Дисертації з теми "Imagerie passive par ultrasons"
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Gateau, Jérôme. "Imagerie ultrasonore ultrarapide d'évènements de cavitation : application en thérapie par ultrasons et imagerie de détection." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00863591.
Анотація:
L'initiation de la cavitation dans un milieu aqueux se traduit par l'apparition d'une ou plusieurs inclusions gazeuses micrométriques. Elle peut être obtenue acoustiquement par activation de nucléi, et est alors nommée nucléation acoustique de bulles. Nous nous intéressons à la nucléation induite par excitation brève (quelques cycles) et de forte amplitude (ordre du MPa). Les bulles, créés par la dépression acoustique, sont transitoires (dissolution). Les propriétés des tissus biologiques en terme de nucléation de bulles sont peu connues. Elles sont accessibles acoustiquement, car la formation d'une bulle engendre l'apparition d'un nouveau diffuseur, détectable activement (échographie). De plus, chaque évènement de cavitation conduit à une émission acoustique, enregistrable en écoute passive. Ce travail de thèse utilise l'imagerie ultrasonore ultrarapide (acquisition simultanée à forte cadence sur un réseau de transducteurs) afin de détecter et étudier les évènements de cavitation. D'une part, la nucléation de bulles isolées et leur détection passive à travers le crâne permettent, via le retournement temporel, d'optimiser la focalisation adaptative pour une thérapie ultrasonore non invasive du cerveau. D'autre part, la formation de bulles dans les tissus biologiques diffusants (muscle) et leur dissolution sont détectées avec une grande sensibilité en combinant détection passive et active. Des expérimentations in vivo sur encéphale de mouton, et in vitro sur sang animal montrent de plus le caractère aléatoire de la nucléation dans les tissus biologiques, et le recourt à des pressions négatives fortes (< -12MPa) pour observer son occurrence in vivo.
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Barrère, Victor. "Thermométrie Ultrasonore et caractérisation tissulaire durant les traitements par Ultrasons Focalisés de Haute Intensité par méthodes ultrasonores et élastographie passive." Electronic Thesis or Diss., Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1348.
Анотація:
Les Ultrasons Focalisés de Haute Intensité (HIFU) sont une technique non invasive permettant de générer une augmentation de température à distance de l’émetteur ultrasonore. Cette technique est déjà largement utilisée en clinique dans le traitement de nombreuses pathologies, parmi lesquelles on peut compter les tremblements essentiels, les cancers de la prostate, du foie, du pancréas, le fibrome utérin, le glaucome etc. Une modalité d’imagerie est nécessaire pour guider et surveiller efficacement les traitements non invasifs par HIFU. Aujourd'hui, l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et l'imagerie par ultrasons sont les deux techniques utilisées en combinaison avec les HIFU pour guider le traitement. L'IRM est supérieure à l'échographie pour visualiser la température des tissus et la nécrose, mais cette technique est extrêmement coûteuse et manque de portabilité, de disponibilité, et présente des problématiques de compatibilité avec les patients et les dispositifs. L'imagerie par ultrasons présente quant à elle des avantages en termes de coût et de portabilité, de disponibilité et présente par ailleurs une bonne résolution spatiale et temporelle. L'imagerie conventionnelle échographique montre la distribution spatiale en amplitude des échos réfléchis par les inhomogénéités d'impédance acoustique dans le milieu et est déjà largement utilisée pour guider et monitorer les traitements HIFU. Cependant, l'imagerie échographique fournit des informations limitées sur la formation d'une nécrose de la coagulation due aux HIFU. Dans la plupart des cas, les hyperéchos sont visibles en raison des microbulles générées par cavitation acoustique ou par ébullition. Or ces zones hyperéchogènes ne permettent pas de contourer de manière précise la zone traitée, et elles n’apparaissent pas durant la phase de coagulation des tissus. Plusieurs méthodes ont été proposées pour caractériser le changement thermique en fonction d'autres paramètres, tels que la rétrodiffusion par ultrasons. L'une des méthodes les plus anciennes est l'estimation de la température à partir du décalage d'écho dû au changement de vitesse du son induit thermiquement, mais limité à une température pouvant atteindre 50 à 55 ° C. Des techniques d'estimation de l'élasticité des tissus ont également été étudiées, basées sur le fait que les tissus deviennent plus rigides lorsqu'ils sont coagulés. Dans cette thèse, nous avons étudié les changements de l'énergie rétrodiffusée par les tissus traités par ultrasons due à la coagulation thermique sans génération de microbulles de 37°C à 80°C. Les mesures, particulièrement centrées sur l’énergie du signal rétrodiffusé, ont été réalisées de manière qualitative pour le monitoring des traitements et de manière quantitatives grâce à des méthodes dîtes d’ultrasons quantitatifs capables de révéler des informations sur la microstructure des tissus, en vue d’expliquer les phénomènes induisant les changements dans les signaux rétrodiffusés au fil d’un chauffage HIFU. Un chapitre s’attarde sur le monitoring des interventions ultrasonores par élastographie passive. Enfin, les techniques de caractérisations mises en œuvres dans le cadre de ces travaux ont permis de réaliser des mesures d’atténuation dans des pièces de tissu hépatique issus d’hépatectomies standard, et contenant des tumeurs primaires et secondaires. L’impact des différences atténuations entre les deux types de tissus tumoraux a été évalué par simulations numériques de traitements HIFU. Les résultats ont permis d’aboutir à des conclusions quant à la nécessité de réaliser des traitements différents pour les cancers primaires et secondaires dans le foieHigh Intensity Focused Ultrasound (HIFU) is a noninvasive technique allowing generating a temperature increase away from the emitter. This technique is already used in clinic for the treatment of many pathologies such as essential tremors, cancers of the prostate, liver, pancreas, uterine fibroid, glaucoma etc. An imaging modality is required to effectively guide and monitor non-invasive HIFU treatments. Today, magnetic resonance imaging (MRI) and B-mode imaging are the main techniques used in combination with HIFU to guide treatment. MRI is superior to ultrasound for visualizing tissue temperature and necrosis, but this technique is extremely expensive and lacks portability, availability, and present compatibility issues with patients and devices. Ultrasonic imaging has advantages in terms of cost and portability, availability and present good spatial and temporal resolution. Conventional ultrasound imaging shows the spatial amplitude distribution of echoes reflected by acoustic impedance inhomogeneities in the medium and is already widely used to guide and monitor HIFU treatments in commercial devices. However, ultrasound imaging provides limited information on the formation of HIFU coagulation necrosis, and doesn’t allow thermometry. In most cases, hyperechos are visible due to microbubbles generated by acoustic cavitation or boiling. However, these hyperechoic zones do not allow precise contouring of the treated area, and they do not appear during the coagulation. Several methods have been proposed to characterize the thermal changes as a function of other parameters, such as ultrasonic backscatter. Tissue elasticity has also been studied, based on the fact that the tissues become stiffer when they are coagulated. In this thesis, we investigated the changes in backscattered energy by tissue treated by ultrasound due to thermal coagulation without the generation of microbubbles between 37°C and 80°C. The measurements, particularly focused on the energy of the backscattered signal, have been performed for the monitoring of treatments between 1 and 2.9 MHz. Quantitative ultrasounds methods have been performed to reveal information on the microstructure of tissues, in order to explain the phenomena inducing the changes in the backscattered signals during a HIFU heating. A chapter focuses on the monitoring of ultrasonic interventions by passive elastography. Finally, the characterization devices and techniques used in these works were used to characterize liver tissue derived from standard hepatectomies and containing primary and secondary tumors in terms of attenuation. The impact of the different attenuations between the two types of tumor tissue was evaluated by numerical simulations of HIFU treatments. The results led to conclusions about the need for different treatments for primary and secondary cancers in the liver
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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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Sivadon, Audrey. "Contributions à l’imagerie passive de la cavitation ultrasonore : formation de voies adaptatives en 3D et extension spatiale de nuages de bulles." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2022. http://www.theses.fr/2022LYO10172.
Анотація:
L’imagerie passive s’appuie sur des algorithmes de formation de voie qui nécessitent des sondes de grande ouverture pour offrir de bonnes résolutions axiales ; or, en imagerie passive 3D, les sondes matricielles actuellement commercialisées ne vérifient pas cette contrainte. De plus, ces sondes présentent un grand nombre d’éléments, ce qui rend leur utilisation particulièrement lourde. Ce travail de thèse porte sur l’étude et l’amélioration de l’imagerie passive de la cavitation en s’intéressant à deux aspects en particulier : (i) la mise en œuvre pratique et efficace de l’imagerie passive en 3D, (ii) la problématique de l’imagerie de sources étendues telles que des nuages de cavitation. Nous avons combiné l’application des méthodes sparse (pour réduire le nombre d’éléments actifs de la sonde utilisée) et la transposition du 2D au 3D des algorithmes adaptatifs dans le domaine fréquentiel. Ce formalisme utilise l’estimation robuste de la matrice de densité inter-spectrale (CSM) et nous a permis d’implémenter simplement et efficacement différents algorithmes : Delay-And-Sum (DAS), Robust-Capon-Beamformer et Pisarenko. L’efficacité de ces algorithmes en 3D a été testée en termes de largeur à mi-hauteur, de contraste et d’erreur de position, sur une source ponctuelle en simulations et sur une expérience de réflecteur ponctuel. Enfin, pour répondre à la réalité des nuages de cavitation, nous nous sommes intéressés au comportement de ces méthodes de reconstruction dans le cas de sources étendues. Nos simulations en 2D montrent l’évolution des images reconstruites en fonction de caractéristiques du nuage de cavitation. Ce travail apporte une solution concrète de mise en œuvre simple de l’imagerie passive 3D ainsi que des éléments de réponse quant aux attentes sur la localisation et la caractérisation d’un nuage de cavitationPassive imaging relies on beamforming algorithms that require large aperture probes to provide good axial resolutions; however, in 3D passive imaging, the matrix probes currently marketed do not meet this constraint. Moreover, these probes have a large number of elements, which makes their use particularly unwieldy. This thesis work focuses on the study and improvement of passive cavitation imaging by addressing two aspects in particular: (i) the practical and efficient implementation of 3D passive imaging, (ii) the problem of imaging large sources such as cavitation clouds. We have combined the application of sparse methods (to reduce the number of active elements of the probe used) and the transposition from 2D to 3D of adaptive algorithms in the frequency domain. This formalism uses the robust estimation of the inter-spectral density matrix (CSM) and allowed us to implement simply and efficiently different algorithms: Delay-And-Sum (DAS), Robust-Capon-Beamformer and Pisarenko. The efficiency of these algorithms in 3D has been tested in terms of width to half height, contrast and position error, on a point source in simulations and on a point reflector in experiments. Finally, in order to address the reality of cavitation clouds, we have investigated the behavior of these reconstruction methods in the case of extended sources. Our 2D simulations show the evolution of the reconstructed images as a function of the cavitation cloud characteristics. This work provides a concrete solution for a simple implementation of 3D passive imaging as well as answers to the expectations on the localization and characterization of a cavitation cloud
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Asquier, Nicolas. "Etude des moyens de caractérisation de l’ouverture de la barrière hémato-encéphalique induite par un dispositif ultrasonore implantable." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1330/document.
Анотація:
La barrière hémato-encéphalique (BHE) est une protection naturelle du système nerveux central. Son étanchéité constitue néanmoins un frein à de nombreuses thérapies médicamenteuses. Elle peut être temporairement perméabilisée grâce à une exposition à des ultrasons, couplée à une injection de microbulles dans la circulation sanguine. Dans ce manuscrit, l'ouverture de la BHE avec un dispositif ultrasonore non focalisé et implantable est étudiée. Une méthode automatique de quantification du volume d'ouverture grâce aux images IRM issues d'une étude clinique de phase 1/2a chez des patients atteint d'un glioblastome multiforme récurrent a été développée et validée. Une corrélation entre la probabilité d'ouverture et la pression acoustique locale a été trouvée. L'activité de cavitation des microbulles a été étudiée in vitro pour affiner la compréhension de son lien avec l'ouverture de la BHE. L'incertitude de quantification de cette activité à l'aide d'un capteur mono-élément utilisé passivement (PCD) à travers le crâne a été évaluée. Une correction se basant sur la position du PCD par rapport à la source de cavitation a été proposée et validée. L'influence du volume couvert par un nuage de cavitation dans le champ ultrasonore non focalisé sur les amplitudes des signaux enregistrés par le PCD pendant le traitement clinique a été discutée. Deux méthodes de localisation et de différenciation de sources de cavitation multiples dans un contexte transcrânien ont été évaluées par simulations et in vitroThe blood-brain barrier (BBB) is a natural protection of the central nervous system. However, it limits the delivery of many drugs to the brain tissues. It can be temporarily disrupted by ultrasound exposure combined with intravenous injection of microbubbles. In this manuscript, BBB disruption with an implantable unfocused ultrasound device is studied. An automatic method for quantifying the volume of BBB disruption using MR images from a phase 1/2a clinical study in patients with reccurent glioblastoma was assessed and validated. A correlation between the probability of disruption and the local acoustic pressure was found. Microbubbles cavitation activity was studied in vitro to better understand its effect on BBB disruption. The uncertainty on the amplitudes of cavitation signals recorded with a passive single-element detector (PCD) through the skull was quantified. A position-based correction of the PCD signal was assessed and validated. The effect of the volume of a cavitation cloud in the unfocused ultrasound field on the signal amplitude recorded by the PCD during the clinical treatment was discussed. Two methods for localizing and discriminating cavitation sources in a transcranial context were evaluated by simulations and in vitro
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Asquier, Nicolas. "Etude des moyens de caractérisation de l’ouverture de la barrière hémato-encéphalique induite par un dispositif ultrasonore implantable." Electronic Thesis or Diss., Lyon, 2019. https://n2t.net/ark:/47881/m6rn376t.
Анотація:
La barrière hémato-encéphalique (BHE) est une protection naturelle du système nerveux central. Son étanchéité constitue néanmoins un frein à de nombreuses thérapies médicamenteuses. Elle peut être temporairement perméabilisée grâce à une exposition à des ultrasons, couplée à une injection de microbulles dans la circulation sanguine. Dans ce manuscrit, l'ouverture de la BHE avec un dispositif ultrasonore non focalisé et implantable est étudiée. Une méthode automatique de quantification du volume d'ouverture grâce aux images IRM issues d'une étude clinique de phase 1/2a chez des patients atteint d'un glioblastome multiforme récurrent a été développée et validée. Une corrélation entre la probabilité d'ouverture et la pression acoustique locale a été trouvée. L'activité de cavitation des microbulles a été étudiée in vitro pour affiner la compréhension de son lien avec l'ouverture de la BHE. L'incertitude de quantification de cette activité à l'aide d'un capteur mono-élément utilisé passivement (PCD) à travers le crâne a été évaluée. Une correction se basant sur la position du PCD par rapport à la source de cavitation a été proposée et validée. L'influence du volume couvert par un nuage de cavitation dans le champ ultrasonore non focalisé sur les amplitudes des signaux enregistrés par le PCD pendant le traitement clinique a été discutée. Deux méthodes de localisation et de différenciation de sources de cavitation multiples dans un contexte transcrânien ont été évaluées par simulations et in vitroThe blood-brain barrier (BBB) is a natural protection of the central nervous system. However, it limits the delivery of many drugs to the brain tissues. It can be temporarily disrupted by ultrasound exposure combined with intravenous injection of microbubbles. In this manuscript, BBB disruption with an implantable unfocused ultrasound device is studied. An automatic method for quantifying the volume of BBB disruption using MR images from a phase 1/2a clinical study in patients with reccurent glioblastoma was assessed and validated. A correlation between the probability of disruption and the local acoustic pressure was found. Microbubbles cavitation activity was studied in vitro to better understand its effect on BBB disruption. The uncertainty on the amplitudes of cavitation signals recorded with a passive single-element detector (PCD) through the skull was quantified. A position-based correction of the PCD signal was assessed and validated. The effect of the volume of a cavitation cloud in the unfocused ultrasound field on the signal amplitude recorded by the PCD during the clinical treatment was discussed. Two methods for localizing and discriminating cavitation sources in a transcranial context were evaluated by simulations and in vitro
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Zorgani, Ali. "Passive Elastography : Tomography and Mechanical Characterization of Biological Tissue." Electronic Thesis or Diss., Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1191.
Анотація:
Les travaux menés lors de cette thèse portent sur le développement d'une approche passive d'Elastographie, l'imagerie de l'élasticité des tissus mous. Inspirée des techniques de corrélation de bruit sismique développée en séismologie, et du retournement temporel en acoustique. L'Elastographie passive utilise des ondes de cisaillement naturellement présentent dans le corps humain pour extraire les propriétés mécaniques des tissues biologiques. La faisabilité de cette approche passive est démontrée pour divers applications. En ultrason, un échographe à cadence lente ont été utilisés pour le guidage du traitement par ultrason à haut intensité dans une étude préclinique. Puis l'utilisation d'un échographe ultra-rapide pour la reconstruction des cartes de vitesses dans des gels calibrés ainsi que in-vivo. L'Elastographie passive par résonnance magnétique a été également mise en place pour imager les mouvements naturels dans le cerveau d'un volontaire sain et la réalisation d'une tomographie de longueurs d'ondes. En optique pour des applications en ophtalmologie ou en dermatologie, la faisabilité de l'Elastographie passive par cohérence optique a été démontrée dans un gel puis in-vivo dans l'œil d'une souris pour des. Puis une preuve du concept d'un dispositif d'imagerie d'ondes de surfaces complètement optique été testé dans des gels plan, courbé, isotrope ou anisotrope. Finalement, la limite de la résolution de l'Elastographie passive par ultrason est évaluéeThe aim of this thesis was the development of a new approach called passive elastography. This approach is inspired from noise correlation methods well developed in seismology and time reversal technics in acoustics. Passive elastography uses shear waves naturally induced in the human body to extract its mechanical properties of soft tissue. The feasibility of this method was tested in several applications. First in ultrasound, slow frame rate ultrasound scanner was used to monitor high intensity focused ultrasound treatment on porcine pancreas. Then, an ultrafast ultrasound scanner was used to retrieve shear wave speed map in a calibrated phantom and in-vivo. Second, Magnetic resonance elastography was implemented to image natural motion in the brain of healthy volunteers and conduct shear wavelength tomography. Third, of ophthalmological and dermatological applications, optical coherence passive elastography was tested in a phantom and a cornea of healthy mouse. Also, a fully optical setup was established to image surface wave for elastography applications. Finally, the resolution limit of elastography was measured using and ultrasound ultrafast scanner
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Zorgani, Ali. "Passive Elastography : Tomography and Mechanical Characterization of Biological Tissue." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1191/document.
Анотація:
Les travaux menés lors de cette thèse portent sur le développement d'une approche passive d'Elastographie, l'imagerie de l'élasticité des tissus mous. Inspirée des techniques de corrélation de bruit sismique développée en séismologie, et du retournement temporel en acoustique. L'Elastographie passive utilise des ondes de cisaillement naturellement présentent dans le corps humain pour extraire les propriétés mécaniques des tissues biologiques. La faisabilité de cette approche passive est démontrée pour divers applications. En ultrason, un échographe à cadence lente ont été utilisés pour le guidage du traitement par ultrason à haut intensité dans une étude préclinique. Puis l'utilisation d'un échographe ultra-rapide pour la reconstruction des cartes de vitesses dans des gels calibrés ainsi que in-vivo. L'Elastographie passive par résonnance magnétique a été également mise en place pour imager les mouvements naturels dans le cerveau d'un volontaire sain et la réalisation d'une tomographie de longueurs d'ondes. En optique pour des applications en ophtalmologie ou en dermatologie, la faisabilité de l'Elastographie passive par cohérence optique a été démontrée dans un gel puis in-vivo dans l'œil d'une souris pour des. Puis une preuve du concept d'un dispositif d'imagerie d'ondes de surfaces complètement optique été testé dans des gels plan, courbé, isotrope ou anisotrope. Finalement, la limite de la résolution de l'Elastographie passive par ultrason est évaluéeThe aim of this thesis was the development of a new approach called passive elastography. This approach is inspired from noise correlation methods well developed in seismology and time reversal technics in acoustics. Passive elastography uses shear waves naturally induced in the human body to extract its mechanical properties of soft tissue. The feasibility of this method was tested in several applications. First in ultrasound, slow frame rate ultrasound scanner was used to monitor high intensity focused ultrasound treatment on porcine pancreas. Then, an ultrafast ultrasound scanner was used to retrieve shear wave speed map in a calibrated phantom and in-vivo. Second, Magnetic resonance elastography was implemented to image natural motion in the brain of healthy volunteers and conduct shear wavelength tomography. Third, of ophthalmological and dermatological applications, optical coherence passive elastography was tested in a phantom and a cornea of healthy mouse. Also, a fully optical setup was established to image surface wave for elastography applications. Finally, the resolution limit of elastography was measured using and ultrasound ultrafast scanner
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Larose, Eric. "Diffusion multiple des ondes sismiques et expériences analogiques en ultrasons." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://www.theses.fr/2005GRE10100.
Анотація:
Cette thèse porte sur la propagation des ultrasons et des ondes sismiques de la coda en milieu hétérogène. Nous proposons deux méthodes d'analyse de l'information portée par la phase des signaux diffus. 1) La localisation faible des ondes sismiques (-rétrodiffusion cohérente) a été observée sur un volcan (Auvergne). Cette expérience démontre la présence de diffusion multiple dans la coda et permet de quantifier le degré d'hétérogénéité du milieu. 2) Une technique d'imagerie passive a ensuite été développée: elle permet de faire de l'im'agerie "sans source" en corrélant les ondes de la coda ou du bruit ambiant. Initialement développée pour les milieux fermés, ces travaux démontrent l'applicabilité de la méthode aux milieux ouverts et diffusants. Une interprétation physique reposant sur une analogie entre les corrélations et le retournement temporel a été proposée. Une étude approfondie du phénomène d'asymétrie temporelle des corrélation a été menée, fondée sur des simulations numériques, sur le traitement de coda sismiques acquises en Alaska, et sur une expérience analogique en ultrasons (croûte terrestre analogique). L'importance de la position des sources et le rôle de la diffusion ont été démontrés. La technique d'imagerie passive a été appliquée à l'imagerie ultrasonore d'un milieu stratifié par tomographie passive, à l'imagerie d'une interface et de deux, diffuseurs isolés, et enfin au bruit sismique enregistré sur la Lune pendant la mission Apollo 17 (1972). La technique d'imagerie passive est donc opérationnelle sur d'autre planètes que la Terre, elle pourra être mise en oeuvre dans les futures missions spatiales, en particulier sur la Lune et sur MarsThis thesis manuscript is devoted to the study of the seismic and ultrasonic wave propagation in complex media. Two methods are proposed to take advantage of the phase information contained in diffuse waves. 1) Weak localization of seismic waves is observed on a volcano (Auvergne). This field experiment demonstrates the presence of multiple scattering in coda waves, and allows the direct measurement of the transport mean free path of the sub-surface that quantifies the heterogeneities. 2) A passive imaging technique is also proposed : it is based on the correlation of diffuse field or noise, a correlation that yield the elastic or acoustic Green function between passive sensors as if one of them was a source. Initially applied to ultrasonic cavities, this technique is generalized to open scattering media. A physical interpretation based on a Time-Reversal analogyis proposed. The time symmetry of the correlations is studied, with means of numerical simulations, seismic experiment in Alaska, and ultrasonic experiment in the lab using a small medium ana logo us to the Earth's crust. The role of scattering and source position is emphasized. The passive imaging technique is used to perform the tomography of a layered medium, to image of interfaces and localized reflectors. Ln the end this technique is applied to Lunar seismic noise records, acquiered by four geophones emplaced on the Moon during Apollo 17 mission (1972). This last observation demonstrates the feasibility of correlating the noise to image the subsurface on other planets than the Earth which should provide a novel avenue for future extraterrestrial exploration missions
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Graciet, Christophe. "Imagerie quantitative par ultrasons de propriétés de matériaux composites." Bordeaux 1, 1996. http://www.theses.fr/1996BOR10574.
Анотація:
A l'issue d'un impact, les proprietes acoustiques et geometriques d'une plaque de composites sont modifiees. L'evolution de ces proprietes au voisinage de la zone impactee peut etre etudiee grace a l'utilisation d'un faisceau ultrasonore focalise. L'objet de cette etude est de developper un outil afin de contribuer a la comprehension des mecanismes d'endommagement d'un composite verre/epoxyde impacte sous faible energie. La faible focalisation du faisceau ultrasonore permet d'acceder a la constante d'elasticite complexe suivant la normale a la plaque, notee *c11. La partie reelle de cette constante c11, representative du comportement elastique du materiau, est fonction de la celerite des ondes et de la masse volumique. La partie imaginaire c11 est quant a elle representative du caractere viscoelastique du materiau. La mesure locale de ces trois parametres ne peut se faire sans la connaissance exacte de l'epaisseur au point de mesure. L'analyse de la reponse du traducteur focalise, basee sur la theorie du spectre angulaire, a montre la necessite de definir empiriquement la fonction pupillaire de l'ensemble traducteur + lentille, afin d'isoler l'information relative aux caracteristiques du materiau. Le probleme direct etant alors resolu, l'optimisation de la reponse du systeme conduit a la mesure des quatre parametres. Cette optimisation est precedee d'une etude de sensibilite de la reponse du systeme aux variations des divers parametres, ce qui conduit a la determination de la plage frequentielle menant a la meilleure precision des resultats
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Elbes, Delphine. "Thermothérapies par ultrasons focalisés et radiofréquences guidées par imagerie de résonance magnétique." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14683/document.
Анотація:
La thèse s’articule autour du développement des thermothérapies hépatique et cardiaque guidées par Imagerie de Résonance Magnétique (IRM). La première partie est axée sur le développement d’une méthode permettant d’augmenter la taille des lésions induites par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU). Le seuil de d’intensité acoustique fut déterminé par IRM de la force de radiation acoustique et l’effet caractérisé par IRM de température ex vivo et in vivo dans le foie de porc. La deuxième partie présente le développement d’une méthode permettant une focalisation HIFU hépatique intercostale avec utilisation de la déflection électronique du faisceau pour le suivi du mouvement respiratoire ou /et une ablation multipoint. La méthode proposée repose sur une mise à jour des éléments du transducteur HIFU à désactiver en fonction du point de focalisation sélectionné, à partir d’une projection géométrique de l’ombre des côtes sur la surface du transducteur, mesurée sur des images IRM anatomiques. Nous avons montré qu’il est possible de réduire significativement le chauffage des côtes tout en conservant une élévation de température dans le foie suffisante pour induire une lésion thermique. La troisième partie expose la mise en place de l’IRM de température pour le monitoring des ablations par radiofréquences (RF) dans le cœur. Plusieurs aspects sont abordés, notamment la précision de la thermométrie, la possibilité de réaliser des ablations thermiques par cathéter RF sous IRM de température in vivo dans le cœur de brebis, ainsi que l’utilisation du cathéter comme sonde d’imagerie dans l’objectif d’accroitre la précision de la thermométrie cardiaqueMy manuscript studies the development of mini and non invasive thermotherapies guided by magnetic resonance imaging (MRI) in the treatment of hepatic and cardiac diseases. The first part was the development of a method to increase the lesion size, induced by HIFU, and based on bubble enhanced heating (BEH). The acoustic power threshold of the BEH was determined by MR acoustic radiation force imaging (MR-ARFI) and the thermal effect was characterized by MR thermometry on ex vivo and in vivo in pig livers. The second part developed a strategy to perform HIFU through the rib cage using beam steering to track the respiratory movement or to performed multipoint ablation while avoiding heating of ribs. Transducer elements localized in the geometric projection of the shadow of ribs, relatively to the targeted focal point, were switched off.The third part was the development of the MR thermometry on the heart for the monitoring of radiofrequency ablation (RFA). Several aspects were investigated, in particular the thermometry precision, the feasibility to perform catheter radiofrequency ablation under MR thermometry in vivo in a sheep heart, the possibility to use the catheter as an MR antenna to increase spatial resolution of MR thermometry images
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MARTIN, DIDIER. "Propagation d'ondes et imagerie en milieux anisotropes par laser ultrasons." Paris 7, 1993. http://www.theses.fr/1993PA077185.
Анотація:
L'objet de cette these est l'etude de quelques effets de l'anisotropie elastique sur la propagation d'ondes ultrasonores ainsi que ses consequences sur l'imagerie. Le systeme experimental utilise est base sur l'emploi d'un laser pulse en emission et d'un interferometre laser - ou d'un transducteur piezo-electrique - en reception. Un interet particulier est porte en premiere partie sur les diagrammes de directivite en emission et en reception des systemes experimentaux. La simultaneite des mecanismes thermoelastique et d'ablation lors de la generation ultrasonore a la surface d'un solide a ete demontree. La seconde partie expose d'une part les resultats d'une etude comparee d'une modelisation numerique et physique d'une meme experience apparentee a une experience de sismique de prospection entre puits. D'autre part, sont commentes les resultats d'une caracterisation experimentale de quelques effets de l'anisotropie sur le champ de propagation d'ondes ultrasonores (ondes de volume, d'interface et de surface), comme l'effet de triplement des ondes quasi-transversales et l'effet de focalisation - defocalisation - des faisceaux acoustiques. Enfin, la troisieme partie presente les resultats de modelisations d'experiences de sismique reflexion, a deux dimensions, dans des milieux isotropes et anisotropes. L'etude des reflexions dans un milieu naturel mais fortement anisotrope (schiste ardoisier) et l'influence de l'anisotropie sur les images reconstituees par traitements (migration) isotrope et anisotrope des enregistrements sont presentees. Nous avons demontre la necessite d'adopter un algorithme anisotrope afin d'imager correctement les structures au risque d'obtenir une image floue (anomalie de focalisation due a une mauvaise vitesse de migration) et/ou un positionnement errone des reflecteurs (effet de delocalisation du a la distinction entre la direction d'energie et la direction de phase). En conclusion, nous avons pu observer que ce systeme experimental au stade actuel de developpement technologique est un outil de recherche performant. Cependant, sa faible sensibilite, sa dynamique de reception limitee et la lourdeur de sa mise en uvre le rendent actuellement inadapte a la realisation d'experiences a grandes echelles comme avec les cuves acoustiques traditionnelles
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Gâteau, Jérôme. "Imagerie ultrasonore ultrarapide d'événements de cavitation : application en thérapie par ultrasons et imagerie de détection." Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA077013.
Анотація:
L'initiation de la cavitation dans un milieu aqueux se traduit par l'apparition d'une ou plusieurs inclusions gazeuses micrométriques. Elle peut être obtenue acoustiquement par activation de nucléi, et est alors nommée nucléation acoustique de bulles. Nous nous intéressons à la nucléation induite par excitation brève (quelques cycles) et de forte amplitude (ordre du MPa). Les bulles, créés par la dépression acoustique, sont transitoires (dissolution). Les propriétés des tissus biologiques en terme de nucléation de bulles sont peu connues. Elles sont accessibles acoustiquement, car la formation d'une bulle engendre l'apparition d'un nouveau diffuseur, détectable activement (échographie). De plus, chaque événement de cavitation conduit à une émission acoustique, enregistrable en écoute passive. Ce travail de thèse utilise l'imagerie ultrasonore ultrarapide (acquisition simultanée à forte cadence sur un réseau de transducteurs) afin de détecter et étudier les événements de cavitation. D'une part, la nucléation de bulles isolées et leur détection passive à travers le crâne permettent, via le retournement temporel, d'optimiser la focalisation adaptative pour une thérapie ultrasonore non invasive du cerveau. D'autre part, la formation de bulles dans les tissus biologiques diffusants (muscle) et leur dissolution sont détectées avec une grande sensibilité en combinant détection passive et active. Des expérimentations in vivo sur encéphale de mouton, et in vitro sur sang animal montrent de plus le caractère aléatoire de la nucléation dans les tissus biologiques, et le recourt à des pressions négatives fortes (< -12MPa) pour observer son occurrence in vivoThe onset of cavitation activity in an aqueous medium is linked to the formation of gas/vapour-filled cavities of micrometric size. This formation can be acoustically mediated and is then called acoustic bubble nucleation. We focus here in the activation of seed nucléi by short (a few cycles) and high amplitude ultrasonic excitation (order of magnitude MPa). Bubbles are generated during the rarefaction phase of the wave and are transient (they dissolve). The nucleation properties of biological tissues are little known. However, they can be assessed using ultrasound: the formation of a bubble results in the appearance of a new scatterer (which can be detected with a pulse-écho detection), and each cavitation event generates an acoustic emission (detected with passive reception). In n this PhD manuscript, we use ultrafast ultrasound imaging (simultaneous acquisition on an array of transducers with a high frame rate) to detect cavitation events. Two in vitro applications were first validated. On one hand, bubble nucleation was performed through a human skull, and transcranial passive detection of a single cavitation event was used in a time reversal process to optimize adaptive focusing for thermal therapy of brain tissue. On the other hand, the formation and dissolution of bubbles in scattering biological tissues (muscle) were detected with a high sensitivity by combining passive detection and ultrafast active imaging. Finally, in vivo experiments on sheep's brain, and others in vitro on animal blood showed that nucleation in biological tissue is a random phenomenon, and high negative pressure are mandatory to initiate nucleation in vivo (< -12MPa)
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Roux, Christian. "Evaluation de l'os humain par ultrasons : application à l'ostéoporose." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1049.
Анотація:
Le but de ce travail est d'évaluer l'intérêt de la mesure en transmission de paramètres ultrasonores pour estimer la solidité du squelette humain. Nous avons mesuré 2 paramètres : l'atténuation (essentiellement) et la vitesse d'un faisceau ultrasonore, sur l'os du talon, le calcanéum, qui est représentatif du squelette. A partir des résultats d'un premier appareil nécessitant un bain d'eau, nous avons évalué deux progrès techniques : l'utilisation d'un gel de contact, et la création d'une image du paramètre mesure, permettant de faire la mesure dans une zone d'intérêt précise de l'os. Ce travail, réalisé chez plus de 1 700 sujets, nous a permis de préciser les propriétés métrologiques de la technique, et d'établir des recommandations quant à son utilisation en pratique médicale, en particulier dans le diagnostic de l'ostéoporose.
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Gesnik, Marc. "Imagerie fonctionnelle par ultrasons de la rétine et des fonctions visuelles cérébrales." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLET011/document.
Анотація:
Ces travaux de thèse portent sur les récents progrès de l’imagerie fonctionnelle par ultrasons et ses nouvelles applications en ophtalmologie. Dans le cadre d’un projet mêlant physique des ondes, imagerie, neurosciences et ophtalmologie, nous avons appliqué cette technologie à l’imagerie du système visuel et à l’étude préclinique de thérapies le ciblant. Au cours de ce projet, nous avons accompagné nos études précliniques de progrès constants dans notre imagerie.Un dispositif permettant l’imagerie du cerveau en 3 dimensions a été conçu. Cette imagerie a été réalisée en temps réel, ou à une fréquence ultrasonore de 30 MHz grâce au procédé d’entrelacement. Grâce à une connaissance a priori de l’architecture vasculaire cérébrale et de l’effet Doppler, il est possible de réaliser une décomposition spectrale des écoulements sanguins cérébraux selon leurs vitesses et de leurs orientations.Ceci a permis une étude des fonctions visuelles du rat et du primate non-humain. Nous avons imagé la rétine du primate en Doppler de puissance, mais sa forte mobilité en fait un organe délicat à imager en imagerie fonctionnelle. En revanche, nous avons réalisé une imagerie fonctionnelle de la rétine de rat à 30 MHz. Nous avons caractérisé en détail le système visuel cérébral de ce rongeur. Nous avons mis en évidence ses principales structures et redémontré leurs caractéristiques les plus connues, comme leur organisation rétinotopique ou leur différence de temps de réponse neurovasculaire à un stimulus. Des animaux traités par des thérapies de restauration visuelle a été imagée. La première imagerie de primates non-humains anesthésiés puis éveillés et exécutant une tâche comportementale, et la détection de variations de flux sanguins dues à des erreurs uniques ont été réalisées. Enfin, une étude préclinique aiguë et une étude chronique de traitements ayant des effets neurovasculaires ont été menées grâce au suivi du flux sanguin par nos procédésThis thesis focuses on recent improvements in the functional ultrasound imaging (fUS) technique and their applications in the field of ophthalmology. Within the framework of a synergetic project blending waves physics, medical imaging, neuroscience and ophthalmology, fUS was shown to be capable of imaging and studying the visual system of healthy and diseased animals for the purpose of preclinical studies. To tackle these issues, constant upgrades in the fUS technique had to support the preclinical studies.An experimental set-up was built to image the visual pathway in three dimensions with fUS. Using a new imaging facility, fUS was proven to be feasible in real time and at high ultrasound frequencies such as 30 MHz. Interleaved sampling had to be implemented in that case. Furthermore, the a priori knowledge of the vascular cerebral architecture and the Doppler Effect were exploited to spectrally decompose cerebral blood flux and vessels according to their velocities and orientations.Leveraging these improvements, functional ultrasound imaging of rats and non-human primates was performed. Primate retina was imaged with Power Doppler, but proved to be too mobile to be functionally imaged. However, fUS has been performed on rat retina after 30 MHz fUS imaging had been implemented. The rat visual pathway has then been characterised with fUS. Some of its known features where highlighted such as its retinotopic organisation or the time response differences between some of its structures. The same set-up has been leveraged to map the cerebral activity of animal that underwent visual restauration therapies. These tools were then used to map cerebral activity in anesthetized and awake and behaving monkeys. Unique blood volume variations due to unique mistakes were detected. These tools were finally applied to two preclinical trials on a depressive state of the brain vascular contractility. Blood volume and blood velocity changes were highlighted throughout an acute and a chronical study
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Sandrin, Laurent. "Elastographie impulsionnelle par ultrasons : du palpeur acoustique à l'imagerie ultrarapide." Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066538.
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Souchon, Rémi Chapelon Jean-Yves. "Application de l'élastographie à l'imagerie du cancer de la prostate et à sa thérapie par ultrasons focalisés rostate cancer detection and HIFU therapy monitoring using elastography /." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=souchon.
Анотація:
Thèse doctorat : Images et Systèmes : Villeurbanne, INSA : 2004.Thèse rédigée en anglais. Introduction et conclusion en français et en anglais. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 113-118. Publications de l'auteur, 3 p.
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Macé, Emilie. "Développement d'une nouvelle modalité d'imagerie fonctionnelle cérébrale et étude de l'élasticité du cerveau par ultrasons." Paris 7, 2012. http://www.theses.fr/2012PA077212.
Анотація:
Dans cette thèse, nous étudions le potentiel apport en neuroimagerie de l'imagerie ultrasonore ultrarapide, une technique basée sur l'utilisation d'ondes planes pour acquérir des images ultrasonores à haute cadence (= 20 kHz). D'abord nous avons développé une nouvelle modalité d'imagerie fonctionnelle cérébrale appelée ultrasons fonctionnels (fUS) capable d'imager l'ensemble du cerveau à haute résolution spatiotemporelle (100 μm, 200 ms). Pour cela, nous avons combiné imagerie ultrarapide et focalisation synthétique en émission pour augmenter d'un facteur 100 la sensibilité de l'imagerie Doppler et ainsi pouvoir détecter les flux sanguins dans les microvaisseaux cérébraux dont la dynamique reflète l'activité neuronale locale. Nous avons validé le fUS in vivo chez le rat en cartographiant l'activation cérébrale induite par des stimuli sensoriels. Ensuite, nous avons pu visualiser par fUS la dynamique d'une crise d'épilepsie, pathologie jusqu'alors peu accessible à l'imagerie. Enfin, nous avons réalisé une séquence fUS mieux résolue temporellement (30 ms) afin d'observer l'effet de la pulsatilité sur les flux cérébraux. Dans un deuxième temps, nous avons adapté le mode d'élastographie "Supersonic Shear Imaging" basé sur l'imagerie ultrarapide afin de produire des cartes d'élasticité du cerveau. Nous l'avons ensuite appliqué à un modèle de rat d'ischémie cérébrale transitoire. Nous avons observé pour la première fois le ramollissement des tissus cérébraux ischémiques tout en suivant en parallèle l'impact de l'ischémie sur la microvascularisation grâce au nouveau mode Doppler. Ces nouveaux modes sont prometteurs pour la recherche mais aussi en pédiatrie et en neurochirurgieIn this thesis, we investigate the possible contribution of ultrafast ultrasound imaging in neuroimaging. Ultrafast imaging is a technique using plane wave emissions to acquire ultrasonic images at high frame rate (~ 20 kHz). First, we developed a new brain functional imaging modality called functional ultrasound (fUS) that can image the whole brain at high spatiotemporal resolution (100 μm, 200 ms). For that, we combined ultrafast imaging and synthetic focusing in emission to increase the sensitivity of Doppler imaging by a factor 100 and thus to detect blood flow in cerebral microvessels whose dynamics is linked to local neuronal activity. We validated fUS by mapping in vivo the brain activation induced by various sensory stimuli. Then, we were able to follow by fUS the dynamics of an epileptic seizure, a pathology very challenging for imaging up to now. Finally, we designed a fUS sequence with higher temporal resolution (30 ms) to observe the effect of pulsatility on cerebral blood flow. In a second step, we adapted the "Supersonic Shear Imaging" technique based on ultrafast imaging to map brain elasticity. We then applied it to a rat model of transient cerebral ischemia. We observed for the first time the softening of ischemic tissue and, simultaneously, we followed the stroke impact on brain microvascularization with our new Doppler mode. These new modes are promising not only in neuroscience research but also for their clinical applications in pediatry and neurosurgery
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Souchon, Rémi. "Application de l'élastographie à l'imagerie du cancer de la prostate et à sa thérapie par ultrasons focalisés." Lyon, INSA, 2004. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0018/these.pdf.
Анотація:
Un système d'imagerie de la prostate par élastographie ultrasonore a été développé. Il utilise un ballon rempli d'un liquide de couplage ultrasonore pour comprimer la prostate. La faisabilité de visualiser l'anatomie prostatique ainsi que des tumeurs bénignes et malignes de la prostate in vitro est démontrée. L'importance de la rapidité de l'acquisition pour obtenir des images de qualité in vivo est ensuite mise en évidence. Il est alors montré que ce système permet de détecter le cancer et de visualiser les effets de la thérapie par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) in vivo. Enfin il est montré in vitro qu'il est possible de visualiser la formation d'une lésion HIFU élémentaire en utilisant seulement l'élévation de température pour former l'imageAn ultrasonic imaging device for prostate elastography was developed. A balloon filled with a coupling liquid served as a compressor. In vitro, the system was capable of imaging the anatomy of the prostate as well as benign and malignant tumors. Then the major influence of the acquisition frame on the image quality in vivo was demonstrated. The system was shown to be able to detect prostate cancer and to visualize the effects of high intensity focused ultrasound (HIFU) therapy in vivo. It was finally shown in vitro that the formation of an elementary HIFU lesion could be observed by passive elastography, using only temperature elevation to create the elastogram
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Al, Sabbagh Chantal. "Liposomes thermosensibles furtifs pour l'administration du 5-Fluorouracile déclenchée par ultrasons." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA114819/document.
Анотація:
Nous avons optimisé des liposomes thermosensibles, encapsulant un principe actif anticancéreux, le 5-Fluorouracile (5-FU), afin de déclencher sa libération par une hyperthermie locale modérée (39-42°C) induite par des ultrasons focalisés. L'hyperthermie sera appliquée au niveau de la tumeur, afin d'améliorer l’efficacité thérapeutique et de réduire la toxicité systémique. Les liposomes ont été formulés par hydratation du film lipidique en mélangeant la 1,2-dipalmitoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DPPC) pour sa thermosensibilité à 41,5 ± 0,5°C, le cholestérol (CHOL) pour favoriser la stabilité des liposomes vis-à-vis des composants du sang, et le 1,2-distéaroyl-sn-glycéro-3-phosphoéthanolamine-N-[méthoxy(polyéthylène glycol)-2000] (DSPE-PEG) pour assurer la furtivité de la formulation. Les expériences ont confirmé que les liposomes formulés à base de DPPC/CHOL/DSPE-PEG dans un ratio molaire 90 : 5 : 5 mol% sont thermosensibles. Des liposomes composés du même mélange lipidique dans un rapport 65 : 30 : 5 mol% ont été considérés comme contrôle négatif non thermosensible. L’optimisation de l’encapsulation passive du 5-FU a permis d’obtenir une efficacité d’encapsulation (5-FU encapsulé/5-FU total) de 13%, mais le 5-FU est très faiblement retenu (12%) dans la cavité aqueuse des liposomes du fait du gradient osmotique à la dilution. La rétention du 5-FU a été optimisée (93%) par la technique d’encapsulation active basée sur la complexation intraliposomale du 5-FU avec le complexe cuivre-polyéthylèneimine préalablement encapsulé dans les liposomes. Cette technique a également permis d’améliorer l’efficacité d’encapsulation d’un facteur trois environ (37%), avec un taux de charge (ratio final 5-FU/lipides, mole/mole) de 50% environ. Nous avons alors obtenu des liposomes thermosensibles d'un diamètre hydrodynamique de 65 nm et de charge de surface de -10 mV. Les liposomes non thermosensibles, ont été caractérisés par un diamètre hydrodynamique de 105 nm et une charge de surface de -4,9 mV. La libération du 5-FU déclenchée par une hyperthermie induite par des ultrasons focalisés a été mesurée in vitro. En réponse à une hyperthermie de 42°C, les liposomes thermosensibles libèrent 68% de leur contenu, au bout de 10 min, alors que les liposomes non thermosensibles en libèrent moins de 20%. En outre, la cytotoxicité des liposomes encapsulant le complexe 5-FU-cuivre-polyéthylèneimine a été évaluée vis-à-vis de la lignée cellulaire HT-29 du carcinome colorectal humain. Les résultats ont révélé que les lipides à une concentration de 800 µM ne sont pas cytotoxiques (80% de viabilité). De plus, la complexation du 5-FU n’influence pas sa cytotoxicité ce qui prouve que la toxicité provient du 5-FU et non des excipients. En revanche, l’encapsulation du complexe 5-FU-cuivre-polyéthylèneimine dans les liposomes induit une diminution de la concentration inhibitrice médiane de 115 (solution du complexe) à 49 µM environ, corrélée à leur internalisation cellulaire. La pharmacocinétique chez des souris porteuses d’un modèle de tumeur colorectale HT-29 xénogreffée a montré que les liposomes permettent de prolonger d’un facteur 1,4 la demi-vie plasmatique de distribution du 5-FU. De plus, les aires sous la courbe des concentrations plasmatiques sur 24 h sont 1,9 et 2,9 fois plus élevées lorsque le 5-FU est administré sous forme de liposomes thermosensibles et non thermosensibles, respectivement, par rapport à la solution de 5-FU. Enfin, les liposomes non thermosensibles augmentent significativement d'un facteur 2 l'accumulation du 5-FU dans la tumeur par rapport à la solution de 5-FU. En conclusion, les liposomes thermosensibles développés présentent un fort intérêt pour une application thérapeutique en combinaison avec des ultrasons focalisésWe optimized thermosensitive liposomes encapsulating an anticancer drug, 5-Fluorouracil (5-FU), in order to trigger the release upon focused ultrasound-mediated mild hyperthermia at the tumor. This approach would improve drug efficacy and would lower side effects. Liposomes were prepared by the lipid hydration method by mixing 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC) for its temperature sensitivity at 41.5 ± 0.5°C, cholesterol (CHOL) to promote liposome stability towards blood components, and 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-2000] (DSPE-PEG) to confer stealthiness to the formulation. The experiments confirmed that the liposomes formulated with DPPC/CHOL/DSPE-PEG in a molar ratio 90:5:5 mol% are thermosensitive, while liposomes composed of the same lipid mixture in a ratio 65:30:5 mol% were considered non thermosensitive negative control. The optimization of passive encapsulation of 5-FU yielded an encapsulation efficacy (encapsulated 5-FU/total 5-FU) of 13%. 5-FU was, however, very weakly retained (12%) in the aqueous core of liposomes following dilution due to the generation of an osmotic gradient. The retention of 5-FU has been optimized (93%) by the active encapsulation technique based on the intraliposomal complexation of 5FU with copper-polyethylenimine complex encapsulated beforehand into liposomes. This technique also improved 5-FU encapsulation efficacy by 3-fold (37%), yielding a loading efficiency (final drug/lipid ratio, mol/mol) of approximately 50%. The resulting thermosensitive liposomes and non thermosensitive liposomes have a hydrodynamic diameter and a surface charge around 65 nm and -10 mV, and 105 nm and -4.9 mV, respectively. Heat-triggered drug delivery was evaluated using focused ultrasound, and showed a release of 68% of the encapsulated 5-FU from thermosensitive liposomes, within 10 min, whereas release remained below 20% for the non thermosensitive formulation. Furthermore, the cytotoxicity of 5-FU-copper-polyethylenimine complex-loaded liposomes towards HT-29 human colorectal carcinoma cell line was evaluated. Results revealed that lipids at a concentration of 800 µM are not cytotoxic (80% viability). Moreover, 5-FU complexation has no impact on its cytotoxic activity, disclosing that liposomes toxicity arose from 5-FU and not from the excipients. Nevertheless, 5-FU-copper-polyethylenimine complex-loaded liposomes exhibited a lower half maximal inhibitory concentration of 49 µM compared to 115 µM for complex solution. This enhancement of cytotoxicity was attributed to the cellular internalization of liposomes. Pharmacokinetics in mice bearing HT-29 xenograft tumor showed that liposomes can extend the plasma distribution half-life of 5-FU by a factor 1.4. Furthermore, areas under the concentration-time curve over 24 h were higher by 1.9- and 2.9-fold when the drug was encapsulated into thermosensitive and non thermosensitive liposomes, respectively, compared to free 5-Fluorouracil. Finally, non thermosensitive liposomes significantly increased 5-FU accumulation in tumor by 2-fold, compared to 5-FU solution. In conclusion, these 5-FU-loaded thermosensitive liposomes represent valuable carriers to investigate the therapeutic efficacy following focused ultrasound-mediated heat application
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Lucidarme, Olivier. "Quantification non invasive de la microcirculation par imagerie ultrasonore fonctionnelle de contraste avec les techniques de destruction reperfusion." Paris 12, 2003. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990002118320204611&vid=upec.
Анотація:
Ce travail a pour but d'étudier la quantilication de la microcirculation à l'aide des produits de contraste ultrasonores. Nous avons décrit in vitro et in vivo le 'phénomène d'entrée de coupe" qui introduit une distorsion des courbes de destruction-reperl si les vaisseaux qui perfusent la zone de mesure sont préalablement inclus dans le plan image. Nous avons validé in vitro un modèle cinétique basé sur l'étude de la phase de destruction des microbulles. Il a permis d'obtenir des estimations quantitatives de flux au cours d'acquisitions d'1 à 2 s. Nous avons enfin étudié un modèle de néoangiogénèse non tumorale chez 36 souris. Les mesures ultrasonores (en phase de destruction) du volume de la microcirculation ont montré une meilleure corrélation avec l'étendue histologique de la microcirculation qu'avec sa densité. La mesure ultrasonore de la vitesse des microbulles n'a montré aucune variation au cours du développement de la microcirculationOur aim was to study the potential for quantitative contrast enhanced functional ultrasound imaging (fUSI) to assess microcirculation. We described in vitro and in vivo the "entrance in the section phenomenon" that introduces a distortion of the refilling curves when the vessels that feed the region or interest have previouslv traveled across the ultrasound tield. We validated in vitro a b model based on the destruction phase of microhuhbles during ultrasound emission. This model allows the estimation of quantitative flow data during acquisitions of only 1 or 2 seconds. We finally studied a non tumor angiogenesis model in 36 mice. Ultrasound measurement (during the destruction phase) ot' the Uractional blood volume in a gel impregnated with growth exhihited a higher correlation vith the fractional vascularized area of gel than with the microvascular density. Microbubble velocity assessed on fUSI did not change as mi crocirculation increased
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Lucidarme, Olivier Berger Geneviève. "Quantification non invasive de la microcirculation par imagerie ultrasonore fonctionnelle de contraste avec les techniques de destruction reperfusion." Créteil : Université de Paris-Val-de-Marne, 2003. http://doxa.scd.univ-paris12.fr:80/theses/th0211832.pdf.
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Rouviere, Olivier. "Apport de l'imagerie au traitement du cancer de prostate par ultrasons focalises de haute intensité." Lyon 1, 2003. http://www.theses.fr/2003LYO10121.
Анотація:
Nous avons tenté, dans ce travail, d'améliorer l'évaluation radiologique des patients traités par HIFU transrectaux pour cancer de prostate dans 4 directions différentes. 1. Meilleure définition de la cible : l'IRM dynamique après injection de gadolinium semble une technique prometteuse de localisation du cancer à l'intérieur de la glande. Dans un premier temps, nous avons obtenu les courbes de rehaussement du cancer de prostate et des tissus sains avoisinants et nous avons cherché à en déduire la meilleure fenêtre d'imagerie. Nous avons ensuite appliqué cette technique aux patients présentant une récidive après traitement radiothérapique et prouvé que, dans ce sous groupe, l'imagerie dynamique permettait une meilleure visualisation du cancer que l'IRM T2 classique. 2. Appréciation de la zone traitée : nous avons montré que l'IRM permettait une évaluation fiable des limites de la zone traitée par les HIFU; en revanche, elle ne permet pas d'apprécier la qualité de la nécrose. Une étude de faisabilité a montré que l'élastographie échographique pouvait aussi montrer les limites de la zone de nécrose induite par les HIFU. 3. Recherche de facteurs pronostiques : nous avons montré que la perfusion prostatique (appréciée par Doppler couleur) n'influait pas sur la qualité de la nécrose induite par les HIFU et que le Doppler ne pouvait donc pas prédire les résultats du traitement. 4. Suivi post-thérapeutique : le Doppler couleur peut détecter les foyers tumoraux résiduels après traitement HIFU mais notre évaluation a montré que ses performances ne permettaient pas de se passer des biopsies systématiques de contrôle
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Baranger, Jérôme. "Applications de l’imagerie ultrarapide par ultrasons à l’étude de phénomènes transitoires vasculaires et neuronaux." Thesis, Sorbonne université, 2019. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=http://theses-intra.upmc.fr/modules/resources/download/theses/2019SORUS571.pdf.
Анотація:
Ces travaux de thèse portent sur l’application de l’imagerie ultrarapide par ultrasons à la détection de phénomènes transitoire vasculaires et neuronaux. Premièrement, on s’est attelé à améliorer la détection des flux sanguins en Doppler ultrarapide, en procédant à l’automatisation d’un filtre entre signaux tissulaires et sanguins, basé sur la décomposition en valeurs singulières (SVD). On a introduit le concept de matrice de similarité spatiale afin de pouvoir optimiser les paramètres de filtre SVD de façon adaptative. Secondement, l’étude des fluctuations des micro-flux sanguins cérébraux, fondement de l’imagerie fonctionnelle par ultrasons (fUS), a été appliquée aux nouveau-nés humains. Cela a impliqué la réalisation d’un système permettant de fixer une sonde échographique sur la tête d’un nourrisson. L’acquisition de volumes échographiques plan-par-plan permet le recalage spatial d’un atlas cérébral du nouveau-né. Celui-ci délimite des zones cérébrales dans les acquisitions de fUS. L’étude des oscillations spontanées de volume cérébral sanguin au sein de ces zones et leurs niveaux de corrélations mutuelles révèle la connectivité fonctionnelle. Une analyse dynamique a dévoilé des réseaux anormaux chez un patient pathologique. Enfin, il a pu être montré que les zones corticales étaient les plus impliquées dans la connectivité inter-hémisphérique. Troisièmement, l’imagerie ultrarapide a été appliquée à un mystère de la physiologie : les bruits de Korotkoff utilisés pour la prise de tension artérielle. On a pu montrer que ces bruits sont causés par le passage de l’onde de pouls, amplifiée et déformée par le brassard du tensiomètreThis thesis focuses on the application of ultrafast ultrasound imaging to the detection of transient vascular and neuronal phenomena. First, efforts have been made to improve the detection of blood flow with ultrafast Doppler, by automating a filter between tissue and blood signals, based on singular value decomposition (SVD). The concept of spatial similarity matrix has been introduced in order to adaptively optimize the SVD filter parameters. Second, the study of cerebral blood flow fluctuations, the foundation of functional ultrasound imaging (fUS), has been applied to human neonates. This involved the realization of a system to fix an ultrasound probe on the head of an infant. The acquisition of plane-by-plane ultrasound volumes allows the spatial registration of a cerebral atlas of the newborn. This delineates brain areas in fUS acquisitions. The study of spontaneous oscillations of cerebral blood volume within these zones and their levels of mutual correlations reveals the functional connectivity. Dynamic analysis revealed abnormal networks in a pathological patient. Finally, it could be shown that the cortical areas were the most involved in inter-hemispheric connectivity. Third, ultrafast imaging has been applied to a mystery of physiology: Korotkoff sounds used for blood pressure. It has been shown that these noises are caused by the passage of the pulse wave, amplified and deformed by the sphygmomanometer cuff
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Larrat, Benoît. "Méthodes de quantification des déplacements en Imagerie par Résonance Magnétique et leurs applications pour la caractérisation mécanique des tissus mous et le guidage de la thérapie par ultrasons focalisés." Phd thesis, Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077030.
Анотація:
La dureté des tissus mous est souvent modifiée en présence d'une pathologie. Les techniques récentes de mesure d'élasticité par ultrasons et par 1RM présentent donc un fort potentiel médical. Le premier chapitre de ce manuscrit introduit ces techniques. La précision des méthodes d'inversion employées pour calculer les propriétés viscoélastiques à partir des données expérimentales est discutée pour les techniques de « Supersonic Shear Imaging » (SSI) et de « Magnetic Resonano Elastography ». (MRE) Dans le second chapitre, l'élastographie par IRM à haut champ magnétique est appliquée sur des modèles de rongeurs présentant différentes pathologies : stéatohépatite, maladie d'Alzheimer, sclérose en plaques. Des corrélations significatives sont trouvées entre les cartes du module de cisaillement complexe calculées et les vérifications histologiques. Le troisième chapitre étudie les liens entre la composition et la structure des tissus d'une part et leurs propriétés viscoélastiques macroscopiques d'autre part. Des courbes de dispersion des modules élastiques sont mesurées par les techniques SSI et MRE, in vivo et in vitro. Le chapitre quatre introduit une nouvelle méthode de focalisation adaptative. Les aberrations de phase subies par un faisceau ultrasonore à la traversée d'un milieu hétérogène sont corrigées par une maximisation de l'énergie acoustique au point cible. Une démonstration expérimentale de la technique e: apportée in vitro. Le dernier chapitre présente un protocole complet de guidage IRM avant, pendant, et après la thérapie transcranienne par ultrasons focalisés. Ce protocole est testé avec succès in vivo dans le cerveau de rats avec et sans tumeurs implantéesPathologies often affect tissue stiffness. Recent techniques enable to measure elasticity non invasively via ultrasound and MRI. They have shown a strong potential for medical diagnosis. The first chapter of this thesis introduces those techniques. The accuracy of the inversion algorithms used to retrieve viscoelastic properties from experimental data is discussed for the so called "Supersonic Shear Imaging" (SSI) and "Magnetic Resonance Elastography" (MRE) techniques. In the second chapter, MR-elastography is done at high magnetic field for the study of different pathologies in rodent models: steatohepatitis, Alzheime disease, plaque sclerosis. Significant correlations are found between complex shear modulus values and histological investigations. The third chapter studies the link between the composition and the structure of soft tissues on the one hand and their macroscopic viscoelastic properties on the other hand. Dispersion curves of the elastic moduli are acquired in vivo (breast, brain) and in vitro (composite gels) with the SSI and MRE techniques. Chapter four introduces a new adaptive focusing technique. Phase aberrations distort ultrasound beams propagating through heterogeneous medium. These phase aberrations are corrected via a procedure aimed at maximizing the acoustic energy at the focus. An experimental demonstration of this technique is done in vitro. The last chapter presents a complete MRI protocol for the monitoring of transcranial focused ultrasound before, meanwhile and after the therapy. This protocol is successfully validated in vivo in rats with and without implanted tumors
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Lourenco, de Oliveira Philippe. "Conception de solutions technologiques et d’outils pour le traitement d’organes par ultrasons focalisés guidés par IRM." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13963/document.
Анотація:
Le traitement par ultrasons focalisés (HIFU) associé au contrôle par l’Imagerie de Résonance Magnétique (IRM) est une méthode prometteuse pour les thermothérapies de type non invasive sur patient en respiration libre. Une solution technologique pour l’amélioration du transfert de puissance électrique vers le transducteur ultrason autour d’un système d’adaptation d’impédance ajustable a été réalisée. Un chapitre a été consacré à la caractérisation des transducteurs par la mesure et simulation du champ acoustique spatial. Les deux derniers chapitres, concernent le développement d’outils logiciels autour de l’IRM. Une méthode de caractérisation des paramètres thermiques des tissus chauffés, utile pour une qualité d’asservissement de température optimale, a été développée. Enfin, une étude de faisabilité a été menée sur le couplage des mesures de déplacements rapides par ultrasons avec les mesures robustes fournies par IRM, ceci pour un meilleur suivi du mouvement des organes mobilesTreatment with Focused Ultrasound (HIFU) combined with Magnetic Resonance Imaging (MRI) control is a promising method for xxx thermotherapy on patient free breathing. A technological solution for improving the transfer of electrical power to the ultrasonic transducer around a adjustable impedance matching system has been achieved. A chapter was devoted to the characterization of transducers acoustic field by measure and simulation. The last two chapters concern the development of software tools around the MRI. A method to determinate the thermal parameters of tissues heated, useful to compute an optimal temperature control was developed. Finally, a feasibility study has been conducted on the combination of fast ultrasound motion estimation with robust MRI motion estimation, this to improve the quality of the motion tracking
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Blaize, Kevin. "Cartographier le traitement de l'information visuelle cérébrale grâce aux ultrasons fonctionnels." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS114.
Анотація:
Le système visuel cérébral inclut le corps genouillé latéral, le colliculus supérieur et le cortex visuel. Ces structures ont été étudiées depuis les années 50 et cette étude a été possible par l’apparition de l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle ainsi que par différentes techniques optiques. Pour évaluer la résolution spatiotemporelle de la technique d’imagerie ultrasonore, nous avons mesuré les réponses visuelles des structures cérébrales sur le rat anesthésié en étudiant leur dynamique respective soit sur un seul plan, soit par reconstruction tridimensionnelle. Après avoir validé cette approche technologique sur le petit animal, nous avons appliqué cette technique sur le cortex visuel du primate non-humain éveillé. Ainsi, nous avons pu reconstruire les cartes rétinotopiques du cortex visuel en surface mais aussi en profondeur. Nous avons mis en évidence, les bandes de dominance oculaire dans V1. En accord avec certaines données anatomiques, cette mesure fonctionnelle suggère la présence d’une dominance oculaire au-delà de la couche 4, dans les couches 3 et 5 de V1. En conclusion, ces travaux de thèse ont permis de montrer l’intérêt spécifique de l’imagerie fonctionnelle par ultrasons sur le rongeur et le primate non-humain, anesthésiés et vigiles. Cette nouvelle technique d'imagerie permet la visualisation fonctionnelle à haute résolution spatiotemporelle en profondeur des aires visuelles. Cette illustration sur le système visuel met en lumière l’intérêt prometteur du déploiement de cette technique pour l’exploration fonctionnelle de structures inaccessibles en imagerie optique de surface et en dessous de la résolution de l’IRMfIn the brain, the visual system includes the Lateral Geniculate Nucleus, the Superior Colliculus and the visual cortex. These structures have been studied since the 50’s and these studies have relied on functional MRI but also on the development of functional surface microscopic imaging techniques. To examine the spatiotemporal resolution of the ultrafast ultrasound imaging technique, we measured visual responses in in the cerebral structures on anesthetized rats in one imaging plan or with a 3D reconstruction. After having validated our technology on rodents, we have applied the technique to awake non-human primate visual cortex. We reconstructed the retinotopic maps of visual cortex, at the surface and in depth. In addition, we could resolve the ocular dominance columns within V1, which represent a major functional structuration in the primary visual cortex. This functional observation suggests the presence of ocular dominance beyond layer 4 in layers 3 and 5 of V1. In conclusion, this thesis work has demonstrated that the functional ultrafast ultrasound imaging can measure activity in the visual system for both rats and non-human primates, anesthetized and awake. This new imaging technique can provide functional measures with a high spatiotemporal resolution in the deep tissue. This illustration on the visual system highlights the potential of the technique to measure functional units not accessible to optical surface analysis and below the resolution of fMRI. Future studies will have to define if this technique can still provide a better resolution than fMRI in deeper structures than 1cm
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Li, Xiang. "Nano-émulsions radio-opaques iodées pour applications précliniques en imagerie par rayons X." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAF041/document.
Анотація:
La micro-tomodensitométrie à rayons X (dite micro-CT, CT = Computed Tomography), est une technique d’imagerie de haute résolution qui consiste d’une part à mesurer l’absorption des rayons X par les tissus, et d’autre part de reconstruire les images et les structures anatomiques en 3 dimensions par traitement informatique. L’agent de contraste est une substance capable d’améliorer la visibilité des structures d’un organe ou d’un liquide organique in vivo. Ce travail de thèse a eu pour objectif le développement d’agents de contraste iodés sous formes de nano-émulsions pour des applications précliniques en imagerie biomédicale. Nous nous sommes proposés d’étudier d’une part des nano-émulsions iodées afin d’avoir une longue rémanence vasculaire in vivo, une meilleure biocompatibilité et d’autre part de mettre au point une synthèse et une formulation plus simples que celles des agents de contraste nanoparticulaires commercialisés. Trois différentes huiles iodées ont été synthétisées et utilisées comme partie contrastante dans les nano-émulsions. Enfin, les nano-émulsions de l’α-tocophérol iodé nous ont permis d’atteindre l’objectif de cette thèse. Ces nano-émulsions iodées ont montré une très bonne biocompatibilité et combinent à la fois les propriétés d’un agent de contraste à longue rémanence vasculaire et un agent de contraste spécifique du foieThe X-ray microtomography (called mico-CT, CT = Computed Tomography) is a high-resolution X-ray tomography, uses X-rays to create cross-sections of a 3D-object that later can be used to recreate a virtual model without destroying the original model. The contrast agent is a substance used to enhance the contrast of structures or fluids within the body in medical imaging. The purposes of the thesis were the development of iodine-containing nano-emulsion based contrast for preclinical applications in biomedical imaging. We proposed to study blood pool contrast agents based on iodine-containing nano-emulsions and to develop simpler procedure for the preparation of these iodine-containing nano-emulsions. Three different iodinated oils were synthesized and used as the contrasting part in the nano-emulsions. Finally, nano-emulsions of iodinated α-tocopherol have been enabled us to achieve the purpose of the thesis. These iodinated nano-emulsions demonstrated very good biocompatibility and showed prolonged and significant contrast enhancement in both bloodstream and liver tissues
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Follet, Hélène. "Caractérisation biomécanique et modélisation 3D par imagerie X et IRM haute résolution de l'os spongieux humain : évaluation du risque fracturaire." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0105/these.pdf.
Анотація:
Dans le cadre de la prévention des pathologies osseuses, l'étude présentée a pour but de tester une nouvelle méthodologie d'évaluation du risque fracturaire de l'os spongieux de calcanéum humain. En s'appuyant i) sur des données cliniques (de densité minérale osseuse, de microstructure, DXA, Scanner X, Histomorphométrie) et ii) sur des techniques d'imagerie haute définition (IRM à 78 æm et tomographie à 10 æm), l'objectif est d'estimer les propriétés mécaniques de l'os spongieux (Module d'Young et contrainte maximale de compression). Deux types d'essais mécaniques ont été mis en œuvre : essais de compression sur échantillons cubiques d'os spongieux, essai de micro-flexion sur trabécules osseuses. Différents modèles par éléments finis (MEF) de ces essais ont été construits et permettent de déterminer les propriétés mécaniques du tissu trabéculaire. Le risque fracturaire pourrait être évalué par quantification de la charge de ruine et du degré de déformation de ce tissu. Les résultats de cette méthodologie sont alors confrontés aux méthodes classiques d'évaluation clinique du risque fracturaireTo prevent bone pathology, the aim of this study is to test a new methodology to evaluate fracture risk of human calcaneus cancellous bone. By using i) clinical data (bone mineral density, microstructure, DXA, Scanner X, Histomorphometry) and ii) high definition imaging techniques (RMN at 78 µm and µComputed Tomography at 10µm), it will be possible to estimate cancellous bone mechanical properties (Young Modulus and compressive maximal stress). Two tests have been implemented : a compressive test on a cubic sample of cancellous bone, and secondly, a bending test on trabecular bone. Different finite element models of these have been used and allow to determine mechanical properties of trabecular bone. Fracture risk can be evaluated by damage quantification and tissue strain level. Results of this methodology will then be compared with those obtained by classical clinical techniques
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Follet, Hélène Rumelhart Claude. "Caractérisation biomécanique et modélisation 3D par imagerie X et IRM haute résolution de l'os spongieux humain évaluation du risque fracturaire /." Villeurbanne : Doc'INSA, 2006. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=follet.
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Madelin, Guillaume. "Développements méthodologiques de l'IRM à bas champ : élastographie, interaction IRM-Ultasons et polarisation dynamique nucléaire." Bordeaux 2, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR21253.
Анотація:
Cette thèse porte sur l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) à bas champ (0,2 T). L'Elastographie par Résonance Magnétique permet de retrouver les propriétés viscoélastiques des tissus par imagerie d'ondes acoustiques transverses. Pour la partie suivante, un transducteur ultrasonore a été calibré en comparant la méthode de la balance et l'interférométrie laser. Puis, il a été tenté de modifier le contraste T1 des tissus par interaction spin-phonon due à l'application d'ultrasons à la fréquence de Larmor. Aucune modification n'a été obtenue, mais un courant acoustique a été observé. La visualisation de ce courant permet de calibrer les transducteurs et de retrouver certaines propriétés des liquides. La dernière partie était consacrée à la mise en place d'expériences de Polarisation Dynamique Nucléaire, basée sur le transfert de polarisation d'électrons non-appariés de radicaux libres vers les protons de l'eau. Un gain en signal RMN d'un facteur 30 a été obtenu sur des nitroxydesThis thesis deals with low field (0. 2 T) Magnetic Resonance Imaging (MRI). Magnetic Resonance Elastography allows to assess some viscoelastic properties of tissues by imaging of acoustic strain waves. In the next part, an ultrasonic transducer was calibrated using the comparison of the balance method and laser interferometry. Then, it was tried to modify the T1 contrast of tissues by spin-phonon interaction due to the application of ultrasound at the Larmor frequency. No modification was obtained, but an acoustic streaming was observed. The visualization of this streaming makes possible to calibrate transducers and to assess some properties of liquids. The last part was dedicated to set up Dynamic Nuclear Polarization experiments, based on the polarization transfer of unpaired electrons of free radicals to the protons of water. An enhancement of the NMR signal by a factor 30 was obtained on nitroxides
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Ostiguy, Pierre-Claude. "Effet de la composition des matériaux composites sur la caractérisation et détection par ondes de Lamb." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2012. http://hdl.handle.net/11143/5524.
Анотація:
Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés en aéronautique. Leurs excellentes propriétés mécaniques et leur faible poids leur procurent un avantage certain par rapport aux matériaux métalliques. Ceux-ci étant soumis à diverses conditions de chargement et environnementales, ils sont susceptibles de subir plusieurs types d'endommagements, compromettant leur intégrité. Des méthodes fiables d'inspection sont donc nécessaires pour évaluer leur intégrité. Néanmoins, peu d'approches non destructives, embarquées et efficaces sont présentement utilisées. Ce travail de recherche se penche sur l'étude de l'effet de la composition des matériaux composites sur la détection et la caractérisation par ondes guidées. L'objectif du projet est de développer une approche de caractérisation mécanique embarquée permettant d'améliorer la performance d'une approche d'imagerie par antenne piézoélectrique sur des structures composites et métalliques. La contribution de ce projet est de proposer une approche embarquée de caractérisation mécanique par ultrasons qui ne requiert pas une mesure sur une multitude d'échantillons et qui est non destructive. Ce mémoire par articles est divisé en quatre parties, dont les parties deux à quatre présentent les articles publiés et soumis. La première partie présente l'état des connaissances dans la matière nécessaire à l'accomplissement de ce projet de maitrise.Les principaux sujets traités portent sur les matériaux composites, propagation d'ondes, la modélisation des ondes guidées, la caractérisation par ondes guidées et la surveillance embarquée des structures. La deuxième partie présente une étude de l'effet des propriétés mécaniques sur la performance de l'algorithme d'imagerie Excitelet. L'étude est faite sur une structure isotrope.Les résultats ont démontré que l'algorithme est sensible à l'exactitude des propriétés mécaniques utilisées dans le modèle. Cette sensibilité a également été explorée afin de développer une méthode embarquée permettant d'évaluer les propriétés mécaniques d'une structure. La troisième partie porte sur une étude plus rigoureuse des performances de la méthode de caractérisation mécanique embarquée. La précision, la répétabilité et la robustesse de la méthode sont validés à l'aide d'un simulateur par FEM.Les propriétés estimées avec l'approche de caractérisation sont à moins de 1% des propriétés utilisées dans le modèle, ce qui rivalise avec l'incertitude des méthodes ASTM. L'analyse expérimentale s'est avérée précise et répétable pour des fréquences sous les 200 kHz, permettant d'estimer les propriétés mécaniques à moins de 1% des propriétés du fournisseur. La quatrième partie a démontré la capacité de l'approche de caractérisation à identifier les propriétés mécaniques d'une plaque composite orthotrope.Les résultats estimés expérimentalement sont inclus dans les barres d'incertitude des propriétés estimées à l'aide des tests ASTM. Finalement, une simulation FEM a démontré la précision de l'approche avec des propriétés mécaniques à moins de 4 % des propriétés du modèle simulé.
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Kwiecinski, Wojciech. "Ultrasound cardiac therapy guided by elastography and ultrafast imaging." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066131/document.
Анотація:
La fibrillation atriale affecte 2-3% des européens et nord-américains, les tachycardies ventriculaires sont liées à un risque important de mort subite. Les approches minimalement invasives comme l’Ablation par Cathéter Radiofréquence (RFCA) ont révolutionné le traitement de ces maladies, mais le taux de réussite de la RFCA est limité par le manque de techniques d’imagerie pour contrôler cette ablation thermique.Le but de cette thèse est de proposer de nouvelles approches ultrasonores pour des traitements cardiaques minimalement invasifs guidés par échographie.Pour cela nous avons d’abord validé la précision et la viabilité clinique de l’Élastographie par Ondes de Cisaillement (SWE) en tant que modalité d’imagerie quantitative et temps réel pour l’ablation thermique in vivo. Ensuite nous avons implémenté la SWE sur un transducteur intracardiaque et validé la faisabilité d’évaluer l’ablation thermique in vitro et in vivo sur cœur battant de gros animal. Puis nous avons développé un transducteur intracardiaque dual-mode pour effectuer l’ablation et l’imagerie ultrasonores avec les mêmes éléments, sur le même dispositif. Les lésions thermiques induites par Ultrasons Focalisés de Haute Intensité (HIFU) et contrôlées par la SWE ont été réalisées avec succès in vivo dans les oreillettes et les ventricules chez le gros animal. Finalement la SWE a été implémentée sur un dispositif d’imagerie et thérapie ultrasonores transœsophagien et la faisabilité de cette approche a été démontrée in vitro et in vivo. Ces approches originales pourraient conduire à de nouveaux dispositifs cliniques pour des traitements plus sûrs et contrôlés d’un large éventail d’arythmies et maladies cardiaquesAtrial fibrillation (AF) affects 2-3% of the European and North-American population, whereas ventricular tachyarrhythmia (VT) is related to an important risk of sudden death. AF and VT originate from dysfunctional electrical activity in cardiac tissues. Minimally-invasive approaches such as Radio-Frequency Catheter Ablation (RFCA) have revolutionized the treatment of these diseases; however the success rate of RFCA is currently limited by the lack of monitoring techniques to precisely control the extent of thermally ablated tissue.The aim of this thesis is to propose novel ultrasound-based approaches for minimally invasive cardiac ablation under guidance of ultrasound imaging. For this, first, we validated the accuracy and clinical viability of Shear-Wave Elastography (SWE) as a real-time quantitative imaging modality for thermal ablation monitoring in vivo. Second we implemented SWE on an intracardiac transducer and validated the feasibility of evaluating thermal ablation in vitro and in vivo on beating hearts of a large animal model. Third, a dual-mode intracardiac transducer was developed to perform both ultrasound therapy and imaging with the same elements, on the same device. SWE-controlled High-Intensity-Focused-Ultrasound thermal lesions were successfully performed in vivo in the atria and the ventricles of a large animal model. At last, SWE was implemented on a transesophageal ultrasound imaging and therapy device and the feasibility of transesophageal approach was demonstrated in vitro and in vivo. These novel approaches may lead to new clinical devices for a safer and controlled treatment of a wide variety of cardiac arrhythmias and diseases
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Salomir, Rares. "Local hyperthermia by MRI-guided focused ultrasound : fast MR-thermometry and on-line temperature control : feasibility studies of tumor thermal ablation." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12418.
Анотація:
La destruction locale de tumeurs sous contrôle IRM offre une nouvelle altérnative aux traite-ments classiques du cancer comme la chirurgie, la radio- et la chimio-thérapie. Parmi toutes les modalités d'induction d'une hyperthermie locale, seuls les ultrasons focalisés (USF) per-mettent une approche non-invasive. Le contrôle IRM de l'hyperthermie locale nécessite une cartographie de température rapide et fiable. La méthode basée sur la fréquence de résonance de protons de l'eau est préférée en raison de sa linéarité et de son indépendance par rapport à la nature du tissu. Les modifications locales dans la susceptibilité magnétique, ainsi que les mouvements du tissu, peuvent engendrer des erreurs dans les cartes de température obtenues par cette méthode. Des techniques de correction temps-réel sont donc demandées. La cartogra-phie rapide de température par IRM permet le contrôle temps-réel de la température au point focal. Le traitement de volumes grands par rapport à la zone focale peut être accompli par un déplacement du point focal le long d'une trajectoire optimisée, alors que le faisceau USF est émis en mode continu. Cette méthode conduit à une destruction uniforme et contigue du volume tumoral et réduit considérablement la durée du traitement, conformément aux résultats obtenus sur le carcinome VX2 implanté chez le lapin. La technologie des émetteurs en réseau phasé devrait améliorer les performances de cette méthode de chauffage. Les premiers essais cliniques chez l'homme concerneront probablement le traitement de tumeurs du sein.
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Kerbrat, Estelle. "Imagerie par retournement temporel en contrôle non destructif des matériaux." Paris 7, 2001. http://www.theses.fr/2001PA077207.
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Smagin, Nicolay. "Caractérisation des écoulements liquides par méthode de conjugaison de phase paramétrique des ondes ultrasonores." Ecole centrale de Lille, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/75/64/62/PDF/These_N_Smagin.pdf.
Анотація:
Le but du travail est l'investigation de la propagation dans les milieux mobiles des ondes conjuguées en phase paramétriquement et la démonstration de leurs applications possibles à la vélocimétrie des écoulements liquides. Une investigation des effets non-linéaires qui accompagnent la propagation et l'interaction des ondes conjuguées en phase est réalisée avec par exemple la génération des harmoniques supérieures et la diffusion Brillouin. La possibilité d'application de ces effets pour l'amélioration de la précision des systèmes conventionnels acoustiques de vélocimétrie des écoulements est considérée. Il est montré que le principe de synchronisation des phases des harmoniques supérieures générées successivement par l'onde conjuguée en milieu hétérogène reste valide pour les milieux mobiles, ce qui permet d'augmenter la sensibilité de mesure proportionnellement à l'ordre de l'harmonique utilisée. Il est également montré que le décalage de phase de la composante Stokes de fréquence différentielle générée dans le milieu mobile pendant la diffusion Brillouin de l'onde conjuguée par celle de référence correspond à celui de l'onde conjuguée en phase. Les effets de génération des harmoniques supérieures et de la composante Stokes de fréquence différentielle peuvent être utilisés conjointement pour l'amélioration de la sensibilité et de la précision des mesures de vitesse de l'écoulement. Les applications possibles de l'effet de conjugaison de phase paramétrique à la vélocimétrie des écoulements sont présentées. Une méthode de mesure simultanée des concentrations relatives de mélange et de la vitesse des écoulements en temps réel est élaboréeThe object of this work is the investigation of parametrically phase conjugate waves propagation in moving media and the demonstration of their possible applications for liquid flow velocimetry. The investigation of nonlinear effects accompanying the propagation and interaction of phase conjugate waves in moving media such as higher harmonics generation and Brillouin scattering is made. A possibility of application of these effects for precision improvement of conventional acoustic systems of flow velocimetry is considered. It is shown that the phase synchronization principle for cascade generation of higher harmonics is still valid in moving media which allows to improve the sensitivity of measurement proportionally to the number of used harmonic. It is also shown that the phase shift of Stokes component of differential frequency generated in moving media by Brillouin scattering of phase conjugate wave with the reference one corresponds to the one of the phase conjugate wave. The effects of higher harmonics generation and Brillouin scattering can be used simultaneously to improve the sensitivity and precision of liquid flow velocity measurements. The possible applications of wave phase conjugation effect to liquid flows velocimetry are presented. A method of simultaneous measurement of mixture relative concentrations and flow velocity is elaborated
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Laloy-Borgna, Gabrielle. "Micro-élastographie : caractérisation mécanique de la cellule par ondes élastiques." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2023. http://www.theses.fr/2023LYO10058.
Анотація:
L'élastographie ondulatoire est une méthode d'imagerie visant à mesurer l'élasticité des tissus biologiques de façon non-invasive et quantitative. Récemment, la transposition de la technique à petite échelle baptisée micro-élastographie dynamique a permis de réaliser de premières mesures d'élasticité cellulaire par ondes de cisaillement grâce à un microscope optique. Cette thèse s'attache à en comprendre les limites et à développer de nouvelles méthodes de micro-élastographie, à tester de nouvelles sources d'ondes mais également des applications potentielles de la technique. Dans un premier temps, la dispersion d'ondes de cisaillement a été étudiée sur des gels de gélatine. Deux régimes distincts d'ondes élastiques guidées et d'ondes de cisaillement ont été identifiés. La limite haute fréquence de propagation des ondes a également été explorée, permettant d'établir l'existence d'une fréquence de coupure expliquant l'absence d'imagerie ultrasonore de cisaillement. La même approche a ensuite été appliquée à des fluides visco-élastiques faisant apparaître deux fréquences de coupure et permettant de revisiter les études déjà menées sur la rhéologie et la propagation d'ondes dans ce type de milieux. Puis, l'objectif initial étant de réaliser de la micro-élastographie sur des cellules uniques et les expériences précédemment réalisées avec des micro-pipettes présentant certains défauts, une méthode originale de micro-élastographie cellulaire a été développée. Une micro-bulle oscillante est utilisée comme source d'ondes de cisaillement sans contact à 15 kHz, pour réaliser des expériences sur des cellules sanguines appelées mégacaryocytes dont le diamètre est d'environ 15 µm. Il s'agit en fait des plus petits objets jamais explorés par élastographie. Des objets plus gros, des amas cellulaires de quelques dizaines de milliers de cellules ont également été étudiés. En effet, l'élastographie ultrasonore de ces modèles tumoraux d'environ 800 µm de diamètre étant impossible, la micro-élastographie optique est une technique adaptée. Ces échantillons contiennent des nano-particules magnétiques, donc une impulsion magnétique a pu être utilisée comme source d'ondes. Auparavant, des preuves de concept sur des gels à la fois macroscopiques (en élastographie ultrasonore) et microscopiques (en micro-élastographie optique) ont été menées pour valider l'utilisation de cette source de champ diffus. Enfin, des mesures d'ondes de pouls ont été réalisées sur des artères rétiniennes d'environ 50 µm de diamètre à partir d'acquisitions d'holographie Doppler laser réalisées in vivo. L'application d'algorithmes de corrélation monochromatiques a permis de mesurer la vitesse d'ondes guidées révélant l'existence d'une deuxième onde de pouls, une onde antisymétrique de flexion. Cette onde guidée, beaucoup plus lente que l'onde de pouls axisymétrique étudiée jusqu'à présent, a également été observée sur l'artère carotide grâce à des acquisitions ultrasonores ultrarapidesDyanmic elastography is an imaging method to measure the elasticity of biological tissues in a non-invasive and quantitative way. Recently, the transposition of the technique to a small scale has been called dynamic micro-elastography and has allowed the first measurements of cellular elasticity by shear waves using an optical microscope. This thesis aims to undetstand the limits of this technique and to develop new micro-elastography methods, to test new wave sources but also potential applications of the technique. In a first step, the dispersion of shear waves was studied on gelatin phantoms. Two distinct regimes of guided elastic waves and shear waves were identified. The high-frequency limit of wave propagation was also explored, establishing the existence of a cutoff frequency which explains the absence of ultrasonic shear imaging. The same approach was then applied to visco-elastic fluids, revealing two cutoff frequencies and revisiting previous studies on rheology and wave propagation in this type of medium. Then, the initial objective being to carry out micro-elastography on single cells and the experiments previously carried out with micro-pipettes presenting certain defects, an original method of cellular micro-elastography was developed. An oscillating microbubble is used as a contactless shear wave source at 15 kHz to perform experiments on blood cells whose diameter is about 15 µm. These are the smallest objects ever explored by elastography. Larger objects, cell clusters of a few tens of thousands of cells have also been studied. Indeed, since ultrasound elastography of these tumour models of about 800 µm in diameter is impossible, optical micro-elastography is a suitable technique. These samples contain magnetic nanoparticles, so a magnetic pulse could be used as a wave source. Previously, proofs of concept on both macroscopic (in ultrasonic elastography) and microscopic (in optical micro-elastography) phantoms were conducted to validate the use of this diffuse field source. Finally, pulse wave measurements were performed on retinal arteries of about 50 µm in diameter using laser Doppler holography acquisitions performed in vivo. The application of monochromatic correlation algorithms allowed the measurement of guided wave velocities, finally revealing the existence of a second pulse wave, an antisymmetric bending wave. This guided wave, much slower than the axisymmetric pulse wave studied so far, was also observed on the carotid artery thanks to ultrafast ultrasound acquisitions
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Jeanjean, Pauline. "Thermothérapies guidées par imagerie pour le traitement des cancers." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0396.
Анотація:
Ce travail de thèse prouve que la combinaison de la thermoablation et de l’hyperthermie modérée peut être utilisée pour le traitement des tumeurs solides. La preuve de concept a été établie par imagerie moléculaire in vitro sur des cellules en culture et in vivo sur des modèles murins.La viabilité des cellules cancéreuses en culture et au sein des tumeurs implantées a été suivie par imagerie de bioluminescence grâce à l’expression constitutive de luciférases. De la même manière, l’utilisation d’un promoteur thermo-inductible couplé à un gène rapporteur d’imagerie a permis d’identifier les zones d’hyperthermie modérée. L’élévation de la température a été réalisée de manière non invasive par hyperthermie magnétique et ultrasons focalisés guidés par IRM. L’hyperthermie magnétique a été effectuée à l’aide de nanoparticules magnétiques d’oxyde de fer placées dans un champ magnétique alternatif et l’élévation de température a été monitorée par imagerie infrarouge. La distribution des nanoparticules magnétiques a été suivie par microscopie photonique et électronique, cytométrie en flux et imagerie de fluorescence. Les ultrasons focalisés ont également été utilisés pour le chauffage des tumeurs. Les variations de températures ont été mesurées par IRM et l’information de température a été utilisée pour contrôler en temps réel la puissance des ultrasons. Ces approches expérimentales in vivo ont permis de démontrer qu’une thermoablation tumorale centrale peut être combinée à une hyperthermie modérée périphérique du microenvironnement tumoral.Parce que l’hyperthermie magnétique et les ultrasons focalisés guidés par IRM sont actuellement en clinique, nos résultats ouvrent des perspectives de thérapie anticancéreuse en associant à la thermoablation des stratégies de thérapies innovantes basées sur la libération contrôlée de médicament encapsulé dans des nanoparticules thermosensibles ou l’expression thermo-inductible de gènes thérapeutiquesThis present work demonstrates that thermal ablation and mild hyperthermia could be combined for solid tumor treatment. Proof of concept was established by molecular imaging in cell culture in vitro and using mouse models in vivo.Cancer cell viability in culture and in the tumor was followed by bioluminescence imaging using luciferases constitutive expression. Imaging reporter genes were also coupled with thermo-induced promoter to visualize mild hyperthermia areas in mice. The temperature rise was achieved using non-invasive techniques such as magnetic hyperthermia and MR-guided focused ultrasounds. Magnetic hyperthermia was performed using iron oxide magnetic nanoparticles placed in an alternative magnetic field to induce an increase of temperature monitored by infrared imaging. Magnetic nanoparticles distribution was followed by photonic and electronic microscopy, flow cytometry and fluorescence imaging. Focused ultrasounds have also been used for tumor heating. Temperature changes were followed by MR and temperature used to control in real time the ultrasonic power. These in vivo experimental approaches demonstrated that central tumor thermal ablation could be combined with peripheric mild hyperthermia of tumor microenvironment.As magnetic hyperthermia and MR-guided focused ultrasounds are currently in clinic, our results reveal new opportunities for cancer therapies combining thermal ablation with innovative strategies based on controlled drug release from thermo-sensitive nanoparticles or thermo-induced therapeutic gene expression
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Thebault, Caroline. "Liposomes théranostiques pour le ciblage magnétique et le relargage d'un antitumoral par ultrasons focalisés, suivis par IRM multiparamétrique." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066022.
Анотація:
Les systèmes théranostiques associant des propriétés thérapeutiques et des propriétés d'imagerie sont développés pour permettre le suivi de traitement in vivo. La stratégie que nous proposons dans cette thèse est de formuler des liposomes magnétiques thermosensibles chargés en principe actif pour traiter des tumeurs murines superficielles du côlon CT26. Ces nanovecteurs peuvent être accumulés dans les tumeurs par ciblage magnétique et le relargage du principe actif peut être déclenché par HIFU (Ultrasons Focalisés de Haute Intensité). Ces liposomes sont développés par co-encapsulation de nanoparticules de maghémite (?-Fe2O3) et de Combrétastatine A4 Phosphate (CA4P) dans des liposomes thermosensibles. La forte encapsulation des nanoparticules magnétiques dans les Liposomes Ultra-Magnétiques (LUM) permet à la fois le ciblage magnétique et leur suivi in vivo par IRM. Le chauffage par HIFU in vitro à la température de transition des membranes des LUM a permis une amélioration du relargage de la CA4P. La biodistribution des LUM in vivo a été évaluée par IRM dynamique de contraste de susceptibilité avec une résolution temporelle adaptée à la cinétique de capture des nanovecteurs, notamment par le foie. L'efficacité du ciblage magnétique a été démontrée grâce à une nouvelle méthode de traitement de l'histogramme des intensités IRM. Enfin, l'ajustement in vivo des séquences d'HIFU permet le relargage du principe actif. L'efficacité du traitement est ensuite suivie par IRM multiparamétrique anatomique, pondérée T2* de diffusion et de perfusion pour évaluer l'impact sur la fonctionnalité vasculaire et l'évolution tumorale, ainsi que par histologieTheranostic systems with imaging and therapeutic properties are developed to monitor treatments in vivo. The strategy we propose here is to design thermosensitive drug-loaded magnetic liposomes to treat superficial colon tumors CT26 on mice. These nanocarriers can be accumulated in the tumor by using a magnetic field gradient and the drug release can be triggered by a local heating induced by HIFU (High Intensity Focused Ultrasounds). They have been developed by co-encapsulation of magnetic nanoparticles and the antitumoral drug CA4P (Combretastatin A-4 Phosphate) in thermosensitive liposomes. The high loading of maghemite (γ-Fe2O3) magnetic nanoparticles enables both magnetic targeting and in vivo monitoring by MRI of this Ultra-Magnetic Liposomes (UML). In vitro HIFU heating at the UML membrane transition temperature improved the drug release. In vivo UML biodistribution was evaluated with dynamic susceptibility contrast imaging adjusted in time acquisition in MRI and the magnetic targeting efficiency was shown with a new MRI imaging processing. Adjustments of in vivo HIFU sequences to locally heat the tumor at the UML transition temperature allowed the triggering of drug release. Treatment efficiency was monitored by multiparametric diffusion, T2* weighted, anatomical and perfusion MRI and histology
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Zemzemi, Chadi. "Élastographie par retournement temporel : mesure des propriétés mécaniques des tissus biologiques par réseau de sources d’onde de cisaillement." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1217/document.
Анотація:
Le travail mené dans cette thèse s’inscrit dans la continuité des recherches sur l’élastographie par onde de cisaillement. Après un rappel bibliographique, la présentation d’une étude expérimentale montre que la résolution en élastographie par ultrasons est du même ordre de grandeur que la résolution en échographie et que sa limite dépasse la longueur d’onde de cisaillement. L’originalité de ce travail repose sur l’utilisation d’un réseau de sources mécaniques pour la génération et le contrôle des ondes de cisaillement. Un miroir à retournement temporel de six vibreurs est d’abord mis en place. Ce dispositif montre un contrôle spatio-temporel du champ élastique dans un gel gélatine-graphite. Comparé à l’utilisation d’un seul vibreur, le réseau de sources, proposé dans ce travail, améliore de 10dB le rapport signal sur bruit. L’application de cette méthode sur un modèle du crâne humain montre la possibilité de délivrer et contrôler les ondes de cisaillement dans le cerveau par conduction osseuse. Enfin, l’application de cette méthode à l’élastographie des couches abdominales est présentée par une étude sur un modèle synthétique et in vivo sur un volontaire sainThis thesis is in line with shear-wave elastography research. After, a bibliographic review, an experimental study shows that the resolution on ultrasound elastography is of the same order of magnitude of the echography resolution and its limit exceeds the shear-wavelength. The original aspect of this work is the use of a phased array of mechanical sources to generate and control shear waves. A time reversal mirror of six shakers is set up. This device shows a space-time control of shear-wave field in gelatin-graphite phantom. Compared to the use of a single source, this phased array of shear-wave improves by 10dB the signal to noise ratio. Using this method on human skull model shows the possibility to deliver and control shear waves in brain using bone conduction. Finally, the application of this method on shear-wave elastography of abdominal layers is shown by a study on synthetic model and in vivo on a healthy volunteer
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Mora, Cofré Marco Ayache Alain. "Ensemble de niveaux robustes au speckle et recalage B-spline application à la segmentation et l'analyse du mouvement cardiaque par des images ultrasons /." Toulouse : INP Toulouse, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000658.
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Bour, Pierre. "Non-invasive treatment of cardiac arrhythmias by high-intensity focussed ultrasound guided by magnetic resonance imaging." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0731/document.
Анотація:
Les ultrasons focalisés de hautes intensités ont la capacité de déposer de l'énergie ultrasonore localement et de façon non invasive dans les tissus biologiques. Il est possible d'exploiter les effets mécaniques et/ou thermiques en fonction des paramètres ultrasonores utilisés. Guidée par un système d'Imagerie de Résonance Magnétique, cette technologie se voit dotée d'une modalité de planification et le suivi en temps réel de la procédure. Les applications actuelles des ultrasons focalisés guidés par IRM sont sur des organes fixes, notamment le cerveau et l'os ou le fibrome utérin. Dans le cas du cœur, d'une part la présence de mouvements cardiaques et respiratoires constitue une difficulté importante, tant pour le traitement ultrasonore (balistique) que pour l'IRM de température (artéfacts sur les images). D'autre part, la cage thoracique joue le rôle de barrière pour la propagation des ultrasons. Dans ce travail de thèse, un ensemble de techniques nouvelles pour l'ablation et la stimulation cardiaque non invasive par ultrasons focalisés guidés par IRM a été développé. Une première étude montre la faisabilité technique de contrôler le rythme cardiaque par des impulsions ultrasonores brèves dirigées vers le myocarde. L'influence des paramètres des impulsions a été étudiée quantitativement sur cœur isolé battant puis in vivo sur un modèle préclinique. Pour cela, un dispositif original a été développé. Une seconde étude présente de nouvelles méthodes rapides d'IRM permettant de cartographier simultanément la température et le déplacement local induit par les ultrasons focalisés. La méthode est validée sur le foie sur un modèle préclinique, et démontre qu'il est possible de corréler la dose thermique obtenue par thermométrie IRM à un changement des propriétés mécaniques des tissus traités mesurés simultanément. Une troisième étude a consisté à développer une technique de mesure de position de la cible en 3D temps réel par quelques éléments de l'émetteur ultrasonore opérant en réception. Cette mesure permet de corriger dynamiquement la position du foyer ultrasonore pour maximiser le dépôt d'énergie au point ciblé, le tout monitoré par thermométrie IRM temps réel à une cadence de 10 images par seconde. Là encore, une validation préclinique est présentée. Ce travail de thèse propose donc des avancées importantes pour lever les verrous actuels de la technologie permettant d'envisager des traitements non invasifs des pathologies cardiaques par voie non invasive, le tout guidé par IRM en temps réelHigh intensity focused ultrasound has the ability to deposit ultrasonic energy locally and non-invasively into biological tissues. It is possible to exploit the mechanical and/or thermal effects according to the ultrasonic parameters used. Guided by a Magnetic Resonance Imaging (MRI) scanner, this technology is equipped with a planning modality and real-time monitoring of the procedure. As of now, applications of MRI-guided focused ultrasound are on fixed organs, including brain and bone or uterine fibroid. For the heart, the presence of cardiac and respiratory movements constitutes an important difficulty, both for the ultrasonic (ballistic) treatment and for the temperature monitoring under MRI (artefacts on images). In addition, the rib cage acts as a barrier for the propagation of ultrasounds. In this thesis work, a set of new technological development have been developed for ablation and non-invasive cardiac stimulation using focused MRI-guided ultrasound. A first study shows the technical feasibility of controlling heart rhythm by short ultrasound pulses targeted to the myocardium. The influence of the parameters of the pulses (duration, amplitude, emission time in the cardiac cycle) were studied quantitatively on isolated beating heart then in vivo on a preclinical model. For this, an original device was developed. A second study presents new rapid MRI methods for simultaneously mapping the temperature and local displacement induced by focused ultrasound. The method is validated on the liver on a preclinical model and demonstrates that it is possible to correlate the thermal dose obtained by MR-thermometry with a change in the mechanical properties of the treated tissues measured simultaneously. A third study consisted in developing a technique for measuring the position of the target in 3D real-time using some elements of the ultrasonic transmitter as receivers. This measure allows to dynamically correct the position of the ultrasonic focus to maximize energy deposition at the targeted point. In addition, we monitored in real-time the procedure using MR-thermometry at a rate of 10 images per second. Here again a preclinical validation is presented. This thesis work proposes important advances to remove the current locks of the technology allowing to envision noninvasive treatments of cardiac pathologies, all guided by MRI in real-time
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Touma, Rita. "Approche matricielle de l’imagerie sismique passive par ondes de volume." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2022. http://www.theses.fr/2022GRALU011.
Анотація:
La structure des zones de faille a une directe implication sur l'évaluation des risques sismiques. Les techniques d'imagerie par réflexion, en particulier la migration, sont couramment utilisées pour imager le sous-sol. Un modèle de vitesse précis est souvent nécessaire pour localiser correctement les réflecteurs en profondeur. L'imagerie des zones de faille est un défi en raison de la distribution complexe de la vitesse des ondes de volume en leur sein. La plupart des techniques de réflexion imagent les zones de faille indirectement à partir de la discontinuité des couches géologiques. Les hétérogénéités à petite échelle, telles que les fissures et les fractures, sont généralement négligées. Dans cette thèse, nous proposons une approche d'imagerie matricielle pour l'exploration géophysique qui compense les variations de vitesse dans la croûte pour imager les hétérogénéités de cette dernière avec une résolution de l'ordre de la longueur d'onde autour des zones de faille.L'imagerie matricielle est inspirée de précédents travaux en imagerie ultrasonore et optique. D'une part, les corrélations du bruit ambiant sont utilisées pour construire la matrice de réflexion. La composante des ondes de volume dans cette matrice contient toute l'information disponible sur le milieu. D’autre part, l'approche présentée ne nécessite pas un modèle de vitesse détaillé du sous-sol.Dans une première application, nous utilisons des enregistrements de bruit ambiant dans la bande de fréquence [10 20] Hz provenant d'un réseau dense de géophones afin d'imager la faille de San Jacinto, Californie, à petite échelle. Les corrélations ZZ sont calculées et organisées en matrice 2D. En appliquant des lois de retard temporels sur les réponses impulsionnelles entre géophones, la matrice de réponse est projetée en profondeur, en se basant sur un modèle de vitesse homogène. Une matrice de réflexion focalisée est obtenue et contient les réponses impulsionnelles entre un ensemble de sources et récepteurs virtuels à chaque profondeur. A partir de cette matrice, l'image du milieu est construite et ses aberrations peuvent être quantifiées. La différence entre le modèle de vitesse considéré et la réalité entraînent des distorsions de phase, qui dégradent la résolution de l'image. Un processus de correction matricielle des aberrations permet de compenser ces distorsions en introduisant la matrice distorsion. Une image 3D des 4 premiers km de la croûte terrestre est obtenue avec une résolution huit fois plus fine que celle attendue en milieu homogène. Des différences de réflectivité sont observées entre le Nord-Ouest et le Sud-Est de la faille avec une zone de dommages intense et localisée dans le Sud-Est.Dans un deuxième cas d'étude, nous imageons la structure à grande échelle de la faille Nord Anatolienne en utilisant les corrélations horizontales [0.1 0.5] Hz calculées entre 73 paires de stations. Un modèle de vitesse multi-couches est considéré. Une correction locale des distorsions de phase est effectuée. La structure profonde des principaux blocs géologiques est révélée. Des différences dans la profondeur du Moho sont mises en lumière, avec un saut sous la branche nord. Une forte réflectivité est observée dans la région située le long de la branche Nord de la faille, coïncidant avec la limite des blocs lithosphériques. La diffusion dans le nord s'étend jusqu'à 60 km de profondeur, suggérant une zone de cisaillement qui pénètre dans le manteau supérieur sous la branche Nord.Dans la dernière partie de cette thèse, nous proposons une approche qui ouvre la voie à une tomographie passive 3D de la vitesse des ondes de volume. Enfin, toutes les applications présentées confirment l'efficacité de la matrice de réflexion pour révéler la distribution des hétérogénéités dans la croûte terrestre. Elle peut être appliquée sur n'importe quelle bande de fréquence, pourvu que l'échantillonnage spatial du réseau de géophones satisfasse au critère de NyquistRevealing the structure of fault zones provides insights required to assess seismic hazards. Reflection imaging methods, in particular migration, are commonly used to image the subsurface. An accurate velocity model is often needed to properly locate the reflectors in depth.Imaging fault zones is challenging due to the complex distribution of velocity. Also, most reflection techniques image fault zones indirectly from the discontinuity of geological layers. Wave diffraction by small-scale heterogeneities, such as cracks and fractures is generally neglected.In this thesis, we propose a matrix imaging approach for geophysical exploration that handles the velocity variation in the crust and allows to resolve heterogeneities of the order of the wavelength throughout the fault zone.The reflection matrix approach is inspired from previous studies in ultrasound and optical imaging of complex media. First, ambient noise cross-correlations are used to retrieve the reflection matrix associated with a dense array of geophones. The body wave components of this matrix contains all the information available on the medium. Second, the presented approach does not require a detailed velocity model of the subsurface. A set of matrix operation is applied to compensate for the mismatch between the actual wave velocity model and its approximate model.In a first application, we use ambient noise records in the frequency band [10 20] Hz from a dense array in order image the San Jacinto Fault, California, at small scale with an horizontal resolution of 80 m. ZZ cross-correlations are computed and arranged as 2D matrix. By applying time delays, the response matrix is projected to depth, using a homogeneous velocity model. A focused reflection matrix is obtained, that contains the impulse response between virtual sources and receivers at depth. From this matrix, the image of the medium is built and the resolution of the image can be quantified.Variations between the considered model and the reality result in phase distortions, i.e aberrations, that have detrimental effects on the image of the medium.We develop an aberration correction process that allows to compensate for these distortions by introducing a novel operator, the distortion matrix. 3D images of the first 4 km of the crust are retrieved. These images reveal the backscattered intensity generated by the heterogeneities in the medium. The location and reflectivity of scatterers are retrieved with a resolution 8 times better than the one in free space. Differences in the scattering between the Northwest and the Southeast of the fault were reported with an intense localized damage zone in the Southeast.In a second application, we image the large scale structure of North Anatolian Fault using [0.1 0.5] Hz horizontal cross-correlations computed between 73 pairs of stations. A multi-layered velocity model is considered. A local correction of the phase distortions is performed. The scattering structure of the crust and the upper mantle is revealed. Differences in the Moho depth are reported, with a step below the northern branch. Strong scattering is observed in the region lying along the northern strand of the fault, coinciding with the limit of the lithospheric blocks. The scattering in the North extends to 60 km depth, suggesting a shear zone that penetrates in the upper mantle beneath the northern strand. The scattering also reveals the deep structure of the main geological blocks.In the last part of this thesis, we propose an approach that paves the route towards a 3D passive tomography of the body wave velocity. Finally, all the presented applications confirm the efficiency of the reflection matrix approach in revealing the structure of the subsurface. It provides new insights into the scattering distribution in the Earth. It can be applied to any scale, scattering regime, and frequency bandwith, if the spatial sampling of the geophones' array satisfies the Nyquist criterion
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Ait, Ali Lahcen. "Etude théorique et expérimentale des non linéarites ultrasonores : intérêt du second harmonique en imagerie par réflexion." Nancy 1, 2001. http://www.theses.fr/2001NAN10010.
Анотація:
Dans ce manuscrit, nous avons étudié l'application des non-linéarités ultrasonores en tomographie par réflexion. Après une présentation des bases théoriques de l'acoustique non linéaire, l'équation de propagation dite KZK est posée. Les solutions de cette équation sont présentées d'une manière succincte pour des cas particuliers. La solution générale pour des conditions aux limites réelles a été obtenue numériquement. La méthode spectrale a été adoptée afin de résoudre l'équation d'onde. La discrétisation de l'équation KZK a été accompli par la méthode des différences finies dans le cas d'une source focalisante. Des résultats de simulations numériques sont présentés et les effets de divers paramètres étudiés. La comparaison entre le faisceau du fondamental et du second harmonique montre l'intérêt de ce dernier en imagerie. Le choix de l'ouverture à la source à des conséquences réelles sur la distribution du champ, de ce fait une étude théorique a été menée dans cet objectif. Afin de valider nos prédictions théoriques ; nous avons réalisé un dispositif expérimental et relevé les distributions du champ généré par trois ouvertures uniforme, cosinusoïdale et exponentielle. L'ouverture exponentielle présente les meilleurs compromis concernant la directivité du faisceau et l'amplitude des lobes secondaires. Nous avons étudié ensuite les algoritlunes de reconstruction d'images tomographiques. Deux méthodes de reconstruction sont retenues, la méthode image par image et la méthode pixel par pixel. Nous avons montré, à l'aide des modèles théoriques, que la méthode pixel par pixel est la plus précise et la plus fiable. Cette dernière a été appliquée aux données expérimentales. Les images tomographiques ainsi que les profiles 3D sont présentés. Nous avons prouvé ainsi que l'utilisation du second harmonique, en tomographie par réflexion a des conséquences importantes sur la qualité des images en terme d'amélioration du contraste et de la résolution.
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Magnin, Rémi. "Développements précliniques de nouveaux outils utilisant les ultrasons transcraniens guidés par IRM haut champ pour la délivrance de médicaments dans le cerveau et la stimulation non invasive de circuits neuronaux." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS037/document.
Анотація:
La Barrière Hémato-Encéphalique (BHE) représente aujourd’hui un obstacle majeur pour le développement de nouveaux traitements des pathologies cérébrales puisqu’elle empêche le passage de la majorité des agents thérapeutiques vers le cerveau. Afin de contourner cet obstacle, une technique proposée dans les années 2000 a montré son potentiel pour perméabiliser la BHE de façon non-invasive, locale et transitoire grâce à l’utilisation conjointe de microbulles circulantes et d’ultrasons focalisés, permettant une augmentation significative de la quantité de molécules délivrée aux tissus cérébraux. Ce protocole peut néanmoins présenter des risques (œdèmes, micro-hémorragies) qu’il est possible de maîtriser grâce à un bon contrôle du faisceau acoustique. A ce titre, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) représente un outil de choix permettant à la fois de planifier la procédure, puis de la suivre et enfin d’étudier ses effets grâce à l’utilisation d’agents de contraste et de séquences d’imagerie quantitative (relaxométrie T1 / T2). Durant cette thèse, nous avons développé de nouveaux outils permettant l’étude de la perméabilisation de la BHE chez le rongeur. Dans un premier temps, nous avons développé et validé un système motorisé compatible IRM, permettant de déplacer le transducteur ultrasonore à l’intérieur d’un scanner préclinique à 7T, avec un rétro-contrôle en temps réel du faisceau ultrasonore sur la base des images IRM de la force de radiation acoustique (MR-ARFI). Nous avons montré que ce dispositif permettait de réaliser l’ensemble du protocole de perméabilisation de BHE guidé par IRM en choisissant la structure anatomique à traiter de façon reproductible. Nous avons également montré qu’il pouvait être utilisé pour délivrer des molécules sur des régions étendues du cerveau selon des trajectoires arbitrairement programmées. Dans une seconde partie de cette thèse, nous avons réalisé plusieurs études en vue d’étudier l’innocuité de la technique. Nous avons mis en évidence l’influence de certains paramètres acoustiques sur l’efficacité du protocole (pression acoustique, temps de cycle), puis nous avons réalisé une étude histologique des dommages engendrés par une perméabilisation chez des animaux sains pour plusieurs pressions acoustiques, entre 0 et 14 jours post-ultrasons. Enfin, dans une troisième partie, nous avons étudié la diffusion de différents agents de contraste paramagnétiques dans les tissus cérébraux suivant une perméabilisation focale de la BHE. Nous avons montré que cette technique permettait d’obtenir des mesures précises de la tortuosité des tissus cérébraux de façon non-invasive et que cette tortuosité n’était pas modifiée par les ultrasons, contrairement à ce qui est observé suite à une injection intracérébraleBy preventing most of the molecules from penetrating the brain in sufficient quantitiy, the Blood Brain Barrier represents a major obstacle for the development of new therapeutic drugs for brain diseases. A new technique introduced in the early 2000’s combining focused ultrasound and circulating microbubbles has however shown promising results, allowing to induce a local and transient permeabilization of the BBB in a non-invasive manner, thus significantly improving the amount of drugs delivered to the Central Nervous System (CNS). However, this protocol may present some risks (oedema, small hemorrages) which can be avoided by a good control of the acoustic beam properties. To do so, Magnetic Resonance Imaging (MRI) represents a very useful tool since it allows planning, monitoring and following the permeabilization effects by using MRI contrast agents and quantitative imaging sequences (T1/T2 relaxometry). During this PhD, we worked on developing new tools for the study of ultrasound induced BBB permeabilization in rodents. The first part of this work consisted in developing a MR compatible motorized device, allowing the displacment of the ultrasound transducer within a 7T preclinic MRI scanner, with a realtime feedback on the acoustic beam position thanks to MR Acoustic Radiation Force Imaging (MR-ARFI). We have shown that this system allowed performing a full BBB permeabilization protocol under MR-guidance, with an accurate and reproducible choice of the targeted anatomical structure. This system was also used to deliver drugs along arbitrary trajectories over extended regions of the brain. Another part of the work was dedicated to study and improve the safety of the procedure. The influence of different acoustic parameters (acoustic pressure, duty cycle) on the permeabilization efficacy was studied, as well as histologic investigations of short and mid-term effects of BBB permeabilization for different acoustic pressures on healthy rats. Finally, we investigated the diffusion process of contrast agents within the brain tissues following BBB permeabilization. We have shown that this technique allowed accurate measurements of brain tissues tortuosity in a non-invasive way, and found that the tortuosity was not modified by the ultrasound application
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Chadebecq, François. "Estimation de l'échelle absolue par vision passive monofocale et application à la mesure 3D de néoplasies en imagerie coloscopique." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2015. http://www.theses.fr/2015CLF22612/document.
Анотація:
La majorité des dispositifs de métrologie basés vision sont équipés de systèmes optiques stéréo ou de systèmes de mesure externes dits actifs. Les méthodes de reconstruction tridimensionnelle (Structure-from-Motion, Shape-from-Shading) applicables à la vision monoculaire souffrent généralement de l’ambiguïté d’échelle. Cette dernière est inhérente au processus d’acquisition d’images qui implique la perte de l’information de profondeur de la scène. La relation entre la taille des objets et la distance de la prise de vue est équivoque.Cette étude a pour objet l’estimation de l’échelle absolue d’une scène par vision passive monofocale. Elle vise à apporter une solution à l’ambiguïté d’échelle uniquement basée vision, pour un système optique monoculaire dont les paramètres internes sont fixes. Elle se destine plus particulièrement à la mesure des lésions en coloscopie. Cette procédure endoscopique (du grec endom : intérieur et scopie : vision) permet l’exploration et l’intervention au sein du côlon à l’aide d’un dispositif flexible (coloscope) embarquant généralement un système optique monofocal. Dans ce contexte, la taille des néoplasies (excroissances anormales de tissu) constitue un critère diagnostic essentiel. Cette dernière est cependant difficile à évaluer et les erreurs d’estimations visuelles peuvent conduire à la définition d’intervalles de temps de surveillance inappropriés. La nécessité de concevoir un système d’estimation de la taille des lésions coloniques constitue la motivation majeure de cette étude. Nous dressons dans la première partie de ce manuscrit un état de l’art synoptique des différents systèmes de mesure basés vision afin de positionner notre étude dans ce contexte. Nous présentons ensuite le modèle de caméra monofocal ainsi que le modèle de formation d’image qui lui a été associé. Ce dernier est la base essentielle des travaux menés dans le cadre de cette thèse. La seconde partie du manuscrit présente la contribution majeure de notre étude. Nous dressons tout d’abord un état de l’art détaillé des méthodes de reconstruction 3D basées sur l’analyse de l’information de flou optique (DfD (Depth-from-Defocus) et DfF (Depth-from-Defocus)). Ces dernières sont des approches passives permettant, sous certaines contraintes d’asservissement de la caméra, de résoudre l’ambiguïté d’échelle. Elles ont directement inspiré le système de mesure par extraction du point de rupture de netteté présenté dans le chapitre suivant. Nous considérons une vidéo correspondant à un mouvement d’approche du système optique face à une région d’intérêt dont on souhaite estimer les dimensions. Notre système de mesure permet d’extraire le point de rupture nette/flou au sein de cette vidéo. Nous démontrons que, dans le cas d’un système optique monofocale, ce point unique correspond à une profondeur de référence pouvant être calibrée. Notre système est composé de deux modules. Le module BET (Blur EstimatingTracking) permet le suivi et l’estimation conjointe de l’information de mise au point d’une région d’intérêt au sein d’une vidéo. Le module BMF (Blur Model Fitting) permet d’extraire de façon robuste le point de rupture de netteté grâce à l’ajustement d’un modèle de flou optique. Une évaluation de notre système appliqué à l’estimation de la taille des lésions coloniques démontre sa faisabilité. Le dernier chapitre de ce manuscrit est consacré à une perspective d’extension de notre approche par une méthode générative. Nous présentons, sous la forme d’une étude théorique préliminaire, une méthode NRSfM (Non-Rigid Structure-from-Motion) permettant la reconstruction à l’échelle de surfaces déformables. Cette dernière permet l’estimation conjointe de cartes de profondeurs denses ainsi que de l’image de la surface aplanie entièrement mise au point. (...)Vision-based metrology devices generally embed stereoscopic sensors or active measurement systems. Most of the passive 3D reconstruction techniques (Structure-from-Motion, Shape from-Shading) adapted to monocular vision suffer from scale ambiguity. Because the processing of image acquisition implies the loss of the depth information, there is an ambiguous relationship between the depth of a scene and the size of an imaged object. This study deals with the estimation of the absolute scale of a scene using passive monofocal vision. Monofocal vision describes monocular system for which optical parameters are fixed. Such optical systems are notably embedded within endoscopic systems used in colonoscopy. This minimally invasive technique allows endoscopists to explore the colon cavity and remove neoplasias (abnormal growths of tissue). Their size is an essential diagnostic criterion for estimating their rate of malignancy. However, it is difficult to estimate and erroneous visual estimations lead to neoplasias surveillance intervals being inappropriately assigned. The need to design a neoplasia measurement system is the core motivation for our study. In the first part of this manuscript, we review state-of-the-art vision-based metrology devices to provide context for our system. We then introduce monofocal optical systems and the specific image formation model used in our study. The second part deals with the main contribution of our work. We first review in detail state of the art DfD (Depth-from-Defocus) and DfF (Depth-from-Defocus) approaches. They are passive computer vision techniques that enable us to resolve scale ambiguity. Our core contribution is introduced in the following chapter. We define the Infocus-Breakpoint (IB) that allows us to resolve scale from a regular video. The IB is the lower limit of the optical system’s depth of field. Our system relies on two novel technical modules: Blur-Estimating Tracking (BET) and Blur-Model Fitting (BMF). BET allows us to simultaneously track an area of interest and estimate the optical blur information. BMF allows us to robustly extract the IB by fitting an optical blur model to the blur measurement estimated by the BET module. For the optical system is monofocal, the IB corresponds to a reference depth that can be calibrated. In the last chapter, we evaluate our method and propose a neoplasia measurement system adapted to the constraints in colonoscopy examination. The last part of this manuscript is dedicated to a prospect of extension of our method by a generative approach. We present, as a preliminary study, a new NRSfM (Non-Rigid Structure-from-Motion) method allowing the scaled Euclidean 3D reconstruction of deformable surfaces. This approach is based on the simultaneous estimation of dense depth maps corresponding to a set of deformations as well as the in-focus color map of the flattened surface. We first review state-of-the-art methods for 3D reconstruction of deformable surfaces. We then introduce our new generative model as well as an alternation method allowing us to infer it
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Marquet, Fabrice. "Méthodes échographiques de correction et de suivi des traitements thérapeutiques par ultrasons focalisés de forte intensité." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00579176.
Анотація:
Tout au long de cette thèse de nouvelles méthodes entièrement non-invasives ont été développées pour la thérapie par ultrasons focalisés. Ces derniers sont déjà couramment utilisés pour le traitement du cancer de la prostate, du cancer du sein et des bromes utérins. Il apparait à l'issue de cette thèse que d'autres organes, jusqu'à présent peu ou pas accessibles pourraient bénéficier du même traitement. Les travaux effectués durant cette thèse se sont articulés autour de deux principales thématiques commercialement inexplorées : la thérapie ultrasonore du cerveau et la thérapie ultrasonore des organes abdominaux. Dans la première partie de cette thèse, un nouveau protocole totalement non-invasif a été mis au point pour la thérapie ultrasonore du cerveau. Cette technique est basée sur la cartographie rayon X du crâne et une généralisation du retournement temporel. La focalisation adaptative par retournement temporel avait déjà été testée in-vitro et in-vivo mais présente le désavantage d'être intrusive (insertion d'une source acoustique au point cible). La modélisation des propriétés acoustiques ont permis de prédire les aberrations provoquées lors du passage de l'onde acoustique. Cette prédiction consiste à simuler la phase aller du retournement temporel à partir d'un point source virtuel. Le protocole complet a été validé in-vitro sur des crânes de primates (macaque et homme). Il a ainsi été montré que, par cette méthode totalement non-invasive, 80% de l'énergie acoustique au foyer pouvait être restauré en comparaison avec le retournement temporel classique. Cette étude a aussi prouvé que l'idée généralement admise par la communauté scientique (basses fréquences plus adaptées à cette application) était biaisée ; l'utilisation d'une fréquence plus haute nous permettant de limiter les risques d'hémorragies durant le traitement. Ce protocole a ensuite été validé lors d'une campagne in-vivo sur des macaques. Cette série d'expériences a été concluante : l'induction non-invasive d'une nécrose de coagulation par ultrasons au travers de la boîte crânienne d'un animal est une première mondiale. De plus les résultats des examens IRM et anatomopathologiques ont été concordants avec nos estimations. Dernièrement l'analyse neurologique post-opératoire des singes a montré que les effets secondaires ont été peu importants dans des conditions normales de traitement. Toutefois cette étude a mis en lumière la nécessité d'un contrôle IRM de température durant le traitement. Cet axe de recherche est actuellement à l'étude en collaboration avec Supersonic Imagine (Aix-en-Provence, France). Dans la seconde partie de cette thèse, trois différents modules pour la thérapie ultrasonore ont été développés. Le mode correction du mouvement mis au point par Mathieu Pernot [36, 128] lors de sa thèse a été étudié. Cette technique permettant d'estimer le mouvement en trois dimensions de l'organe ciblé, a été adaptée à la sonde portative 192 éléments puis testée in-vitro et in-vivo sur des porcs. De nouvelles méthodes de formation de voies basées sur le retournement temporel ou les capacités d'imagerie de notre sonde thérapeutique ont été explorées afin de pouvoir focaliser à-travers la cage thoracique tout en évitant le risque de brûlure. Dernièrement un mode permettant de traiter des zones d'intérêt plus larges, en optimisant le temps de traitement, a été validé. Un protocole complet utilisant ces trois modes de manière conjointe a finalement été mis au point puis testé in-vitro. Les résultats encourageants de ce travail ouvrent des perspectives intéressantes pour développer de nouveaux systèmes de thérapie par ultrasons des organes abdominaux, optimisant le temps de traitement, le temps de cycle et limitant le risque de brûlure durant le traitement.
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Gahagnon, Solène. "Etude in vivo du comportement mécanique du derme par une méthode élastographique haute résolution : applications à l'exploration d'anomalies du tissu élastique (syndrome de Marfan)." Thesis, Tours, 2009. http://www.theses.fr/2009TOUR3116/document.
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Bessière, Francis. "Amélioration des techniques d’ablation pour le traitement des arythmies cardiaques : nouvelles modalités diagnostiques et thérapeutiques par ultrasons." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1225/document.
Анотація:
A la croisée des chemins entre médecine et physique des ultrasons, ce travail de thèse s’est intéressé à l’apport de solutions diagnostiques et de thérapeutiques novatrices dans le domaine de l’électrophysiologie cardiaque. Un système capable de délivrer des ultrasons focalisés dans le cœur par voie transoesophagienne sous guidage par ultrasons a été développé et testé in vivo chez 6 porcs. Les tirs HIFU ont été délivrés sur les oreillettes et les ventricules. Lors de l'autopsie, une analyse visuelle a démontré la présence de lésions thermiques dans les zones ciblées chez 3 animaux. Ces lésions ont été confirmées par analyse histologique (taille moyenne: 5,5 mm2 x 11 mm2). Aucune lésion thermique œsophagienne n'a été observée. Un animal a présenté une bradycardie due à un bloc auriculo-ventriculaire, ce qui a permis de confirmer une réelle interaction entre les tirs HIFU et le tissu nodal cardiaque. Nous avons cependant observé un manque de précision, principalement lié aux mouvements cardiaques ainsi qu’aux structures anatomiques situées entre les zones ciblées et le transducteur de thérapie. Ces difficultés ont été principalement reliées à l’anatomie du modèle porcin, loin de celle de l’être humain. La recherche d'un meilleur modèle a conduit à des tests d'imagerie concluants sur des babouins.Des expériences supplémentaires ont été conduites afin d'améliorer la cartographie des arythmies ventriculaires et le suivi de la formation de lésions pendant l'ablation.Des expériences ont été menées sur les ventricules gauches de quatre coeurs de porcs en mode travaillant. Le protocole visait à démontrer que différents modèles d'activation mécanique pouvaient être observés, que le ventricule soit en rythme sinusal, stimulé depuis l'épicarde ou l'endocarde. Des acquisitions d’imagerie de déformation électromécanique (EWI) ont été enregistrées sur les faces antérieures, latérales et postérieures du ventricule gauche. Les boucles ont été ensuite analysées à l’aveugle par deux lecteurs indépendants.Les interprétations des séquences EWI étaient correctes dans 89% des cas. Le taux de concordance globale entre les deux lecteurs était de 83%. Dans un ventricule stimulé, l'origine du front d'onde était focale et provenait de l'endocarde ou de l'épicarde stimulé. En rythme sinusal, le front d'onde était activé depuis tout l'endocarde, en direction de l'épicarde, à une vitesse de 1,7 ± 0,28 m.s-1. Les vitesses du front d'onde ont été mesurées respectivement lorsque l'endocarde ou l'épicarde étaient stimulés à une vitesse de 1,1 ± 0,35 m.s -1 et 1,3 ± 0,34 m.s-1 (p = NS). Nous avons aussi démontré sur des échantillons ex-vivo que l'imagerie trans oesophagienne par analyse des ondes de cisaillement (élastographie) pouvait cartographier l'étendue des lésions HIFU. Des tirs HIFU ont été réalisés à l'aide de la sonde trans oesophagienne sur des échantillons de blancs de poulet (n = 3), puis sur un modèle porcin ex vivo d'oreillette (gauche, n = 2) et de ventricule gauche (n = 1). L’élastographie a fourni des cartes de rigidité des tissus avant et après l'ablation. Les zones des lésions ont été obtenues par analyse et quantification des changements de couleur des tissus puis ont été comparées aux images par élastographie. Dans le blanc de poulet, la rigidité est passée en moyenne de 4.8±1.1 kPa à 20.5±10.0 kPa (ratio 5.0±3.2). Dans le ventricule gauche, la rigidité est passée en moyenne de 21.2±3.3kPa à 73.8±13.9kPa (ratio 3.7±1.2). Dans l’oreillette gauche, la rigidité est passée en moyenne de 12.2±4.3 kPa à 30.3±10.3 (ratio 3.2±2.0). En histologie, la taille des lésions variait de 0.1 à 1.5 cm2 dans la zone du plan d'imagerie. Les caractéristiques morphométriques étaient similaires entre histologie et élastographieAt the crossroads of medicine and physics, this work aimed to provide innovative diagnostic and therapeutic tools based on ultrasound, in the field of cardiac electrophysiology. A system capable of delivering HIFU into the heart by a transesophageal route using ultrasound (US) imaging guidance was developed and tested in vivo in six male pigs. HIFU exposures were performed on atria and ventricles. At the time of autopsy, visual inspection identified thermal lesions in the targeted areas in three of the animals. These lesions were confirmed by histologic analysis (mean size: 5.5 mm2 x 11mm2). No esophageal thermal injury was observed. One animal presented with bradycardia due to an atrio-ventricular block, which provides real-time confirmation of an interaction between HIFU and the electrical circuits of the heart. There was still a lack of accuracy, mainly related to cardiac motion, and to anatomical structures in between the targets and the transducer. It was mainly related to the in vivo model and its anatomy, far from the human’s. The search for a better model led to conclusive imaging tests on baboons. Additional experiments were conduced in order to improve the mapping of ventricular arrhythmias and the monitoring of lesion formation during ablation. First, experiments were conducted on left ventricles of four isolated working mode swine hearts. The protocol aimed at demonstrating that different patterns of mechanical activation could be observed whether the ventricle was in sinus rhythm, paced from the epicardium, or from the endocardium. Electromechanical wave imaging (EWI) acquisitions were recorded on the anterior, lateral, and posterior segments of the left ventricle. Loop records were blindly assigned to two readers. EWI sequences interpretations were correct in 89% of cases. The overall agreement rate between the two readers was 83%. When in a paced ventricle, the origin of the wave front was focal and originating from the endocardium or the epicardium. In sinus rhythm, wave front was global and activated within the entire endocardium towards the epicardium at a speed of 1.7±0.28 m.s-1. Wave front speeds were respectively measured when the endocardium or the epicardium were paced at a speed of 1.1 ± 0.35 m.s-1 vs 1.3±0.34 m.s-1 (p=NS). Lastly, we investigated the feasibility of a dual therapy and imaging approach with the same transoesophageal device. We demonstrated on ex-vivo samples that transoesophageal shear wave imaging (SWE) can map the extent of the HIFU lesions. HIFU ablation was performed with the transoesophageal probe on ex-vivo chicken breast samples (n=3), then atrium (left, n=2) and ventricle (left n=1, right n=1) of swine heart tissues. SWE provided stiffness maps of the tissues before and after ablation. Areas of the lesions were obtained by tissue color change with gross pathology and compared to SWE. Shear modulus of the ablated zones increased from 4.8±1.1 kPa to 20.5+/-10.0 kPa (ratio 5.0±3.2) in the chicken breast, from 12.2±4.3 kPa to 30.3±10.3 (ratio 3.2±2.0) in the atria and from 21.2±3.3kPa to 73.8±13.9kPa (ratio 3.7±1.2) in the ventricles. On gross pathology, the size of the lesions ranged from 0.1 to 1.5cm2 in the imaging plane area and morphometric characteristics were fitting with elasticity-estimated depths and widths of the lesions
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Bessière, Francis. "Amélioration des techniques d’ablation pour le traitement des arythmies cardiaques : nouvelles modalités diagnostiques et thérapeutiques par ultrasons." Electronic Thesis or Diss., Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1225.
Анотація:
A la croisée des chemins entre médecine et physique des ultrasons, ce travail de thèse s’est intéressé à l’apport de solutions diagnostiques et de thérapeutiques novatrices dans le domaine de l’électrophysiologie cardiaque. Un système capable de délivrer des ultrasons focalisés dans le cœur par voie transoesophagienne sous guidage par ultrasons a été développé et testé in vivo chez 6 porcs. Les tirs HIFU ont été délivrés sur les oreillettes et les ventricules. Lors de l'autopsie, une analyse visuelle a démontré la présence de lésions thermiques dans les zones ciblées chez 3 animaux. Ces lésions ont été confirmées par analyse histologique (taille moyenne: 5,5 mm2 x 11 mm2). Aucune lésion thermique œsophagienne n'a été observée. Un animal a présenté une bradycardie due à un bloc auriculo-ventriculaire, ce qui a permis de confirmer une réelle interaction entre les tirs HIFU et le tissu nodal cardiaque. Nous avons cependant observé un manque de précision, principalement lié aux mouvements cardiaques ainsi qu’aux structures anatomiques situées entre les zones ciblées et le transducteur de thérapie. Ces difficultés ont été principalement reliées à l’anatomie du modèle porcin, loin de celle de l’être humain. La recherche d'un meilleur modèle a conduit à des tests d'imagerie concluants sur des babouins.Des expériences supplémentaires ont été conduites afin d'améliorer la cartographie des arythmies ventriculaires et le suivi de la formation de lésions pendant l'ablation.Des expériences ont été menées sur les ventricules gauches de quatre coeurs de porcs en mode travaillant. Le protocole visait à démontrer que différents modèles d'activation mécanique pouvaient être observés, que le ventricule soit en rythme sinusal, stimulé depuis l'épicarde ou l'endocarde. Des acquisitions d’imagerie de déformation électromécanique (EWI) ont été enregistrées sur les faces antérieures, latérales et postérieures du ventricule gauche. Les boucles ont été ensuite analysées à l’aveugle par deux lecteurs indépendants.Les interprétations des séquences EWI étaient correctes dans 89% des cas. Le taux de concordance globale entre les deux lecteurs était de 83%. Dans un ventricule stimulé, l'origine du front d'onde était focale et provenait de l'endocarde ou de l'épicarde stimulé. En rythme sinusal, le front d'onde était activé depuis tout l'endocarde, en direction de l'épicarde, à une vitesse de 1,7 ± 0,28 m.s-1. Les vitesses du front d'onde ont été mesurées respectivement lorsque l'endocarde ou l'épicarde étaient stimulés à une vitesse de 1,1 ± 0,35 m.s -1 et 1,3 ± 0,34 m.s-1 (p = NS). Nous avons aussi démontré sur des échantillons ex-vivo que l'imagerie trans oesophagienne par analyse des ondes de cisaillement (élastographie) pouvait cartographier l'étendue des lésions HIFU. Des tirs HIFU ont été réalisés à l'aide de la sonde trans oesophagienne sur des échantillons de blancs de poulet (n = 3), puis sur un modèle porcin ex vivo d'oreillette (gauche, n = 2) et de ventricule gauche (n = 1). L’élastographie a fourni des cartes de rigidité des tissus avant et après l'ablation. Les zones des lésions ont été obtenues par analyse et quantification des changements de couleur des tissus puis ont été comparées aux images par élastographie. Dans le blanc de poulet, la rigidité est passée en moyenne de 4.8±1.1 kPa à 20.5±10.0 kPa (ratio 5.0±3.2). Dans le ventricule gauche, la rigidité est passée en moyenne de 21.2±3.3kPa à 73.8±13.9kPa (ratio 3.7±1.2). Dans l’oreillette gauche, la rigidité est passée en moyenne de 12.2±4.3 kPa à 30.3±10.3 (ratio 3.2±2.0). En histologie, la taille des lésions variait de 0.1 à 1.5 cm2 dans la zone du plan d'imagerie. Les caractéristiques morphométriques étaient similaires entre histologie et élastographieAt the crossroads of medicine and physics, this work aimed to provide innovative diagnostic and therapeutic tools based on ultrasound, in the field of cardiac electrophysiology. A system capable of delivering HIFU into the heart by a transesophageal route using ultrasound (US) imaging guidance was developed and tested in vivo in six male pigs. HIFU exposures were performed on atria and ventricles. At the time of autopsy, visual inspection identified thermal lesions in the targeted areas in three of the animals. These lesions were confirmed by histologic analysis (mean size: 5.5 mm2 x 11mm2). No esophageal thermal injury was observed. One animal presented with bradycardia due to an atrio-ventricular block, which provides real-time confirmation of an interaction between HIFU and the electrical circuits of the heart. There was still a lack of accuracy, mainly related to cardiac motion, and to anatomical structures in between the targets and the transducer. It was mainly related to the in vivo model and its anatomy, far from the human’s. The search for a better model led to conclusive imaging tests on baboons. Additional experiments were conduced in order to improve the mapping of ventricular arrhythmias and the monitoring of lesion formation during ablation. First, experiments were conducted on left ventricles of four isolated working mode swine hearts. The protocol aimed at demonstrating that different patterns of mechanical activation could be observed whether the ventricle was in sinus rhythm, paced from the epicardium, or from the endocardium. Electromechanical wave imaging (EWI) acquisitions were recorded on the anterior, lateral, and posterior segments of the left ventricle. Loop records were blindly assigned to two readers. EWI sequences interpretations were correct in 89% of cases. The overall agreement rate between the two readers was 83%. When in a paced ventricle, the origin of the wave front was focal and originating from the endocardium or the epicardium. In sinus rhythm, wave front was global and activated within the entire endocardium towards the epicardium at a speed of 1.7±0.28 m.s-1. Wave front speeds were respectively measured when the endocardium or the epicardium were paced at a speed of 1.1 ± 0.35 m.s-1 vs 1.3±0.34 m.s-1 (p=NS). Lastly, we investigated the feasibility of a dual therapy and imaging approach with the same transoesophageal device. We demonstrated on ex-vivo samples that transoesophageal shear wave imaging (SWE) can map the extent of the HIFU lesions. HIFU ablation was performed with the transoesophageal probe on ex-vivo chicken breast samples (n=3), then atrium (left, n=2) and ventricle (left n=1, right n=1) of swine heart tissues. SWE provided stiffness maps of the tissues before and after ablation. Areas of the lesions were obtained by tissue color change with gross pathology and compared to SWE. Shear modulus of the ablated zones increased from 4.8±1.1 kPa to 20.5+/-10.0 kPa (ratio 5.0±3.2) in the chicken breast, from 12.2±4.3 kPa to 30.3±10.3 (ratio 3.2±2.0) in the atria and from 21.2±3.3kPa to 73.8±13.9kPa (ratio 3.7±1.2) in the ventricles. On gross pathology, the size of the lesions ranged from 0.1 to 1.5cm2 in the imaging plane area and morphometric characteristics were fitting with elasticity-estimated depths and widths of the lesions