L’utilisation de la technologie numérique dans le domaine médical a conduit à lanécessité de développer de nouvelles applications pour la gestion d’un grand nombrede données [127]. Dans ce cadre, les bases de données numériques, les protocolesde stockage, et la transmission et la sécurité dans les canaux de communicationsŠaméliorent chaque jour pour aider les experts dans la lecture, l’analyse et la gestiondes examens médicaux, sur site ou à distance. L’intégration des applicationsweb appliquées à la pratique médicale s’est accrue notablement grâce aux avancéestechnologiques dédiées à l’analyse et au traitement des images numérisées [128, 108].Cependant, l’un des problèmes majeurs dans le contexte actuel est l’échange et lestockage des grandes quantités d’informations qui sont régulièrement générées dansles hôpitaux ou dans les centres médicaux [201]. Ces problématiques demandentdonc un changement de paradigme dans le domaine de la télémédecine ainsi quede nouvelles applications pour faciliter la prévention, les diagnostics et le traitementdes patients. De plus, ces nouvelles approches permettront la formation desmédecins ainsi qu’un changement important dans les méthodes de gestion des basesde données médicales.Il y a plusieurs avantages dans lŠutilisation des applications web dans ce contexte[199]. La plus évidente est l’accès simplifié aux données par des utilisateurs,qui peuvent y accéder depuis n’importe quel ordinateur dans le monde, ainsi qu’ungain de temps considérable, sans compter le gain en efficacité dans la gestion del’information. De plus, ces outils fournissent des moyens pour le téléchargement desannotations médicales sur les examens, tout en assurant les plus hauts niveaux desécurité [101]. Dans tous les domaines, mais surtout dans les applications médicales,la sécurité est d’une importante capitale, notamment pour la protection des donnéesdes patients. Plusieurs méthodes pour garder la confidentialité des données existentet peuvent être mises en oeuvre.Dans le cadre de cette thèse, premièrement, nous avons réalisé une étude bibliographiqueexhaustive des principales publications récentes dans le contexte desapplications web dans le domaine médicale. Cette étude analyse les avantages etles inconvénients des travaux préexistants dans le champ de l’imagerie médicale. Ensuite, la contribution principale de notre travail a consisté dans l’implémentationd’un outil web avec comme finalité l’utilisation de ces outils dans différentes disciplinesmédicales. L’objectif principal est de faciliter le diagnostic en fournissantun ensemble d’outils pour faciliter le traitement des images, pour améliorer leurvisualisation ainsi que des moyens pour la mise en oeuvre d’annotation des régionssuspects. Les utilisateurs pourront se connecter et avoir accès à l’information depuisn’importe quel endroit dans le monde. Chaque annotation permet l’inclusion desspécificités considérées comme essentielles par les experts pour l’édition d’un diagnosticfinal. L’ensemble des annotations sont stockées dans une base de donnéescomme des fichiers eXtensible Markup Language (XML) associés aux images originales.De plus, l’accès aux traitements précédents est disponible avec la possibilitéde charger des annotations utilisant des outils de recherche. Ainsi, des travauxcollaboratifs sont possibles en considérant plusieurs avis de plusieurs experts, potentiellementde sites différents. Notre système est dédié à l’imagerie médicale, etdonc gère le format d’image correspondant (format Digital Imaging and Communicationsin Medicine (DICOM)). Enfin, notre système intègre un haut niveau desécurité et de protection de l’information.Les cancers de la prostate et du sein sont parmi les plus communs chez l’adulte.L’imagerie médicale joue un rôle important dans la détection et l’évaluation de cescancers. (...) / The rapid growth of digital technology in medical fields during the last few years hasincreased the need for applications able to manage patient medical records, imagingtests, and chart information [127]. Technologies related with digital databasearchitectures, storage and transmission protocols, management of large volumes ofdata, and security are being improved every day, allowing the possibility of reading,analyzing, and even diagnosing a case far from the medical center where theinformation was acquired.Furthermore, the inclusion of web-based applications applied to the medicalimaging field has growing demand over the last few years in the medical community[101, 199]. The study of how applications can store and exchange this hugeamount of information is becoming a new paradigm to solve present day limitationsto managing medical data. Indexing tools based on the standard protocolsallows a fast retrieval of the information and securities issues. Web-based applicationsin computational medicine have become increasingly important over the lastfew years [128, 108]. It supposed a new paradigm in the telemedicine and e-Healthareas in order to assist and enhance the prevention, diagnosis and treatment ofailments [201]. Furthermore, the training of radiologists and the management ofmedical databases are also becoming increasingly important issues in the field.In this domain, firstly, this thesis analyzes the main advantages and drawbacksof the reviewed work in web-based applications applied to the medical imaging field.Then, a web-based medical application including a system architecture based ondigital imaging is presented. One of the main purposes of this PhD thesis is tooffer an easy accessibility to web-based applications for users using a new systemarchitecture. They can connect from any part of the world, providing this to be atime-saving and efficient mechanism to find information. In fact, this informationcan be saved directly in computers without the tiring task of searching in libraries oralternative databases. However, the access of the previous process is also availablewith the possibility of downloading medical annotations using query forms. Thencollaborative work is possible by considering several opinions from different experts.Our system, being dedicated to medical imaging, manages the corresponding specific Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) format. Finally, ourweb-based application also provides a high level security system.Prostate and breast cancer are the most common cause of cancers in men andwomen, respectively. Medical imaging plays an important role in breast and prostatecancer detection and evaluation. Then to prove that our web-based medical applicationcould be applied in different medical disciplines, the main part of this thesisis the implementation of two frameworks as a Java applet interface designed as aweb-based tool in the domains of mammography from X-rays in radiology, and ofprostate imaging from an Magnetic Resonance Imaging (MRI). This aims to facilitatethe diagnosis of new mammographic and prostate cases by providing a set ofimage processing tools that allow a better visualization of the images, and a set ofdrawing tools used to annotate the suspicious regions (overlays). Each annotationallows including the attributes considered by the experts when issuing the final diagnosis.The overall set of overlays is stored in a database as eXtensible MarkupLanguage (XML) files associated with the original images. Finally, an exhaustiveevaluation of the results is also discussed in this thesis. For the application onmammography, the experimental study is performed in order to evaluate the scalability,complexity and response speed at the proposed tool. For the application onMRI of prostate cancer, the evaluation focused on the decrease of the variabilityof the expert assessments when collaborative work is performed. (...)

Cette thèse présente la conception, la fabrication et la commande d’un microrobot parallèle à deux Degrés de liberté (rotations θ1 et θ 2) qui est dédié pour la microchirurgie laser des cordes vocales.Ce travail a été développé dans le cadre du projet européen “Micro-Technologies and Systems for Robot-Assisted Laser Phonomicrosurgery” intitulé μRALP. D’une part, les aspects médicaux et biologiques ont permis d’extraire un cahier des charges pour le microrobot. D’autre part, l’ état de l’art a permis d’identifier et d’apporter une solution aux verrous technologiques pour satisfaire toutes les requêtes. Ce travail a proposé le développement de deux microrobots indépendants avec des structures parallèles. Bien qu’ayant le même objectif qui consiste à guider deux faisceaux lasers de manière précise vers les cordes vocales, chaque microrobot aune structure cinématique différente. Un miroir placé sur la plateforme de chacun des microrobots permet le guidage des faisceaux, en effectuant la réflexion et le changement de direction. La technique“Smart Composite Microstructures” a été utilisée pour microfabriquer les deux microrobots. En outre, les mouvements ont été réalisés grâce a à l’utilisation d’actionneurs piézoélectriques. Enfin, la précision attendue par la chirurgie des cordes vocales a été atteinte en associant la commande par asservissement visuel et la pré-compensation des non linéarités et des oscillations mal amorties / This thesis reports the design, fabrication and control of a parallel microrobot with two degrees offreedom in rotation, that is destined to perform laser microsurgery on vocal folds. This work has beendeveloped in the frame and in the context of the European project Micro-Technologies and Systemsfor Robot-Assisted Laser Phonomicrosurgery entitled μRALP.On the one hand, needs and limits of medical aspects have been abstracted to create the microrobotspecifications. On the other hand, the state-of-the-art has identified the technological stumblingblocks and has allowed to led to our proposition to satisfy the specifications. This work has envisagedthe fabrication of two independent parallel microrobotic structures. Each proposed microrobot hasa different kinematic structure, however they have the same objective that is to guide a laser beamonto the vocal folds. To this purpose, a mirror is placed on the end-effector of both microrobots inorder to reflect and guide the laser beam. Smart Composite Microstructures fabrication techniquewas used to fabricate the two microrobots. Moreover, piezoelectric cantilever actuators have beenused to generate the required rotations. Finally, the expected precision for laser microsurgery of thevocal folds was reached by coupling the feedforward compensation of nonlinearities and vibrations ofthe actuators with visual feedback control of the parallel kinematic mechanism.

Dans cette thèse, nous avons exploré différentes méthodes de recalage déformables pouvant être appliquées entre les images IRM et les images ETR acquises pendant la biopsie. Nous avons observé à partir d'une étude de la littérature que les méthodes de recalage déformables existantes pour le recalage des images de prostate multimodales ne fournissent pas de précisions satisfaisantes et que la plupart sont coûteuse [sic] en ressources informatiques, notre méthode proposée n'étant pas une exception à cette tendance. Dans ce contexte, notre objectif secondaire a été de rechercher une méthode de recalage déformable qui puisse être appliquée au cours des interventions (nécessitant du temps réel). Par conséquent, nous proposons un schéma d'apprentissage où les paramètres de déformation sont appris sur une série d'images d'entraînement puis modélisés et une estimation linéaire de ces modèles est ensuite appliquée pour recaler les images ETR-IRM. Cette solution assure une vitesse de calcul sans compromettre beaucoup la précision de recalage.Dans les expérimentations réalisées pour valider nos travaux, la sonde transrectale de biopsie n'était pas équippée pour permettre une localisation 3D (par conséquent, la position spatiale (coordonnée z) des ETR images par rapport au système d'imagerie n'était pas disponible). Toutefois, pour la fusion ETR-IRM, il est important d'identifier la coupe pré-biopsie axiale IRM qui correspond à l'image ETR acquise au cours de la biopsie. Par conséquent, un autre objectif de ce travail a été d'identifier automatiquement la coupe axiale IRM d'un volume pré-biopsie correspondant à l'image ETR en utilisant une méthode qui exploite les métriques de similarité basées sur l'image et la forme. / This thesis investigates the employment of different deformable registration techniques to register pre-operative magnetic resonance and inter-operative ultrasound images during prostate biopsy. Accurate registration ensures appropriate biopsy sampling of malignant prostate tissues and reduces the rate of re-biopsies. Therefore, we provide comparisons and experimental results for some landmark- and intensity-based registration methods: thin-plate splines, free-form deformation with B-splines. The primary contribution of this thesis is a new spline-based diffeomorphic registration framework for multimodal images. In this framework we ensure diffeomorphism of the thin-plate spline-based transformation by incorporating a set of non-linear polynomial functions. In order to ensure clinically meaningful deformations we also introduce the approximating thin-plate splines so that the solution is obtained by a joint-minimization of the surface similarities of the segmented prostate regions and the thin-plate spline bending energy. The method to establish point correspondences for the thin-plate spline-based registration is a geometric method based on prostate shape symmetry but a further improvement is suggested by computing the Bhattacharyya metric on shape-context based representation of the segmented prostate contours. The proposed deformable framework is computationally expensive and is not well-suited for registration of inter-operative images during prostate biopsy. Therefore, we further investigate upon an off-line learning procedure to learn the deformation parameters of a thin-plate spline from a training set of pre-operative magnetic resonance and its corresponding inter-operative ultrasound images and build deformation models by applying spectral clustering on the deformation parameters. Linear estimations of these deformation models are then applied on a test set of inter-operative and pre-operative ultrasound and magnetic resonance images respectively. The problem of finding the pre-operative magnetic resonance image slice from a volume that matches the inter-operative ultrasound image has further motivated us to investigate on shape-based and image-based similarity measures and propose for slice-to-slice correspondence based on joint-maximization of the similarity measures. / En aquesta tesi s'investiga l'ús de diferents tècniques de registre deformable per registrar imatges de ressonància magnètica preoperatòries i imatges d'ultrasò interoperatòries en la biòpsia de pròstata. Un registre correcte garanteix l'adequada presa de mostres de biòpsia dels teixits malignes de la pròstata i redueix la taxa de re-biòpsies. Aquesta tesis inicialment presenta una comparació i resultats experimentals d’uns dels mètodes de registre més utilitzats basats en intensitat i en punts (landmarks): thin-plate splines i deformacions free form utilitzant B-splines. La principal contribució d'aquesta tesi és una nova metodologia de registre per imatges multimodals basada en splines i formulació difeomòrfica. En aquesta metodologia, s’assegura el difeomorfisme de la transformació basada en thin-plate splines mitjançant la incorporació d'un conjunt de funcions polinòmiques no lineals. Per tal de garantir deformacions clínicament significatives també introduïm thin-plate splines aproximants de manera que la solució s'obté mitjançant una minimització conjunta de les similituds de la superfície de les regions de la pròstata segmentades i de l'energia de la curvatura del thin-plate spline. El mètode per establir les correspondències de punts per el registre en thin-plate splines és un mètode geomètric basat en la simetria de la forma de la pròstata. Alhora, es suggereix una millora addicional basada en la utilització de la mètrica Bhattacharyya en la representació de forma (shape context) dels contorns de la pròstata segmentats. La metodologia de deformació proposada inicialment és computacionalment costosa i no està ben adaptada per el registre interoperatiu durant la biòpsia de pròstata. Per tant, s’investiga més a fons un procediment d'aprenentatge off-line per aprendre els paràmetres de deformació dels thin-plate splines a partir d'un conjunt d'entrenament de dades ressonància magnètica preoperatòries i les seves corresponents imatges d'ultrasò interoperatòries i es construeixen models de deformació mitjançant l'aplicació de mètodes d’agrupació espectral (spectral clustering) en els paràmetres de deformació. Les estimacions lineals d'aquests models de deformació s'apliquen després en un conjunt de test de ressonància magnètica i ultrasò. El problema de trobar la llesca del volum de ressonància magnètica preoperatòria que coincideixi amb la imatge d'ultrasò interoperatòria ens ha motivat a investigar sobre les mesures de similitud basades en la forma i contingut de la imatge i ens ha portat a proposar un nou mètode per a la correspondència tall a tall basat en la maximització conjunta de les mesures de similitud esmentades

[...] L’utilisation d’images ETR pour la biopsie est maintenant une norme suivie par les urologues pour le dépistage du cancer de la prostate. Toutefois, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) offre un meilleur contraste des tissus mous par rapport aux images ETR. Ainsi, certaines tumeurs malignes visibles par l’IRM ne le sont pas avec les images ETR comme illustré par l’image de la figure 1. En fusionnant les deux modalités IRM et échographie transrectale, il est possible de développer des outils performants de diagnostic. C’est dans ce contexte que s’inscrit le projet PROSCAN qui est une collaboration entre le centre de recherche VICOROB (Computer Vision and Robotics Group) de l’université de Gérone et le Girona Magnetic Resonance Center du CHU de Gérone. [...] .. L’objectif principal de cette thèse est de développer des méthodes de segmentation précises et rapides de la prostate dans les images IRM ET ETR afin de faciliter la fusion d’images multimodales dans le cadre du projet PROSCAN. [...] Nous avons commencé notre travail par une étude approfondie des méthodes de segmentation dans les deux modalités échographie transrectale et IRM. Les principales similitudes et les différences entre les diverses méthodes, leurs forces et faiblesse sont été analysées. Les méthodes de segmentation de la prostate peuvent être regroupées dans quatre catégories différentes, selon les informations utilisées pour guider la segmentation [...] L’analyse des méthodes de segmentation montre que les approches qui combinent les informations de forme et de contour donnent les meilleurs résultats. Aussi, nous proposons d’utiliser le modèle AAM (Actice Appearance Model) qui a prouvé son efficacité pour la segmentation de la prostate dans les image d’échographietransrectale. Le modèle AAM permet de combiner les informations de forme et d’apparence en une unique fonction de coût à optimiser. De plus, l’étape d’optimisation par descente de gradient faite hors-ligne réduit considérablement les temps de calcul.Les images obtenues par échographie transrectale possèdent généralement une faible qualité ainsi qu’un faible contraste. Pour améliorer la robustesse de notre méthode de segmentation, nous introduisons des caractéristiques de texture extraits avec les ondelettes de Haar et des filtres en quadrature. Les résultats obtenus montrent que cette information de texture accroit la précision de la segmentation. Parailleurs, l’augmentation du temps de calcul due à l’utilisation des filtres est compensé par l’augmentation de la précision.Pour une initialisation automatique, nous avons développé un modèle probabiliste basé sur une classification supervisée. Un classifieur est construit à partird’un ensemble d’images d’apprentissage manuellement segmentées. Ce classifieur est utilisé pour obtenir une pré-segmentation de la prostate dans l’image ETR dans laquelle on attribue à chaque pixel une probabilité d’appartenance à la prostate. Unnouveau modèle AAM est ensuite construit dans lequel les intensités sont remplacéespar les probabilités obtenues à l’etape précédente. Les résultats obtenus montrent que cette approche permet une initialisation automatique tout en améliorant laprécision de la segmentation.Enfin, pour obtenir un modèle plus robuste nous avons utilisé la fonctionnelle de Mumford-Shah qui permet de définir une fonction de coût à optimiser comprenant à la fois les informations d’apparence, de forme et de topologie locale de laprostate. Les nombreux résultats qualitatifs et quantitatifs présentés dans la suite de ce manuscrit montrent que notre méthode donne de meilleurs résultats comparé à diverses autres approches. / Prostate segmentation in trans rectal ultrasound (TRUS) and magnetic resonanceimages (MRI) facilitates volume estimation, multi-modal image registration, surgicalplaning and image guided prostate biopsies. The objective of this thesis is to developshape and region prior deformable models for accurate, robust and computationallyefficient prostate segmentation in TRUS and MRI images. Primary contributionof this thesis is in adopting a probabilistic learning approach to achieve soft classificationof the prostate for automatic initialization and evolution of a shape andregion prior deformable models for prostate segmentation in TRUS images. Twodeformable models are developed for the purpose. An explicit shape and regionprior deformable model is derived from principal component analysis (PCA) of thecontour landmarks obtained from the training images and PCA of the probabilitydistribution inside the prostate region. Moreover, an implicit deformable model isderived from PCA of the signed distance representation of the labeled training dataand curve evolution is guided by energy minimization framework of Mumford-Shah(MS) functional. Region based energy is determined from region based statistics ofthe posterior probabilities. Graph cut energy minimization framework is adoptedfor prostate segmentation in MRI. Posterior probabilities obtained in a supervisedlearning schema and from a probabilistic segmentation of the prostate using an atlasare fused in logarithmic domain to reduce segmentation error. Finally a graphcut energy minimization in the stochastic framework achieves prostate segmentationin MRI. Statistically significant improvement in segmentation accuracies areachieved compared to some of the works in literature. Stochastic representation ofthe prostate region and use of the probabilities in optimization significantly improvesegmentation accuracies / La segmentació de la pròstata en imatges d’ecografia transrectal (TRUS) i en imatgesde ressonáncia magnètica (RM) facilita l’estimació del volum d’aquesta glàndula,el registre d’imatges entre ambdues modalitats, així com la planificació quirrgica debiòpsies guiades per imatge. L’objectiu d’aquesta tesi, doncs, és el desenvolupamentd’eines automàtiques per a una segmentació de la pròstata de manera precisa,robusta i computacionalment eficient en ambdues modalitats d’imatges.La contribució principal d’aquest tesi és la segmentació de les imatges ecogràfiquesde la pròstata. El mètode proposat es basa en dos passos ben diferenciats. Primer, através d’un aprenentatge probabilístic inicial, s’aconsegueix una primera localitzacióaproximada de la pròstata i que serveix per, en un segon pas, inicialitzar i permetreevolucionar de manera automàtica dos models deformables independents, guiats apartir de la informació de forma i regió de la pròstata estimada en el primer pas. Elprimer model deformable s’obté explícitament a partir de l’anàlisi de componentsprincipals (PCA) d’un conjunt de punts del contorn, que permet modelar la formade la pròstata, i de l’anàlisi PCA de la distribució de probabilitat dins de la regióprostàtica, que permet modelar la textura d’aquesta. Un tercer anàlisi PCA permetcorrelacionar ambdues distribucions. D’altra banda, un segon model deformable esderiva implícitament de l’anàlisi PCA de la funció distància obtinguda amb el conjuntde dades d’entrenament etiquetades. La consegüent evolució d’aquesta corbas’obté mitjanant la minimització del funcional Mumford-Shah, el qual es basa en unconjunt d’estadístics regionals obtinguts a partir de l’estimació de les probabilitatsa posteriori de les regions internes i externes de la pròstata.La segona contribució d’aquesta tesi és la segmentació automàtica de la pròstataen imatges 3D de RM. De manera similar a les imatges ecogràfiques, el sistemacombina les probabilitats d’un aprenentatge supervisat amb una segmentació inicial,en aquest cas, obtinguda a partir d’un atles probabilístic creat amb els volumsd’entrenament. La segmentació final s’obté a través d’una minimització basada engrafs.El resultat final és, doncs, el desenvolupament d’eines que permeten una segmentació acurada i robusta de la pròstata tant en imatges ecogròfiques com deressonòncia magnètica, millorant de forma substancial i significant la precisió delsmètodes desenvolupats fins a l’actualitat

Les travaux présentés dans cette thèse concernent la modélisation et le suivi des évolutions d'un SI impliqué dans la mise en œuvre d'une activité biomédicale. Dans le domaine biomédical, la prise en compte conjointe des aspects scientifiques et industriels de l'activité influe de manière importante sur les évolutions des SI. Pour suivre les évolutions d'un SI, nous proposons une démarche, fondée sur l'IDM, qui repose sur la définition, au sein des modèles, de points d'extension qui contiennent les informations pour assurer la modélisation et le suivi des évolutions. En mettant en œuvre ces points d'extension au niveau d'un cadre d'application spécifique, nous proposons de suivre les évolutions d'un SI et d'extraire des profils d'évolution propres aux différents acteurs du SI. À partir de la prise en compte des liens de traçabilité présents, de manière explicite, au niveau des éléments des points d'extension nous définissons une matrice de traçabilité pour quantifier les évolutions. La pondération des coefficients de cette matrice selon le type des liens de traçabilité nous permet de calculer une valeur qui sera associée au profil d'évolution. / This thesis concerns the monitoring of information systems, which are related to biomedical activity. In the biomedical field, taking into account both scientific and industrial activity significantly influences on the evolution of SI. To follow the developments of information systems, we propose a model-driven approach, which is based on the definition of extension points. By implementing these extension points on a specific framework, we propose to follow the evolution of an IS and to extract user's profile. To extract user's profile, we consider explicit traceability links to define a matrix of traceability to quantify the evolution of SI. The weighting coefficients of the traceability matrix depend on traceability links type. Between two evolutions, we track evolution profile for a particular actor.

Au cours des 20 dernières années, l'utilisation de méthode de guidage par imagerie s'est progressivemen imposé comme gold standar dans nombre d'indications Interventionel antidouleur. Les modalités de guidage els plus utilisés sont la fluoroscopie et l'échographie. Le Scanner est relativement sous-utilisé dans le domaine de la prise en charge interventionnelle de la douleur, principalement en raison des difficultés d'accès et de Disponibilités pour les praticiens de la douleur. Au travers de cette thèse, nous avons montré l'intérêt du guidage scanner dans plusieurs indications avec de bons résultats, grâce à des techniques innovantes* L'Évaluation de l'alcoolisation percutanée du ganglion sphéno-palatin dans la prise en charge de ladouleur cranio-faciale réfractaire, chez 42 patients avec taux d'efficacité globale d'alcoolisation du GSP de67,2% et une durée moyenne de soulagement de la douleur de 10,3 mois. L'analyse a montré un tauxd'efficacité élevé chez les patients avec des algies vasculaires de la face (76,5%) et des syndromesdouloureux faciaux persistent (85,7%)* L' Évaluation de l'efficacité d'un méthode simplifiée d'infiltration sous scanner du nerf grandoccipital (NGO) chez 33 patients souffrant d'une névralgie occipitale avec taux de succès clinique de 86%.En cas de succès clinique, la durée moyenne de soulagement de la douleur suivant la procédure était de9,16 mois.*La comparaison deu block vs. neurolyse par radiofréqence du ganglion stellaire sous guidage scannographique dans la prise en charge du Syndrome Douloureux Régional Complexe de Type 1 du membre supérieur chez 67 patients: on retrouve une efficacité supérieure dans le groupe RFN (67,6%, 23/34) par rapport au groupe de block (21,2%, 7/33) avec un OR de 7,76.* L'Évaluation de la neurolysepar RF des nerfs ilio-inguinal et ilio hypogastrique chez les patients souffrant de douleurs ilio-inguinal et à l'aine réfractaire.• pouvait conduire à une amélioration des résultats. Dans tous les cas, le guidage par Scanner est une valeur ajoutée dans certaines indications, car elle permet en toute sécurité, le placement précis, millimétrique, de l'aiguille. Une autre solution possible afin de réduire les risques liés à certains gestes serait le développement d'une L'Étude préliminaire sur 16 patients traités par RFN a montré une réduction significative dela douleur après RFN pendant 11,8 mois.• Une deuxième étude a été menée permettant de comparer l'efficacité de la RFN et à cellede l'infiltration dans la même indication chez 42 patients: La durée moyenne de soulagementde la douleur était statistiquement supérieure (P = 0,005) dans le groupe RF (12,5 mois)comparé au groupe d'infiltration (1,6 mois).Au cours de ces études publiées, nous avons montré que l'application d'une technique existante (neurolyse, infiltration) à une nouvelle indication, ou la modification d'une technique existante après des considérations anatomiques sonde de radiofréquence unidirectionnel, capable de créer une zone d'ablation en demi sphère dont l'orientation serait contrôlable, ce qui permettrait de réduire les risques d'ablation non désirée.Enfin, il est important de rappeler, que la prise en charge interventionnelle de la douleur d'un patient s'intègre dans une prise en charge globale, centrée autour du patient. Ainsi, la prise en charge d'un patient douloureux ne pourra se faire de manière efficace qu'en prenant en compte l'ensemble des aspects de la douleur exprimé par le patient, bien au delà des seules considérations techniques d'un geste interventionnel. / Over the past 20 years, the use of imaging guidance has progressively but very rapidly evolved to become a standard practice to date, with fluoroscopy and Ultrasound being the most popular imaging guiding tools. However, CT guidance is relatively underused in the field of Interventional pain management, mainly due to acces and availabilty issues for pain physicians. Therefore, the objective of this thesis are mulitple :* to evaluate the usefulness of CT scan guidance, in applying existing neurolytic techniques(block.infiltration and neurolysis) to innovative indications, allowed by the use of such an imagingguiding tool.* to evaluate the clinical effectiveness of these novel indications* Finally, to emphasize on the importance of the clinical aspects of Interventional pain managementAfter after having reminded the definitions of the different existing techniques (neural blocks, infiltration, neurolysis) and detailed existing materials (Local anesthestics, Steroids, Chemical Neurolysis, Physical Neurolysis), a brief description of existing indication of Interventional Pain will be made. Emphasis will then be made on the assessment of innovative interventional CT Guided pain techniques in various refractory pain syndromes :- Evaluation of Alcohol percutaneous neurolysis of the sphenopalatine ganglion in the management of refractory cranio facial pain , in 42 patients : overall efficacy rate of alcohol SPN was 67.2% with a mean pain relief duration of 10,3 months. Analysis showed a higher efficacy rate in patients with Cluster Headaches (76.5%) andPersisting Facial Idiopathic Pain (85.7%)- Evaluation of the efficacy of a simplified CT guided greater occipital nerve (GON) infiltration approach inthe management of occipital neuralgia (ON) in 33 patients : Clinical success rate was 86%. In case of clinicalsuccess, mean pain relief duration following procedure was 9.16 months.- Evaluation of CT-guided Stellate Ganglion Blockade vs. Radiofrequency Neurolysis in the Managementof Refractory type I Complex Régional Pain Syndrome of the Upper Limb in 67 patients : analysis performed onthe blockade and RFN groups showed a significantly (P<0.0001) higher success rate in the RFN group (67.6%,23/34) compared with thé blockade group (21.2%, 7/33) with an OR of 7.76.- Evaluation of CT Guided ilio inguinal (II) and ilio hypogastric Radiofrequency Neurolysis (RFN) inpatients with refractory ilio-inguinal and groin pain.* Preliminary Study on 16 patients treated with II RFN showed significant pain reductionafter RFN with a mean pain relief of 11,8 months.* A second study was conducted to compared the effectiveness of RFN and Infiltration in thesame indication in 42 patients : Mean duration of pain relief was statistically significant (P = .005)in the RF group (12.5 months) compared to the infiltration group (1.6 months).Throughout these published studies, we hâve shown that the application of an existing neurolytic technique in a new indication, or modifying an existing technique after anatomical considerations may lead to either higher efficacy rates, longer pain reliefs, or safer procedures. In ail cases, CT guidance is an added value to any procédures as it allows safe, précise accurate and effective needle placement in most procedures. Another possible solution to reduce procedure related risks discussed in this thesis, is the development of a unidirectional radiofrequency probe, capable of producing tissue destruction only on one half on the probe thereby creating a half mooned shaped thermal zone, which would reduce the risk of surrounding unwanted tissue damage. This topic merits further studies and development as possible everyday implications are numerous .

Cette thèse a pour but de mettre au point un nouvel outil de rééducation neuromusculaire. Elle a pour fonction, l'amélioration de la qualité et de la durée des séances de renforcement musculaire et de réentraînement de la motricité de sujets atteints de déconditionnement musculaire. Un électromyostimulateur "intelligent" utilisant en même temps des techniques d'électromyostimulation (EMS) couplées aux analyses de l'électromyogramme (EMG) est développé et permet d'asservir en temps réel les paramètres de stimulation d'un muscle en fonction de son état de fatigue physiologique. Le contrôle ainsi effectué sur les paramètres de stimulation en fonction de la réponse musculaire électrique (onde M) offre la possibilité de stimuler un muscle en prenant en compte une information sur la réaction du muscle à l'électrostimulation / This project aims to develop a new tool for neuromuscular reeducation. Its function is to improve the quality and the duration of muscular strengthening training sessions and training of motor function for patients suffering from muscle deconditioning. A "smart" electromyostimulator using, at the same time, techniques of electrostimulation (EMS) and analysis of electromyography (EMG) allows the control in real time electrical stimulation parameters considering the physiological fatigue of the stimulated muscle. This control, performed on stimulation parameters depending on electrical response of muscles (M wave), allows the muscle stimulation taking into account the muscular reaction to the electrical stimulation

Le cancer du sein est le type de cancer le plus répandu, il est la cause principale de mortalité chez les femmes aussi bien dans les pays occidentaux que dans les pays en voie de développement. L'imagerie médicale joue un rôle clef dans la réduction de la mortalité du cancer du sein, en facilitant sa première détection par le dépistage, le diagnostic et la biopsie guidée. Bien que la Mammographie Numérique (DM) reste la référence pour les méthodes d'examen existantes, les échographies ont prouvé leur place en tant que modalité complémentaire. Les images de cette dernière fournissent des informations permettant de différencier le caratère bénin ou malin des lésions solides, ce qui ne peut être détecté par DM. Malgré leur utilité clinique, les images échographiques sont bruitées, ce qui compromet les diagnostiques des radiologues à partir de celles ci. C'est pourquoi un des objectifs premiers des chercheurs en imagerie médicale est d'améliorer la qualité des images et des méthodologies afin de simplifier et de systématiser la lecture et l'interprétation de ces images.La méthode proposée considère le processus de segmentation comme la minimisation d'une structure probabilistique multi-label utilisant un algorithme de minimisation du Max-Flow/Min-Cut pour associer le label adéquat parmi un ensemble de labels figurant des types de tissus, et ce, pour tout les pixels de l'image.Cette dernière est divisée en régions adjacentes afin que tous les pixels d'une même régions soient labelisés de la même manière en fin du processus. Des modèles stochastiques pour la labellisation sont crées à partir d'une base d'apprentissage de données. / Breast cancer is the second most common type of cancer being the leading cause of cancer death among females both in western and in economically developing countries. Medical imaging is key for early detection, diagnosis and treatment follow-up. Despite Digital Mammography (DM) remains the reference imaging modality, Ultra-Sound (US) imaging has proven to be a successful adjunct image modality for breast cancer screening, specially as a consequence of the discriminative capabilities that US offers for differentiating between solid lesions that are benign or malignant. Despite US usability,US suffers inconveniences due to its natural noise that compromises the diagnosis capabilities of radiologists. Therefore the research interest in providing radiologists with Computer Aided Diagnosis (CAD) tools to assist the doctors during decision taking. This thesis analyzes the current strategies to segment breast lesions in US data in order to infer meaningful information to be feet to CAD, and proposes a fully automatic methodology for generating accurate segmentations of breast lesions in US data with low false positive rates.

Introduction : L’influence de l’Index de Masse Corporelle (IMC) sur la récupération des paramètres de la marche après prothèse totale de hanche (PTH) et de genou (PTG) est méconnue. Peu d' étude se sont intéressées à l'influence de l’IMC sur la récupération des amplitudes articulaires actives à la marche (AAA) ou de la vitesse de marche après PTH et PTG. Notre objectif était d’évaluer cet impact en préopératoire et en post-opératoire par une évaluation clinique et biomécanique. Notre hypothèse était que l’obésité (IMC>30kg/m2) serait un facteur péjoratif de récupération des paramètres de marche.Matériel et méthodes : Après avoir effectué une revue systématique de la littérature sur la récupération fonctionnelle après prothèses totales du membre inférieur (PTH et PTG) afin de nous assurer de l’originalité de notre travail et de sa pertinence nous avons réalisé 2 études prospectives indépendantes : en incluant 76 PTH chez des patients coxarthrosiques d’une part et 79 PTG chez des patients gonarthrosiques d’autre part. Tous les patients bénéficiaient d’une analyse quantifiée de la marche en préopératoire et en post-opératoire (à 6 mois pour les PTH et à un an pour les PTG). Un groupe de témoins sains appariés suivait le même protocole. La vitesse de la marche, l’AAA de hanche et de genou, ainsi que des scores fonctionnels et de qualité de vie étaient évalués, pour tous les paramètres le gain était calculé. Les patients étaient répartis en 2 groupes : patients non-obèses (G1) : IMC<30 et patients obèses (G2) : IMC≥30 dans chacune des cohortes. Des t-tests appariés étaient utilisés pour évaluer (1) les différences pré- et post-opératoires entre G1 et G2, puis les différences de gain entre G1 et G2. Enfin une régression linéaire uni- et multivariée recherchait les associations entre l’IMC, la vitesse de la marche et les AAA.Résultats Pour les 2 cohortes : en préopératoire, la vitesse de la marche et les AAA étaient significativement plus bas chez les obèses. En post-opératoire la vitesse de la marche et les AAA étaient significativement plus bas pour tous les patients opérés d’une PTG ou d’une PTH comparativement au groupe témoin. En pré-opératoire les obèses étaient plus symptomatiques. Une différence significative était retrouvée entre G1 et G2 concernant l’amélioration de la douleur en faveur des obèses (sur le gain de WOMAC douleur pour les PTG et d’EVA pour les PTH). Pour tous les autres paramètres les gains n’étaient pas différents entre G1 et G2. La régression uni- et multivariée ne montrait pas de relation significative entre la vitesse de la marche, les AAA et l’IMC.Conclusion : L’IMC n’a pas d’effet délétère direct sur la récupération des paramètres de marche après une PTH ou une PTG. En effet malgré une symptomatologie pré-opératoire plus forte les patients obèses présentent une amélioration comparable en termes de gain aux patients non-obèses. Cependant les paramètres de marche post-opératoire après une PTH ou une PTG demeurent significativement plus bas que ceux des témoins et ce quel que soit l’IMC des patients opérés, sans récupération ad integrum clinique ou biomécanique de leur fonction de la hanche ou du genou. Ainsi l’obésité semble présenter un effet similaire sur la récupération des paramètres de marche après une PTH ou une PTG. / Introduction : Body Mass Index (BMI) impact on gait recovery after total hip and total knee arthroplasty (THA and TKA) remains misunderstood. Few studies have analyzed the influence of BMI on the recovery of hip and knee range of motion (ROM) during gait or walking speed after THA and TKA. Our objective was to assess this impact preoperatively and post-operatively using both 3D gait analysis and clinical assessment. Our hypothesis was that obesity (BMI> 30kg /m2) would be a negative factor in the recovery of gait parameters.Material and methods: After conducting a systematic review of the literature on functional recovery after total prostheses of the lower limb (THA and TKA) to ensure the originality of this work and its relevance we conducted 2 independent prospective studies: including 76 THA in hip osteoarthritis patients on the one hand and 79 TKA in knee osteoarthritis patients on the other hand. All patients had a quantified gait analysis of preoperatively and postoperatively (at 6 months for THA and 1 year for TKA). A control group of matched healthy people followed the same protocol. The gait speed, ROM hip and knee, as well as functional and quality of life scores were evaluated, for all parameters the gain was calculated. Patients were divided into 2 groups in each cohort: non-obese patients (G1): BMI <30kg/m2 and obese patients (G2): BMI≥30kg/m2. Paired t-tests were used to evaluate the pre- and post-operative differences between G1 and G2, then the differences in gain between G1 and G2. Finally, a uni- and multivariate linear regression sought associations between BMI, gait speed, and ROM.Results: In both cohorts: preoperatively, gait speed and ROM were significantly lower in obese patients. Postoperatively, walking speed and ROM were significantly lower for all patients undergoing TKA or THA compared with the control group. Preoperatively obese patients were more symptomatic. A significant difference was found between G1 and G2 regarding pain improvement in favor of the obese (on the gain of WOMAC pain for TKA and analogic pain scale for THA). For all other parameters the gains were not different between G1 and G2. Uni- and multivariate regression showed no significant relationship between gait speed, ROM and BMI.Conclusion: BMI has no direct negative effect on recovery of walking parameters after THA or TKA. Indeed despite a higher preoperative symptomatology obese patients show a comparable improvement in terms of gain to non-obese patients clinically and biomechanically. However, postoperative gait parameters after THA or TKA remain significantly lower than those of controls, regardless of the BMI of patients without full clinical or biomechanical recovery. Though, obesity appears to have a similar effect on the gait parameters recovery after THA or TKA.

Ce manuscrit présente des travaux de recherche sur l’analyse et la détection des Electrogrammes Auriculaires Complexes Fractionnés (EACF). Dans une première partie faisant suite à une présentation des mécanismes et des signaux bioélelectriques de la Fibrillation Auriculaire (FA), les outils les plus couramment utilisés pour l’analyse des signaux EACF sont présentés. Des outils linéaires sont dans un premier temps appliqués aux signaux intracardiaques issus des procédures d’ablation de la FA par radiofréquence puis des outilsnon linéaires sont présentés et intégrés à un algorithme de détection des EACF. Ce dernier s’appuie sur la quantification des propriétés de récurrence des électrogrammes. Dans la seconde partie, la cellule et le tissu musculaire cardiaque sont détaillés puis simulés à l’aide de plusieurs modèles mathématiques. Ceux de FitzHugh Nagumo, Aliev Panfilov et Courtemanche Ramirez Nattel sont mis en oeuvre afin de reproduire les mécanismes de la FA évoqués dans la présentation de cette pathologie. L’acquisition des champs de potentiels est également reproduite à l’aide d’un modèle numérique de cathéter tel que celui utilisé lors des procédures. Les signaux temporels ainsi générés permettent de lier les activations spatiotemporelles au niveau du substrat aux motifs observables dans les EACF. Un modèle expérimental vient compléter la partie modélisation. Les cultures de cellules de rats nouveaux nés sur puces MEA (Micro Electrode Array) permettent de recréer des conditions de fibrillation et d’acquérir des potentiels extracellulaires. Là encore, les électrogrammes sont comparés aux signaux issus des simulations numériques ainsi qu’aux signaux cliniques. L’analyse des séquences de motifs via les trois types de modèles utilisés permet de rattacher les motifs observés dans les électrogrammes aux mécanismes se produisant au niveau du tissu cardiaque lors de la FA. Une analyse en temps réel permettrait de fournir au praticien des informations déterminantes lors de l’ablation concernant la nature et la localisation des sources d’arythmie / This manuscript presents research on the analysis and the detection of Complex Fractionated Atrial Electrograms (CFAE). In the first part, following a presentation over Atrial Fibrillation (AF) mechanisms and bioelectrical signals, the most commonly used tools for analyzing CFAE are presented. Linear tools are initially applied to signals from AF ablation procedures, then nonlinear tools are shown and integrated intoa CFAE detection algorithm. This one is based on the quantification of electrogram recurrence properties. In the second part, the cell and cardiac muscle tissue are described and simulated using mathematical models. Models such as FitzHugh Nagumo, Aliev Panfilov and Courtemanche Ramirez Nattel are implemented to reproduce the mechanisms of AF mentioned in the presentation of this disease. The acquisition of fields of potential is also reproduced using a numerical model of catheter as the one used during ablation process. Time signals thus generated are used to match the spatiotemporal activations at the substrate level with the patterns to be observed in CFAE. An experimental model completes the analysis. Cell cultures of newborn rats on MEA (Micro ElectrodeArray) can recreate fibrillation conditions and acquire extracellular potentials. Again, electrogramsare compared with signals from computer simulations and the clinical database signals. The analysisof pattern sequence via the three types of models can attach the observed patterns in electrograms with the mechanisms occurring at the cardiac tissue level during AF. Real-time analysis would allow the practitioner to receive critical information during ablation about the nature and the location of arrhythmia sources