L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d’imagerie relativement lente. Les mouvements du patient, en particulier en imagerie cardiaque et abdominale, constituent un obstacle important, venant perturber le processus d’encodage spatial nécessaire à la réalisation d’une image. Ces mouvements induisent des dégradations de l’image, appelées artéfacts, qui prennent des formes complexes du fait que cet encodage est réalisé dans un espace inhabituel (espace hybride Fourier/sensibilités d’antennes). Les méthodes généralement utilisées (apnée du patient, synchronisation de l’acquisition avec l’électrocardiogramme) sont imparfaites et ne sont pas toujours applicables. A l’aide d’une plateforme spécialement développée pour l’acquisition et l’analyse des données physiologiques pendant l’examen IRM, nous proposons d’intégrer des informations de mouvement a priori, à différents niveaux des processus d’acquisition et de reconstruction, avec un intérêt particulier pour la correction des erreurs d’encodage spatial. Nous construisons un modèle prédictif permettant d’estimer les champs de déplacements élastiques dans le plan ou le volume imagé, à partir de combinaisons linéaires des signaux fournis par la plateforme. Puis nous définissons un cadre de reconstruction généralisé permettant d’inclure les données de déplacements prédites par le modèle, afin de reconstruire une image corrigée, minimisant ainsi les artéfacts de mouvement. Les hypothèses et conditions de validité sont analysées, et le modèle prédictif ainsi que les différentes méthodes de reconstruction proposées sont validés sur des données réelles, cardiaques et abdominales, de sujets sains. / Magnetic resonance imaging (MRI) is a relatively slow imaging technique. In the context of cardiac and abdominal imaging, patient motion is a major impediment that disturbs the spatial encoding process needed to form an image. Motion results in image deteriorations, called artifacts. These artifacts can take complex forms as this encoding occurs in an unusual space (Fourier/coil sensitivity hybrid space). Generally the patient is asked for a breathhold in order to minimize the influence of respiration, and the acquisition is synchronized to the electrocardiogram in order to handle cardiac contraction. These methods are imperfect and not always applicable, and therefore alternative approaches are desirable. We propose to integrate prior knowledge in the acquisition and reconstruction processes, based on a specially designed platform, developed to acquire and analyze physiological data during the MRI examination. Various solutions are investigated to implement this adaptive imaging, with special care to the correction of motion induced spatial encoding errors. For that purpose, we build a predictive model that allows elastic displacement fields in the field of view to be predicted, from linear combinations of signals provided by the platform. Then we define a generalized reconstruction framework in which predicted displacement data are included, leading to the reconstruction of a motion-compensated image. The hypotheses are analyzed, and the predictive model, as well as the proposed reconstruction methods, are validated on real cardiac and abdominal data from healthy volunteers, in 2D and 3D free breathing scans.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le photopléthysmogramme (PPG) est un signal optique acquis à partir de l’oxymètre de pouls, dont l’usage principal consiste à mesurer la saturation en oxygène. Avec le développement des technologies portables, il est devenu la technique de base pour la surveillance de l’activité cardio-respiratoire des patients et la détection des anomalies. En dépit de sa simplicité d'utilisation, le déploiement de cette technique reste encore limité pour deux principales raisons : 1. L’extrême sensibilité du signal aux distorsions. 2. La non-reproductibilité entre les sujets et pour les mêmes sujets, en raison de l'âge et des conditions de santé. L’objectif de cette thèse est le développement de méthodes robustes et universelles afin d’avoir une estimation précise de la fréquence respiratoire (FR) indépendamment de la variabilité intra et interindividuelle du PPG. Plusieurs contributions originales en traitement statistiques du signal PPG sont proposées. En premier lieu, une méthode adaptative de détection des artefacts basée sur la comparaison de modèle a été développée. Des tests par la technique Random Distortion Testing sont introduits pour détecter les pulses de PPG avec des artefacts. En deuxième lieu, une analyse de plusieurs méthodes spectrales d’estimation de la FR est proposée. Afin de mettre en évidence la robustesse des méthodes proposées face à la variabilité du signal, plusieurs tests ont été effectués sur deux bases de données avec de différentes tranches d'âge et des différents modes respiratoires. En troisième lieu, un indice de qualité respiratoire spectral (SRQI) est conçu dans le but de communiquer au clinicien que les valeurs fiables de la FR avec un certain degré de confiance. / One promising area of research in clinical routine involves using photoplethysmography (PPG) for monitoring respiratory activities. PPG is an optical signal acquired from oximeters, whose principal use consists in measuring oxygen saturation. Despite its simplicity of use, the deployment of this technique is still limited because of the signal sensitivity to distortions and the non-reproducibility between subjects, but also for the same subject, due to age and health conditions. The main aim of this work is to develop robust and universal methods for estimating accurate respiratory rate regardless of the intra- and inter-individual variability that affects PPG features. For this purpose, firstly, an adaptive artefact detection method based on template matching and decision by Random Distortion Testing is introduced for detecting PPG pulses with artefacts. Secondly, an analysis of several spectral methods for Respiratory Rate (RR) estimation on two different databases, with different age ranges and different respiratory modes, is proposed. Thirdly, a Spectral Respiratory Quality Index (SRQI) is attributed to respiratory rate estimates, in order that the clinician may select only RR values with a large confidence scale. Promising results are found for two different databases.

Les objectifs de cette thèse sont: i) de mettre au point de nouvelles techniques adaptées à la période néonatale d'analyse automatique des signaux physiologiques cardiaque (ECG) et respiratoire (RESP) afin d'étudier la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) et respiratoire (VFR), ainsi que les interrelations cardiorespiratoires; ii) de les valider et de les utiliser sur des modèles ovins pour mieux comprendre les altérations du contrôle cardiorespiratoire dans des différentes situations expérimentales. Durant les expérimentations, les agneaux étaient non sédationnés et libres de leurs mouvements, ce qui rend le traitement des signaux ECG et RESP enregistrés durant plusieurs heures difficile, à cause des artefacts. D'abord, une chaîne de traitement semi-automatique des signaux a été proposée. Elle comprend l'élimination automatique des périodes artefactuelles, l'extraction des séries temporelles des segments propres de l'ECG et du signal RESP, l'application d'un test de stationnarité sur ces séries temporelles pour extraire les segments stationnaires et le calcul de différents indices de la VFC et la VFR obtenus en appliquant des analyses linéaires et non linéaires. Ces analyses ont été complétées par la mesure des interrelations cardiorespiratoires. Cette chaîne de traitement a permis d'étudier les effets de trois situations expérimentales sur le contrôle cardiorespiratoire. La première situation cherche à étudier l'exposition d'agneaux nouveau-nés à la fumée de cigarette durant les deux premières semaines de vie. Une importante altération des interrelations cardiorespiratoires a été mise en évidence, surtout au niveau de l'arythmie sinusale respiratoire et du couplage cardioventilatoire. Ce résultat inédit donne un éclairage nouveau sur la physiopathologie des effets de l'exposition à la fumée de cigarette en période néonatale, incluant en particulier le syndrome de la mort subite du nourrisson. La deuxième situation expérimentale examine l'hyperbilirubinémie (HB) des agneaux prématurés. Une HB modérée a été induite durant 17h par injection intraveineuse de bilirubine. Les effets de l'HB modérée sur la VFC, la VFR et les interrelations cardiorespiratoires ont été évalués sur 7 heures d'enregistrement au moment de l'HB (J0) et 72h plus tard (J3), après normalisation de la bilirubinémie. À J0, une augmentation de la variabilité accompagnée d'une augmentation des indices fréquentiels de la VFC a été observée indiquant une coactivation sympathovagale. Tous ces effets ont disparu à J3. Une diminution de la fréquence respiratoire a été retrouvé avec une augmentation de la VFR; ces effets étaient maintenus jusqu'à J3. Une augmentation de l'arythmie sinusale respiratoire, de la synchronisation et du nombre de RR dans une inspiration et une expiration a été observée. Ces deux derniers effets étaient toujours présents au jour 3. La troisième situation expérimentale concerne l'application nasale d'une pression positive continue (PPC) de 6 cmH2O à des agneaux nouveau-nés sains pendant 6 heures. Une augmentation de la fréquence cardiaque a été observée avec diminution des indices temporels et fréquentiels de la VFC et augmentation de la complexité des intervalles RR. De plus, un ralentissement de la respiration a été montré avec allongement de la durée de l'expiration et diminution de la VFR indiquant une stabilisation de la respiration. Enfin, la seule altération des interrelations cardiorespiratoires retrouvée était une augmentation du nombre de RR dans le cycle respiratoire attribuable à l'augmentation de la fréquence cardiaque et à la diminution de la fréquence respiratoire. L'interprétation des résultats a été approfondie en utilisant une approche à base de modèles pour représenter le comportement des systèmes cardiovasculaire, respiratoire et du baroréflexe artériel dans les conditions expérimentales. Celle-ci permet d'accéder à des variables physiologiques difficilement observables durant les expérimentations. / The objectives of this thesis are: i) to develop new techniques, adapted to the neonatal period, for the automatic analysis of cardiac (ECG) and respiratory (RESP) signals in order to study heart rate variability (HRV), respiratory rate variability (RRV), as well as cardiorespiratory interrelations; ii) to validate these techniques and use them on neonatal ovine models to better understand alterations in the cardiorespiratory control in experimental situations mimicking exposure to postnatal environmental tobacco smoke, hyperbilirubinemia in the premature infant and continuous positive airway pressure application. In the different experimental situations, the lambs were without sedation and moving freely; this makes the treatment of ECG and RESP signals recorded for several hours difficult because of artifacts. As a first step, a semi-automated signal processing approach has been proposed. It includes the automatic elimination of artefactual periods, the extraction of time series from the clean segments of the ECG and RESP signals, the performance of a stationarity test in order to extract stationary segments, the application of linear (in time and frequency domains) and nonlinear HRV and RRV analysis as well as the calculation of cardiorespiratory interrelations indices. This approach was validated and allowed to study the effects of three different experimental conditions on cardiorespiratory control. The first condition explored the effects of exposing newborn lambs to postnatal environmental tobacco smoke (ETS) for the first two weeks of life. Significant impairment of cardiorespiratory interrelations was demonstrated, particularly for respiratory sinus arrhythmia and cardioventilatory coupling. This novel result sheds new light on the physiopathology of the effects of ETS exposure in the neonatal period, particularly for sudden infant death syndrome. The second experimental situation corresponds to hyperbilirubinemia (HB) of premature lambs. Moderate HB was induced for 17h by intravenous injection of bilirubin. The effects of moderate HB on HRV, RRV and cardiorespiratory interrelationships were assessed over 7 hours of recording during acute HB (D0) and after 72h (D3), following normalization of bilirubinemia. On D0, an increase in HRV accompanied by an increase in frequency indices of HRV was observed, indicating sympathovagal coactivation. These effects were absent on D3. A decreased respiratory rate and an increase in RRV were noted on D0; these effects were maintained until D3. The study of cardiorespiratory interrelations showed an increase in respiratory sinus arrhythmia, phase synchronization and the number of RRs in inspiration and expiration. The latter effects were still observed on day 3. The third experimental situation concerns the nasal application of a continuous positive pressure (CPAP) of 6 cmH2O in healthy neonatal lambs for 6 hours. An increase in heart rate associated with a decrease in temporal and frequency indices of HRV and an increase in RR interval complexity was observed. In addition, we observed a decrease in respiratory rate accompanied by a prolonged expiration and a decreased RRV, indicating a stabilization of breathing. Finally, no alterations of cardiorespiratory interrelations were observed excepted an increase in the number of RRs in the respiratory cycle explained by the increased heart rate and decreased respiratory rate. To further understand these results, a model of cardiorespiratory coupling comprising three compartments mimicking the functioning of the cardiovascular and respiratory systems and the arterial baroreflex, was adapted to the conditions of the experiment. Results obtained with the model allowed to gain access to variables that were not measured during the experiments.

Plusieurs études sur la toxicité des particules dans l'air ambiant montrent que la phase polaire, qui contient entre autres des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques oxygénés et nitrés (OHAP et NHAP), est plus toxique que la fraction aromatique contenant les HAP classiques. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail était de caractériser chimiquement les NHAP et OHAP dans l'air ambiant de différents milieux (trafic, urbain, péri-urbain, rural et altitude). Les prélèvements ont été réalisés dans le cadre du programme de recherche POllution des Vallées Alpines (POVA) au cours de l'hiver 2002-2003 et de l'été 2003 et dans la région de Marseille l'été 2004. Les deux phases, gazeuse et particulaire, ont été étudiées et une caractérisation des particules par tranche granulométrique a également été effectuée. Les résultats obtenus sur les OHAP et les NHAP ont permis d'alimenter la base de données très limitée sur ce type de composés et ce pour des atmosphères variées. Le développement d'une méthode d'analyse simultanée par GC/NICI-MS des NHAP et OHAP sur des matrices complexes, facile à mettre en œuvre et utilisable en routine, nous a permis de montrer que les niveaux de concentrations des OHAP dans l'air ambiant sont du même ordre de grandeur que ceux des HAP alors que les concentrations des NHAP sont de 1 à 2 ordres de grandeur inférieures. L'estimation du risque cancérigène à partir de facteurs d'équivalence toxique montre que le risque attribué aux NHAP peut atteindre 20% du risque total. L'étude de rapports spécifiques de NHAP a montré que sur les sites proches des sources de pollution, les NHAP ont une origine primaire forte alors que leur formation par réaction en phase gazeuse est évidente en été sur les sites ruraux éloignés des sources directes de pollution et qu'elle a lieu principalement de jour, initiée par OH. Il apparaît que les émissions des véhicules essence sont une source non négligeable de NHAP et de OHAP dans l'atmosphère. Le OHAP 9,10-anthraquinone présente une double origine (primaire diesel et formée par photochimie) sans pour autant pouvoir distinguer le lieu de la formation (sur le support du prélèvement ou dans l'atmosphère). La partition entre les deux phases des HAP, OHAP et NHAP, est extrêmement dépendante de la masse moléculaire du composé considéré et de la température. L'étude de cette partition semble pouvoir apporter des informations quant à l'origine primaire ou secondaire des dérivés des HAP. Enfin, les HAP, OHAP et NHAP sont essentiellement (>80%) associés à la fraction fine de l'aérosol (Dp<1,3 µm) et ce quelque soit la saison considérée (hiver et été). Les caractéristiques chimiques des différentes classes de composés (polarité…) peuvent néanmoins jouer un rôle quant à leur distribution en taille.

L'objectif principal de cette thèse est le pré-traitement des signaux d'électroencéphalographie (EEG). En particulier, elle vise à développer une méthodologie pour obtenir un EEG dit "propre" à travers l'identification et l'élimination des artéfacts extra-cérébraux (mouvements oculaires, clignements, activité cardiaque et musculaire) et du bruit. Après identification, les artéfacts et le bruit doivent être éliminés avec une perte minimale d'information, car dans le cas d'EEG, il est de grande importance de ne pas perdre d'information potentiellement utile à l'analyse (visuelle ou automatique) et donc au diagnostic médical. Plusieurs étapes sont nécessaires pour atteindre cet objectif : séparation et identification des sources d'artéfacts, élimination du bruit de mesure et reconstruction de l'EEG "propre". A travers une approche de type séparation aveugle de sources (SAS), la première partie vise donc à séparer les signaux EEG dans des sources informatives cérébrales et des sources d'artéfacts extra-cérébraux à éliminer. Une deuxième partie vise à classifier et éliminer les sources d'artéfacts et elle consiste en une étape de classification supervisée. Le bruit de mesure, quant à lui, il est éliminé par une approche de type débruitage par ondelettes. La mise en place d'une méthodologie intégrant d'une manière optimale ces trois techniques (séparation de sources, classification supervisée et débruitage par ondelettes) constitue l'apport principal de cette thèse. La méthodologie développée, ainsi que les résultats obtenus sur une base de signaux d'EEG réels (critiques et inter-critiques) importante, sont soumis à une expertise médicale approfondie, qui valide l'approche proposée / The goal of this research is the electroencephalographic (EEG) signals preprocessing. More precisely, we aim to develop a methodology to obtain a "clean" EEG through the extra- cerebral artefacts (ocular movements, eye blinks, high frequency and cardiac activity) and noise identification and elimination. After identification, the artefacts and noise must be eliminated with a minimal loss of cerebral activity information, as this information is potentially useful to the analysis (visual or automatic) and therefore to the medial diagnosis. To accomplish this objective, several pre-processing steps are needed: separation and identification of the artefact sources, noise elimination and "clean" EEG reconstruction. Through a blind source separation (BSS) approach, the first step aims to separate the EEG signals into informative and artefact sources. Once the sources are separated, the second step is to classify and to eliminate the identified artefacts sources. This step implies a supervised classification. The EEG is reconstructed only from informative sources. The noise is finally eliminated using a wavelet denoising approach. A methodology ensuring an optimal interaction of these three techniques (BSS, classification and wavelet denoising) is the main contribution of this thesis. The methodology developed here, as well the obtained results from an important real EEG data base (ictal and inter-ictal) is subjected to a detailed analysis by medical expertise, which validates the proposed approach

Quelle différence faisons-nous entre Leroy Merlin, Castorama ou encore Bricorama ? Ces organisations se distinguent par un ensemble d’attributs qui façonnent le caractère unique, leur identité. Ce travail de recherche propose de mieux comprendre comment se forme l’identité d’une organisation. Il appréhende la question identitaire sous le prisme du courant de la stratégie comme pratique et la théorie de l’identité organisationnelle. Afin de répondre à la problématique de recherche, la thèse questionne le rôle des parties prenantes, des pratiques et de la matérialité sur le processus de formation de l’identité organisationnelle. L’originalité de ce travail réside dans l’étude de la formation identitaire dès la création d’un intermédiaire de l’innovation dans le secteur de la construction. La recherche repose sur un cas unique longitudinal à dimension ethnographique. Elle inclut une enquête sur la perception des parties prenantes externes de l’identité de l’organisation.Les résultats mettent en évidence le rôle prépondérant des fondateurs mais aussi des salariés dans la formation identitaire. Le cas d’un intermédiaire de l’innovation fait émerger une stratégie de formation de l’identité organisationnelle, le jeu identitaire. Il correspond à l’exploration de plusieurs futurs possibles. De plus, trois pratiques pour « former, réparer, maintenir, renforcer ou réviser » sont mises en évidence. Enfin, les résultats soulignent les effets de l’absence d’un artéfact (une plateforme physique) qui contribue à exacerber le conflit sur l’identité entre les membres.Ce travail de recherche présente aussi des implications managériales visant à comprendre comment former et gérer l’identité au cours du temps. / What difference do we make between Leroy Merlin, Castorama or Bricorama? These organizations are distinguished by a set of attributes that shape their uniqueness, their identity. This research proposes to better understand how organizational identity is formed. The identity question is addressed by taking a strategy as a practice lens and is grounded in organizational identity theory. In order to answer the research question, the thesis is interested in the role of the stakeholders, practices and materiality on the organizational identity formation process. The originality of this work lies in the study of identity formation from inception of an innovative intermediary in the construction sector. The research is based on a unique longitudinal case with an ethnographic dimension. It includes a survey of the perception of external stakeholders about the organization’s identity.The results highlight the preponderant role of founders but also of employees in identity formation. The case of an innovation intermediary reveals a strategy to form organizational identity: organizational identity play. It corresponds to the exploration of several possible futures. In addition, three practices for "forming, repairing, maintaining, strengthening, or revising" identity are highlighted. Finally, the results highlight the effects of the absence of an artifact (a physical platform) that contributes to exacerbate conflict over identity among members.

L'objectif principal de cette thèse est le pré-traitement des signaux d'électroencéphalographie (EEG). En particulier, elle vise à développer une méthodologie pour obtenir un EEG dit "propre" à travers l'identification et l'élimination des artéfacts extra-cérébraux (mouvements oculaires, clignements, activité cardiaque et musculaire) et du bruit. Après identification, les artéfacts et le bruit doivent être éliminés avec une perte minimale d'information, car dans le cas d'EEG, il est de grande importance de ne pas perdre d'information potentiellement utile à l'analyse (visuelle ou automatique) et donc au diagnostic médical. Plusieurs étapes sont nécessaires pour atteindre cet objectif : séparation et identification des sources d'artéfacts, élimination du bruit de mesure et reconstruction de l'EEG "propre". A travers une approche de type séparation aveugle de sources (SAS), la première partie vise donc à séparer les signaux EEG dans des sources informatives cérébrales et des sources d'artéfacts extra-cérébraux à éliminer. Une deuxième partie vise à classifier et éliminer les sources d'artéfacts et elle consiste en une étape de classification supervisée. Le bruit de mesure, quant à lui, il est éliminé par une approche de type débruitage par ondelettes. La mise en place d'une méthodologie intégrant d'une manière optimale ces trois techniques (séparation de sources, classification supervisée et débruitage par ondelettes) constitue l'apport principal de cette thèse. La méthodologie développée, ainsi que les résultats obtenus sur une base de signaux d'EEG réels (critiques et inter-critiques) importante, sont soumis à une expertise médicale approfondie, qui valide l'approche proposée.

L’objectif de cette thèse a été d’analyser l’effet de l’exercice physique réalisé sur plateforme vibrante (whole-body vibration, WBV) sur l’activité musculaire des membres inférieurs, de développer des outils d’analyse méthodologiques et de proposer des recommandations pratiques d’utilisation. Deux études méthodologiques ont été menées pour identifier la méthode optimale permettant de traiter les signaux d'électromyographie de surface (sEMG) recueillis pendant la vibration et d'analyser l'influence de la méthode de normalisation de l'activité sEMG. Une troisième étude visait à mieux comprendre si les pics sEMG observés dans le spectre de puissance du signal contiennent des artéfacts de mouvement et/ou de l'activité musculaire réflexe. Les trois études suivantes avaient pour but de quantifier l’effet de la WBV sur l’activité musculaire en fonction de différents paramètres tels que, la fréquence de vibration, l'amplitude de la plateforme, une charge supplémentaire, le type de plateforme, l'angle articulaire du genou, et la condition physique du sujet. En outre, l'objectif a été de déterminer l'accélération verticale minimale permettant de stimuler au mieux l'activité musculaire des membres inférieurs. En résumé, les recherches menées au cours de cette thèse fournissent des solutions pour de futures études sur : i) comment supprimer les pics dans le spectre du signal sEMG et, ii) comment normaliser l'activité musculaire pendant un exercice WBV. Enfin, les résultats de cette thèse apportent à la littérature scientifique de nouvelles recommandations pratiques liées à l’utilisation des plateformes vibrantes à des fins d’exercice physique. / The aim of this thesis was to analyze the effect of whole-body vibration (WBV) exercise on lower limb muscle activity and to give methodological implications and practical applications. Two methodological studies were conducted that served to evaluate the optimal method to process the surface electromyography (sEMG) signals during WBV exercise and to analyze the influence of the normalization method on the sEMG activity. A third study aimed to gain insight whether the isolated spikes in the sEMG spectrum contain motion artifacts and/or reflex activity. The subsequent three investigations aimed to explore how the muscle activity is affected by WBV exercise, with a particular focus on the vibration frequency, platform amplitude, additional loading, platform type, knee flexion angle, and the fitness status of the WBV user. The final goal was to evaluate the minimal required vertical acceleration to stimulate the muscle activity of the lower limbs. In summary, the research conducted for this thesis provides implication for future investigations on how to delete the excessive spikes in the sEMG spectrum and how to normalize the sEMG during WBV. The outcomes of this thesis add to the current literature in providing practical applications for exercising on a WBV platform.