Дисертації з теми "Imagerie cérébrale 3 D"
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Kadalie, Emile. "Development of multi-parametric human MRI at 3T." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2023. http://www.theses.fr/2023BORD0493.
Анотація:
L'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est une méthode de choix pour le diagnostic, le pronostic et le suivi de pathologies des tissus mous. En effet, les forts contrastes entre les tissus peuvent être modulés à la demande. Cette technique n’a jusqu’à présent montré aucune influence néfaste, permettant des examens répétitifs à haute résolution.L’IRM quantitative (IRMq) est extrêmement intéressante, car elle fournit des cartes dans lesquelles chaque pixel contient une mesure d’un paramètre physique. Contrairement aux images conventionnelles, cette quantification aide à l’interprétation objective des images et fournit une échelle de comparaison entre examens et entre les patients.Parmi les paramètres physiques quantifiables, les temps de relaxation longitudinale (T1) et transversale (T2) sont les plus courants.La séquence Dual Echo Steady State (DESS) est utilisée en IRM ostéoarticulaire pour obtenir rapidement des images anatomiques et une cartographie T2 3D. En acquérant deux échos distincts, deux images à contrastes différents sont reconstruites. Leur rapport est utilisé pour obtenir des cartes T2, en le faisant correspondre à un dictionnaire calculé à partir de nombreux signaux simulés. Néanmoins, la séquence est sensible au mouvement, générant des artefacts et des variations dans les mesures de T2. Par conséquent, l’objectif principal de mon travail a été de développer une séquence DESS 3D rapide pour l’imagerie cérébrale permettant une estimation précise de T2 et une répétabilité élevée à 3T.Pour cela, j'ai d'abord identifié la cause de l'artefact présent sur les images cérébrales, grâce à l'insertion d'un module d’auto-synchronisation (SG). Sa phase étant corrélée au signal d'une ceinture respiratoire, les variations de B0 dues à la respiration ont ainsi été identifiées comme la source des artefact.Pour corriger cet artefact, une trajectoire spécifique à la technique Compressed Sensing (CS) a été optimisée pour regrouper rétrospectivement les données en plusieurs phases respiratoires et reconstruire les espaces de Fourier sous-échantillonnés en images de haute qualité. Pour augmenter la répétabilité de la méthode, l’encodage cartésien conventionnel a été remplacé par un encodage cartésien spiralé, qui répartit l'artefact sous forme de bruit sur les images. Des cartes 3D T2 ont ensuite été acquises avec une résolution spatiale isotrope de 1,2 mm, et étaient de haute qualité et reproductibles sur tous les volontaires.J’ai prouvé que la méthode d’acquisition couplée à la méthode de reconstruction mises en place au cours de cette thèse pouvait être utilisée sur des images obtenues à partir de différents imageurs, et de différents champs magnétiques (1,5T et 7T).Malgré ces améliorations, les valeurs de T2 sont courtes par rapport à une séquence Spin-Echo. Des simulations ont mis en évidence l’influence des variations de B0 sur les erreurs de T2, ainsi que la forte sensibilité de la DESS aux composantes à T2 courts. Pour corriger les mesures, un dictionnaire incluant des variations de B0 a été créé dans le cas où la séquence DESS serait appliquée sur un organe en mouvement comme le foie.Comme le T1 et le B1 doivent être mesurés pour corriger les mesures de T2, une estimation simultanée du T1 et T2 a été étudiée. Les trains d'écho de gradient au sein de la séquence MP2RAGE ont ainsi été remplacés par des trains DESS. L'optimisation des paramètres de séquence a été explorée via la méthode Cramer Rao Lower Bound afin d'obtenir des cartes T1 et T2 précises.En conclusion, grâce à l’implémentation d'un module d'auto-synchronisation, d'un encodage cartésien spiralé et d'une reconstruction Compressed-Sensing, la nouvelle séquence DESS permet une estimation rapide et répétable du T2 dans l'ensemble du cerveau, en 3D, à plusieurs champs magnétiques.Des améliorations sont nécessaires pour améliorer la précision du T2 et quantifier simultanément plusieurs paramètres via l'application d'une seule séquenceMagnetic Resonance Imaging (MRI) is a method of choice for the diagnosis, prognosis and monitoring of pathologies in soft tissues. Indeed, strong contrasts between tissues are obtained and can be modulated on demand. This imaging technique has not shown any harmful influence, enabling repetitive high-resolution exams.Quantitative MRI (qMRI) has become incredibly interesting these last ten years, as it provides maps in which each pixel contains a measurement of a physical parameter. As such, contrarily to conventional images obtained on a gray scale, this MR quantification can be employed to obtain objective interpretations of the images, and to provide a scale for comparing time points and patients.Among the physics parameters that can be quantified, the longitudinal (T1) and the transversal (T2) relaxation times are the most common.The Dual Echo Steady State (DESS) sequence has often been used in musculo-skeletal MRI to rapidly obtain high-contrast morphological images and 3D quantitative T2 mapping. By acquiring two distinct steady-state free precession echoes, two images with different contrasts are built, whose ratio can be used to procure T2 maps by matching it to a computed dictionary of many simulated signals. Nonetheless, the sequence has often been described as sensitive to physiological motion, generating artifacts as well as discrepancies in T2 values. Consequently, the main objective of my work was to implement a rapid 3D DESS sequence for brain imaging that enables T2 estimation accurately and with high repeatability at 3T.To do so, I first identified the cause of the ghosting artifact present in the DESS brain images, through the insertion of a Self-Gating (SG) module. As, its phase was correlated to the signal retrieved from a respiratory belt, B0 variations due to breathing were consequently identified as the source of the ghosting on the brain images.To correct this artifact, a Compressed Sensing dedicated trajectory was implemented so as to retrospectively bin the data into multiple respiratory phases, and reconstruct undersampled k-spaces into images with high quality. To increase the repeatability of the method, the conventional Cartesian encoding was replaced by a Spiral Cartesian encoding, which further distributed the artifact as noise on the images. 3D T2 maps were then acquired with a spatial resolution of 1.2mm isotropic, and were of high quality and repeatable on all the volunteers.The new methodology was then implemented on a 1.5T and a 7T Siemens scanners. This proved that the corrected DESS method set in place during this PhD can be used on images obtained from different scanners, and different magnetic fields.Despite these improvements, the brain T2 values remained short compared to a Spin-Echo sequence. To investigate this issue, several simulations were performed and highlighted the influence of B0 variations in the T2 errors, as well as the high sensitivity to short T2 components. To correct the measurements, a dictionary taking into account multiple B0 variations was created. This will be useful in the case where the DESS sequence is applied on a moving organ like the liver.Also, as additional sequences have to be inserted into the protocol to correct the T2 measurements, a simultaneous T1 and T2 estimation was investigated. To reach this goal, the gradient echo trains within the MP2RAGE sequence were replaced by DESS trains. Sequence parameter optimization was explored via the Cramer Rao Lower Bound method so as to obtain both accurate T1 and T2 maps.In conclusion, through the implementation of a self-gating module, a spiral Cartesian encoding and a Compressed-Sensing acceleration, the new DESS sequence allows a rapid and repeatable estimation of T2 in the whole brain in 3D at multiple magnetic fields.Further improvements are needed to improve the T2 accuracy, and to simultaneously measure multiple quantitative parameters though the application of one sequence
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Van, de moortele Pierre-françois. "Irm fonctionnelle cérébrale à 3 Tesla : développements méthodologiques." Paris 11, 1999. http://www.theses.fr/1999PA11T018.
Анотація:
Le cadre de ce travail est l'optimisation des protocoles d'IRM fonctionnelle cérébrale chez l'homme basés sur les propriétés paramagnétiques de la désoxyhémoglobine, sur un imageur à haut champ (3 Tesla). Cette technique expose à de nombreux obstacles méthodologiques. En particulier, les séquences Echo Planar choisies pour leur extrême rapidité d'acquisition, sont très sensibles à certains artefacts (déformations image dédoublée) et produisent un bruit acoustique intense. Ces effets sont aggravés par l'existence d'un haut champ magnétique. Nous avons proposé, validé et mis en œuvre des développements méthodologiques originaux pour corriger cerfains artefacts et améliorer les conditions de réalisation de ces études : Nous avons mis en œuvre une technique de correction des distorsions géométriques (selon P. Jezzard), que nous avons validée sur des mesures d'activation cérébrale. Pour supprimer l'image "fantôme" caractéristique des séquences Echo Planar, nous avons modifié une technique de double échantillonnage (selon Yang) pour l'Echo Planar à encodage continu, et programmé un algorithme spécifique de reconstruction. Le bruit de la séquence gênant la compréhension des stimuli verbaux, nous avons modifié des séquences, validées sur fantôme, comportant des périodes de silence pour présenter le matériel verbal aux sujets adaptées aux exigences temporelles des paradigmes "en bloc" et des paradigmes "événementiels". Nous avons développé et validé un outil pour corriger systématiquement les déphasages intercoupés dus à l'étalement dans le temps de l'échantillonnage des coupes d'un volume de cerveau, après avoir mis en évidence les biais que produisent ces déphasages. Pour appréhender les mouvements involontaires de la tête, une des principales causes d'échec dans les protocoles d'IRM fonctionnelle, nous avons démontré la faisabilité, sur fantôme et chez le volontaire, d'un système de mesure directe basé sur des marqueurs externes non protoniquesThe aim of this work is to optimize functional studies of the human brain on a whole body 3 Tesla MRI scanner. A number of artifacts were to be fixed, mainly related to the Echo Planar Imaging sequence, which affords extremely fast acquisition rates, but is highly sensitive to strong artifacts (distortion, ghost image) and produces a high level of noise. These effects are even worsened at high magnetic field values. We proposed, validated and implemented sorne original methodological approaches to attenuate some artifacts and improve the quality of fMRI studies conducted in the laboratory. We have implemented a correction procedure for image distortions (from P. Jezzard) that we have validated on cerebral activation measurements. To suppress the ghost image, which is characteristic of Echo Planar Imaging, we modified a double sampling technique (from Yang), for continuous phase encoding Echo Planar Imaging, and we wrote a specifie algorithm needed for image reconstruction. To present auditory stimuli in the context of the high level of noise, we designed two modified Echo Planar sequences with the insertion of silent periods to present verbal material to the subject. One sequence is dedicated for blocked design experiments, the other for event-elated paradigms. The modified sequences were also validated in phantom studies. After having shown that sarnpling the brain slice by slice over time produced significant bias in images analysis, we have developed and implemented a correction algorithm to interpolate samples on the first slice acquisition time for each brain volume. Head motions are one of the main sources of unsuccessful fMRI studies. To measure the head position in the magnet, we demonstrate the feasibility of a method based on non proton fiducial markers, the position of which is measured by projections interleaved in the Echo Planat imaging scheme
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Chételat, Gaël. "Maladie d'Alzheimer au stade pré-démentiel : neuropsychologie et imagerie cérébrale." Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO1T084.
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Henry, Axelle. "Vectorisation cérébrale de deux radiotraceurs d’intérêts pour l’imagerie, la m-iodobenzylguanidine (MIBG) et la 3’-désoxy-3’- fluoro-L-thymidine (FLT)." Thesis, Rouen, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAM0019.
Анотація:
Ce travail de recherche s'intéresse à la vectorisation au système nerveux central de la MIBG d'une part et de la FLT d'autre part. Pour cela, nous utiliserons des systèmes disposant d'une structure 1,4- dihydoquinoléine comme vecteurs. La synthèse des systèmes de vectorisation a tout d'abord été réalisée en chimie non radioactive. Concernant la MIBG, les résultats obtenus lors de précédents travaux nous ont conduit à envisager l'élaboration d'un système de vectorisation comportant un groupement espaceur entre le vecteur et la MIBG. Dans le cas de la FLT, nous nous sommes consacrés au développement d'un système dans lequel la FLT serait directement liée au vecteur par une liaison ester. Afin de pouvoir moduler les propriétés rédox de nos systèmes de vectorisation, nous avons synthétisé des 1,4-dihydroquinoléines présentant en position 6 et/ou 7 des groupements électroattracteurs ou électrodonneurs. Une étude en milieu acétonitrile/tampon PBS, pour évaluer l'influence de ces groupements sur la libération de la FLT, a été réalisée par un suivi CLHP. La radiosynthèse de ces systèmes a ensuite été menée afin d'évaluer la capacité des vecteurs 1,4- dihydroquinoléines à transporter la MIBG ou la FLT à travers la barrière hématoencéphalique (BHE). Ainsi, nous avons radiomarqué au carbone-11 les systèmes de vectorisation pour valider le passage de la BHE. Des études ex vivo chez le petit animal ont permis de suivre la pénétration cérébrale ainsi que la cinétique d'oxydation au niveau cérébral et en périphérieThis research work focuses on targeting MIBG or FLT to the central nervous system. The synthesis of 1,4-dihydroquinoline carriers was first carried out in a non-radioactive manner. Previous results led us to consider the use of a linker to connect MIBG to the carrier. Regarding FLT, we focused our interest in the development of a carrier system connected directly to FLT via an ester function. For modulating the redox properties of our delivery systems, we synthesized 1,4-dihydroquinolines having electron-donating or electron-withdrawing groups at position 6 and/or 7. A study in acetonitrile/PBS buffer to determine the influence of these groups on the release of FLT was performed by HPLC. The radiosynthesis of these targeting systems was then conducted to evaluate the ability of 1,4- dihydroquinolines to deliver MIBG or FLT across the blood brain barrier (BBB). Thus, using carbon-11, we radiolabeled the delivery systems to validate the BBB crossing. Small animais were used for ex vivo studies to monitor the brain penetration and the kinetics of oxidation in the brain and periphery
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Jolivel, Valérie. "Contribution à l’étude des effets neuroprotecteurs du PACAP et caractérisation d’un sonde fluorescente pour mesurer l’activité caspase-3 in vivo après ischémie cérébrale." Rouen, 2009. http://www.theses.fr/2009ROUES008.
Анотація:
Les accidents vasculaires cérébraux représentent un problème de santé publique majeur sans aucun traitement disponible pour empêcher la perte neuronale. Le pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) semble un bon candidat thérapeutique, car ce peptide réduit considérablement le volume d’infarctus et restaure les déficits fonctionnels consécutifs à une ischémie cérébrale mais ses effets ont été étudiés essentiellement chez le rongeur. L’ensemble des travaux présentés dans cette thèse indique que le système PACAPergique présent dans le cerveau des primates est très proche de celui retrouvé chez les rongeurs et suggère que les effets neuroprotecteurs du peptide pourraient être transposés au primate même si la dose thérapeutique doit être choisie avec attention. Finalement, nous avons développé une sonde permettant de détecter l’activité de la caspase-3 in vivo, ce qui devrait accélérer les travaux concernant l’action anti-apoptotique du PACAP après une ischémie cérébraleStroke represents an important public health problem without any treatment to prevent cell loss. Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) seems to be a good therapeutic candidate because of its ability to reduce significantly infarct volume and to improve functional deficits after cerebral ischemia but the action has been mainly studied in rodents. The results of this PhD indicate that the PACAPergic system present in the brain of primates is closely related to the one found in rodents and suggest that the neuroprotective effects of the peptide might be transposed to the primate even if the therapeutic dose should be carefully chosen. Finally we have developed a probe that allowed to detect caspase-3 activity in vivo which should speed up the experiments concerning the antiapoptotic action of PACAP after a cerebral ischemia
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Stitou, Youssef. "Modélisation paramètrique 3-D fondée sur la décomposition de Wold : applications au filtrage de blocs sismiques 3-D." Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13296.
Анотація:
Ce mémoire porte sur la modélisation de blocs 3D d'images texturées. L'objectif principal est de développer de nouveaux modèles paramétriques 3D qui permettent de caractériser une grande classe de textures. L'outil mathématique mis à contribution pour construire ces modèles est la décomposition de Wold des processus aléatoires discrets multidimentionnels. L'étude réalisée montre que tout bloc d'images texturées, considéré comme une réalisation d'un processus aléatoire homogène 3D, est la somme de quatre composantes orthogonales : une composante purement aléatoire, une composante harmonique et deux composantes évanescentes dites champ évanescent de type 1 et champ évanescent de type 2. Pour exploiter ce résultat théorique, nous proposons des modèles paramétriqaues adéquats pour approximer séparément les quatre composantes. A travers différentes études expérimentales, nous montrons que la modélisation fondée sur la décomposition de Wold 3D offre la possibilité de caractériser des blocs d'images présentant séparément ou à la fois les trois aspects fondamentaux des textures 3D : l'aspect aléatoire, l'aspect périodique et l'aspect directionnel. Les modèles proposés ont été utilisés pour le fitrage des blocs sismiques 2D fournis par le laboratoire commun "LASIS" CNRS-TOTAL. Dans ce contexte applicatif la décomposition de Wold 3D consiste, d'une part, à identifiier et à séparer les différents signaux qui composent la donnée sismique, et d'autre part, à distinguer parmi les composantes extraites celles qui représentent le signal sismique, après quoi le filtrage devient aisé.
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Xie, Lizhe. "Reconstruction 3-D des artères coronaires en imagerie rotationnelle R-X." Rennes 1, 2012. http://www.theses.fr/2012REN1S143.
Анотація:
Ce travail aborde la reconstruction tomographique 3-D des artères coronaires à partir d'une séquence de projections acquise en imagerie rotationnelle R-X. Nous proposons deux méthodes régularisées pour résoudre le problème inverse à partir d'un faible nombre de projections. La première est formulée comme un problème d'optimisation statique dont la résolution s'appuie sur la théorie de l'inversion statistique. Elle met en œuvre un algorithme de Maximum a Priori (MAP) dans lequel des régularisations de type L0, L1 et L2 sont évaluées. La seconde est formulée comme un problème d'optimisation dynamique orienté objet. Elle introduit un modèle morphologique de la structure à reconstruire sous la forme d'un modèle géométrique 3-D de l'arbre artériel formé de sa ligne centrale et de son contour. La résolution du problème inverse vise à minimiser l'énergie de déformation du modèle à la fois dans l'espace et le temps. Enfin l'hypothèse initiale d'une segmentation préalable des structures permet de se ramener à un problème de reconstruction éparse et de limiter le nombre de paramètres dans le système à résoudre en restreignant la recherche de la solution à l'intérieur d'un sous domaine de f. La précision et les limites de chaque algorithme sont évaluées et comparées sur un fantôme de cœur dynamique construit à partir d'une séquence de volumes acquise sur un scanner multibarettes, traitée pour extraire l'arbre coronaire et reconstruire une séquence de 20 volumes, ensuite intégrée dans un simulateur de rotationnel pour simuler une séquence de 80 projections à niveaux de grisThis work addresses the 3-D reconstruction of coronary arteries from a limited number of projections in rotational angiography. We propose two approaches to solve the ill-posed inverse problem. The first one is formulated as a statistical reconstruction problem and uses a Maximum a Priori (MAP) algorithm, in which L0, L1 and L2 regularizations are evaluated. The second one applies an object-oriented reconstruction, introducing a morphological model of the structure to be reconstructed. It is formed by the coronary artery centerlines and contours. The inverse problem resolution leads to minimize the strain energy of the model in both space and time. Finally the initial assumption of a prior segmentation of the structures leads to a sparse reconstruction problem that allows the parameter number in the system and the search for the solution to be restricted within a subdomain of f. The accuracy and limitations of each algorithm are evaluated and compared using a dynamic heart phantom. This dynamic sequence has been built from patient data acquired on a MSCT scan. A C-arm rotational R-X coronary angiography was then simulated using the Siemens Axiom System imaging protocol to build a sequence of 80 grey level projections
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Kherif, Ferath. "Applications de modèles statistiques multivariés à la résolution de problèmes posés par les données d' imagerie fonctionnelle cérébrale." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066598.
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Rabut, Claire. "Neuroimagerie fonctionnelle ultrasonore 4D et connectivité fonctionnelle cérébrale chez l’animal éveillé." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS328.
Анотація:
Ces travaux de thèse portent sur l’application de l’imagerie fonctionnelle ultrasonore à des nouvelles techniques d’imagerie préclinique chez le rongeur. L'imagerie fonctionnelle ultrasonore (fUS) est une modalité d’imagerie cérébrale qui se base sur l’imagerie Doppler. Elle permet d'imager l'activité vasculaire cérébrale avec une très bonne sensibilité grâce à une méthode innovante d’illumination du milieu acoustique. Dans un premier temps, un dispositif a été mis au point pour permettre l’imagerie fonctionnelle transcrânienne chez la souris éveillée, libre de ses mouvements. Nous l’avons appliqué à l’observation de l’altération de la connectivité fonctionnelle induite par un modèle de la maladie d’Alzheimer. L’étude éveillée nous a permis de mesurer des altérations de la connectivité fonctionnelle significatives et dépendantes de la dose administrée. La robustesse de ces mesures a été validée par un classifieur automatisant la distinction des états pathologiques par apprentissage supervisé. En utilisant un nouveau type de scanner échographique et en implémentant des nouvelles séquences d’illumination acoustique codées, nous avons également élargi le champ de vue de l’imagerie fonctionnelle ultrasonore à la troisième dimension. La technologie a permis d’étendre les capacités d’acquisition des ultrasons fonctionnels à l’imagerie fonctionnelle 4D du cerveau entier. Enfin, nous avons appliqué la méthode d’élastographie ultrasonore par onde de cisaillement à l’évaluation de la dureté de zones fonctionnelles dans le cerveau. Ces travaux de thèse ont permis d’étendre les perspectives de l’imagerie fonctionnelle ultrasonore préclinique pour la recherche en neurosciencesThis thesis focuses on the application of functional ultrasound imaging for new pre-clinical imaging modalities in rodents. Functional Ultrasound imaging (fUS) is a brain imaging modality based on Doppler imaging which makes possible to image the cerebral vascular activity with a very good sensitivity. As a first step, a new acquisition device was developed to allow transcranial functional imaging in awake, freely moving mice. We applied this device to measure the alteration of functional connectivity induced by a drug model of Alzheimer's disease. The pharmacodynamic study in awake mice allowed us to measure stable and dose dependent alterations in functional connectivity. The study was validated by a classifier automating the distinction of the pathological states using supervised learning. Using a new type of ultrasound scanner, we have also expanded the field of view of fUS imaging to the third dimension. The implemented technology has extended fUS acquisition capabilities to 4D functional. High quality films of the volume cerebral blood dynamics were obtained in rats and showed the feasibility of 4D fUS technology through different functional measurement applications. Finally, we applied the method of supersonic shear wave elastography to the evaluation of the stiffness of functional areas in the brain. We were able to monitor the brain activity by tracking changes in blood volume and at the same time generating shear waves to determine the stiffness of activated functional regions following external stimulations. The work carried out in this thesis has expanded the perspectives of pre-clinical ultrasound functional imaging for neuroscience research
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Rauchs, Géraldine. "Sommeil et consolidation mnésique chez le sujet sain et dans la maladie d'Alzheimer : neuropsychologie cognitive et imagerie cérébrale." Caen, 2004. http://www.theses.fr/2004CAEN1406.
Анотація:
De nombreuses études indiquent que le sommeil favorise la consolidation mnésique. Toutefois, les relations entre les stades de sommeil et les différents systèmes mnésiques méritent d’être mieux comprises. Cette thèse vise à préciser les liens entre sommeil et mémoire chez le sujet sain, jeune et âgé, et dans la maladie d’Alzheimer (MA). Nous avons tout d’abord mené deux études évaluant, chez le sujet jeune, l’effet d’une privation partielle de sommeil sur la mémoire épisodique et les effets d’amorçage. Ainsi, la consolidation en mémoire épisodique requiert à la fois du sommeil paradoxal et du sommeil lent profond alors que les effets d’amorçage ne semblent pas tributaires du sommeil. Dans un second travail portant sur le vieillissement et la MA, nous avons réalisé une évaluation neuropsychologique, un enregistrement de sommeil et un examen TEP au repos. Chez les patients en début de MA, les troubles du sommeil ne sont pas plus sévères que chez les sujets âgés sains. Les sujets âgés, malgré une dégradation de leur sommeil, ont des performances mnésiques comparables à celles de sujets jeunes, et corrélées, pour les tests de mémoire épisodique, au sommeil lent profond. Chez les patients, une analyse de corrélations a révélé l’existence de troubles de la mémoire épisodique, dans ses composantes antérograde et rétrograde, liés à un dysfonctionnement d’un vaste réseau cérébral impliquant notamment les régions temporales internes et externes, les régions frontales, le précuneus et le cortex cingulaire postérieur. Un lien entre le métabolisme de l’hippocampe et de régions néocorticales et la quantité de sommeil lent profond a également été mis en évidence.
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Friedrich, Corentin. "Méthodes de reconstruction en tomographie de diffraction 3-D." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016ECDN0013.
Анотація:
Ce travail porte sur la tomographie micro-ondes, technique d’imagerie permettant de reconstruire une image tridimensionnelledes propriétés diélectriques d’un volume inconnu à partir d’une succession de mesures du champ électromagnétique diffracté par ce volume. Cette modalité d’imagerie est prometteuse dans un grand nombre d’applications (imagerie médicale, géophysique,contrôle non destructif de matériaux, ...) mais souffre d’un inconvénient majeur, un coût de calcul très élevé des algorithmes de reconstruction, qui freine son développement industriel. Ce problème d’imagerie micro-ondes est vu comme un problème inverse où l’on cherche à minimiser l’erreur entre les données et un modèle direct simulant la diffraction de l’onde. Ce problème est mal-posé, en particulier car le nombre d’inconnues est supérieur au nombre de mesures. La solution est donc définie par la minimisation d’un critère des moindres carrés pénalisé par une fonction de régularisation, dont l’optimisation requiert la mise en oeuvre d’algorithmes itératifs d’optimisation locale. Le modèle direct est en outre non-linéaire, rendant la reconstruction plus difficile. Le calcul de ce modèle direct, nécessaire au calcul du critère et de son gradient à chaque itération, concentre la majorité du coût de calcul de l’inversion. Il repose sur la résolution d’un grand nombre de systèmes linéaires. Nous proposons dans cette thèse de réduire le coût de calcul de ces méthodes de reconstruction en se focalisant sur ces résolutions de systèmes. Pour cela, les travaux sont divisés en deux contributions. Tout d’abord, nous proposons une procédure permettant de réduire le nombre de systèmes à résoudre en s’appuyant sur la configuration du montage d’acquisition. La seconde contribution est d’accélérer les résolutions de systèmes à l’aide d’algorithmes par blocs. Ce type d’approche permet de résoudre conjointement plusieurs systèmes linéaires impliquant la même matrice opérateur. Ces méthodes sont validées sur des simulations de problèmes 3D réalistes, puis appliquées à la reconstruction d’objets réels sur des données expérimentales de champs diffractés. Des résultats satisfaisants de reconstruction sont obtenus, où un gain d’un facteur deux sur le temps de calcul est obtenu, notamment sur les problèmes de reconstruction les plus difficilesThis thesis is focused on microwave tomography. This imaging technique consists in estimating a three-dimensional mapping of the dielectric properties of an unknown volume from measurements of the electromagnetic field from a known incident wave and scattered by this volume. This is a promising technique that is used in various applications (medical imaging, geophysics, non- destructive testing,...) but suffers from high computational costs. This is a reason why microwave imaging is not widely used in industry. Microwave imaging is considered as an inverse problem, where the error between the measurements and a forward model that describes the scattered field is minimized as a function of the properties of the volume. This inverse problem is ill-posed because the number of unknowns is higher than the number of measurements. It is tackled through the minimization of a regularized least-squares cost function, which is addressed by local iterative optimization algorithms. Moreover, the forward model is non-linear. Thus,reconstruction is a difficult and expensive procedure. The computation of the objective function and its gradient requires the resolution of a high number of linear systems, which are performed at each iteration of the optimization algorithm and represent most of the computational cost. In this thesis, we propose to reduce the computational costs of the reconstruction algorithms by focusing on the resolution of these linear systems. Two contributions are presented. The first one is a procedure in order to reduce the number of linear systems depending on the configuration of the measurement setup. The second contribution offers an efficient way to speed up the resolutions of the systems. We adapt block resolution algorithms, in order to jointly solve multiple linear systems involving a common operator matrix. These methods are validated on simulated, realistic, 3D problems, and applied to the reconstruction of real objects from experimental measurements of scattered fields. satisfactory results are obtained, where the computation time can be reduced by a factor of two, in particular for the most difficult reconstruction problems
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Bibin, Lazar. "Simulation 3-D d'anesthésie loco-régionale : neurostimulation et échographie." Paris 5, 2007. http://www.theses.fr/2007PA05S004.
Анотація:
La simulation 3-D bénéficie des progrès constants de l'informatique. Il existe aujourd'hui plusieurs simulateurs 3-D comme des simulateurs de vol ou de conduite qui plongent l'utilisateur dans un environnement lui permettant d'apprendre à piloter un avion ou conduire une voiture. L'avantage d'un simulateur est évident : il permet aux utilisateurs de faire des erreurs et d'apprendre grâces à ces erreurs, sans qu'il y ait de graves répercussions. La médecine profite encore mal de ces progrès technologiques et garde une méthode d'apprentissage classique (cours, livres,. . . ). Le but de ma thèse est donc de créer un simulateur 3-D d'anesthésie loco-régionale permettant d'aider à apprendre l'anesthésie loco-régionale, en utilisant un patient virtuel 3-D que l'utilisateur peut anesthésier à volonté et dans de nombreux cas de figure.
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Chevalier, Antoine. "Imagerie 2-D/3-D de la teneur en eau en milieu hétérogène par méthode RMP : biais et incertitudes." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU017/document.
Анотація:
La caractérisation non-destructive de la variabilité spatiale et temporelle de la teneur en eau pour des milieux hétérogènes superficiels est un enjeu de taille pour la compréhension du fonctionnement hydrogéologique de certaines zones critiques.Pour répondre à ces besoins, une candidate potentielle est la méthode de Résonance Magnétique des Protons (RMP), technique géophysique récente qui permet d'imager la teneur en eau de la subsurface de façon directe. Ses déclinaisons opérationnelles en 2-D et en 3-D sont émergentes et nécessitent une étude exhaustive afin d'en comprendre les possibilités et les limitations.Le caractère intégrateur de la mesure RMP, en conjonction avec l'erreur expérimentale qui la contamine, limite la résolution de la méthode. Conséquence : la traduction d'un jeu de mesures sous la forme d'une distribution spatiale de teneur en eau n'est pas unique. Certaines sont plus désirables que d'autres, aussi des aprioris géométriques sont-ils utilisés pour limiter l'espace des solutions possibles. De ce fait, l'estimation qui est faite de la teneur en eau est biaisée (aprioris) et entachée d'incertitudes (bruit), jamais quantifiées à ce jour à plus d'une dimension.Afin de mettre à jour les processus qui vont influencer la résolution spatiale et l'estimation du volume d'eau, les propriétés du problème direct de l'imagerie RMP sont analysées au moyen d'outils non-biaisés telles que les corrélations.Le problème d'imagerie RMP inverse étant non-linéaire, ce travail de thèse propose une méthodologie de reconstruction d'images de la teneur en eau qui offre l'accès aux analyses des incertitudes, axée sur un algorithme d'échantillonnage inverse de Monte-Carlo (Metropolis-Hastings). Une étude intensive des biais introduits par l'apriori sur la reconstruction de différents volumes 3D est effectuée.Enfin, les possibilités d'imageries RMP sont illustrées sur deux cas d'applications réels en milieux hétérogènes karstiques ou thermo-karstiques, validés par comparaison avec d'autres sources d'informations. Le premier cas est une imagerie 2-D du conduit karstique de Poumeyssens, dont la cartographie est connue.Le deuxième cas est l'imagerie 3-D d'une poche d'eau sous-glaciaire dans le glacier de Têre-Rousse laquelle est explorée par de nombreux forages et d'autres méthodes géophysiquesThe non-destructive observation of the ground water content's variaiblity in time and space is a major issue to understand the hydrodynamical functioning of heterogeneous media.Although many geophysical methods derive the water content of the subsurface from intermediate physical parameters, the method of surface nuclear magnetic resonance (SNMR) provide a direct estimate of ground water content. For this method, 2-D or 3-D SNMR tomography applications are only emerging and an in-depth analysis is required to assess their possibilities and limitations.The general resolution of the method is limited because the measurement characterize an important volume and is contaminated by electromagnetic noise. Consequently, the translation of measurement into an image of water content admit many solutions. Among them, several are more desirable than others from a structural/geometrical stand point. Geometrical prior knowledge are used to limit the infinite solution space. The resulting water content estimate is necessarily biased (prior knowledge) and affected by uncertainties (noise). To date, those aspects have never been quantified for 2-D and 3-D SNMR data sets.The processes that are controlling the geometrical rendering and the estimated water volume, properties of the SNMR imaging problem are analyzed using correlations and linear regressions as they are unbiased tools for the data space analysis.As the MRS inverse problem is non-linear, this thesis proposes a monte carlo based methodology (Metropolis- Hastings) to provide water content and uncertainty estimates. As the geometrical prior expectations control the estimates, the resulting bias is explored and discussed for different water content configuration.Finally, the possibilities of MRS imaging are illustrated by means of two highly heterogeneous environments: thermo-karstic and karstic. The results of the MRS imagery are compared and validated with other types of knowledge. The first case is a 2-D imaging of the conduit Poumeyssens karst. The latter geometry is precisely known. The second case is the 3-D imaging of a internal cavity inside the french alp glacier Tete-Rousse, explored by multiple other destructive and non-destructive methods
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Augereau, Jean. "Techniques d'analyse par imagerie acoustique 3 D : utilisation du traitement du signal par ondelettes de Morlet." Bordeaux 1, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR13582.
Анотація:
Le but de notre travail est d'étudier la fiabilité des assemblages issus des technologies récentes, ce qui nécessite des outils de contrôle non destructif. Nous avons donc tout d'abord exminé les principales technologies d'assemblages ainsi que les processus conduisant à leur défaillances. Nous avons ensuite examiné les méthodes de contrôle non destructif. Parmi ces différentes méthodes la microscopie acoustique est celle qui possède le plus fort potentiel mais il se révèle nécessaire d'utiliser des outils de traitement du signal. Dans un second temps nous avons donc examiné les outils de traitement du signal et conclut que le plus adéquat dans notre cas était un traitement temps ondelettes. La spécificité de notre problématique nous a conduit à développer une méthode spécifique d'extraction de l'intensité et de la position des échos : la méthode d'analyse par ondelettes sans construction des chaînes. Une fois la méthode mise au point, nous l'avons implémenté, analysé sa robustesse puis ses performances sur des signaux théoriques, puis sur des signaux réels. Nous avons ensuite analysé des assemblages. Notre technique nous permets de faire une image 3 D du composant et de ses interfaces, de mesurer des caractéristiques mécaniques tels que module de Young coefficient de Poisson ou matrice compliance. De voir leur évolution au cours d'un vieillissement, ainsi que de localiser des défaillances telles que crack ou fissures.
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Corlier, Fabian. "Étude de l’imagerie amyloïde cérébrale et de l’élargissement des endosomes dans les cellules sanguines au cours de la maladie d’Alzheimer." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066687/document.
Анотація:
Le diagnostic de la maladie d’Alzheimer (MA) s’appuie sur des critères clinico-biologiques combinant un déficit de la mémoire épisodique et un marqueur biologique (dosage dans le liquide céphalorachidien, imagerie nucléaire) indicateur des changements qui signent le début de la maladie. Un phénomène biologique précoce de la maladie est la production de dépôts du peptide amyloïde dont le principal site de production à partir de son précurseur, l’APP, est le compartiment endosomal. L’apparition dans le cerveau d’endosomes élargis précède celle des dépôts amyloïdes.Nous avons analysé deux marqueurs biologiques. D’abord la charge amyloïde cérébrale par fixation du ligand [PiB] en tomographie d’émission de positrons (TEP) dans le cerveau des malades atteints d’une atrophie corticale postérieure (ACP). Puis nous avons étudié les endosomes dans les cellules périphériques (leucocytes mononucléaires et fibroblastes) de patients MA, et dans des lignées lymphoblastoïdes (LCL) d’individus porteurs d’une trisomie 21 dont 45% développent une MA à l’âge de 60 ans (contre 3 % dans la population générale), principalement en raison de la présence d’une troisième copie du gène codant l’APP, localisé sur le chromosome 21. Nos travaux montrent des profils de marquage [PiB] similaires entre la MA et l’atrophie corticale postérieure (ACP) aussi bien en intensité qu’en topographie. L’étude des endosomes montre que les modifications du compartiment endosomal sont détectables en périphérie du système nerveux central et sont corrélées au marquage des dépôts amyloïdes cérébraux. Ces altérations pourraient constituer un outil de diagnostic à partir de prélèvements sanguinsAlzheimer’s disease (AD) diagnostic is based on clinical and biological criteria, and is dependent on impairment of the episodic memory together with a marker of the underlying pathophysiologic process. One of the earliest events in AD pathology in the brain is formation of Amyloid deposits in the extracellular space. One of the main subcellular sites of amyloid-β (Aβ) production from amyloid precursor protein (APP) processing is the endosomal compartment. Appearance of endosomal abnormalities precede the formation of amyloid deposits, in the brain areas affected by disease progression in AD. In the present work we first studied brain amyloid load in patients with posterior cortical atrophy using [11C]PiB ligand retention in positron emitting tomography (PET). In a second part we studied the endosomal compartment in peripheral cells (fibroblasts and mononuclear leucocytes, PBMC) from AD patients, and in lymphoblastoid cell lines (LCL) from Down’s syndrome (DS) individuals where a third copy of amyloid-precursor-protein-coding gene located on chromosome 21 is known to initiate early Alzheimer’s pathology in most DS individuals. Our work shows similar profiles in topography and intensity of [PiB] binding in AD and posterior cortical atrophy (PCA), confirming underlying AD pathology in atypical focal presentations of AD. Analysis of endosomes yielded a significant increase in the frequency of cells with large endosomes in all analyzed cell types, and mean endosome volume correlated to [PiB] binding in PBMC. This result indicates that modifications of the endosomal compartment are seen in the periphery of central nervous system and may represent diagnostic tool from blood
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Mellerio, Charles. "Optimisation des techniques avancées en IRM cérébrale dans la détection des lésions développementales épileptogènes." Thesis, Paris 5, 2014. http://www.theses.fr/2014PA05T025/document.
Анотація:
Les dysplasies corticales focales de type 2 (DCF2) sont une cause fréquente d’épilepsie partielle pharmacorésistante pouvant bénéficier d’un traitement chirurgical. Leur détection en IRM est un facteur indépendant de bon pronostic. Leur diagnostic reste difficile avec jusqu’à 40% d’IRM négatives. Le travail de cette thèse a pour principal objectif d’améliorer la détection des DCF2 à partir des séquences conventionnelles, d’évaluer la pertinence d’une augmentation de champ magnétique, et de valider de nouveaux outils de détection, en particulier par l’identification d’anomalies des sillons associées aux DCF2 de manière automatique puis visuelles. Cette étude a été réalisée à partir d’une des plus importante cohorte de patients (>80 patients) porteurs de DCF2 prouvée histologiquement. L’évaluation de la fréquence de chacun des signes en IRM nous a permis de démontrer que, bien qu’aucune anomalie ne soit visible dans 41% des cas, les différents signes chez les patients avec une IRM positive n’étaient jamais isolés et que la combinaison des 3 signes les plus évocateurs de DCF2 (épaississement cortical, flou de l'interface blanc-gris et « transmantle sign »), était retrouvée chez 27 patients (64%) suggérant que l’IRM puisse être un examen très caractéristique. En augmentant le champ magnétique de 1,5 à 3T en IRM le taux de détection n’est que peu modifié mais la caractérisation des DCF2 est améliorée en raison d’une meilleure visualisation du « transmantle sign », considéré comme une signature en IRM des DCF2. L’analyse automatisée des sillons basés sur le calcul d’un nouveau paramètre appelé « énergie sulcale » permet d’identifier des motifs sulcaux anormaux chez les patients porteurs de DCF2 dans la région centrale en comparaison aux sujets sains. Ce résultat souligne l'importance d’une étude des sillons et pourrait fournir un critère supplémentaire pour détecter et localiser la lésion chez des patients à IRM négative. Enfin, l’analyse visuelle des sillons par un reformatage 3D du cortex nous a permis de décrire un nouveau marqueur des DCF2 de la région centrale : un motif sulcal dénommé le "Power Button Sign". Compte tenu de son excellente reproductibilité et de sa spécificité, il pourrait être utilisé comme un nouveau critère diagnostic majeur de DCF2 de la région centrale. L’ensemble de ces résultat participe à la meilleure compréhension des phénomènes développementaux impliqués dans la physiopathologie des DCF2 et offre de nombreuses perspectives pour l’amélioration de leur détection en imagerieFocal cortical dysplasia type 2 (FCD2) is a common cause of intractable partial epilepsy surgically treatable. Their detection by MRI is an independent factor of good prognosis. The MR imaging diagnosis remains difficult with up to 40% negative MRI. Our main objective is to improve the detection of FCD2from conventional sequences, to assess the relevance of increased magnetic field and validate new tools for detection, in particular by identifying sulcal abnormalities associated with FCD2 automatically and visually. This study was carried out from one of the largest cohort of patients (> 80 patients) with histologically proven FCD2. The evaluation of the frequency of each MR signs showed that, although no abnormality is seen in 41% of cases, the different signs in patients with a positive MRI were never isolated and the combination of the 3 most suggestive signs of FCD2 (cortical thickening, bluring of the gray-white matter interface and "transmantle sign") was found in 27 patients (64%), indicating that MRI can be very suggestive. By increasing the magnetic field from 1.5 to 3T MRI detection rate is only slightly changed but characterization of FCD2 is improved thanks to a better visualization of the " transmantle sign " considered as a MR signature of FCD2. The automated sulcus analysis based on the calculation of a new parameter called "sulcal energy" identifies abnormal sulcal patterns in patients with FCD2 in the central region in comparison to healthy subjects. This result underlines the importance of the identification of sulci and could provide an additional criterion for detecting and locating the lesion in patients with negative MRI. Finally, the visual analysis of sulci by 3D reformatting of the cortex allowed us to describe a new MR sign of FCD2 in the central region: a sulcal pattern called the "Power Button Sign". Given its excellent reproducibility and specificity, it could be used as a new major diagnostic criterion of FCD2 in the central region. All these results contribute to the better understanding of the developmental processes involved in the pathophysiology of FCD2 and offers many opportunities for improving their MR detection
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Verclytte, Sébastien. "Optimisation et évaluation de la perfusion cérébrale par technique de marquage de spin dans la Maladie d'Alzheimer à début précoce." Thesis, Lille 2, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL2S029/document.
Анотація:
Le diagnostic de maladie d'Alzheimer (MA) chez les patients de moins de 65 ans ou early-onset Alzheimer's disease (EOAD) est souvent difficile car la présentation clinique est fréquemment atypique, dominée par des signes non amnésiques. Les études antérieures sur les marqueurs de diagnostic précoce en imagerie se sont intéressées à l'imagerie structurelle et fonctionnelle dans l'EOAD mais aucune à la perfusion en IRM par la technique de marquage de spin ou arterial spin labeling (ASL). En effet, l'analyse de l'ASL demeure complexe, en particulier à l'échelle individuelle, du fait du faible rapport signal sur bruit des cartographies de perfusion et de l'hétérogénéité des zones atteintes à la phase initiale de la maladie. Notre premier objectif était technique et a consisté à optimiser l'interprétation des cartographies d'ASL grâce à la projection des anomalies de perfusion sur la surface du cortex extraite de l'acquisition morphologique T1 réalisée au cours du même examen, permettant d'accéder à une représentation tridimensionnelle interactive des données perfusionnelles. Le traitement des cartographies intégrait plusieurs étapes successives dont une correction des effets de volume partiel, une normalisation d'intensité spécifique et un lissage surfacique. Ce procédé a été appliqué sur les cartographies de 18 patients atteints d'EOAD avec une qualité de segmentation et de représentation des cartographies surfaciques obtenues jugées respectivement optimale et bonne dans 72 % des cas par deux lecteurs. Notre deuxième objectif était clinique et avait pour but de caractériser les altérations perfusionnelles et métaboliques par ASL et 18fluorodésoxuglucose-TEP (18F-FDG-TEP) sur un groupe de 37 patients atteints d'EOAD. Cette étude préliminaire à montré : (i) un pattern anatomique pathologique commun au niveau des lobules pariétaux inférieurs et des lobes temporaux ; (ii) des discordances entre les 2 techniques avec des lésions plus étendues en 18F-FDG-TEP et la détection en ASL de zones hypoperfusées additionnelles au niveau des lobes frontaux non visibles en 18F-FDGTEP. Ces deux travaux suggèrent que l'ASL pourrait donc devenir une séquence complémentaire clef dans l'arsenal des techniques d'imagerie utiles à un diagnostic précoce de l'EOAD et de la MA. Son utilisation en pratique clinique nécessite cependant une optimisation de sa représentation visuelle, et l'application corticale surfacique utilisée dans ce travail en représente une des voies potentiellesThe diagnosis of Alzheimer's disease (AD) in patients under the age of 65 years, called early-onset Alzheimer's disease (EOAD), remains a challenging issue due to the high incidence of atypical clinical presentations with non-memory symptoms. Although EAOD has been widely explored by structural and functional imaging, no previous study has examined the contribution of ASL in the assessment of cortical perfusion in this disease. Indeed, the analysis of ASL remains complex, especially at the individual level, due to the weak signal-to-noise ratio of the perfusion maps and the heterogeneity of pathological areas in the initial phase of the disease. Our first objective was technical and has consisted in optimizing the visual interpretation of ASL maps by the cortical surface-based projection of the perfusion alterations on the structural T1 sequence acquired during the same imaging protocol, providing a 3D interactive display of the perfusion data. Data processing included several successive steps, such as a partial volume effect correction, a specific intensity normalization and a surface-based smoothing process. It was applied on the perfusion maps of eighteen EOAD patients and the quality of segmentation and of cortical surface-based perfusion maps were scored as optimal in 72% in both cases by two readers. Our second objective was clinical and aimed to characterize the cerebral hypoperfusion and hypometabolism by ASL and 18F-FDG-PET in a group of 37 EOAD patients. Our preliminary study showed: (i) a similar pathological pattern located in the inferior parietal lobules and in the temporal cortex, (ii) discrepancies between the two modalities with the presence of more widespread hypometabolic regions detected by 18F-FDGPET and additionnai areas of alterations in the frontal lobes detected by ASL without apparent hypometabolism. Our studies suggest that ASL may become a useful complementary tool which, in combination with the existing structural and functional techniques, could offer improved efficiency in the difficult early detection of EOAD and AD. Its use in clinical practice, however, requires an optimization of its visual representation, and the cortical surface-based projection applied in this work represents one of the potential ways to this image quality improvement
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Pariente, Jérémie. "Neuro-imagerie fonctionnelle, deux applications : récupération motrice après un AVC, déclin cognitif dans la maladie d'Alzheimer." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30180.
Анотація:
Le but de ce travail est de montrer la modulation des réseaux neuronaux lors de la prise d'un composé pharmacologique après un AVC, ou au début de la maladie d'Alzheimer. Nous avons montré dans une étude en l'IRM fonctionnelle que l'administration d'une dose unique d'un inhibiteur de la recapture de la sérotonine -paroxétine ou fluoxétine- pouvait moduler la motricité et le système cortical moteur de sujets sains et de patients dans les suites d'un accident vasculaire cérébral. Nous avons également montré dans un travail en TEP les substrats neuronaux -cingulum antérieur, cortex préfrontal et système opioi͏̈de- qui sous-tendent l'effet placebo chez des patients présentant un syndrome douloureux chronique. Enfin, nous avons mis en évidence dans une étude en IRM fonctionnelle événementielle chez des patients souffrant d'une maladie d'Alzheimer l'existence de phénomènes d'adaptation corticale lors de la réalisation d'une tâche de mémoire associative visant à compenser le déclin cognitifThe aim of this work was to determine to which extent the cortical network activated during an activation paradigm was altered by serotonin reuptake inhibitor after a stroke or at an early stage of Alzheimer disease. We have shown in a double blinded placebo fMRI study that SSRIs -fluoxetine and paroxetine- were able to modulate both motricity and the motor cortical network in healthy volunteers and stroke patients. We have also investigated the neuronal substrate of the placebo effect -anterior cingulum, DLPFC and opioid system- in a PET study involving patients suffering of a chronic painful condition. Finally, we have compared in an event related fMRI study Alzheimer disease patients and matched controls while performing a paired associative learning task. We have shown that patients hyperactivated a cortical network in order to compensate for the cognitive decline
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Paradiso, Vincenzo. "Development of a portable gamma camera for accurate 3-D localization of radioactive hotspots." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMC209.
Анотація:
Le présent travail a pour but le développement d’une caméra gamma à masque codé permettant d’estimer la position tridimensionnelle (3D) des sources radioactives. Cela est d’un intérêt considérable dans le cadre d’un grand nombre d'applications, de la reconstruction de la forme 3D des objets radioactifs aux systèmes de réalité augmentée appliqués à la radioprotection. Les caméras gamma portables actuelles ne fournissent que la position angulaire relative des sources gamma à localiser, c'est-à-dire qu'aucune information métrique concernant les sources n’est disponible, comme par exemple leur distance par rapport à la caméra. Dans cette thèse, nous proposons principalement deux approches permettant d’estimer la position 3D des sources. La première approche consiste à étalonner la caméra gamma avec un capteur de profondeur à lumière structurée. La seconde approche permet d'estimer la distance source-détecteur par une méthode d’imagerie gamma stéréoscopique. Pour aligner géométriquement les images obtenues par la caméra gamma, le capteur de profondeur, et la caméra optique, une procédure d'étalonnage n’utilisant qu’une seule source ponctuelle radioactive a été conçue et mise en œuvre. Les résultats expérimentaux démontrent que les approches proposées permettent d'obtenir une précision inférieure au pixel, tant pour l’erreur de reprojection que pour la superposition des images gamma et optiques. Ces travaux présentent également une analyse quantitative de la précision et de la résolution relatives à l’estimation de la distance source-détecteur. De plus, les résultats obtenus ont validé le choix de la géométrie du modèle sténopé pour les caméras gamma à masque codéA coded aperture gamma camera for retrieving the three-dimensional (3-D) position of radioactive sources is presented. This is of considerable interest for a wide number of applications, ranging from the reconstruction of the 3-D shape of radioactive objects to augmented reality systems. Current portable γ-cameras only provide the relative angular position of the hotspots within their field of view. That is, they do not provide any metric information concerning the located sources. In this study, we propose two approaches to estimate the distance of the surrounding hotspots, and to autonomously determine if they are occluded by an object. The first consists in combining and accurately calibrating the gamma camera with a structured-light depth sensor. The second approach allows the estimation of the source-detector distance by means of stereo gamma imaging. To geometrically align the images obtained by the gamma, depth, and optical cameras used, a versatile calibration procedure has been designed and carried out. Such procedure uses a calibration phantom intentionally easy to build and inexpensive, allowing the procedure to be performed with only one radioactive point source. Experimental results showed that our calibration procedure yields to sub-pixel accuracy both in the re-projection error and the overlay of radiation and optical images. A quantitative analysis concerning the accuracy and resolution of the retrieved source-detector distance is also provided, along with an insight into the respective most influential factors. Moreover, the results obtained validated the choice of the geometry of the pinhole model for a coded aperture gamma camera
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Joos, Philippe. "Imagerie ultrasonore ultra-rapide dédiée à la quantification 3D du mouvement cardiaque." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1312/document.
Анотація:
Cette thèse porte sur le développement et l’évaluation de techniques d’imagerie en échocardiographie. L’objectif est de proposer des méthodes d’imagerie ultrasonore ultrarapide pour estimer le mouvement cardiaque 2-D et 3-D.Première modalité d’imagerie du cœur, l’échocardiographie conventionnelle permet la mesure des déformations myocardiques à 80 images/s. Cette cadence d’imagerie est insuffisante pour quantifier les mouvements de la totalité du myocarde lors de tests d’efforts, utiles en évaluation clinique, au cours desquels le rythme cardiaque est augmenté. De plus, la résolution temporelle actuelle en échocardiographie 3-D limite ses applications, pourtant essentielles pour une caractérisation complète du cœur.Les contributions présentées ici sont 1) le développement et l’évaluation, pour l’application cardiaque, d’une méthode originale d’estimation de mouvement 2-D par imagerie ultrarapide et marquage des images, 2) l’étude de faisabilité de la mesure globale des déformations cardiaques avec une méthode innovante d’imagerie ultrasonore ultrarapide 2-D et 3) la généralisation de cette approche en 3-D pour l’imagerie des volumes cardiaques à haute résolution temporelle. Cette technique est basée sur l’émission d’ondes divergentes, et l’intégration d’une compensation de mouvement dans le processus de formation des volumes cardiaques.La méthode proposée permet l’estimation des mouvements cardiaques 2-D et l’échocardiographie ultrarapide 3-D. L’évaluation de notre approche pour la quantification des déformations myocardiques locales 2-D et 3-D pourrait permettre de proposer des pistes innovantes pour poursuivre nos études et améliorer le diagnostic en routine cliniqueThis PhD work focuses on the development and the evaluation of imaging techniques in echocardiography. Our objective is to propose ultrafast ultrasound imaging methods for 2-D and 3-D cardiac motion estimations.Echocardiography is one of the most widespread modality for cardiovascular imaging. Conventional clinical scanners allow measurement of myocardial velocities and deformations at 80 images / s. In some situations, it can be recommended to increase the heart rate during a stress echocardiographic examination. Motion estimation of the whole myocardium at such heart rates is challenging with the conventional imaging systems. In addition, the low temporal resolution of the current conventional 3-D echocardiography limits quantitative applications, which would be needed for a complete characterization of the heart.The three contributions presented here are 1) the development and evaluation of an original method for 2-D cardiac motion estimation, with ultrafast imaging and image tagging, 2) the feasibility study of the global myocardial deformation measurement using an innovative 2-D ultrafast ultrasound imaging method and 3) the generalization of this approach in three dimensions for high frame-rate 3-D echocardiography. This method is based on the transmission of divergent waves and the integration of motion compensation, during the imaging process, to produce high-quality volumetric images of the heart.The proposed method allows 2-D cardiac motion estimation and 3-D echocardiography at high frame-rate. The evaluation of our approach for local 2-D and 3-D myocardial deformation measurements should permit to conduct further study in order to improve medical diagnosis
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Nguyen, Ngoc Truong Huy. "Caractérisation d'un couvert forestier par un modèle cohérent 3-D dans les bandes VHF et UHF et application au traitement SAR." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066072.
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Boukerbout, Hassina. "Analyse en ondelettes et prolongement des champs de potentiel. Développement d'une théorie 3-D et application en géophysique." Rennes 1, 2004. http://www.theses.fr/2004REN10095.
Анотація:
Cette thèse porte sur les méthodes de traitement des données de champs de potentiel. Vu l'importance des informations que nous pouvons en extraire, les méthodes de traitement sont en perpétuelle évolution. Ce travail comporte trois parties: la première porte sur le développement d'un programme de prolongement des données de champs de potentiel sur des surfaces arbitraires, en apportant des améliorations à la méthode et en faisant des tests sur des modèles synthétiques. La deuxième partie de cette thèse porte sur un rappel de la méthode de localisation des sources de champs de potentiel, à partir des lignes de maxima de la transformée en ondelettes. En moyennant le principe d'entropie maximum, nous avons pu mettre au point une méthode automatique pour réaliser le passage du demi-plan supérieur de la transformée en ondelettes, vers le demi-plan inférieur des profondeurs. Le calcul des pentes le long des lignes de maxima permet d'accéder au degré d'homogénéité de la source. Nous avons étendu l'application de cette méthode, en utilisant la phase de la transformée en ondelettes sur les données VLF. La troisième partie de ce travail porte sur le développement d'une méthode de localisation des sources de champs de potentiel, dans le cas 3-D. Pour cela, nous avons mis au point une méthode pour calculer la transformée en ondelettes dans le cas 3-D, en faisant intervenir les transformées de radon et en ridgelet. La méthode de localisation suit le même principe que celui dans le cas 2-D. Nous avons testé la méthode développée sur des données synthétiques et sur des données aéromagnétiques, ceci nous a permis d'améliorer la méthode et de valider les résultats obtenus par rapport à ceux obtenus avec d'autres méthodes.
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Gu, Jia. "Mise en correspondance spatio-temporelle par chaînes attribuées et splines plaques minces pour la reconstruction 3-D des coronaires en imagerie R-X." Rennes 1, 2005. http://www.theses.fr/2005REN1S189.
Анотація:
Le présent travail concerne la reconstruction 3-D des structures coronaires à partir de deux vues en imagerie coronarographique RX. L'approche retenue vise à reconstituer des entités structurelles de haut niveau c. A. D des branches vasculaires à partir d'une segmentation préliminaire pour améliorer la reconstruction de l'arbre coronaire. Dans ce contexte, deux méthodes ont été évaluées: une méthode de mise en correspondance de chaînes attribuées qui permet de décrire et de mettre en correspondance des primitives "lignes" et une technique de recalage élastique au moyen de fonctions splines plaques minces appliquée sur une description par points des objets. La stratégie finalement adoptée pour reconstituer les branches vasculaires sur les séquences angiographiques, combine ces deux approches de mise en correspondance et associe un algorithme de programmation dynamique pour restaurer les parties de branches manquantesWe have proposed a method to improve the 3-D reconstruction of the coronary in a sequence of bi-plane angiograms. This method allows reconstituting high level structural entities from a preliminary low level segmentation by means of a matching technique (such as ASM and TPS-based registration) and perceptual grouping rules (directional continuity, colinearity, proximity, shape similarity, …). A temporal matching aimed to take advantage of the heart-induced motion to remove ambiguities related to the superposition or crossing of the structures. The missing parts of the branches were then assessed through a feedback to the original image. The centerline and contour completion were undertaken using a minimal path technique between disconnected components. It made use of a dynamic programming algorithm associated with a likelihood measure that relied on both geometric and intensity features
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Aboudourib, Abderrahmane. "Imagerie en champ proche de systèmes racinaires par radar à pénétration de sol." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST048.
Анотація:
La cartographie de systèmes racinaires dans des sols dispersifs et inhomogènes est mise en œuvre au moyen d’une technique non-destructive : le radar à pénétration de sol (dit GPR). Ce travail est motivé par les besoins croissants en termes de contrôle de santé et de stabilité des arbres, ainsi que l’impact négatif des racines sur les infrastructures urbaines pouvant parfois compromettre la sécurité des personnes et des biens. Un état de l'art a permis de déterminer les facteurs limitant la détection et la résolution des racines ligneuses (diamètre > 0,5 cm) par GPR. Puis l'accent est mis sur une nouvelle procédure de traitement pour reconstruire les architectures 3-D des racines à partir de données GPR sans information a priori sur les sols impliqués. La viabilité de la méthode proposée est étudiée à partir de simulations numériques (via gprMax) pour des modèles de racines réalistes en environnements hétérogènes dispersifs; cela implique un nombre de configurations pour une variété de sols. Des mesures contrôlées en laboratoire sont conduites sur des prototypes de racines en utilisant un système bi-statique dans la gamme fréquentielle 300 MHz – 3,3 GHz. Ceci est étendu à des études terrain de systèmes racinaires d’arbres réels avec l'utilisation d'un GPR commercial (MALA). Les bonnes performances et la pertinence de l'approche proposée sont illustrées par de multiples exemplesThe mapping of tree root systems within inhomogeneous dispersive subsoils is investigated by means of a non-destructive technique: Ground-Penetrating Radar (GPR). This work is motivated by the growing need for tree health and stability control, as well as the negative impact of roots on urban infrastructure, which could seriously compromise the safety of people and properties. A state of the art has allowed us to determine the limiting factors of coarse root (diameter > 0.5 cm) detection and resolution by GPR. Then, the focus is put on a novel processing procedure to reconstruct 3-D root architectures from GPR data with no a priori information on the soils involved. Viability is studied from comprehensive numerical simulations (via gprMax) on realistic root models in 3-D heterogeneous dispersive environments; this in particular means a number of simulations involving a variety of soils. Controlled laboratory measurements are conducted on root prototypes using a bi-static GPR system operating at 300 MHz – 3.3 GHz frequency range. This is extended to field studies on real root systems with the use of a commercial GPR (MALA). The good performance and high potential of the proposed approach are illustrated accordingly
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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.
Анотація:
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 oeuvreDuring 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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Boukerbout, Hassina. "Analyse en ondelettes et prolongement des champs de potentiel : développement d'une théorie 3-D et application en géophysique /." Rennes : Géosciences-Rennes, 2004. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb39995468z.
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Gallezot, Jean-Dominique. "Quantification in vivo des récepteurs nicotiniques à l' acétylcholine cerébraux par tomographie d'émission de position." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066034.
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Querbes, Olivier. "Mesure de l'épaisseur corticale en IRM : application au diagnostic précoce individuel de la maladie d'Alzheimer et à la notion de réserve cognitive." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/1597/.
Анотація:
L'étude de l'atrophie cérébrale par IRM suscite un intérêt croissant, notamment pour le diagnostic précoce de la maladie d'Alzheimer (MA). En effet, l'atrophie caractéristique de la MA est mesurable sur une image IRM et semble apparaître avant même les signes cliniques (hypothèse de la réserve cognitive). Malheureusement, les méthodes existantes de mesure de l'atrophie, souvent basées sur des mesures de volume, sont encore largement inadaptées à la pratique clinique. Pour pallier ce problème, nous avons développé une méthode automatique et rapide de mesure de l'épaisseur corticale sur IRM, basée sur la résolution de l'équation de Laplace (Jones et al. , Journal/Hum Brain Mapp 2000). A partir de ces mesures, nous avons dérivé un index individuel d'atrophie pouvant s'adapter à n'importe quelle maladie neurodégénérative / développementale, appelé Normalized Thickness Index (NTI) (Querbes et al. , Journal/Brain 2009). Cet index a été validé sur le modèle pathologique de la MA à partir d'une large population de 440 sujets. Nous avons montré qu'il permettait de séparer à 85% les sujets sains des patients MA. Nous avons aussi mis en évidence plusieurs résultats étayant l'hypothèse de la réserve cognitive, montrant ainsi que le NTI permettait de révéler des signes anatomiques caractéristiques de la MA bien avant que les sujets n'expriment cliniquement la maladie, et ce d'autant plus que le niveau d'éducation du sujet est élevé. Le NTI permet ainsi, dans 76% des cas, d'anticiper la MA à l'échelon individuel deux ans avant l'apparition des signes cliniques ; il est donc un candidat sérieux pour l'aide au diagnostic précoce de la MA, mais doit encore être validé dans le cadre d'une vaste étude populationnelle. Nous avons enfin obtenu des résultats préliminaires sur d'autres pathologies (dyslexie, maladie de Parkinson), mettant en évidence des atrophies significatives caractéristiques de ces maladies. Un NTI pourrait ainsi être défini pour chacune de ces pathologies, et ceci fera l'objet d'études futuresBrain atrophy measured by magnetic resonance structural imaging has been proposed as a surrogate marker for the early diagnosis of Alzheimer's disease. Studies on large samples are still required to determine its practical interest at the individual level, especially with regards to the capacity of anatomical magnetic resonance imaging to disentangle the confounding role of the cognitive reserve in the early diagnosis of Alzheimer's disease. One hundred and thirty healthy controls, 122 subjects with mild cognitive impairment of the amnestic type and 130 Alzheimer's disease patients were included from the ADNI database and followed up for 24 months. After 24 months, 72 amnestic mild cognitive impairment had converted to Alzheimer's disease (referred to as progressive mild cognitive impairment, as opposed to stable mild cognitive impairment). For each subject, cortical thickness was measured on the baseline magnetic resonance imaging volume. The resulting cortical thickness map was parcellated into 22 regions and a normalized thickness index was computed using the subset of regions (right medial temporal, left lateral temporal, right posterior cingulate) that optimally distinguished stable mild cognitive impairment from progressive mild cognitive impairment. We tested the ability of baseline normalized thickness index to predict evolution from amnestic mild cognitive impairment to Alzheimer's disease and compared it to the predictive values of the main cognitive scores at baseline. In addition, we studied the relationship between the normalized thickness index, the education level and the timeline of conversion to Alzheimer's disease. Normalized thickness index at baseline differed significantly among all the four diagnosis groups (P_0. 001) and correctly distinguished Alzheimer's disease patients from healthy controls with an 85% cross-validated accuracy. Normalized thickness index also correctly predicted evolution to Alzheimer's disease for 76% of amnestic mild cognitive impairment subjects after cross-validation, thus showing an advantage over cognitive scores (range 63-72%). Moreover, progressive mild cognitive impairment subjects, who converted later than 1 year after baseline, showed a significantly higher education level than those who converted earlier than 1 year after baseline. Using a normalized thickness index-based criterion may help with early diagnosis of Alzheimer's disease at the individual level, especially for highly educated subjects, up to 24 months before clinical criteria for Alzheimer's disease diagnosis are met
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Poupeau, Benoît. "Analyse et requêtes de données géographiques 3 D : contributions de la cristallographie géométrique." Phd thesis, Université Paris-Est, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00481924.
Анотація:
Un des rôles des SIG 3D est d'intégrer et de mettre en cohérence des données issues de producteurs de données variés tout en respectant les choix faits en fonction des besoins des utilisateurs, en termes de géométrie et de topologie. Les SIG 3D actuels utilisent généralement une modélisation géométrique et topologique unique qui facilite, entre autres, les requêtes comme celles calculées à partir des modèles topologiques tels que le parcours de proche en proche des primitives géométriques d'un objet ou de ses voisins. En contrepartie, cette homogénéisation entraîne une perte des spécificités des modèles, de lourds calculs de conversion et ne corrige pas, sans une aide extérieure, les problèmes inhérents à l'acquisition et à la modélisation. Cette thèse propose un modèle d'analyse pour les SIG 3D permettant d'opérer des requêtes sur un objet (analyse intra-objet), quel que soit le choix technique de l'utilisateur, ou sur un ensemble d'objets (analyse inter-objets), même s'ils ne sont pas parfaitement cohérents. A partir de principes issus de la cristallographie, ce modèle, nommé Cristage, analyse les symétries de chaque objet pour décrire sa structure, c'est-à-dire la manière dont les primitives sont agencées entre elles. Complémentaire des modèles topologiques, cette première abstraction donne une vision globale de l'objet, ce qui facilite certaines requêtes comme l'extraction du toit d'une cavité ou la simplification géométrique d'un bâtiment 3D. L'analyse des différents éléments de symétrie (plans, axes et centre) offre une seconde abstraction : la maille. Considérée en cristallographie comme l'enveloppe du plus petit parallélépipède conservant les propriétés géométriques, elle est utilisée comme une boîte englobante adaptée à la forme de l'objet. Elle permet, en particulier, la mise en relation logique des objets géographiques, quelle que soit leur dimension. A l'aide des mailles, deux graphes sont calculés. Le premier, qualifié de graphe d'incidence, décrit les relations entre objets et facilite le parcours entre eux. Le second, appelé graphe temporel, dessine, pour un objet, l'évolution de ses relations avec son environnement
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Sfikas, Giorgos. "Modèles statistiques non linéaires pour l'analyse de formes : application à l'imagerie cérébrale." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00789793.
Анотація:
Cette thèse a pour objet l'analyse statistique de formes, dans le contexte de l'imagerie médicale.Dans le champ de l'imagerie médicale, l'analyse de formes est utilisée pour décrire la variabilité morphologique de divers organes et tissus. Nous nous focalisons dans cette thèse sur la construction d'un modèle génératif et discriminatif, compact et non-linéaire, adapté à la représentation de formes.Ce modèle est évalué dans le contexte de l'étude d'une population de patients atteints de la maladie d'Alzheimer et d'une population de sujets contrôles sains. Notre intérêt principal ici est l'utilisationdu modèle discriminatif pour découvrir les différences morphologiques les plus discriminatives entre une classe de formes donnée et des formes n'appartenant pas à cette classe. L'innovation théorique apportée par notre modèle réside en deux points principaux : premièrement, nous proposons un outil pour extraire la différence discriminative dans le cadre Support Vector Data Description (SVDD) ; deuxièmement, toutes les reconstructions générées sont anatomiquementcorrectes. Ce dernier point est dû au caractère non-linéaire et compact du modèle, lié à l'hypothèse que les données (les formes) se trouvent sur une variété non-linéaire de dimension faible. Une application de notre modèle à des données médicales réelles montre des résultats cohérents avec les connaissances médicales.
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Degiorgis, Laetitia. "Analyse des réseaux cérébraux par IRM chez un modèle souris de la maladie d’Alzheimer." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAD025.
Анотація:
La maladie d’Alzheimer (MA) est la principale pathologie neurodégénérative de la personne âgée caractérisée par une apparition progressive de troubles mnésiques. Aujourd’hui, des études des réseaux cérébraux, chez l'Homme et la souris, démontrent le potentiel de l’IRM pour l’étude de la MA et de sa progression temporelle. Le but de cette thèse est de caractériser la réorganisation des réseaux neuronaux d’un modèle murin de la MA, en combinant l’étude de l’architecture des circuits à la fois structurelle et fonctionnelle obtenues en IRM de repos. Une étude longitudinale, non-invasive et in vivo a été réalisée sur un groupe de souris tout au long de la pathologie, parallèlement à des évaluations comportementales de mémoire, et histologiques. Les résultats obtenus dans le cadre de ce projet démontrent des modifications structurelles et fonctionnelles, induisant des altérations prodromales des systèmes de mémoire, précédant les symptômes mnésiques de la pathologie. Des modifications longitudinales majeures de la connectivité septal, ciblant aussi bien des régions cérébrales spécifiques du circuit limbique que le réseau du mode par défaut, à la fois au niveau structurel et fonctionnel, ont été mises en évidence. Ainsi, évaluer l’impact de nouveaux agents thérapeutiques visant ces réseaux spécifiques, pourrait révéler de nouvelles cibles cliniques pour la mise en place de traitements futursAlzheimer’s disease (AD) is the most widespread dementia in the world, presenting progressive memory impairment. Using resting-state MRI, in both human and animal studies, has opened a new window into the brain and its connectome, proposing abnormal functional connectivity as a candidate biomarker of brain pathologies such as AD. We investigated the connectome’s affectation over time in vivo in a longitudinal study, to follow-up and characterize a transgenic mouse model of AD, combining both functional and structural approaches and evaluating possible network signatures of pathological states. We associate behavioral assessment and histological staining of neurotoxic protein to the MRI approach, in order to relate pathological mechanism, at both network and cellular level, to memory dysfunction. We found remarkable structural and functional modifications, mediating prodromal alterations of the memory system, before the beginning of memory impairment. Considerable changes in the septal connectivity particularly towards limbic centers but also involving communication with the Default Mode Network were highlighted over time. These vulnerable circuits represent biomarkers of the disease and potential targets for future treatment
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Hur, Justine. "Effets des acides gras ω-3 sur l'inflammation cérébro-vasculaire associée à la maladie d'Alzheimer et aux angiopathies amyloïdes cérébrales". Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066384/document.
Анотація:
La maladie d'Alzheimer (MA) et l'angiopathie amyloïde cérébrale (AAC) sont respectivement caractérisées par des dépôts de peptides amyloïdes β (Aβ) dans le cerveau et la vascularisation cérébrale. Étant donné qu’un régime riche en DHA est associé à une réduction du risque de la MA, l'objectif principal de ma thèse a été d'évaluer l'impact d'un régime enrichi en DHA sur l'inflammation systémique et ses conséquences sur les dépôts Aβ parenchymateux et vasculaires au cours du vieillissement dans un modèle de souris transgéniques de MA/AAC, les Tg2576. Les dépôts amyloïdes ont été détectés en utilisant un anticorps anti-Aβ et les hémorragies avec du bleu prussien sur des coupes cérébrales. A 10, 14 et 18 mois, nous avons démontré une réduction des dépôts vasculaires amyloïdes et des hémorragies en régime DHA par rapport au régime placebo, alors que les dépôts parenchymateux ne sont pas affectés. De plus, nous avons démontré une forte corrélation entre les dépôts amyloïdes vasculaires, les hémorragies et un médiateur pro-inflammatoire lipidique, le 12-HETE. Nous avons ensuite évalué in vitro les effets du peptide Aβ1-40 sur la production de 12-HETE par les cellules musculaires lisses vasculaires. Nous avons démontré que les niveaux d'ARNm de l'enzyme 12-LOX, impliquée dans la synthèse de 12-HETE, était augmenté lorsque les cellules ont été incubées avec du peptide Aβ1-40, suggérant une relation de cause à effet entre les dépôts Aβ et les lipides pro-inflammatoires. Mon travail a de nouveau souligné l'importance de l'inflammation dans la pathogenèse de l'AAC tout en ouvrant une nouvelle voie pour des cibles potentielles dans l'intervention préventive de cette pathologieAlzheimer's disease (AD) and cerebral amyloid angiopathy (CAA) are characterized by Amyloid β-peptides depositions in the brain and cerebral vasculature respectively. Because DHA-diet is associated with a reduced risk of AD, the main objective of my thesis was to evaluate the impact of a DHA-diet on cerebrovascular and peripheral inflammation and its consequences on parenchymal and vascular Aβ-deposits during aging in a transgenic mouse model of AD/CAA (Tg2576). The Aβ-peptide deposits were detected using an anti-Aβ peptides and hemorrhages were detected with Prussian Blue on brain sections. At 10, 14 and 18 month-old, we demonstrated a reduction of amyloid vascular deposits and hemorrhages under DHA-diet compared to placebo, while parenchymal Aβ-peptides deposits remain unaffected. Moreover, we demonstrated a strong negative correlation between amyloid vascular deposition, hemorrhage and a lipid-derived pro-inflammatory mediator, 12-HETE. We next evaluated the in vitro effects of Aβ1-40-peptide on 12-HETE production by the Vascular Smooth Muscle Cells. We demonstrated that the mRNA level of the 12-LOX enzyme, involved in 12-HETE synthesis, was increased when cells where incubated with Aβ1-40-peptide, suggesting a cause-to-effect relationship between Aβ deposits and pro-inflammatory biolipids. The work carried out during my thesis made it possible to demonstrate DHA protective effect on evolution and consequences of Aβ peptide cerebrovascular accumulation and link it to plasma 12-HETE level. My work emphasized once again the importance of inflammation in AAC pathogenesis while opening up a new pathway for potential targets in the preventive intervention of this pathology
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Oksenhendler, Vincent. "Développement d'un système opto-électronique de vision 3-D pour l'établissement en temps réel de cartes de distances." Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES047.
Анотація:
Dans ce mémoire, est présenté un capteur de vision 3-D dont l'objectif est de permettre l'assistance à la conduite de véhicule. Cela entraîne un certain nombre de contraintes telles que la fiabilité, la rapidité et l'auto-adaptabilité. Ainsi, le capteur que nous avons développé est fondé sur la stéréovision passive et la mise en correspondance de contours verticaux. L'utilisation d'une configuration spécifique des caméras nous permet de limiter l'espace de recherche des primitives stéréocorrespondantes aux lignes images de même numéro. La réalisation d'un tel capteur nous a amené à développer tout particulièrement 3 parties de ce dernier. La première partie concerne la réalisation d'un détecteur de contour monodimensionnel rapide, auto-adaptatif, de résolution sub-pixel et qui est fonde sur le seuillage des déclivités étendues. Les résultats obtenus sur des scènes réelles et synthétiques montrent que celui-ci peut être utilise afin de réaliser un capteur de précision. La seconde partie est constituée par un processus de correction et d'étiquetage des contours 3-D obtenus à la suite de la mise en correspondance. Ce traitement exploite la continuité de la disparité le long des contours permettant ainsi de rectifier la majorité des points 3-D issus de mauvais appariements. La dernière partie porte sur l'implémentation parallèle du processus de stéréovision sur 3 DSP tms320c31 hébergés dans un système de traitement d'imaging technology 150/40.
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Martin, Emmanuel. "Dart : modèle 3D multispectral et inversion d’images optique de satellite : application aux couverts forestiers." Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30269.
Анотація:
En télédétection optique, les modèles de transfert radiatif (T-R) ont pour but de simuler la mesure radiométrique des capteurs spatiaux qui observent le système "Terre - Atmosphère". La modélisation des mesures de couverts végétaux est en général limitée au niveau de la représentation du paysage et du T-R associé. Cette thèse a permis de transformer le modèle 3-D de T-R DART (brevet : PCT/FR 02/01181) en un modèle multispectral simulant les images de télédétection optique (thermique inclus) de tout paysage urbain et naturel, avec relief et atmosphère, pour tout capteur spatial/aéroporté. Ce nouveau modèle a été validé par comparaison avec d'autres modèles (expérience RAMI-3, Centre Commun de Recherche, Italie) et avec des mesures in situ et aéroportées (République Tchèque). In fine, une méthode d'inversion a été développée. Elle a permis d'utiliser DART pour évaluer l'impact de la modélisation sur l'extraction du LAI d'une forêt de conifères avec des images hyperspectrales THRIn optical remote sensing, radiative transfer (R-T) models aim to simulate radiometric measurement of spatial sensors that spot “Landscape-Atmosphere” system. The modeling of vegetation canopies measurements is generally limited to landscape representation and R-T modeling. This thesis allowed transforming a 3-D R-T model DART (patent : PCT/FR 02/01181) to multispectral model simulating optical remote sensing images (thermal infrared included) of any natural and urban landscape with relief and atmosphere for any spatial/airborne sensor. This new model was validated by models intercomparison (RAMI-3 experience, Joint Research Centre, Italy) and with in situ and airborne measurements (Czech Republic). In fine, an inversion method was developed. It allowed using DART for evaluating the modeling impact on LAI estimation of coniferous forest using hyperspectral VHR images
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Guillon, Jérémy. "Multilayer Approach to Brain Connectivity in Alzheimer’s Disease." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS305.
Анотація:
La maladie d’Alzheimer provoque des altérations de la structure des réseaux cérébraux et des fonctions cérébrales qui peuvent être modélisées par une analyse de la connectivité cérébrale. Nous avons proposé une approche en réseaux multi-niveaux pour analyser les réseaux cérébraux multi-fréquentiels et multimodaux construits à partir des enregistrements de magnétoencéphalographie (MEG), d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et de diffusion (IRMd). Les principaux résultats de ces travaux ont démontré l’existence d’un type de hubs non définis précédemment que sont les hubs inter-fréquentiels, identifiés grâce à leur coefficient de multi-participation (MPC) calculé à partir d’un réseau de connectivité cérébrale en topologie multiplexe multi-fréquentiel. Ces hubs sont impactés par la maladie d’Alzheimer, qui diminue leur capacité, naturellement très élevée, à intégrer l'information se propageant à travers différentes bandes de fréquences. Nous avons également généralisé le concept d’une structure en noyau-périphérie aux réseaux multi-niveaux afin de pouvoir ensuite l’appliquer à un modèle de connectivité cérébrale multimodale combinant des réseaux structurels et fonctionnels dans une seule et même topologie en multiplexe. Ainsi, nous avons pu identifier d’un point de vue systémique les régions les plus importantes à l’échelle du cerveau et étudier leur altération chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer. Cette thèse expose donc comment les réseaux complexes multi-niveaux appliqués à la connectivité cérébrale peuvent aider à comprendre l’impact de maladies neurodégénératives telles que la maladie d’AlzheimerAlzheimer’s disease causes alterations of the brain networks structure and function that can be modelized by a brain connectivity analyse. We proposed a multi-layer approach to analyse multi-frequency and multimodal brain networks built from magnetoencephalographic (MEG) recordings, functional (fMRI) or diffusion-weighted magnetic resonance imaging (DWI). Main results showed the existence of previously undefined type of hubs that are inter-frequency hubs; identified thanks to their multi-participation coefficient (MPC) computed from a brain connectivity network with a multi-frequency multiplex topology. These hubs are impacted by Alzheimer’s disease, which reduces their naturally high ability to integrate information propagating through different frequency bands. We also generalized the concept of core-periphery structure to multilayer networks to be able to apply it to a multimodal brain connectivity model that combines structural and functional networks in a single multiplex topology. Hence, we could identify, from a systemic point of view, the most important regions at the scale of the entire brain and study their alteration in patients with Alzheimer’s disease. Therefore, this thesis expose how multilayer networks applied to brain connectivity can help in understanding neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease
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Ternifi, Redouane. "Mesure de la pulsatilité naturelle du tissu cérébral par ultrasons." Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR3306/document.
Анотація:
Actuellement, l’étude du mouvement des tissus biologiques figure parmi les thématiques majeures dans le domaine de l’imagerie médicale, dont le challenge est d’apporter un complément d’information clinique et de permettre une aide au diagnostic. L’application récente de techniques d’élastographie ouvre de nouvelles perspectives de caractérisation biomécanique des tissus, et notamment du cerveau. Dans ce contexte, nous proposons une méthodologie innovante d’élastographie passive des propriétés mécaniques du tissu cérébral dont le but est de permettre à terme le diagnostic des maladies neurodégénérativesThe study of biological tissues movement is currently, one of the major thematics in the medical imaging field. The challenge is to provide additional clinical information and allow for diagnostic assistance. The recently introduced elastographic techniques, provide ample opportunities for biomechanical tissues characterization, particularly of cerebral tissues. An innovative passive-elastographic methodology for assessing mechanical properties of brain tissue is proposed. The eventual aim is to allow for the diagnosis of neurodegenerative diseases
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Yaacoub, Fadi. "Development of virtual reality tools for arthroscopic surgery training." Phd thesis, Université Paris-Est, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00481944.
Анотація:
La chirurgie arthroscopique présente actuellement un essor très important pour le bénéfice du plus grand nombre des patients. Cependant, cette technique possède un certain nombre d'inconvénients et il est donc nécessaire pour le médecin de s'entrainer et répéter ses gestes afin de pouvoir exécuter ce type d'opération d'une façon efficace et certaine. En effet, les méthodes traditionnelles d'enseignement de la chirurgie sont basées sur l'autopsie des cadavres et l'entrainement sur des animaux. Avec l'évolution de notre société, ces deux pratiques deviennent de plus en plus critiquées et font l'objet de réglementations très restrictives. Afin d'atteindre un niveau plus élevé, de nouveaux moyens d'apprentissage sont nécessaires pour les chirurgiens. Récemment, la réalité virtuelle commence d'être de plus en plus utilisée dans la médecine et surtout la chirurgie. Les simulateurs chirurgicaux sont devenus une des matières les plus récentes dans la recherche de la réalité virtuelle. Ils sont également devenus une méthode de formation et un outil d'entrainement valable pour les chirurgiens aussi bien que les étudiants en médecine. Dans ce travail, un simulateur de réalité virtuelle pour l'enseignement de la chirurgie arthroscopique, surtout la chirurgie du poignet, a été préesenté. Deux questions principales sont abordées : la reconstruction et l'interaction 3-D. Une séquence d'images CT a été traitée afin de générer un modèle 3-D du poignet. Les deux principales composantes de l'interface du système sont illustrées : l'interaction 3-D pour guider les instruments chirurgicaux et l'interface de l'utilisateur pour le retour d'effort. Dans ce contexte, les algorithmes qui modélisent les objets en utilisant les approches de "Convex Hull" et qui simulent la détection de collision entre les objets virtuels en temps réel, sont présentés. En outre, un dispositif de retour d'effort est utilisé comme une interface haptique avec le système. Cela conduit au développement d'un système à faible coût, avec les mêmes avantages que les appareils professionnels. A cet égard, l'arthroscopie du poignet peut être simulée et les étudiants en médecine peuvent facilement utiliser le système et peuvent apprendre les compétences de base requises en sécurité, flexibilité et moindre coût
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Bouënard, Alexandre. "Synthesis of Music Performances: Virtual Character Animation as a Controller of Sound Synthesis." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00497292.
Анотація:
Ces dernières années ont vu l'émergence de nom- breuses interfaces musicales ayant pour objectif principal d'offrir de nouvelles expériences instru- mentales. La spécification de telles interfaces met généralement en avant l'expertise des musiciens à appréhender des données sensorielles multiples et hétérogènes (visuelles, sonores et tactiles). Ces interfaces mettent ainsi en jeu le traitement de ces différentes données pour la conception de nouveaux modes d'interaction. Cette thèse s'intéresse plus spécifiquement à l'analyse, la modélisation ainsi que la synthèse de situations in- strumentales de percussion. Nous proposons ainsi un système permettant de synthétiser les retours vi- suel et sonore de performances de percussion, dans lesquelles un percussionniste virtuel contrôle des pro- cessus de synthèse sonore. L'étape d'analyse montre l'importance du contrôle de l'extrémité de la mailloche par des percussionnistes ex- perts jouant de la timbale. Cette analyse nécessite la capture préalable des gestes instrumentaux de dif- férents percussionnistes. Elle conduit à l'extraction de paramètres à partir des trajectoires extremité capturées pour diverses variations de jeu. Ces paramètres sont quantitativement évalués par leur capacité à représen- ter ces variations. Le système de synthèse proposé dans ce travail met en oeuvre l'animation physique d'un percussionniste virtuel capable de contrôler des processus de synthèse sonore. L'animation physique met en jeu un nouveau mode de contrôle du modèle physique par la seule spé- cification de la trajectoire extrémité de la mailloche. Ce mode de contrôle est particulièrement pertinent au re- gard de l'importance du contrôle de la mailloche mis en évidence dans l'analyse précédente. L'approche physique adoptée est de plus utilisée pour permettre l'interaction du percussionniste virtuel avec un modèle physique de timbale. En dernier lieu, le système proposé est utilisé dans une perspective de composition musicale. La con- struction de nouvelles situations instrumentales de percussion est réalisée grâce à la mise en oeuvre de partitions gestuelles. Celles-ci sont obtenues par l'assemblage et l'articulation d'unités gestuelles canoniques disponibles dans les données capturées. Cette approche est appliquée à la composition et la synthèse d'exercices de percussion, et evaluée qualitativement par un professeur de percussion.
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Bousse, Alexandre. "Problèmes inverses, application à la reconstruction compensée en mouvement en angiographie rotationnelle X." Phd thesis, Université Rennes 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00361396.
Анотація:
Ce travail est une application de la théorie des problèmes inverses à la reconstruction 3-D des artères coronaires avec compensation du mouvement à partir de données Rot-X. Dans un premier temps nous étudions le problème inverse en dimension finie et infinie. En dimension finie nous nous concentrons sur la modélisation du problème inverse en tomographie en définissant la notion de base de voxels et de matrice de projection, en vue de pouvoir se ramener à une formulation matricielle du problème inverse. Nous étudions aussi la notion de tomographie dynamique et les problèmes qui lui sont liés. Notre formulation discrète permet grâce aux bases de voxels d'inclure n'importe quelle déformation de support étant un difféorphisme dans le problème inverse matriciel, dès lors que cette déformation est connue a priori. Dans le dernier chapitre, nous présentons une méthode d'estimation du mouvement utilisant les projections Rot-X synchronisées par rapport à l'ECG, basée sur un modèle déformable 3-D des artères coronaires. Le mouvement est modélisé par des fonctions B-splines.Une fois le mouvement estimé, la reconstruction tomographique à un instant de référence est effectuée par une optimisation aux moindres-carrés qui inclut le mouvement ainsi qu'un terme de pénalité qui favorise les valeurs d'intensités fortes pour les voxels au voisinage de la ligne centrale 3-D, et les faibles valeurs pour les autres. Cette méthode a été testée sur des données simulées basées sur des lignes centrales 3-D préalablement extraites de données MSCT.
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Huang, Di. "Robust face recognition based on three dimensional data." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00693158.
Анотація:
The face is one of the best biometrics for person identification and verification related applications, because it is natural, non-intrusive, and socially weIl accepted. Unfortunately, an human faces are similar to each other and hence offer low distinctiveness as compared with other biometrics, e.g., fingerprints and irises. Furthermore, when employing facial texture images, intra-class variations due to factors as diverse as illumination and pose changes are usually greater than inter-class ones, making 2D face recognition far from reliable in the real condition. Recently, 3D face data have been extensively investigated by the research community to deal with the unsolved issues in 2D face recognition, Le., illumination and pose changes. This Ph.D thesis is dedicated to robust face recognition based on three dimensional data, including only 3D shape based face recognition, textured 3D face recognition as well as asymmetric 3D-2D face recognition. In only 3D shape-based face recognition, since 3D face data, such as facial pointclouds and facial scans, are theoretically insensitive to lighting variations and generally allow easy pose correction using an ICP-based registration step, the key problem mainly lies in how to represent 3D facial surfaces accurately and achieve matching that is robust to facial expression changes. In this thesis, we design an effective and efficient approach in only 3D shape based face recognition. For facial description, we propose a novel geometric representation based on extended Local Binary Pattern (eLBP) depth maps, and it can comprehensively describe local geometry changes of 3D facial surfaces; while a 81FT -based local matching process further improved by facial component and configuration constraints is proposed to associate keypoints between corresponding facial representations of different facial scans belonging to the same subject. Evaluated on the FRGC v2.0 and Gavab databases, the proposed approach proves its effectiveness. Furthermore, due tq the use of local matching, it does not require registration for nearly frontal facial scans and only needs a coarse alignment for the ones with severe pose variations, in contrast to most of the related tasks that are based on a time-consuming fine registration step. Considering that most of the current 3D imaging systems deliver 3D face models along with their aligned texture counterpart, a major trend in the literature is to adopt both the 3D shape and 2D texture based modalities, arguing that the joint use of both clues can generally provides more accurate and robust performance than utilizing only either of the single modality. Two important factors in this issue are facial representation on both types of data as well as result fusion. In this thesis, we propose a biological vision-based facial representation, named Oriented Gradient Maps (OGMs), which can be applied to both facial range and texture images. The OGMs simulate the response of complex neurons to gradient information within a given neighborhood and have properties of being highly distinctive and robust to affine illumination and geometric transformations. The previously proposed matching process is then adopted to calculate similarity measurements between probe and gallery faces. Because the biological vision-based facial representation produces an OGM for each quantized orientation of facial range and texture images, we finally use a score level fusion strategy that optimizes weights by a genetic algorithm in a learning pro cess. The experimental results achieved on the FRGC v2.0 and 3DTEC datasets display the effectiveness of the proposed biological vision-based facial description and the optimized weighted sum fusion. [...]
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Viswanathan, Kartik. "Représentation reconstruction adaptative des hologrammes numériques." Thesis, Rennes, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAR0012/document.
Анотація:
On constate une forte augmentation de l’intérêt porté sur l’utilisation des technologies vidéo 3D pour des besoins commerciaux, notamment par l’application de l’holographie, pour fournir des images réalistes, qui semblent vivantes. Surtout, pour sa capacité à reconstruire tous les parallaxes nécessaires, afin de permettre de réaliser une vision véritablement immersive qui peut être observée par quiconque (humains, machine ou animal). Malheureusement la grande quantité d'information contenue dans un hologramme le rend inapte à être transmis en temps réel sur les réseaux existants. Cette thèse présente des techniques afin de réduire efficacement la taille de l'hologramme par l'élagage de portions de l'hologramme en fonction de la position de l'observateur. Un grand nombre d'informations contenues dans l'hologramme n'est pas utilisé si le nombre d'observateurs d'une scène immersive est limité. Sous cette hypothèse, éléments de l'hologramme peuvent être décomposés pour que seules les parties requises sensibles au phénomène de diffraction vers un point d'observation particulier soient conservés. Les reconstructions de ces hologrammes élagués peuvent être propagées numériquement ou optiquement. On utilise la transformation en ondelettes pour capter les informations de fréquences localisées depuis l'hologramme. La sélection des ondelettes est basée sur des capacités de localisation en espace et en fréquence. Par exemple, les ondelettes de Gabor et Morlet possèdent une bonne localisation dans l'espace et la fréquence. Ce sont des bons candidats pour la reconstruction des hologrammes suivant la position de l'observateur. Pour cette raison les ondelettes de Shannon sont également utilisées. De plus l'application en fonction du domaine de fréquence des ondelettes de Shannon est présentée pour fournir des calculs rapides de l'élagage en temps réel et de la reconstructionWith the increased interest in 3D video technologies for commercial purposes, there is renewed interest in holography for providing true, life-like images. Mainly for the hologram's capability to reconstruct all the parallaxes that are needed for a truly immersive views that can be observed by anyone (human, machine or animal). But the large amount of information that is contained in a hologram make it quite unsuitable to be transmitted over existing networks in real-time. In this thesis we present techniques to effectively reduce the size of the hologram by pruning portions of the hologram based on the position of the observer. A large amount of information contained in the hologram is not used if the number of observers of an immersive scene is limited. Under this assumption, parts of the hologram can be pruned out and only the requisite parts that can cause diffraction at an observer point can be retained. For reconstructions these pruned holograms can be propagated numerically or optically. Wavelet transforms are employed to capture the localized frequency information from the hologram. The selection of the wavelets is based on the localization capabilities in the space and frequency domains. Gabor and Morlet wavelets possess good localization in space and frequency and form good candidates for the view based reconstruction system. Shannon wavelets are also employed for this cause and the frequency domain based application using the Shannon wavelet is shown to provide fast calculations for real-time pruning and reconstruction
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Dupont, Erwan. "Méthode de mesure tridimensionnelle active appliquée au contexte de l’analyse endoscopique ou coloscopique." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2198/document.
Анотація:
Cette thèse, consacrée à la mesure endoscopique de formes tridimensionnelle, se place dans un double contexte applicatif : tout d'abord industriel, avec l'inspection endoscopique de pièces mécaniques en milieu contraint (notamment tubulaire) à des résolutions micrométriques. Le second contexte est médical avec la détection de formes tridimensionnelle lors de coloscopies pour l'aide au diagnostic. L'endoscopie souple est obtenue par l'utilisation de guides optiques, la méthode de mesure tridimensionnelle est basée sur la stéréovision active avec la génération de lumière structurée par une matrice de micro-miroirs. Après avoir établi l'état de l'art, une méthode de conception et d'évaluation optique appliquée à la stéréovision en endoscopie souple est décrite. C'est ensuite la réalisation instrumentale, son évaluation métrologique, et une méthode innovante de basculement de modes dynamique entre stéréovision active et passive qui sont détaillées. Des méthodes algorithmiques de reconstruction tridimensionnelle adaptées à ce type d'instrument sont enfin proposées. Les contributions scientifiques de cette étude sont multiples. Une méthode d'analyse optique basée sur l'utilisation de fonctions de transfert de modulation pour la conception d'un endoscope mesurant par stéréovision est proposée. Des méthodes de traitement d'image pour un étalonnage robuste malgré une défocalisation optique ainsi qu'un nouvel algorithme à décalage de phase constituent également des contributions de l'étude. L'association de ces méthodes a permis d'extraire un principe de réalisation permettant la mesure tridimensionnelle par endoscopie soupleThis thesis aims at developing a tri-dimensional measurement endoscopic device in a double context: the first one is industrial with endoscopic inspection of mechanical pieces (tubular inspection, for example) at micrometric resolution. The second context is medical with tri-dimensional shape detection during colonoscopy to help the surgeon diagnosis. In this study, flexible endoscopy is made possible by using image guides and the tri-dimensional reconstruction method is based on active stereovision where a digital micro-mirror device is used to spatially structure the incoming light. After developing the state of the art, an optical conception and evaluation method, applied to stereovision for flexible endoscopic devices is described. The instrumental realization is then detailed and metrologically evaluated. An innovative method that allows to switch dynamically between active and passive stereovision is then detailed. Finally, 3D reconstruction algorithms adapted to this endoscopic instrument are proposed. The scientific contributions of this study are multiple. Firstly, an optical analysis method based on the modulation transfer function to design an endoscopic stereovision system is proposed. An image processing method for robust calibration in a defocused optical environment and a new phase-shifting algorithm for 3D reconstruction are proposed. Finally, a realization principle for 3D measurement in flexible endoscopy was extracted from the combination of all these methods
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Hou, Yingfan. "Apport de la combinaison de méthodes de mesure de formes tridimensionnelles dans le contexte de l'endoscopie flexible." Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2255/document.
Анотація:
Les techniques de reconstruction de formes tridimensionnelles sont très largement utilisées dans de nombreux domaines, et notamment dans le domaine industriel ou médical. Et dans ces domaines, les techniques de mesure sans contact sont particulièrement étudiées, principalement parce qu'elles permettent de ne pas détériorer l'objet mesuré. Ce travail de thèse se place donc dans ce contexte et plus particulièrement dans le cas des dispositifs endoscopiques de mesure tridimensionnelle de surface par moyen optique. Dans le domaine médical, ce type d'instrument peut être appliqué à la coloscopie 3D ou à la chirurgie mini-invasive pour la détection de forme en surface de tissus biologiques. Dans cette thèse ce sont plus particulièrement les méthodes à base de stéréovision active ou passive, qui vont être étudiées et intégrées dans un dispositif miniaturisé. Différents modes de mesure vont être intégrés simultanément dans un unique instrument miniaturisé afin de permettre d'augmenter les performances de mesure : l'instrument peut adapter son principe de mesure à la texture de l'objet ou également à l'orientation des surfaces mesurées et plus généralement au contexte de la mesure. Ce travail de thèse est donc basé sur une étude algorithmique et instrumentale d'intégration de ces différents modes de mesure dans un unique instrument endoscopique miniaturisé. L'étude des modes de mesure par stéréovision a été réalisée en trois phases. Tout d'abord, c'est l'influence de l'orientation de la surface des objets mesurés dans un cas de stéréovision active qui est analysé. Puis une technique de basculement entre les voies de projection et d'acquisition du système de stéréovision active par actionnement bistable est proposé, ce qui permet d'adapter la mesure à l'orientation des surfaces à mesurer. Enfin, l'étude est orientée vers la possibilité de basculer d'un mode de stéréovision active vers un mode de stéréovision passive, toujours par actionnement bistable, le mode de stéréovision passive étant particulièrement adapté aux objets fortement texturés. Ainsi, trois modes de mesure sont réalisés dans ce nouveau système : deux modes de stéréovision active (avec inversion des voies de capture et de projection) et un mode de stéréovision passive. Pour réaliser la reconstruction tridimensionnelle, deux méthodes actives (par décalage de phase et par transformation de Fourier) et une méthode passive sont étudiées. Différentes performances de mesure sont obtenues selon les méthodes sélectionnées : un résultat de mesure plus précis est obtenu par les méthodes à. décalage de phase, une vitesse de mesure plus élevée est obtenu par les méthodes à transformée de Fourier ou par les méthodes passives. Le développement instrumental est également décrit dans cette thèse. Après modélisation optique et conception mécanique du système de mesure, un prototype de l'instrument endoscopique est fabriqué avec divers équipements spécifiques, tels qu'un DMD (Digital Micromirror Device), des guides d'images et des actionneurs électromagnétiques bistables. La validation expérimentale de la mesure tridimensionnelle est réalisée essentiellement sur objets mécaniques (du type mesure de détails sur pièce de monnaie), les deux méthodes actives et la méthode passives sont ainsi testées et confrontées. Enfin, une mesure sur un colon artificiel est réalisée par ce système pour se placer dans un contexte applicatif médicalThe techniques of three dimensional shapes reconstruction are widely used in many fields, particularly in the industrial or medical field. And in these areas, non-contact measurement techniques are particularly studied, mainly because they don't damage the measured object. This work therefore falls within this context and in particular in the case of endoscopic devices of surface coordinate measuring by optical methods. ln the medical field, this type of instrument can be applied to 3D colonoscopy or minimally invasive surgery to the surface in the form of biological tissues. In this thesis, methods based on active or passive stereo vision are the principle, which will be studied and integrated into a miniaturized device. Different measurement modes will be incorporated simultaneously into a single miniaturized instrument to help increase measurement performance: the instrument can adjust its measurement principle to the texture of the object or also to the orientation of measured surfaces more generally to the context of the measurement. This thesis is based on an algorithmic study and instrumental integration of these different measurement modes into a single miniaturized endoscopic instrument. The study of the measurement modes stereovision was conducted in three phases. First, it is the influence of the orientation of the measured objects' surface in a case of active stereovision being analyzed. And a technique of switching between the projection and acquisition in an active stereovision system by bistable actuation is proposed, which allows to adapt the measurement to the orientation of the measured surfaces. Finally, the study is oriented towards the ability to switch from one active stereovision mode to one passive stereovision mode, always by bistable actuator operation, the passive stereovision mode is particularly suitable for highly textured objects. Thus, three measurement modes are made in the new system: two modes of active stereovision (reversing capture and projection channels) and a mode of passive stereovision. To achieve three-dimensional reconstruction, two active methods (phase shift and Fourier Transform) and a passive method are studied. Different performance measurements are obtained according to methods selected: a more accurate measuring result is obtained by the phase shift methods; a high measurement speed is obtained by the Fourier transform methods or by passive methods. The instrumental development is also described in this thesis. After optical modeling and mechanical design of the measuring system, a prototype of the endoscopic instrument is manufactured with various specific devices such as a DMD (Digital Micromirror Deviee),images guides and bistable electromagnetic actuators. The experimental validation of the three-dimensional measurement is performed mainly on mechanical objects (such as details measurement on a coin), both active and passive method methods are well tested and compared. Finally, an artificial colon is measured by this system to be placed in a medical application context
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Simonetto, Elisabeth. "Extraction 3-D de structures industrielles sur des images RAMSES haute résolution par radargrammétrie." Phd thesis, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00749513.
Анотація:
Cette thèse concerne l'élaboration d'une chaîne de traitements radargrammétrique conduisant aux structures 3-D à partir d'images radar haute résolution. L'intérêt de la cartographie 3-D par imagerie RSO (Radar à Synthèse d'Ouverture) est que l'image radar peut être acquise par tout temps et de jour comme de nuit. Nous disposons d'images issues du capteur expérimental RAMSES de l'ONERA et représentant des scènes industrielles. Ces données contiennent de nombreux échos forts et les toits des structures sont peu visibles. Ces phénomènes rendent difficile l'interprétation des images et insuffisantes les méthodes classiques de reconstruction 3-D. Face à ces particularités, nous menons l'analyse radiométrique et géométrique des données. Cette analyse aboutit à la proposition d'une chaîne algorithmique adaptée qui vise à restituer les structures cylindriques et parallélépipédiques telles que cuves et bâtiments de forme simple. Dans la première partie concernant l'analyse, nous donnons l'interprétation simplifiée de l'image radar d'une structure et étudions les statistiques des images d'amplitude. L'opportunité de la radargrammétrie haute résolution est vérifiée théoriquement puis expérimentalement. La seconde partie présente la chaîne radargrammétrique. Notre approche comprend deux étapes principales : l'extraction des structures à partir des échos forts puis l'estimation du 3-D. L'extraction des structures fait l'objet d'un chapitre important de cette thèse. Nous proposons une méthode permettant la reconnaissance de la forme englobant la structure brillante, circulaire ou rectangulaire, par optimisation d'un critère surfacique. Nous la comparons avec des techniques plus classiques de traitement d'images et étudions plusieurs critères ainsi que l'apport de méthodes d'optimisation stochastique. Nous présentons ensuite une méthodologie pour obtenir les altitudes du sol entre les structures détectées et leur hauteur. Les résultats montrent la pertinence de l'approche lorsque la structure a été détectée et dans le cas favorable où un écho du toit est détectable.