adaptée à l’imagerie ultrarapide par ondes planes. Grâce à cette solution, la sonde peut être pilotée par un seul échographe standard, tout en conservant une ouverture d’imagerie étendue. La grille matricielle 2D organisée selon N+N voies orthogonales, représentant ainsi un facteur de réduction de N/2. Cette stratégie présente un changement de paradigme important d’imagerie par dissociation des voies de focalisation en émission et réception et pose un nouveau compromis en termes de résolution spatio-temporelle. Au cours de ces travaux de thèse, les performances de la RCA associées à l’imagerie ultrarapide 4D sont étudiées pour divers cas. Le principe d’imagerie 4D ultrarapide RCA avec sommation orthogonale OPW sont étudié. L’imagerie vectorielle 3D pour la RCA est développée. Un nouveau prototype de sonde RCA haute fréquence (15MHz) est présenté et testé sur un protocole d’imagerie fonctionnelle cérébral en 3D. Enfin une nouvelle modalité d’imagerie 3D d’intensité du flux est présentée offrant un nouveau champ d’exploitation de la sonde RCA
With the advent of 4D ultrafast imaging at the Physics for Medicine Inserm 1273 laboratory, the ability to acquire in all three dimensions and with a high spatio-temporal resolution has been demonstrated. Several of the most effective 2D ultrafast imaging modalities have been extended to volume imaging (3D ultrasensitive power Doppler, 3D elastography ...). Their dissemination in clinic would greatly benefit to physicians. However the necessary means to implement ultrafast 4D are still too heavy and costly to hope for a transposition in the short or mid-term to the radiology departments. Developing smart strategies to reduce channel number has become a central issue. An original strategy based on the probe architecture consists of orthogonal row and column addressing of the Matrix Probe array, the Row and Column Adressing RCA. It offers a transducer solution perfectly adapted with ultra-fast plane waves imaging. With this approach, the probe can be driven by a single standard ultrasound unit, while maintaining a large aperture. The 2D matrix grid is organized according to N + N orthogonal channels, thus representing a reduction factor of N / 2. This strategy presents an important paradigm shift of imaging by dissociation of the focus pathways in transmission and reception and offers a new compromise in terms of spatio-temporal resolution. During this thesis work, the performances of the RCA associated with the ultra fast 4D imaging are studied for various cases. The principle of 4D ultrafast RCA imaging with orthogonal summation OPW are studied. 3D vector imagery for RCA is developed. A new high frequency RCA probe prototype (15MHz) is presented and tested on a 3D functional brain imaging protocol. Finally, a new modality of 3D imaging of the flux intensity is presented offering a new way of exploitation for the RCA probe

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Spadola, Sara. "Development and evaluation of an intraoperative beta imaging probe for radio-guided solid tumor surgery". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS257/document.

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Les tumeurs solides relèvent pour un très grand nombre de cas d’un traitement chirurgical. La réussite thérapeutique dépend de la qualité, de la précision de l’exérèse et de la capacité à « visualiser » les résidus tumoraux. Pour ce faire, différents marqueurs sont disponibles sur le marché, notamment radioactifs. Depuis peu, des émetteurs de positrons spécifiques sont disponibles, relançant l’intérêt des techniques de chirurgies radioguidées. Les objectifs de ces travaux ont été la conception, le développement et l’optimisation d’un détecteur de positons pour la localisation de la tumeur avant exérèse et des amas tumoraux résiduels après exérèse. L’avantage de la détection des positons est leur parcours dans les tissus mous, de quelques millimètres. Leur détection est donc plus précise et de meilleure sensibilité (1 à 3 ordres de grandeurs) que la détection de rayonnements gamma. Elle consiste en une technique d’imagerie de contact sur une profondeur de quelques millimètres. Nous avons donc développé 2 prototypes d’imageurs beta+ composés de photomultiplicateurs en silicone (SiPM). Le SiPM sont des photomultiplicateurs présentant les mêmes caractéristiques que les tubes photomultiplicateurs (PMT), tout en étant sensibles à une faible luminosité et de très petite dimension, ce qui est parfaitement adapté à la problématique. La tête de détection du premier prototype est l’association d’un scintillateur organique sur une matrice de SiPM. Cette configuration permet de réduire le bruit dû à la contamination du signal par des rayonnements gamma. La seconde configuration inclus une méthode de soustraction permettant d’améliorer la discrimination du bruit Gamma, sans l’éliminer totalement. Pour ce faire, un assemblage de deux scintillateurs séparés par un guide de lumière est utilisé. Le signal issu des extrémités du scintillateur sont discriminés par l’analyse des différentes distributions de lumière sur la matrice SiPM. Dans les deux cas, le détecteur a été conceptualisé de façon à positionner la tête de détection dans un boitier mécanique comprenant une électronique de lecture miniaturisée. Différents designs de la sonde Beta+, prenant en compte le matériau et l’épaisseur du scintillateur, la fenêtre de propagation lumineuse et le réflecteur optique ont été simulés avec MonteCarlo et mesurés expérimentalement. Ces paramètres ont été optimisés de façon à ce que la sonde offre les meilleures performances en termes de sensibilité de détection des positons, discrimination du bruit Gamma, résolution et distorsion spatiale et uniformité de réponse. L’influence des différents algorithmes de reconstruction sur les performances spatiales ont été étudiées et une première étude préclinique du détecteur sur fantôme a pu être réalisée avec la première configuration de détecteur
Extent and accuracy of surgical resection is a crucial step in the therapy of operable solid tumors. The recent availability of specific tumor-seeking agents, positron labeled, renewed the interest for radioguided surgery. The detection of beta particles, due to their short range, allows a more sensitive and accurate tumor localization. Since no mechanical collimation is necessary, it is possible to design probes with a sensitivity increased by one to three orders of magnitude compared to gamma detectors. The beta particle short range also reduces the contamination from distal non-specific radiotracers uptake region, which results in a increased signal-to-noise-ratio. Conversely, beta detection requires sensors to be extremely compact in order to operate in contact with the surveyed tissues in narrow surgical cavities. This thesis takes place in that context. Its aim was to develop an intraoperative positron imaging probe based on the silicon photomultiplier technology (SiPM) and to evaluate its ability to perform in real time tumor localization and post-operative control of the surgical cavity. During this work, two prototypes of intraoperative positron imaging probe were developed. The first detector design is based on the use of a single organic scintillator coupled to an array of SiPMs. This configuration uses a small sensitive volume to reduce the contamination noise coming from the annihilation gamma rays. The second version of the probe implements a subtraction method allowing to improve gamma rejection efficiency. This configuration uses a stack of two scintillators separated by a light guide. The events interacting in the top and the bottom scintillator are discriminated by the analysis of the different light distributions on the SiPM array. Different designs of the positron imaging probes, including scintillator material and thickness, light spreading window and optical reflector, were investigated with Montecarlo simulations and measurements. Their impact on the probes performances were optimized in terms of positron sensitivity, gamma ray rejection efficiency, spatial resolution and bias and uniformity of response. The effect of different reconstruction algorithm on spatial performances was also studied. Finally, the objective of developing an intraoperative probe fully operational in the operating room has been achieved by the design of dedicated miniaturized electronic readouts and mechanical housing. In the last part of my thesis, the evaluation of the single scintillator configuration in a realistic clinical environment was performed with 18F-FDG phantoms. We showed that the low intrinsic sensitivity of this probe to gamma radiations allows to detect tumor volumes as small as 14 mg for uptake properties corresponding to currently available radiotracers and acquisition times compatible with the surgery duration

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Dollé, Guillaume. "Tomographie optique diffuse et de fluorescence pour la détection de tumeurs". Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAD029/document.

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La tomographie optique diffuse et de fluorescence résolue en temps (TR-TODF) est une méthode qui permet de fournir une information sur les propriétés optiques de diffusion et d’absorption des tissus biologiques. Ce manuscrit de thèse fait l’état de l’art de la méthode et propose des pistes pour reconstruire des images multidimensionnelles 2D/3D des cartes optiques du milieu. L’objectif ultime du projet présenté dans ce document est de concevoir un appareil de mesure (tomographe), éventuellement portatif, pour détecter la présence de tumeurs. Le défi est de pouvoir obtenir des images avec une ré- solution suffisante pour être utilisée en milieu hospitalier à des fins de diagnostic préclinique. Hors le caractère naturellement mal posé du problème inverse rend la tâche complexe. La première partie du document est consacrée à la modélisation du problème physique. En particulier nous nous intéressons à l’approximation de diffusion de l’équation du transfert radiatif dans un milieu quelconque. Dans une deuxième partie, nous traitons le problème du point de vue mathématiques en considérant le problème direct de diffusion couplé avec de la fluorescence pour deux type de mesures: en mode contact et non-contact. Puis nous nous intéressons au problème inverse comme un problème de minimisation d’une fonctionnelle que nous traitons par une méthode de l’adjoint. Enfin et pour finir, la troisième partie du document détaille les différents aspects numérique pour parvenir à un code de reconstruction efficace à l’aide de techniques issues du calcul haute performance
The Time-Resolved Diffuse Optical Tomography and Fluorescence (TR-DOTF) is a method to obtain optical properties information on diffusion and asbsorption of biological tissues. This Phd manuscript details this method state of the art and highlight the different possible path to reconstruct multidimensionnal 2D/3D images for the optical maps of the turbid medium. The project ultimate goal is to build a measurement instrument (tomograph), eventually portative, in order to detect tumours presence. The challenge is to obtain images with sufficient resolution to be used in medical environment for preclinical diagnosis. However the inverse problem ill-posedness makes the situation more difficult. The first part of this document is devoted to the problem modelization. In particular, we are interested to the diffusion approximation for the radiative transfer equation in a turbid medium. In a second part, we treat this problem from a mathematical point of view considering the diffusion problem coupled with fluorescence for two measurement types: contact and non-contact. Then we focus on the inverse prob- lem as a minimization problem for cost objective function solved by an adjoint method. Last, but not least, the third part of this document details the different numerical aspects involved to achieve an efficient reconstruction code using advanced technics from the high performance computing world

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Legros, Mathieu. "Transducteurs capacitifs micro-usinés pour l'imagerie échographique". Thesis, Tours, 2013. http://www.theses.fr/2013TOUR3306.

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La conception des sondes ultrasonores pour l’imagerie médicale est traditionnellement basée sur l’utilisation de matériaux piézoélectriques. Depuis quelques années, est apparue la technologie des CMUTs, (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers). Ces microsystèmes électromécaniques se présentent comme une alternative attractive à la piézoélectricité, offrant la possibilité d’explorer de nouveaux designs de sonde, et d’expérimenter de nouveaux modes d’imagerie. Ce travail s’inscrit dans une dynamique de développement et d’évaluation des sondes CMUTs, de la modélisation à la démonstration par l’image. Des transducteurs multi-éléments CMUTs ont ainsi été conçus, et des prototypes de sondes d’échographie finalisés ont pu être réalisés, ce en adaptant les développements à la transduction capacitive et aux systèmes d’imagerie conventionnels. Leurs comportements électroacoustiques et acoustiques ont été étudiés et comparés à des sondes standards. Finalement, des démonstrations par l’image ont été apportées, et les points forts de cette technologie pour l’imagerie médicale ont pu être établis
Fabrication of ultrasound probes for medical imaging conventionally exploits piezoelectric based materials. CMUTs technology (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers) has emerged about a decade ago. These electromechanical micro-systems are presented as an alternative transduction mode, and gives new opportunities for probe design and novel imaging techniques. This dissertation aims to develop and review CMUTs probes for ultrasound imaging, from modeling to imaging demonstration. Multi-elements transducers with CMUT technology have been thus developed, and ultrasound probes were successfully achieved. Developments have been carried out, taking care of both capacitive transduction and standard ultrasound systems. Electro-acoustic and acoustic behavior were evaluated and compared to the state of the art piezoelectric probes. Finally, quantitative imaging assessments have been performed and have pointed out the strengths of CMUT technology for ultrasound imaging

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Jassar, Hassan. "Détectabilité des matériels d'embolisation vasculaire contrôlée par IRM". Compiègne, 2009. http://www.theses.fr/2009COMP1822.

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"L'embolisation artérielle a récemment émergé sur le plan interventionnel comme un traitement sûr et efficace pour arrêter une hémorragie ou induire la dévascularisation d'un tissu cible. La visualisation directe des agents d'occlusions vasculaires n'est pas toujours possible. L'estimation de leur position dans la branche vasculaire en se basant sur la distribution de produit opaque aux rayons X est partiellement incorrecte. Un marquage des agents d'occlusion vasculaire est souhaitable pour leur suivi par IRM pendant l'intervention ou a posteriori, ce, notamment en raison de la diffusion de l'IRM comme modalité d'imagerie anatomique et interventionnelle. Dans ce travail, plusieurs protocoles ont été établis pour repérer des agents d'occlusion vasculaire marqués avec le SPIO, in situ, in vitro et dans des " conditions " in vivo, sous IRM 1,5T et 3T. Les agents d'occlusion étudiés sont des microsphères de trisacryl (Embosphère), et des microparticules ou microcapsules utilisées éventuellement comme vecteurs de principes actifs : parmi celles-ci, des microsphères gonflables (Hépasphère) non dégradables ont été marquées, et des microbilles d'alginate et des systèmes d'émulsions dégradables réalisés par nos soins. L'établissement de protocoles de détectabilité sous IRM a impliqué le choix de séquences et l'optimisation des paramètres de ces séquences, le choix de l'antenne, ainsi que la mise au point d'une quantité suffisante de marqueur dans les agents d'occlusion afin qu'ils soient visibles à l'IRM. Une méthodologie de mesure de faible variation de l'intensité du signal des images IRM a été développée. Un modèle expérimental in vitro a été conçu avec la présence des microparticules marquées dans un environnement simulant grossièrement une vascularisation tumorale et son drainage veineux. La fixation des immunoglobulines (IgG1), équivalentes aux anti-VEGF, sur des microsphères (Hépasphères) a été étudiée. Enfin, les propriétés mécaniques et électriques des systèmes de microémulsions ont été explorées par ultrasons et par impédancemétrie. "
Arterial embolization appeared recently as a safe and an effective treatment to stop bleeding or induce devascularisation of a target tissue. Direct visualization of vascular occlusion agents is not always possible. The estimation of their position inside a vascular branch based on the distribution of X-ray contrast agent is partially incorrect. Marked vascular occlusion agents with MRI contrast agent is a good way for MRI follow-up during or after the intervention. In this work, several protocols have been established to demonstrate the feasibility localization of vascular occlusion agents marked with SPIO, in situ, in vitro and in vivo " conditions ", at 1,5T and 3T. Studied occlusion agents were tris-acryl microspheres (Embosphere), and microparticles or microemulsions possibly used as vehicles for drugs : among these, inflatable microspheres (Hepasphere) aimed to permanent vessel occlusion were marked, alginate microspheres and emulsion droplets for temporary embolization were made by us. Established protocols for microspheres follow-up by MRI involve selection of MR sequences with optimized parameters, coil choice, and determination of contrast agent quantity inside the microparticles in order to make them visible on MRI. A measurement methodology for small variation of signal intensity in images has been proposed. An experimental in vitro model has been designed with the presence of SPIO marked microparticles in an environment simulating a vascular tumor with venous drainage. The fixation of immunoglobulin (IgG1), equivalent to anti-VEGF, to microspheres (Hepaspheres) has been studied. Finally, mechanical and electrical properties of microemulsions have been explored by ultrasound and impedancemeter

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Maurice, Xavier. "Lumière structurée codée pour une reconstruction 3-D robuste : Application à la chirurgie mini-invasive". Strasbourg, 2011. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2011/MAURICE_Xavier_2011.pdf.

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Durant une opération chirurgicale mini-invasive, la capture de la scène est réalisée par un endoscope qui présente les informations au chirurgien sur un écran, en 2-D. Amélioration de la perception visuelle de la scène, guidage de robots, recalage de modèles d’organes, la capture en temps-réel d’une carte de profondeur pour de telles scènes peut présenter de multiples applications. A cette fin, de nombreuses contributions menant à la réalisation d’ un système endoscopique mono-trocart, stéréo, basé sur une projection de lumière structurée codée, sont présentées. Parmi celles-ci, une utilisation avancée de la géométrie épipolaire dès la conception numérique, puis la réalisation du motif, est motivée, proposée et évaluée. D’autres contributions relatives au codage avec redondance, aux différents traitements implémentés sur GPU, à la reconstruction 3-D, à l’étalonnage partiel du dispositif sont décrites. En particulier, les deux problématiques des algorithmes de codage dits "brute-force" : le comportement de recherche, et les tests d’unicité, sont traitées. D’autre part, une compensation a priori des distorsions liées aux optiques du projecteur est proposée après une rectification inverse, réalisée à travers un alignement du motif sur la géométrie épipolaire. De nombreux résultats sur le codage, les reconstructions ex vivo puis in vivo, qualitatifs et quantitatifs, permettent d’apprécier l’approche mise en oeuvre
During a minimally-invasive surgical intervention, the intra-abdominal scene, which is acquired by an endoscope, is presented to the surgeon by means of a 2-D display. The real-time depth map computation of such a scene could have huge benefits like a better visual perception, robot visual servoing, registration of pre-existing models of organs. To this end, in this thesis, many contributions leading to the realisation of an endoscopic stereo, mono-trocar, system, based on a coded structured light pattern projection, are presented. We propose to better exploit the epipolar geometry of the system at the pattern design step, first for the numerical coding, and then, for the pattern layout. Other contributions dealing with "brute-force" coding algorithm with redundancy, with real-time GPU processing, with 3-D reconstruction and with weak-calibration of the system, are described. In particular, the two main issues in "brute-force" coding algorithms : the search behaviour and the unicity test, are addressed. Moreover, an a priori compensation of optical distorsions of the projector is proposed after the pattern alignment on the epipolar geometry. Numerous coding results, ex vivo and in vivo 3-D reconstruction with associated statistics, are reported to evaluate the proposed approach

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Trimeche, Iyèd. "Segmentation et analyse quantitative des vaisseaux sanguins de la rétine en optique adaptative". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS169.

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Les images d'ophtalmoscopie optique adaptative (AOO) du fond de l'œil permettent de visualiser les vaisseaux rétiniens avec une haute résolution, en particulier les bifurcations et les parois artérielles, adaptées aux mesures de biomarqueurs morphométriques. L’objectif de cette thèse est d’étudier la morphométrie des vaisseaux rétiniens dans les images d’AOO, en déterminant les différents biomarqueurs caractérisant le flux sanguin et qui sont extraits de l’estimation des diamètres et de l’épaisseur de paroi des branches aux bifurcations. Nous proposons deux méthodes pour la segmentation des vaisseaux rétiniens dans ces images. La première est semi-automatique, elle étend une approche précédente de traitement des branches des vaisseaux rétiniens, à la segmentation des bifurcations. La deuxième est une approche hybride entièrement automatique, basée sur un réseau de neurones convolutionnel U-Net modifié et des contours actifs, pour segmenter les branches et les bifurcations des vaisseaux rétiniens avec une grande précision. Nous proposons ainsi une technique de mesure automatique et reproductible pour extraire les diamètres des branches des bifurcations et calculer les biomarqueurs pour trois populations : sujets contrôle, sujets diabétiques et sujets Cadasil. Les résultats expérimentaux montrent que la précision de nos approches semi-automatique et entièrement automatique se situe dans la plage de variabilité intra et inter-utilisateurs, ce qui nous a permis de réaliser une étude statistique robuste sur les biomarqueurs extraits dans le but de différentier les sujets contrôle des sujets pathologiques
Adaptive Optical Ophthalmoscopy (AOO) images of the eye fundus allow visualization of retinal vessels with high resolution, in particular arterial bifurcations and their wall thickness, suitable for morphometric biomarker measurements.The objective of this thesis is to study the morphometry of retinal vessels in AOO images, by determining the different biomarkers characterizing blood flow and which are extracted from the estimation of the diameters and the wall thickness of the branches at the bifurcations.We propose two methods for segmentation of retinal vessels in these images. The first is semi-automatic, it extends a previous approach, treating branches of retinal vessels, to the segmentation of bifurcations. The second is a fully automatic hybrid approach, based on a modified U-Net convolutional neural network and active contours, to segment the branches and bifurcations of retinal vessels with high precision.We thus propose a reproducible and automatic measurement technique to extract the diajavascript:nouvelleZone('contenuS-2');meters of the branches of the bifurcations and calculate the biomarkers for three populations: control subjects, diabetic subjects and Cadasil subjects. The experimental results show that the precision of our semi-automatic and fully automatic approaches lies within the range of intra- and inter-user variability, which allowed us to perform a robust statistical study on the extracted biomarkers in order to differentiate the control subjects and pathological subjects

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Schmeltz, Margaux. "Microscopie de second harmonique résolue en polarisations linéaire et circulaire pour caractériser l'organisation 3D du collagène". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLX074.

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Le collagène est un élément majeur de l'architecture des organes chez les mammifères où il forme diverses structures tridimensionnelles (3D) propres à chaque tissu. La visualisation de cette organisation 3D multi-échelle est cruciale pour comprendre la structuration d'organes tels que la cornée ou la peau et guider l'ingénierie de tissus artificiels, qui doivent être structurés de manière appropriée pour être fonctionnels. L’organisation du collagène est de plus affectée dans de nombreuses pathologies. Caractériser ces désordres tissulaires in situ de manière quantitative constitue ainsi un enjeu biomédical majeur.La microscopie SHG est reconnue depuis plusieurs années comme la technique de référence pour imager le collagène fibrillaire in situ dans des tissus sans marquage, et ceci avec un excellent contraste. Cette thèse présente la mise en place et l'application de nouvelles modalités de microscopie SHG fondées sur la polarisation, visant à obtenir des paramètres fiables et quantitatifs pour décrire plus précisément la structure tridimensionnelle du collagène.Tout d’abord, nous présentons une modalité utilisant des polarisations incidentes linéaires (P-SHG) pour analyser l’organisation multi-échelle du collagène dans divers tissus, sains et pathologiques. Ces analyses ont été conduites sur des objets du patrimoine (parchemins, constitués de collagène de peaux animales) ainsi que sur des tissus biologiques (cornées). D’une part, tirant parti du caractère non invasif de cette modalité, nous caractérisons la dégradation du collagène dans des parchemins, précieux objets d’art et d’Histoire, démontrant ainsi l’intérêt de la microscopie SHG dans le domaine du patrimoine, notamment pour des diagnostics de l’état de conservation des objets riches en collagène. D’autre part, une imagerie quantitative de cornées humaines saines est présentée, et comparée à des cornées présentant un kératocône, pathologie courante aujourd’hui. Des modèles murins de kératocônes cornéens sont également étudiés, dans le but de valider leur pertinence.Enfin, une modalité utilisant des polarisations incidentes circulaires pour mesurer des signaux de dichroïsme circulaire (CD-SHG) est exposée. Dans un premier temps, nous présentons la mise en place expérimentale rigoureuse de cette modalité, en identifiant et corrigeant des artefacts typiques de cette technique. Dans un second temps, nous proposons une nouvelle approche théorique pour décrire les signaux de CD-SHG. Les simulations numériques de l’expression analytique obtenue sont comparées aux résultats expérimentaux, dans le but de comprendre l’évolution des signaux de CD-SHG en fonction de l’architecture 3D du collagène
Collagen is a major component of organ architecture in mammals where it forms various three-dimensional (3D) structures specific to each tissue. The visualization of this multi-scale 3D organization is crucial to decipher the structure of organs such as the cornea or the skin and to guide the engineering fully functional tissue substitutes. Moreover, the organization of collagen is also affected in many diseases, so that in situ quantitative characterization of such disorders is a major biomedical issue.SHG microscopy has been recognized for several years as the gold-standard technique for imaging fibrillar collagen in situ in unmarked tissues with excellent contrast. This thesis presents the development and the application of new polarization-based SHG microscopy modalities to obtain reliable and quantitative parameters in order to more accurately describe the three-dimensional structure of collagen.First, we present a modality using linear incident polarizations (P-SHG) to analyze the multi-scale organization of collagen in various tissues, healthy and pathological. These analyses were carried out on cultural heritage objects (parchments, made of collagen from animal skins) as well as on biological tissues (corneas). On one hand, taking advantage of the non-invasive nature of this modality, we characterize the degradation of collagen in ancient parchments, precious objects of art and history. This proves the interest of SHG microscopy in the field of cultural heritage, particularly to decipher the state of conservation of objects rich in collagen. On the other hand, quantitative imaging of healthy human corneas is presented, and compared to corneas with keratoconus, a common pathology today. Murine models of corneal keratoconus are also being studied to validate their relevance.Finally, a modality using circular incident polarizations to measure circular dichroism signals (CD-SHG) is exposed. First, we present the rigorous experimental implementation of this modality, by identifying and correcting typical artifacts of this technique. Secondly, we propose a new theoretical approach to describe CD-SHG signals. Numerical simulations of the obtained analytical expression are compared to experimental results in order to understand the evolution of CD-SHG signals with the 3D architecture of collagen

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Gross, Dominique. "Conception et évaluation d'une sonde CMUT mixte dédiée à la thérapie ciblée à guidage ultrasonore". Thesis, Tours, 2015. http://www.theses.fr/2015TOUR3313/document.

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Présentés pour la première fois en 1994, les transducteurs ultrasonores capacitifs micro- usinés, ou CMUTs (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers), représentent une technologie alternative aux matériaux piézoélectriques pour la transduction électroacoustique. En particulier, leur souplesse de conception et leur haut degré de miniaturisation en font des candidats privilégiés pour le développement de sondes mixtes complexes alliant thérapie et imagerie par ultrasons. C’est dans ce contexte que s’est inscrit ce travail de thèse, dédié au développement d’une première sonde CMUT mixte. Le document débute par une présentation générale de la technologie et du contexte du projet. Puis, le développement est présenté, en commençant par les étapes préliminaires de modélisation numérique jusqu’aux caractérisations les plus avancées du prototype fabriqué. Les résultats démontrent l’intérêt de la technologie pour les applications visées
Presented for the first time in 1994, capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUT) are a promising alternative to the piezoelectric technology for electroacoustic transduction. Particularly, their intrinsic design flexibility and miniaturization capability are strong advantages for the manufacturing of high-end Ultrasound-guided Focused Ultrasound (USgFUS) probes. The work presented in this Ph.D. dissertation is devoted to the f irst development of a USgFUS CMUT probe. After a general introduction of the CMUT technology and the context of this research project, the development is reported starting from the preliminary numerical studies to the most advanced characterizations of the fabricated device. The first results demonstrate the benefits of this technology for the targeted applications

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Nicol, Stanislas. "Etude et construction d'un tomographe TEP/TDM pour petits animaux, combinant modules phoswich à scintillateurs et détecteur à pixels hybrides". Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX22060.

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L’approche qui a été développée dans l’équipe imXgam du CPPM est de combiner sur un unique support rotatif les modules de détection de la caméra pour petit animal ClearPET avec un détecteur de rayons X à comptage de photons dans le but d’acquérir simultanément des images anatomiques (TDM) et fonctionnelles (TEP) du même champ de vue. L’étude préliminaire du système hybride ClearPET/XPAD3 menée en simulation avec Gate a permis d’implémenter une nouvelle géométrie de détection TEP à 21 détecteurs phoswich, de fixer les grandes lignes de l’assemblage TEP/TDM, ainsi que d’étudier et de solutionner les difficultés liées au régime de fonctionnement bimodal. Pour finir, l’outil de simulation a également permis d’imaginer comment un tel système pourrait judicieusement exploiter la corrélation spatiale et temporelle des informations anatomo-fonctionnelles.Du point de vue de l’instrumentation, ce projet a vu la mise en œuvre du système hybride simultané ClearPET/XPAD3. Une fois les deux systèmes TEP et TDM opérationnels individuellement,il a été démontré, d’une part que le ClearPET est parfaitement capable d’opérer en régime de fonctionnement simultané moyennant un blindage approprié de ses modules de détection, et d’autre part que la nouvelle génération de caméra à pixels hybrides XPAD3-S/Si s’avère très prometteuse compte tenu de la bonne qualité des premières images reconstruites.Finalement, la preuve de concept d’une acquisition TEP/TDM simultanée avec une source de positons scellée et un tube à rayons X a pu être concrètement démontrée
The pathway that has been followed by the imXgam team at CPPM was to combine on a single rotating device the detector modules of the small animal PET scanner ClearPET witha photon counting X-ray detector in order to perform simultaneous acquisition of images from the anatomy (X-ray CT) and from the metabolic function (PET) of the common field-of-view.A preliminary study of the hybrid imaging system ClearPET/XPAD3 carried out using Gateled us to form a new PET detection assembly based on 21 phoswich modules, to fix the design of the PET/CT device, as well as to study and solve the difficulties arising from simultaneous hybrid imaging. Last but not least, the simulation tool also allowed us for thinking how wellsuch a system could judiciously use the spatial and temporal correlations between anatomicand functional information.From an instrumentation point of view, we succeeded to set up the ClearPET/XPAD3 prototype.Once both imaging systems were operational individually, we demonstrated on one sidethat the ClearPET prototype was perfectly capable of performing correctly in simultaneousacquisition conditions, providing that the detector modules were appropriately shielded. Onthe other side, the new generation of the hybrid pixel camera using the XPAD3-S chip provedto be quite promising given the good quality of the first reconstructed images.Finally, the proof of concept of simultaneous PET/CT data acquisition was made using a sealed positron source and an X-ray tube

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Harms, Fabrice. "Imagerie des tissus à haute résolution en profondeur par tomographie de cohérence optique plein champ : approches instrumentales et multimodales pour l'application au diagnostic per-opératoire du cancer". Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066702/document.

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Parmi les diverses méthodes d’imagerie médicales, les méthodes d’imagerie optique connaissent depuis une vingtaine d’années un développement significatif. Parmi les techniques d’imagerie optique récemment mises en œuvre, la Tomographie Optique Cohérente Plein Champ – ou OCT Plein Champ – présente des caractéristiques remarquables, en particulier en termes de résolution et de simplicité instrumentale, permettant d’envisager son application au domaine du diagnostic du cancer. Cette thèse décrit la conception et la mise en œuvre de dispositifs d’OCT Plein Champ pour utilisation en contexte clinique, afin d’évaluer la performance de la technique pour le diagnostic peropératoire du cancer, en vue de son amélioration et optimisation. Dans cet objectif nous avons réalisé des travaux regroupés en 2 axes : Une partie translationnelle, consistant à développer un dispositif de microscopie optique par OCT Plein Champ répondant au besoin clinique pour le diagnostic peropératoire du cancer sur biopsies, en vue de l’évaluation de ses performances de diagnostic sur plusieurs problématiques cliniques : le diagnostic peropératoire du tissu mammaire, de résection de cerveau, ainsi que la qualification préopératoire de greffons cornéens. Une partie exploratoire, principalement instrumentale, dédiée à l’amélioration des performances de diagnostic de la technique, proposant de nouvelles approches multimodales (contraste de fluorescence, contraste dynamique) et multi-échelles, ou encore la déclinaison du dispositif sous la forme d’un endoscope rigide portable utilisable en contexte clinique
Among medical imaging techniques, optical imaging methods have been significantly developped during the past decades. More specifically, among recently proposed optical imaging techniques, Full-Field Optical Coherence Tomography – or FFOCT – provides unique capabilities, in particular regarding resolution and instrumental simplicity, which allows to consider its application to cancer diagnosis. This thesis demonstrates the design and implementation of new FFOCT devices for use in a clinical context, targeting improvement and optimization of the technique. Two major development parts have been realized : A translational part, comprising the development of a FFOCT microscope adapted to a clinical use for intraoperative diagnosis of cancer on tissue biopsies, and the assessment of its diagnosis performance for several clinical cases : the intraoperative diagnosis of breast tissue, of brain resections, and the preoperative qualification of corneal grafts. A research part - mainly instrumental - targeting the improvement of the diagnosis performance of the technique, based on new multimodal (fluorescence contrast, dynamic contrast) and multiscale approaches, or on the miniaturization of the device by developing a handheld rigid endoscope for clinical use

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Gofas, Salas Elena. "Manipulation of the illumination of an Adaptive Optics Flood Illumination Ophthalmoscope for functional imaging of the retina in-vivo High loop rate adaptive optics flood illumination ophthalmoscope with structured illumination capability In vivo near-infrared autofluorescence imaging of retinal pigment epithelial cells with 757 nm excitation". Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS195.

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L’œil étant la seule fenêtre optique transparente de notre corps, il donne un accès unique à l’observation de réseaux neuronaux et vasculaires. Mais aujourd’hui une nouvelle ère s’ouvre pour l’imagerie haute résolution, qui ne doit plus se contenter de donner accès aux structures des tissus, mais aussi d’en apprécier les fonctions. En effet, on peut trouver dans l’imagerie rétinienne des biomarqueurs du fonctionnement de l’ensemble du corps humain. Des maladies neurodégénératives (Parkinson,Alzheimer) ou l’hypertension artérielle pourraient être ainsi précocement diagnostiquées par une imagerie de haute précision de la rétine. L’optique adaptative, adaptée à l’imagerie rétinienne dès 1997, a amélioré nettement la résolution spatiale des images rétiniennes entraînant la multiplication des études de rétine par ophtalmoscope. Elle a notamment été couplée avec l’ophtalmoscope à balayage, qui devint le choix le plus populaire par sa supériorité en résolution spatiale et sectionnement optique par rapport au plein champ. Cependant, contrairement aux systèmes à balayage, l’ophtalmoscope plein champ produit des images grand champ à forte cadence d’acquisition et sans distorsion. Dans mon travail de thèse, j’ai cherché à montrer qu’un tel système, associé à des modalités d’imagerie jouant sur la géométrie d’éclairement, pourrait apporter à la recherche sur la rétine. Pour atteindre cet objectif ambitieux, nous avons modiﬁé l’ophtalmoscope plein champ construit au Centre Hospitalier National des Quinze-Vingts avec un traitement d’image spéciﬁque et deux nouveaux instruments inspirés de la microscopie plein champ. Nous avons intégré ces instruments dans le trajet d’illumination de l’ophtalmoscope aﬁn de manipuler la géométrie de l’éclairage de la rétine. Ces nouvelles implémentations nous permettent de mettre en œuvre des techniques d’imagerie plus avancées, comme par exemple l’imagerie en champ sombre ou l’angiographie non invasive en proche infrarouge. Ces modalités d’imagerie ont été exploitées pour imager la rétine de façon fonctionnelle. Nous nous sommes intéressés principalement à la fonction de couplage de lumière des photorécepteurs et à la perfusion sanguine
As the only transparent optical window of our body, the eye gives a unique access to the observation of neural and vascular networks. Today however, a new era is opening up for high-resolution imaging, which should no longer be limited to giving access to tissue structures, but may also tackle their functions. In fact, biomarkers for the functioning of the whole human body can be found in retinal imaging. Neurodegenerative diseases (Parkinson's, Alzheimer's) or arterial hypertension could thus be diagnosed early by high precision imaging of the retina. In my thesis work, I intended to show how the full-field ophthalmoscope, associated to imaging modalities adjusting geometrical settings of the illumination, could contribute to research on the retina. To achieve this ambitious goal, we modified the full-field ophthalmoscope built at the National Hospital Center of Quinze-Vingts with a specific image processing and two new instruments inspired by full-field microscopy. We have integrated these instruments into the illumination path of the ophthalmoscope to manipulate the geometry of the retinal illumination. These new implementations allow us to make use of more advanced imaging techniques, such as dark field imaging or noninvasive near infrared angiography. These imaging modalities have been exploited to image the retina functionally. We focused mainly on the light coupling function of photoreceptors and on blood perfusion

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Gallego, Manzano Lucia. "Optimization of a single-phase liquid xenon Compton camera for 3γ medical imaging". Thesis, Nantes, Ecole des Mines, 2016. http://www.theses.fr/2016EMNA0276/document.

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Les travaux décrits dans cette thèse sont centrés sur la caractérisation et l’optimisation d’une camera Compton à phase unique au xénon liquide pour des applications médicales. Le détecteur a été conçu pour exploiter les avantages d’une technique d’imagerie médicale innovante appelée l’imagerie 3γ. Elle vise à l’obtention de la position en 3D d’une source radioactive avec une très haute sensibilité et une réduction importante de la dose administrée au patient. L’imagerie 3γ est basée sur la détection en coïncidence de 3 photons gamma émis par un émetteur spécifique (+β, γ), le 44Sc. Un premier prototype de camera Compton au xénon liquide a été développé par le laboratoire Subatech à travers le projet XEMIS (Xenon Medical Imaging System), pour démontrer la faisabilité de l’imagerie 3γ. Ce nouveau système de détection comporte un système de cryogénie avancé et une électronique front-end à très faible bruit qui fonctionne à la température du xénon liquide. Ce travail a contribué à la caractérisation de la réponse du détecteur et à l’optimisation de la mesure du signal d’ionisation. L'influence de la grille de Frisch sur le signal mesuré a été particulièrement étudiée. Les premières preuves de la reconstruction Compton en utilisant une source de ²²Na (β+, Eγ = 1.274 MeV) sont aussi rapportées dans cette thèse et valident la preuve de concept de la faisabilité de l’imagerie 3γ. Les résultats présentés dans cette thèse ont joué un rôle essentiel dans le développement d’une camera Compton au xénon liquide de grandes dimensions pour l’imagerie des petits animaux. Ce nouveau détecteur, appelée XEMIS2, est maintenant en phase de construction
The work described in this thesis is focused on the characterization and optimization of a single-phaseliquid xenon Compton camera for medical imaging applications. The detector has been conceived to exploit the advantages of an innovative medical imaging technique called 3γ imaging, which aims to obtain aprecise 3D location of a radioactive source with high sensitivity and an important reduction of the dose administered to the patient. The 3γ imaging technique is based on the detection in coincidence of 3gamma rays emitted by a specific (+β, γ) emitter radionuclide,the 44Sc. A first prototype of a liquid xenon Compton camera has been developed by Subatech laboratory within the XEMIS (Xenon Medical Imaging System) project, to proof the feasibility of the 3γ imaging technique. This new detection framework is based on an advanced cryogenic system and an ultra-low noise front-end electronics operating at liquid xenon temperature. This work has contributed to the characterization of the detector response and the optimization of the ionization signal extraction. A particular interest has been given to the influence of the Frisch grid on the measured signals. First experimental evidences of the Compton cone reconstruction using asource of ²²Na (β+, Eγ = 1.274 MeV) are also reported in this thesis, which demonstrate the proof of concept of the feasibility of the 3γ imaging. The results reported in this thesis have been essential for the development of a larger scale liquid xenon Compton camera for small animal imaging. This new detector, called XEMIS2, is now in phase of construction

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Barbes, Damien. "Nouveaux systèmes d'imagerie médicale exploitant la diffraction X en dispersion d'énergie à l'aide de détecteurs spectrométriques CdZnTe". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY051/document.

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Cette thèse étudie l’intérêt de la mesure de la diffusion cohérente de rayons X dans le cadre de l’imagerie du sein à des fins de diagnostic. Aujourd'hui, la plupart des systèmes d'imagerie médicale par rayons X exploitent le rayonnement transmis à travers les tissus. C’est le cas pour la mammographie, qui est la modalité d’imagerie du sein la plus courante. L'apparition récente de détecteurs résolus en énergie, à base de semi-conducteurs notamment, permet cependant d'envisager l'exploitation en milieu clinique d'un autre phénomène : le rayonnement diffusé cohérent. La mesure de spectres de diffusion peut apporter de nouvelles informations liées à la structure moléculaire des tissus examinés pour mieux les caractériser et ainsi améliorer le diagnostic final. Deux modalités sont envisagées : la détection in vivo de tumeurs du sein, à la suite d’une mammographie présentant un résultat suspect ou l'analyse de biopsie.Le système de mesure de diffusé développé lors de cette thèse exploite les détecteurs résolus en énergie de type CdZnTe, ces derniers présentant des caractéristiques (résolution en énergie, sensibilité, résolution spatiale, compacité) prometteuses pour une utilisation en condition clinique. Il se base par ailleurs sur la pixellisation du détecteur afin de proposer une modalité d’imagerie permettant de caractériser les matériaux ou tissus traversés dans une direction sans translation ni rotation.Cette thèse propose ainsi une étude complète de ce système, articulée autour de trois grandes parties : modélisation puis simulation du système de mesure, développement du traitement des données mesurées par le détecteur afin d’imager et caractériser l’échantillon analysé et enfin, dimensionnement d’un banc expérimental plus complexe intégrant un détecteur complet et un système de collimation multifente. Ces trois parties font par ailleurs l’objet de validations expérimentales associées
This thesis studies the interest of measuring the coherent scattering of X-rays for breast diagnosis imaging. Nowadays, most of X-ray-based medical imaging techniques use the information of X-rays attenuation through the tissues. It is the case for mammography, the most common breast imaging modality. The recent emergence of energy resolved detectors (based on semiconductors in particular) allows to consider using another phenomenon: the coherent X-ray scattering. Measurement of diffracted spectra can provide new information related to the molecular structure of the examined tissues, in order to improve their characterization and therefore improve the final diagnosis. Two modalities are considered: the breast cancer detection in vivo, following a suspicious mammography result, or biopsy analysis.The coherent scattering measurement system developed during this thesis work uses energy-resolved CdZnTe-based detectors, these detectors combining performances (energy resolution, sensitivity, spatial resolution, and compactness) promising for clinical application. This system is also based on the detector pixelation, which allows to provide an imaging modality capable of characterizing analyzed materials or tissues in one direction without any translation or rotation.A complete study of the measurement system is proposed in this thesis, structured in three main parts: modeling and simulation of the system, development of the processing of the data measured by the detector in order to image and characterize the analyzed sample and finally, designing of a new and more complex experimental setup based on a whole detector and multislit collimation system. An experimental validation is proposed for each of these three parts

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Bopp, Cécile. "The proton as a dosimetric and diagnostic probe". Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAE023/document.

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L’imagerie proton est étudiée comme alternative à la tomodensitométrie X pour la planification de traitement en hadronthérapie. En obtenant directement les pouvoirs d’arrêt relatifs des tissus, l’incertitude sur le parcours des particules pourrait être réduite. Un scanner à protons est constitué d’un calorimètre ou d’un détecteur de parcours afin d’obtenir l’information sur l’énergie déposée par chaque proton dans l’objet imagé et de deux ensembles de trajectographes enregistrant la position et direction de chaque particule en amont et en aval de l’objet. Ce travail concerne l’étude des données d’un scanner à protons et l’utilisation possible de toutes les informations enregistrées. Une étude de reconstruction d’image a permis de montrer que les informations sur le taux de transmission et sur la déviation de chaque particule peuvent être utilisées pour produire des images aux propriétés visuelles intéressantes pour le diagnostic. La preuve de concept de la possibilité d’une imagerie quantitative utilisant ces informations est présentée. Ces résultats sont une première étape vers l’imagerie proton utilisant toutes les données enregistrées
Proton computed tomography is being studied as an alternative to X-ray CT imaging for charged particle therapy treatment planning. By directly mapping the relative stopping power of the tissues, the uncertainty on the range of the particles could be reduced. A proton scanner consists in a calorimeter or range-meter to obtain the information on the energy lost by each proton in the object, as well as two sets of tracking planes to record the position and direction of each particle upstream and downstream from the object. This work concerns the study of the outputs of a proton scanner and the possible use of all the recorded information. A reconstruction study made it possible to show that the information on the transmission rate and on the scattering of each particle can be used to produce images with visual properties that could be of interest for diagnostics. The proof of concept of the possibility of quantitative imaging using this information is also put forward. These results are the first step towards a clinical use of proton imaging with all the recorded data

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Ketata, Ines. "Extraction et Modélisation de la cinétique du traceur en imagerie TEP pour la caractérisation des tissus tumoraux". Thesis, Reims, 2013. http://www.theses.fr/2013REIMS031/document.

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Les travaux de recherche de cette thèse s'inscrivent dans le cadre de la caractérisation du cancer du sein dans le but de réaliser une nouvelle approche pour l'extraction et la modélisation de la cinétique du traceur en imagerie TEP. La mesure du taux de comptage d'un traceur dans une région d'intérêt (ROI) estimée au moyen d'une extension d'une Carte de Dissimilarité Locale à Valeurs Réelles (CDLVR) proposée en niveaux de gris et l'utilisation des modèles dynamiques comme la méthode d'Analyse Factorielle des Séquences d'Images Médicales (AFSIM) appliquée sur la ROI permettent la quantification automatique et précoce du métabolisme glucidique. Plus spécifiquement, il s'agit de déterminer un nouveau paramètre empirique KFPQ. Il est calculé à partir des deux compartiments obtenus dans la région d'intérêt tumorale et tel que évalué durant le premier passage du traceur 18F-FDG dans les images TEP précoces
The research of this thesis proposes in the context of the breast cancer characterization in order to achieve a new approach for the extraction and modeling of the tracer kinetics in PET imaging.The measurement of the counting rate of a tracer in a region of interest (ROI) estimated using an extension of a Real Valued Local Dissimilarity Map (RVLDM) proposed grayscale and the use of dynamic models as the method of factor analysis of medical image sequences (FAMIS) applied on the ROI enable an automatic early quantification of glucose metabolism. More specifically, it is to determine a new KFPQ empirical parameter. It is calculated from the two compartments obtained in the region of interest and tumor as assessed during the first pass of the 18F-FDG tracer in the early PET images

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Giret, Rébecca. "Imagerie radar par synthèse d'ouverture pour la gestion du trafic autoroutier". Phd thesis, INSA de Rennes, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00922039.

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La gestion et la maitrise du trafic autoroutier prend une importance particulière depuis cette dernière décennie de par l'augmentation constante du nombre de véhicules sur les routes. A cet égard, l'utilisation du télépéage est un moyen de fluidifier le trafic automobile aux abords des accès autoroutiers : les véhicules sont identifiés lorsque le badge à bord des véhicules est détecté par la balise de télépéage. L'objectif de l'étude présentée dans ce mémoire est l'ajout d'une fonction d'imagerie à un système de télépéage pour contrôler la nature du véhicule. La balise de télépéage émet un signal à ondes continues pour la détection du badge de l'usager. La cible (le véhicule), en passant sous la balise, crée le mouvement nécessaire à une synthèse d'ouverture. En effet, l'imagerie radar par synthèse d'ouverture permet l'obtention d'une image radar haute résolution. Dans l'axe distance (axe de propagation de l'onde émise), cette résolution peut être obtenue avec un signal impulsionnel et/ou modulé. La résolution dans l'axe azimut (sens de déplacement du radar ou de la cible) est atteinte grâce au mouvement relatif entre le radar et la cible.

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Denneval, Charline. "Design, synthèse et évaluation de contrastophores bimodaux pour l'imagerie par absorption à deux photons et par tomographie par émission de positons". Thesis, Rouen, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAM0012/document.

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L’objectif de ce travail a porté sur l’élaboration d’une sonde bimodale ADP–TEP (absorption à deux photons–tomographie par emission de positons) pour des applications en imagerie médicale.Dans un premier temps, le projet a consisté en le design, la synthèse et l’évaluation des propriétés photophysiques d’une nouvelle série de chromophores diaziniques A–p–D (A : groupement électro-attracteur, p : lien conjugué, D : groupement électro-donneur). Des études de relation structure-propriétés photophysiques impliquant des modulations sur chacune des sous-structures (groupements A et D, lien p-conjugué) ont été réalisées puis étudiées en UV et en fluorescence. Suite à l’obtention de ces premiers résultats, des mesures d’absorption à deux photons ont été effectuées sur ces fluorophores.Dans un second temps, les fluorophores ont été modifiés afin de greffer des parties hydrophiles. Des propriétés photophysiques encourageantes ont été obtenues et des premiers tests en imagerie bi-photonique ont été réalisés.L’insertion du fluor radiomarqué est envisagée via l’insertion d’un groupement –BF2. Pour cela des structures chélatantes, « mimes de BODIPY », incorporant une pyrimidine ou un triazole ont été élaborées. Des premiers essais ont été conduits mais n’ont pas permis l’obtention des composés borés correspondants
The purpose of this subject has been the synthesis of a bimodal probe using TPA–PET techniques for a potential application in biological imaging.In this context, we have synthesized a new range of A–π –D fluorophores incorporating diazine (p-deficient heterocycle) as electron-withdrawing moiety, N,N-dimethylaniline as electron-donating part and fluorene as p-conjugated linker. In order to increase the conjugation along the scaffold, ethynyl and/or triazole bridges have been introduced on both sides of the fluorene. The UV/Vis and photoluminescence properties have been measured. Further to those results two-photon absorption cross-section of our fluorophores (dTPA) has been obtained. Following these promising results, hydrophilic compounds using PEG groups have been prepared and photoluminescence properties have been carried out. In order to use the boron center as a site for radiofluorination, the synthesis of "BODIPY-like" probes has been considered. A new series of pyrimidine and triazole ligand have been synthesized but the corresponding boron complexes haven’t been obtained

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Kennel, Sybille. "Synthèse de traceurs bimodaux utilisables en imagerie médicale TEP/IRM". Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0190/document.

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Aujourd’hui les médecins disposent de nombreuses techniques d’imagerie médicale afin d’établir des diagnostics précis et précoces. Cependant, chacune de ces techniques possède ses propres avantages et inconvénients. C’est pourquoi, l’utilisation de méthodes bi- ou multi-modales paraît intéressante. Parmi celles-ci, la combinaison TEP/IRM permet d’apporter des informations complémentaires. Il est alors nécessaire d’injecter aux patients un traceur adapté à chacune de ces modalités. Ce travail de thèse a donc consisté à synthétiser des plateformes moléculaires « universelles » utilisables pour l’imagerie IRM et TEP selon deux stratégies. La première a consisté en la synthèse d’une molécule composée d’un macrocycle de type DO3A permettant à la fois la chélation d’un atome de gadolinium pour l’IRM mais aussi d’un atome de gallium 68 pour la TEP. L’idée étant, afin d’avoir une sonde bimodale, de réaliser un mélange des deux composés. La seconde stratégie a été de synthétiser une unique molécule pouvant être marquée à la fois par du gadolinium pour l’IRM et par un atome de fluor 18 pour la TEP. Afin de pouvoir cibler un phénomène physiopathologique donné, l’idée de ces plateformes est de pouvoir introduire de manière simple et versatile une biomolécule. La chimie « click » semble être une méthode particulièrement attractive pour pouvoir réaliser cet objectif. Cependant, cette réaction, habituellement catalysée au cuivre est difficilement applicable sur ce genre de plateforme du fait de l’affinité du cuivre pour le macrocycle DO3A. Ce problème a donc été contourné par utilisation de la réaction de chimie « click » catalysée par des complexes de ruthénium afin d’avoir accès aux deux plateformes macrocycliques
Today physicians can use a wide variety of medical imaging techniques to establish early and accurate diagnosis. Nevertheless, each modality has its own advantages and drawbacks. This is why bi- or multimodality approach seems interesting. Among them, PET/MRI combination seems very promising because it can bring complementary informations. It is therefore necessary to inject to patients tracers specific to each imaging modality. This work described the synthesis of molecular platforms for MRI and PET imaging, according to 2 different strategies. The first one consisted in the synthesis of a DO3A macrocycle allowing the chelation of both gadolinium for MRI and gallium 68 for PET. The aim here is to have a bimodal probe, with a mixture of each compound. The second strategy was the preparation of a single molecule that can be simultaneously labeled by both gadolinium for MRI and fluorine 18 for PET. The final goal is to introduce onto these platforms a biomolecule in a versatile and easy way, to be able to target a specific pathophysiological process. ‘‘Click’’ chemistry seems to be an attractive methodology to achieve this goal. However, this reaction, usually catalyzed with copper is not suitable to DO3A macrocyles due to the copper affinity with those azamacrocycles. This issue has been circumvent by the use of ruthenium catalyzed ‘‘click’’ chemistry. We were then able to access to both macrocycles platforms

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Lindberg, Arvid. "Development of rigid polarimetric endoscope for early detection of cancer in vivo". Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAX010.

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Le diagnostic précoce d’une lésion cancéreuse et l’ablation chirurgicale complète des zones malades restent les deux points cruciaux pour améliorer considérablement les chances de guérison d’un patient. Cependant la détection d’un cancer dans la phase initiale de son développement reste une tache très difficile à accomplir car liée à une prise aléatoire de biopsies alors que les parties pathologiques, à ce stade de la maladie, demeurent difficilement identifiables aux techniques d’imagerie classiques (imagerie visible, ultrasons, résonance magnétique, scanner rayon X, tomographie par émission de positrons). En plus l’évaluation des marges d’exérèse chirurgicale reste une tache encore très difficiles à accomplir, voire impossibles, dans certains cas.L’imagerie polarimétrique est une technique très prometteuse pour la détection précoce des lésions cancéreuses sur la surface des organes et pour une meilleure définition des limites de résection pendant la chirurgie. Les activités de recherche biomédicale développées à l’intérieur de l’équipe « Optique Appliquée et Polarimétrie » du LPICM sont centrées sur le développement d’imageurs polarimétriques de Mueller pour l’amélioration de la prise en charge des cancers épithéliaux, également appelés carcinomes, qui représentent le 80 – 90% de tous les cancers. A ce sujet le LPICM est porteur d’un projet financé par l’Institut National du Cancer (INCa) sur l’utilisation de l’imagerie polarimétrique pour l’amélioration de la prise en charge du cancer du col utérin à différents stades de son évolution. Actuellement une campagne extensive de mesures sur les lésions précancéreuses présentes au niveau du col utérin est en cours dans trois hôpitaux parisiens (Institut Gustave Roussy, Kremlin Bicêtre, Institut Mutualiste Montsouris). Cette étude ex vivo qui utilise un polarimètre de type Mueller grand champ en réflexion, va conduire à établir la performance du diagnostic de l’imagerie polarimétrique de Mueller, en termes de sensibilité et spécificité, comparée à celle fournie par les pathologistes et considérée comme le « gold standard » pour le diagnostic du cancer. Cette phase représente un point de départ pour l’utilisation in vivo de cette technique, car elle va apporter une connaissance précise des effets systématiques pouvant dégrader ses performances. A l’intérieur du projet INCa l’extension de la mesure du col utérin in vivo est prévue, utilisant un colposcope classique modifié pour obtenir les images polarimétriques de Mueller.L’endoscope est un autre instrument utilisé aussi pour diagnostiquer des lésions cancéreuses ou précancéreuses dans les muqueuses internes (œsophage, colon, rectum…). Le sujet de thèse proposé consiste à développer un endoscope polarimétrique de Mueller rigide et à établir ses performances. Le travail du doctorant comportera une partie d’instrumentation en optique, d’acquisition de données, de traitement de signal et d’évaluation de la performance statistique de la méthode. Le sujet de cette thèse se situe donc à l’interface entre la physique et le diagnostic médical et montre un fort potentiel de développement industriel avec un impact social significatif
Early diagnosis of a cancerous lesion and complete surgical resection of the diseased areas are both crucial points in order to greatly improve the chances for recovery of a patient. However, early detection of cancer is a very difficult task. It relies on random biopsies of suspicious areas which are not easy to identify at this stage of the disease using conventional imaging techniques (visible imaging, ultrasound, magnetic resonance, X-ray scanner, positron emission tomography). In addition, the correct evaluation of surgical resection margins remains often very difficult or even impossible in some cases.Polarimetric imaging is a promising technique for the early detection of cancerous lesions on the surface of the organs and for a better definition of the resection limits during surgery. Biomedical research activity, conducted within the 'Applied Optics and Polarimetry' team of the LPICM, focuses on the development of Mueller polarimetric imaging systems for improving the management of epithelial cancers, also known as carcinomas, which represent 80-90% of all cancers. In this regard the LPICM leads a project funded by the “Institut National du Cancer (INCa)”, on the use of Mueller polarimetric imaging for improving the management of cervical cancer at different stages of its evolution. At present an extensive series of ex vivo measurements is in progress in three different hospitals of Paris (Institut Gustave Roussy, Kremlin Bicêtre and Institut Mutualiste Montsouris). The final goal of this study is to evaluate the performance of Mueller polarimetric imaging technique in terms of sensitivity and specificity, while using an interpretation of corresponding histology slides by pathologists as a “golden standard” of cancer diagnostics. Ex vivo measurements provide a precise knowledge of the systematic effects which can negatively affect image quality. Hence, the results of this study represent a good starting point for in vivo applications of polarimetric imaging technique. Within the frame of INCa project the analysis of uterine cervix in vivo is planned, using a classical colposcope modified to obtain polarimetric Mueller images.The endoscope is another medical instrument used also to detect cancerous or precancerous lesions in the internal cavities of human body (esophagus, colon, rectum, etc.). The proposed thesis subject consists in developing a Mueller polarimetric rigid endoscope and evaluating its performance in terms of sensitivity and specificity. The work of PhD student will be concerned with instrumentation in optics, acquisition of data, signal processing and statistical evaluation of the performance of technique. Thus, the subject of this thesis is on the interface between physics and medical diagnostics and it shows a strong potential for industrial development with a significant societal impact

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Huber, Adrian Thomas. "Multi-organ non-invasive tissue characterization of fibrosis, adipose tissue, edema and inflammation with magnetic resonance (MR) imaging : applications to myocardium, skeletal muscle and liver interactions Cardiac MR strain: a noninvasive biomarker of fibro-fatty remodeling of the left atrial myocardium Comparison of MR T1 and T2 mapping parameters to characterize myocardial and skeletal muscle involvement in systemic Idiopathic Inflammatory Myopathy (IIM) Non-invasive differentiation of acute viral myocarditis and idiopathic inflammatory myopathy with cardiac involvement using magnetic resonance imaging T1 and T2 mapping CT predicts liver fibrosis: Prospective evaluation of morphology- and attenuationbased quantitative scores in routine portal venous abdominal scans". Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS135.

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Cette thèse réalise une preuve de concept pour quantifier la déformation de l’oreillette gauche (OG) en IRM, ainsi que la relaxométrie IRM dans le myocarde, dans les muscles squelettiques et dans le foie. Grâce à l’interaction entre radiologues et ingénieurs, deux logiciels différents ont été développés, appliqués et validés pour l'analyse de la déformation myocardique multi-chambre et pour la cartographie quantitative du T1 multi-organes. La première publication a montré une forte corrélation de la déformation de l’OG, avec le degré de remplacement fibro-graisseux en histologie. Ce biomarqueur d'imagerie fonctionnelle est prometteur, puisque le remodelage structurel du myocarde est un substrat morphologique connu du dysfonctionnement électro-physiologique et de la fibrillation atriale. La deuxième publication a démontré l'influence de la composition et de la vascularisation de différents tissus sur les paramètres cartographiques T1. ΔT1 (prise de contraste musculaire relative) et EHF (prise de contraste musculaire normalisée par la prise de contraste dans le sang) ont été introduits comme alternatives simples au volume extracellulaire (ECV). Dans la troisième publication, les paramètres de relaxométrie appliqués aux muscles squelettiques ont permis une discrimination entre patients avec myocardite aiguë et patients avec des myosites systémiques. La quatrième publication a introduit le T1 du foie pour quantifier l’insuffisance cardiaque chez des patients avec des cardiomyopathies idiopathiques dilatées, montrant de meilleures performances que les paramètres fonctionnels établis tels que les volumes, la fraction d'éjection ou la déformation myocardique
This thesis provides a proof of concept for MR atrial strain, as well as MR relaxometry in the myocardium, in skeletal muscles and in the liver. Thanks to a close interaction between radiologist and software engineers, two different softwares were developed, applied and validated: one for multiorgan T1 mapping in the myocardium, skeletal muscle and liver, another one for cardiac four-chamber strain analysis and volumetry. The first publication showed a strong correlation of LA strain with the degree of fibro-fatty replacement in histology. Such functional imaging biomarker in combination with LA volumetry could help to guide clinical decisions, since myocardial structural remodeling is a known morphologic substrate of LA dysfunction, atrial fibrillation and adverse outcome. In the second publication, MR relaxometry parameters applied to the myocardium and skeletal muscles in IIM patients and healthy volunteers were used as a model to demonstrate influences of different tissue composition and vascularization on T1 mapping parameters. ΔT1 and EHF were introduced as simple alternatives to ECV in highly vascularized tissues such as the myocardium. In the third publication, MR relaxometry parameters applied to the skeletal muscls allowed for an accurate discrimination of AVM and IIM with cardiac involvement. However, when applied to the myocardium, parametric mapping did not separate between the two groups. The fourth publication introduced native T1 of the liver an easily accessible and accurate non-invasive imaging associate of congestive HF in IDCM patients with better performance than established functional parameters such as LV volumes, ejection fraction or strain

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Rozprawy doktorskie na temat „Imagerie hyperspectrale – Appareils et matériel”

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