Optical coherence tomography (OCT) is an imaging method that is considered the optical analog to ultrasound, using the technique of optical interferometry to construct two-dimensional depth-resolved images of tissue microstructure. With a resolution on the order of 10 μm and a penetration depth of 1-2 mm in highly scattering tissue, fiber optics-coupled OCT is an ideal modality for the inspection of the mouse colon with its miniaturization capabilities. In the present study, the complementary modalities laser-induced fluorescence (LIF), which offers information on the biochemical makeup of the tissue, and surface magnifying chromoendoscopy, which offers high contrast surface visualization, are combined with OCT in endoscopic imaging systems for the greater specificity and sensitivity in the differentiation between normal and neoplastic tissue, and for the visualization of biomarkers which are indicative of early events in colorectal carcinogenesis. Oblique incidence reflectometry (OIR) also offers advantages, allowing the calculation of bulk tissue optical properties for use as a diagnostic tool. The study was broken up into three specific sections. First, a dual-modality OCTLIF imaging system was designed, capable of focusing light over 325-1300 nm using a reflective distal optics design. A dual-modality fluorescence-based SMC-OCT system was then designed and constructed, capable of resolving the stained mucosal crypt structure of the in vivo mouse colon. The SMC-OCT instrument's OIR capabilities were then modeled, as a modified version of the probe was used measure tissue scattering and absorption coefficients.

Une étude expérimentale de l'influence des mélanges gazeux sur le régime de combustion sans flamme a été menée sur l'installation pilote du CORIA, en collaboration avec GDF SUEZ. La première partie de cette étude a été consacrée à la caractérisation détaillée de ce régime de combustion particulier au méthane pur avec et sans préchauffage de l'air comburant. Des mesures locales de température et concentrations d'espèces stables ont été réalisées à l'aide de thermocouples à fil fin et sonde de prélèvement. Une attention particulière a aussi été portée au développement et l'adaptation de techniques d'imagerie sur ce type de four : l'imagerie de chimiluminescence OH* pour la visualisation des zones de réaction et la PIV endoscopique afin d'obtenir des champs de vitesse de grandes dimensions malgré le fort confinement à haute température. L'analyse des résultats obtenus a permis de mettre en évidence le rôle principal de l'aérodynamique des jets turbulents de réactifs dans le four assurant l'obtention et la stabilisation de ce régime de combustion massivement diluée. Dans la seconde partie de cette étude, la faisabilité de l'utilisation d'hydrogène dans un four pilote fonctionnant en régime de combustion sans flamme a été démontrée. On retrouve toutes les caractéristiques intrinsèques à ce régime de combustion en termes de forte efficacité énergétique (lors du préchauffage de l'air) et très faibles émissions polluantes (CO et NOx) de ce régime massivement dilué, associé à la réduction des émissions de CO2 avec l'augmentation de la teneur en hydrogène dans le combustible. En fonctionnement à l'hydrogène pur et sans préchauffage de l?air, le four n?émet plus aucune espèce carbonée et quasiment pas de NOx ; on se rapproche d'un four à "zéro émission". / An experimental study of the influence of the aerodynamic mixing on flameless combustion regime has been carried out on the CORIA lab-scale facility with the collaboration of GDF SUEZ. A detailed characterisation of this innovating combustion mode, using pure methane as fuel, with and without air preheating is the first part of this study. Temperature and stable species concentrations measurements have been performed with fine wire thermocouple and sampling probe. Imaging techniques have been developed and adapted for in-furnace measurements: OH* chemiluminescence imaging for reaction zone visualization and endoscopic PIV in order to obtain large dimensions velocity fields in spite of the confinement. The results enable us to put in evidence the leading role of aerodynamic of the turbulent jets to ensure the stabilisation of this massive diluted combustion regime. The second part of this study concerns the use of hydrogen as fuel in the pilot furnace operating in flameless combustion regime. The main characteristics of this combustion regime have been found again: high efficiency and very low pollutant emissions (CO and NOx) associated to CO2 emissions reduction while increasing content of hydrogen in the fuel. With pure hydrogen and without air preheating, the furnace produces no carbon-species and nearly no NOx, condition close to a “zero-emission” furnace.

Colonoscopy provides a minimally invasive tool for examining and treating the colon without surgery, but current endoscope designs still cause a degree of pain and injury to the colon wall. The most common colonoscopies are long tubes inserted through the rectum, with locomotion actuators, fiber optic lights, cameras, and biopsy tools on the distal end. The stiffness required to support these tools makes it difficult for the scopes to navigate the twisted path of the colon without damaging the inside wall of the colon or distorting its shape. In addition, little is known about how sharp and forceful endoscopes can be without accidentally cutting into tissue during navigation. In order to solve the requirements of stiffness (to support tools) and flexibility (to navigate turns), we expanded on a design by Zehel et al. [49], who proposed surrounding a flexible endoscope with an external exoskeleton structure, with controllable stiffness. The exoskeleton structure is comprised of rigid, articulating tubular units, which are stiffened or relaxed by four control cables. The stiffened or locked exoskeleton structure aids navigation and provides stability for the endoscope when it protrudes beyond the exoskeleton structure for examination and procedures. This research determined the design requirements of such an exoskeleton structure and simulated its behavior in a sigmoid colon model. To predict just how pointed an endoscope can be without damaging tissue under a given force, we extrapolated a strength model of the descending colon from published stress-strain curves of human colon tissue. Next we analyzed how friction, cable forces, and unit angles interact to hold the exoskeleton structure in a locked position. By creating two- and three-dimensional models of the exoskeleton structure, we optimized the dimensions of the units of an exoskeleton structure (diameter, thickness, and leg angle) and cable holders ( cable attachment location) to achieve the turns of the sigmoid colon, while still remaining lockable. Models also predicted the loss of force over the exoskeleton structure due to curving, further determining the required cable angles and friction between units. Finally we determined how the stiffness of the endoscope stem affected locking ability and wear inside the exoskeleton structure. / Ph. D.

Les progrès de l'instrumentation ont été indispensables au développement de la cœlioscopie, permettant de combiner l'efficacité de la chirurgie avec une voie d'abord mini-invasive. Les systèmes robotisés font maintenant partie de l'arsenal dans l'assistance à la réalisation d'une intervention par technique mini-invasive, mais leur intérêt reste encore controversé en raison de leur encombrement, leur coût et les transformations qu'ils risquent d'imposer à la pratique chirurgicale. Les problématiques de recherche dans le domaine de la cœlioscopie robotisée visent une meilleure adaptation de ces systèmes aux contraintes chirurgicales.<br /><br />L'objectif de cette thèse était de contrôler un robot porte-endoscope grâce à primitives de commandes " haut-niveau " qui imitent la tâche de l'assistant chargé de manipuler l'endoscope en cœlioscopie classique. Dans un premier temps, j'ai construit un modèle du domaine de la chirurgie cœlioscopie mettant en évidence le rôle de l'assistant qui m'a permis de déterminer les commandes pertinentes pour contrôler un robot porte-endoscope. Je me suis ensuite intéressée à la mise en œuvre de ces commandes, notamment l'une d'entre elles, consacrée au suivi automatique, par le robot, des instruments chirurgicaux à partir de l'analyse des images endoscopiques. La détection des instruments chirurgicaux a d'abord été validée sur des images numérisées de procédures chirurgicales, puis nous avons réalisé un test sur cadavre, plus proche de la réalité clinique, au cours duquel nous avons réussi à suivre un instrument chirurgical avec le robot porte endoscope.

L’enseignement de la chirurgie nasale est difficile, car l’opération est pratiquée dans le nez en regardant par les narines. Cela signifie que le résident (étudiant en chirurgie) et le patron (chirurgien-enseignant) ne voient pas ce que l’autre fait dans le nez (Ahmidi et al., 2015). Une solution semble être la septoplastie vidéo-assistée (SVA) où une caméra est ajoutée à un instrument chirurgical et projette le champ opératoire sur un écran (Rahal & Charron, 2017). Le but de cette étude est de mesurer l’impact de la SVA sur le processus d’apprentissage des résidents en comparaison à la chirurgie conventionnelle. Projet en 2 étapes : 1. Création d’un outil de mesure a. Création du modèle du processus d’apprentissage au bloc opératoire selon les écrits de Piaget (Piaget, 1975) et Collins (Collins, Brown, & Newman, 1987) b. Création et Validation d’un questionnaire (Quivy & Van Campenhoudt, 2011) 2. Comparaison a. Recrutement de 5 patrons et 4 résidents pour effectuer 38 septoplasties b. Assignation aléatoire du spéculum vidéo vs conventionnel c. Réponse au questionnaire après chaque chirurgie Résultats : Pour chaque élément du modèle d’apprentissage mesuré à l’aide du questionnaire, la SVA s’est avérée supérieure de manière statistiquement et cliniquement significative. Discussion et Conclusion : La SVA améliore la vue du champ opératoire, la communication et le raisonnement clinique tout en permettant d’enseigner la chirurgie nasale à plusieurs étudiants à la fois. En conclusion, la SVA a un impact positif significatif sur le processus d’apprentissage des résidents en comparaison à la chirurgie conventionnelle. / Teaching nasal surgery is challenging since the operative field is within the nose and the surgeon perform the surgery by looking through the nostrils. This means the resident and the attending surgeon cannot see what each other are doing in the nose. A solution could be the Video-Assisted Speculum of Rosemont where a high definition flexible endoscope is mounted on a modified nasal speculum. While the surgery is performed in the usual fashion by looking in the nose, the surgery is displayed in the operative room. Methodology The aim of this study was to measure the impact of adding a camera to the nasal speculum on the learning process of residents compared to the conventional speculum. A questionnaire was developed and validated with the help of three experts in education. Then five surgeons and four residents were recruited to perform 32 consecutive septoplasties. Either the Rosemont or the conventional speculum was randomly assigned, and the questionnaire was filled by the participants after each surgery. The scores for the specula were compared with Mann-Whitney U Test. Results For all the 7 elements underlying the learning process of residents in the operative room, the video-assisted Rosemont speculum performed significantly better than the conventional speculum. Discussion and conclusion The Rosemont speculum contribute to offer a better view of the operative field to bystanders, it also helps with verbal communication and clinical reasoning while giving the opportunity to teach several residents at the same time. In conclusion, the Rosemont speculum has a positive impact on the learning process of nasal surgery.

Referat: Starre und flexible Endoskopien gehören heutzutage zu den Standarduntersuchungen in der HNO-Heilkunde. Mit der Weiterentwicklung und vermehrten Anwendung von TLM (transoral surgery) und TORS (transoral robotic surgery), gewinnt die präoperative Vermessung von Befunden an Wichtigkeit. Trotz mehrerer wissenschaftlicher Studien konnte bisher noch keine befriedigende standardisierte Methode zur endoskopischen Vermessung der oberen Atemwege gefunden werden. Bisher ließen optische und technische Umstände eine objektive endoskopische Vermessung nicht zu. Ziel dieser Studie ist es, transorale Vermessungen mittels Multipoint-Laser-Endoskop auf Genauigkeit und Anwendbarkeit zu überprüfen. In der vorliegenden Studie wurde ein Multipoint-Laser-Endoskop verwendet, das 49 Laserpunkte (Wellenlänge 639 nm, Leistung < 5 mW) in die optische Achse des Endoskopbildes projiziert. Durch die Erstellung eines 3D-Koordinatensystems können im Endoskopbild sowohl Strecken-, als auch Tiefen- und Flächenmessungen in Echtzeit vorgenommen werden. Nach einem Modellversuch erfolgten endoskopische Vermessungen an neun Leichenpräparaten im Bereich von Larynx und Trachea, die im Anschluss mit CT-Vermessungen verglichen wurden. Sieben der neun Leichenpräparate konnten für die Auswertung genutzt werden. Dabei ergab sich ein optimaler Messabstand von Endoskopspitze zu untersuchtem Objekt von 5-6 cm. Der durchschnittliche Messfehler lag bei 3.26 % ± 2.53 %. Der Vergleich mit den CT-Vermessungen ergab hervorragende Spearman-Korrelationskoeffizienten von 0.95 (p = 0.01) für die Larynxvermessung und 0.93 (p < 0.01) für die Trachealvermessung. Zusammenfassend lässt sich die Multipoint-Laser-Vermessung als eine vielversprechende Methode für den täglichen Einsatz in der diagnostischen und chirurgischen HNO einschätzen.

INTRODUÇÃO: A limpeza prévia de endoscópios rígidos (ER) seguida de desinfecção de nível intermediário com álcool etílico a 70% p/v após o exame de endoscopia nasal é uma prática adotada em muitos serviços de otorrinolaringologia. A literatura atual, no entanto, recomenda a esterilização ou desinfecção de alto nível como o método de descontaminação mais aceito para produtos para saúde classificados como semicríticos. No entanto, há que se fazer distinção entre equipamentos de alta complexidade e sua invasividade como os endoscópios flexíveis com lumens longos e estreitos utilizados na endoscopia digestiva, daqueles de conformação simples sem lumens de baixa invasividade como os endoscópios rígidos utilizados em otorrinolaringologia. OBJETIVO: Avaliar a segurança da desinfecção de nível intermediário com álcool etílico 70% p/v, após limpeza prévia dos endoscópios rígidos utilizados em procedimentos clínicos de endoscopia nasal considerando a carga microbiológica recuperada após o uso. MÉTODO: Imediatamente após a realização do exame, uma gaze úmida foi utilizada para o arraste da carga biológica do endoscópio rígido, gerando as amostras do Controle Positivo e, após a aplicação do POP, um novo arraste para constituir as amostras do Grupo Experimental. Estas gazes foram inicialmente submetidas à sonicação e agitação imersas em soro fisiológico e em seguida a solução foi submetida a uma técnica de extração de carga microbiológica por filtragem por meio de uma Membrana de Celulose de 0,22um de poro que foi, em seguida, semeada nos meios de ágar Sangue, Chocolate, Sabouraud, Löwenstein-Jensen e Tioglicolato. Estes meios ficaram incubados em estufa a 37ºC ± 2ºC e avaliados, no máximo, até por 60 dias conforme o perfil de crescimento dos diferentes microrganismos de interesse; foram analisados de maneira quantitativa e qualitativa para identificação e classificação dos micro-organismos recuperados após as semeaduras. RESULTADO: Os resultados da análise estatística evidenciaram diferença significativa entre Controle Positivo e Grupo Experimental quando comparados em relação à presença de Streptococcus coagulase negativa (p < 0,001), Bacillus spp (p < 0,001) e Staphylococcus aureus (p=0,001). No Controle Positivo, foram encontradas presença desses micro-organismos respectivamente na seguinte frequência: 63,2%, 28,9% e 28,9%, enquanto que, no Grupo Experimental, não foi houve recuperação microbiana alguma. CONCLUSÃO: Os resultados desta pesquisa demonstram a eficiência, na prática diária, da desinfecção de nível intermediário dos endoscópios utilizados na otorrinolaringologia por meio da fricção com álcool etílico 70% p/v por 90 segundos, com protocolo de limpeza prévia / INTRODUCTION: Prior cleaning of rigid endoscopes (REs) followed by intermediate-level disinfection with 70% ethyl alcohol (w/v) after nasal endoscopy is a common practice in many otolaryngology services. Current literature, in turn, recommends high-level sterilization or disinfection as the most accepted decontamination method for health products classified as semi-critical. However, it is necessary to distinguish highly complex equipment according to their invasiveness, e.g., flexible endoscopes with long and narrow lumens used in digestive endoscopy and those with a simple conformation without lumens of low invasiveness, such as rigid endoscopes used in otorhinolaryngology. OBJECTIVE: To evaluate the safety of intermediate-level disinfection with 70% ethyl alcohol (w/v) after cleaning of REs used in clinical procedures of nasal endoscopy considering the microbiological load recovered after use. METHOD: Immediately after the test, a wet gauze was used to drag the biological load from the RE, generating positive control samples; after applying POP, dragging was carried out again to generate samples of the experimental group. These gasses were initially subjected to sonication and shaking while immersed in physiological saline; the solution was then subjected to the microbiological loading technique by filtration through a 0.22-um pore cellulose membrane and then cultivated on blood, chocolate, Sabouraud, Löwenstein-Jensen, and thioglycolate agar media. These media were incubated at 37ºC ± 2ºC and evaluated for up to 60 days, according to the growth profile of the different microorganisms of interest. A quantitative and qualitative analysis was performed for the identification and classification of microorganisms recovered after cultivation. RESULTS: The results of statistical analysis showed a significant difference between the positive control and experimental groups for the presence of coagulase-negative Streptococcus (p < 0.001), Bacillus spp (p < 0.001), and Staphylococcus aureus (p=0.001). In the positive control group, these microorganisms were found in the following proportions: 63.2%, 28.9%, and 28.9%, respectively, whereas in the experimental group, no microorganisms were recovered. CONCLUSION: The results of this study demonstrate the efficiency of the daily practice of intermediate-level disinfection of endoscopes used in otorhinolaryngology by means of treatment with 70% ethyl alcohol (w/v) for 90 seconds, using a previous cleaning protocol

INTRODUÇÃO: A limpeza prévia de endoscópios rígidos (ER) seguida de desinfecção de nível intermediário com álcool etílico a 70% p/v após o exame de endoscopia nasal é uma prática adotada em muitos serviços de otorrinolaringologia. A literatura atual, no entanto, recomenda a esterilização ou desinfecção de alto nível como o método de descontaminação mais aceito para produtos para saúde classificados como semicríticos. No entanto, há que se fazer distinção entre equipamentos de alta complexidade e sua invasividade como os endoscópios flexíveis com lumens longos e estreitos utilizados na endoscopia digestiva, daqueles de conformação simples sem lumens de baixa invasividade como os endoscópios rígidos utilizados em otorrinolaringologia. OBJETIVO: Avaliar a segurança da desinfecção de nível intermediário com álcool etílico 70% p/v, após limpeza prévia dos endoscópios rígidos utilizados em procedimentos clínicos de endoscopia nasal considerando a carga microbiológica recuperada após o uso. MÉTODO: Imediatamente após a realização do exame, uma gaze úmida foi utilizada para o arraste da carga biológica do endoscópio rígido, gerando as amostras do Controle Positivo e, após a aplicação do POP, um novo arraste para constituir as amostras do Grupo Experimental. Estas gazes foram inicialmente submetidas à sonicação e agitação imersas em soro fisiológico e em seguida a solução foi submetida a uma técnica de extração de carga microbiológica por filtragem por meio de uma Membrana de Celulose de 0,22um de poro que foi, em seguida, semeada nos meios de ágar Sangue, Chocolate, Sabouraud, Löwenstein-Jensen e Tioglicolato. Estes meios ficaram incubados em estufa a 37ºC ± 2ºC e avaliados, no máximo, até por 60 dias conforme o perfil de crescimento dos diferentes microrganismos de interesse; foram analisados de maneira quantitativa e qualitativa para identificação e classificação dos micro-organismos recuperados após as semeaduras. RESULTADO: Os resultados da análise estatística evidenciaram diferença significativa entre Controle Positivo e Grupo Experimental quando comparados em relação à presença de Streptococcus coagulase negativa (p < 0,001), Bacillus spp (p < 0,001) e Staphylococcus aureus (p=0,001). No Controle Positivo, foram encontradas presença desses micro-organismos respectivamente na seguinte frequência: 63,2%, 28,9% e 28,9%, enquanto que, no Grupo Experimental, não foi houve recuperação microbiana alguma. CONCLUSÃO: Os resultados desta pesquisa demonstram a eficiência, na prática diária, da desinfecção de nível intermediário dos endoscópios utilizados na otorrinolaringologia por meio da fricção com álcool etílico 70% p/v por 90 segundos, com protocolo de limpeza prévia / INTRODUCTION: Prior cleaning of rigid endoscopes (REs) followed by intermediate-level disinfection with 70% ethyl alcohol (w/v) after nasal endoscopy is a common practice in many otolaryngology services. Current literature, in turn, recommends high-level sterilization or disinfection as the most accepted decontamination method for health products classified as semi-critical. However, it is necessary to distinguish highly complex equipment according to their invasiveness, e.g., flexible endoscopes with long and narrow lumens used in digestive endoscopy and those with a simple conformation without lumens of low invasiveness, such as rigid endoscopes used in otorhinolaryngology. OBJECTIVE: To evaluate the safety of intermediate-level disinfection with 70% ethyl alcohol (w/v) after cleaning of REs used in clinical procedures of nasal endoscopy considering the microbiological load recovered after use. METHOD: Immediately after the test, a wet gauze was used to drag the biological load from the RE, generating positive control samples; after applying POP, dragging was carried out again to generate samples of the experimental group. These gasses were initially subjected to sonication and shaking while immersed in physiological saline; the solution was then subjected to the microbiological loading technique by filtration through a 0.22-um pore cellulose membrane and then cultivated on blood, chocolate, Sabouraud, Löwenstein-Jensen, and thioglycolate agar media. These media were incubated at 37ºC ± 2ºC and evaluated for up to 60 days, according to the growth profile of the different microorganisms of interest. A quantitative and qualitative analysis was performed for the identification and classification of microorganisms recovered after cultivation. RESULTS: The results of statistical analysis showed a significant difference between the positive control and experimental groups for the presence of coagulase-negative Streptococcus (p < 0.001), Bacillus spp (p < 0.001), and Staphylococcus aureus (p=0.001). In the positive control group, these microorganisms were found in the following proportions: 63.2%, 28.9%, and 28.9%, respectively, whereas in the experimental group, no microorganisms were recovered. CONCLUSION: The results of this study demonstrate the efficiency of the daily practice of intermediate-level disinfection of endoscopes used in otorhinolaryngology by means of treatment with 70% ethyl alcohol (w/v) for 90 seconds, using a previous cleaning protocol

Introduction: Le cancer colorectal demeure un grave problème de santé publique au Canada. Les programmes de dépistage pourraient réduire l'incidence du cancer colorectal et la mortalité qui lui est associée. Une coloscopie de haute qualité est considérée comme un moyen rentable de prévenir le cancer en identifiant et en éliminant les lésions précurseurs du cancer. Bien que la coloscopie puisse servir de mesure préventive contre le cancer, la procédure peut imposer un fardeau supplémentaire à la santé publique par l'enlèvement et l'évaluation histologique de polypes colorectaux diminutifs et insignifiants, qui présentent un risque minime d'histologie avancée ou de cancer. La technologie de l'amélioration de l'image permettrait aux médecins de réséquer et de rejeter les polypes diminutifs ou de diagnostiquer et de laisser les polypes rectosigmoïdiens diminutifs sans examen histopathologique. Malgré la disponibilité de systèmes informatiques de caractérisation des polypes, la pratique du diagnostic optique reste limitée en raison de la crainte d'un mauvais diagnostic de cancer, d'une mauvaise surveillance des patients et des problèmes médico-légaux correspondants. Il est donc indispensable d'élaborer des stratégies alternatives de résection et d'élimination non optiques pour améliorer la précision et la sécurité du diagnostic optique et l'adapter à la pratique clinique. Ces stratégies doivent répondre à des critères cliniques simples et ne nécessitent pas de formation supplémentaire ni de dispositifs d'amélioration de l'image. De plus, la pratique sûre du diagnostic optique, la prise de décision appropriée concernant la technique de polypectomie ou l'intervalle de surveillance dépendent de l'estimation précise de la taille des polypes. La variabilité inter-endoscopistes dans la mesure de la taille des polypes exige le développement de méthodes fiables et validées pour augmenter la précision de la mesure de la taille. Une balance virtuelle intégrée à un endoscope haute définition est actuellement disponible pour le calcul automatique de la taille des polypes, mais sa faisabilité clinique n'a pas encore été établie. En dehors des points susmentionnés, une coloscopie de haute qualité nécessite l'examen complet de la muqueuse colique, ainsi que la visualisation de la valve iléocæcale et de l'orifice appendiculaire. À ce jour, aucune solution informatique n'a été capable d'assister les endoscopistes pendant les coloscopies en temps réel en détectant et en différenciant les points de repère cæcaux de façon automatique. Objectifs: Les objectifs de cette thèse sont : 1) d'étudier l'effet de la limitation du diagnostic optique aux polypes de 1 à 3 mm sur la sécurité du diagnostic optique pour le traitement des polypes diminutifs et l'acceptation par les endoscopistes de son utilisation dans les pratiques en temps réel tout en préservant ses potentiels de temps et de rentabilité ; 2) élaborer et examiner des stratégies non optiques de résection et d'élimination qui peuvent remplacer le diagnostic optique tout en offrant les mêmes possibilités d'économie de temps et d'argent ; 3) examiner la précision relative d'un endoscope à échelle virtuelle pour mesurer la taille des polypes ; 4) former, valider et tester un modèle d'intelligence artificielle qui peut prédire la complétude d'une procédure de coloscopie en identifiant les points de repère anatomiques du cæcum (c'est-à-dire la valve iléo-cæcale et l'orifice appendiculaire) et en les différenciant les uns des autres, des polypes et de la muqueuse normale. Méthodes: Pour atteindre le premier objectif de cette thèse, une analyse post-hoc de trois études prospectives a été réalisée pour évaluer la proportion de patients chez lesquels des adénomes avancés ont été découverts et le diagnostic optique a entraîné une surveillance retardée dans trois groupes de taille de polypes : 1–3, 1–5, et 1–10 mm. Pour atteindre le second objectif de cette thèse, deux stratégies non optiques ont été développées et testées dans deux études prospectives: une stratégie de résection et d'élimination basée sur la localisation qui utilise la localisation anatomique des polypes pour classer les polypes du côlon en non-néoplasiques ou néoplasiques à faible risque et une stratégie de résection et d'élimination basée sur les polypes qui attribue des intervalles de surveillance en fonction du nombre et de la taille des polypes. Dans les trois études, la concordance de l'attribution d'intervalles de surveillance basée sur un diagnostic optique à haute confiance ou sur des stratégies non optiques avec les recommandations basées sur la pathologie, ainsi que la proportion d'examens pathologiques évités et la proportion de communications immédiates d'intervalles de surveillance, ont été évaluées. Le troisième objectif de cette thèse a été abordé par le biais d'une étude de faisabilité pilote prospective qui a utilisé la mesure de spécimens de polypes immédiatement après leur prélèvement, suite à une polypectomie par un pied à coulisse Vernier comme référence pour comparer la précision relative des mesures de la taille des polypes entre les endoscopistes et un endoscope à échelle virtuelle. Enfin, le quatrième objectif de cette thèse a été évalué par l'enregistrement et l'annotation prospective de vidéos de coloscopie. Des images non modifiées de polype, de valve iléo-caecale, d'orifice appendiculaire et de muqueuse normale ont été extraites et utilisées pour développer et tester un modèle de réseau neuronal convolutionnel profond pour classer les images pour les points de repère qu'elles contiennent. Résultats: La réduction du seuil du diagnostic optique favoriserait la sécurité du diagnostic optique en diminuant de manière significative le risque d'écarter un polype avec une histologie avancée ou la mauvaise surveillance d'un patient avec de tels polypes. En outre, les stratégies non optiques de résection et d'élimination pourraient dépasser le critère de référence d'au moins 90% de concordance dans l'attribution des intervalles de surveillance post-polypectomie par rapport aux décisions basées sur l'évaluation pathologique. De plus, il a été démontré que l'endoscope à échelle virtuelle est plus précis que l'estimation visuelle de la taille des polypes en temps réel. Enfin, un modèle d'apprentissage profond s'est révélé très efficace pour détecter les repères cæcaux, les polypes et la muqueuse normale, à la fois individuellement et en combinaison. Discussion: La prédiction histologique optique des polypes de 1 à 3 mm est une approche efficace pour améliorer la sécurité et la faisabilité de la stratégie de résection et d'écartement dans la pratique. Les approches non optiques de résection et d'élimination offrent également des alternatives viables au diagnostic optique lorsque les endoscopistes ne sont pas en mesure de répondre aux conditions de mise en œuvre systématique du diagnostic optique, ou lorsque la technologie d'amélioration de l'image n'est pas accessible. Les stratégies de résection et de rejet, qu'elles soient optiques ou non, pourraient réduire les coûts supplémentaires liés aux examens histopathologiques et faciliter la communication du prochain intervalle de surveillance le même jour que la coloscopie de référence. Un endoscope virtuel à échelle réduite faciliterait l'utilisation du diagnostic optique pour la détection des polypes diminutifs et permet une prise de décision appropriée pendant et après la coloscopie. Enfin, le modèle d'apprentissage profond peut être utile pour promouvoir et contrôler la qualité des coloscopies par la prédiction d'une coloscopie complète. Cette technologie peut être intégrée dans le cadre d'une plateforme de vérification et de génération de rapports qui élimine le besoin d'intervention humaine. Conclusion: Les résultats présentés dans cette thèse contribueront à l'état actuel des connaissances dans la pratique de la coloscopie concernant les stratégies pour améliorer l'efficacité de la coloscopie dans la prévention du cancer colorectal. Cette étude fournira des indications précieuses pour les futurs chercheurs intéressés par le développement de méthodes efficaces de traitement des polypes colorectaux diminutifs. Le diagnostic optique nécessite une formation complémentaire et une mise en œuvre à l'aide de modules de caractérisation informatisés. En outre, malgré la lenteur de l'adoption des solutions informatiques dans la pratique clinique, la coloscopie assistée par l'IA ouvrira la voie à la détection automatique, à la caractérisation et à la rédaction semi-automatique des rapports de procédure. / Introduction: Colorectal cancer remains a critical public health concern in Canada. Screening programs could reduce the incidence of colorectal cancer and its associated mortality. A high-quality colonoscopy is appraised to be a cost-effective means of cancer prevention through identifying and removing cancer precursor lesions. Although colonoscopy can serve as a preventative measure against cancer, the procedure can impose an additional burden on the public health by removing and histologically evaluating insignificant diminutive colorectal polyps, which pose a minimal risk of advanced histology or cancer. The image-enhance technology would enable physicians to resect and discard diminutive polyps or diagnose and leave diminutive rectosigmoid polyps without histopathology examination. Despite the availability of computer-based polyp characterization systems, the practice of optical diagnosis remains limited due to the fear of cancer misdiagnosis, patient mismanagement, and the related medicolegal issues. Thus, alternative non-optical resection and discard strategies are imperative for improving the accuracy and safety of optical diagnosis for adaptation to clinical practice. These strategies should follow simple clinical criteria and do not require additional education or image enhanced devices. Furthermore, the safe practice of optical diagnosis, adequate decision-making regarding polypectomy technique, or surveillance interval depends on accurate polyp size estimation. The inter-endoscopist variability in polyp sizing necessitates the development of reliable and validated methods to enhance the accuracy of size measurement. A virtual scale integrated into a high-definition endoscope is currently available for automated polyp sizing, but its clinical feasibility has not yet been demonstrated. In addition to the points mentioned above, a high-quality colonoscopy requires the complete examination of the entire colonic mucosa, as well as the visualization of the ileocecal valve and appendiceal orifice. To date, no computer-based solution has been able to support endoscopists during live colonoscopies by automatically detecting and differentiating cecal landmarks. Aims: The aims of this thesis are: 1) to investigate the effect of limiting optical diagnosis to polyps 1–3mm on the safety of optical diagnosis for the management of diminutive polyps and the acceptance of endoscopists for its use in real-time practices while preserving its time- and cost-effectiveness potentials; 2) to develop and examine non-optical resect and discard strategies that can replace optical diagnosis while offering the same time- and cost-saving potentials; 3) to examine the relative accuracy of a virtual scale endoscope for measuring polyp size; 4) to train, validate, and test an artificial intelligence-empower model that can predict the completeness of a colonoscopy procedure by identifying cecal anatomical landmarks (i.e., ileocecal valve and appendiceal orifice) and differentiating them from one another, polyps, and normal mucosa. Methods: To achieve the first aim of this thesis, a post-hoc analysis of three prospective studies was performed to evaluate the proportion of patients in which advanced adenomas were found and optical diagnosis resulted in delayed surveillance in three polyp size groups: 1‒3, 1‒5, and 1‒10 mm. To achieve the second aim of this thesis, two non-optical strategies were developed and tested in two prospective studies: a location-based resect and discard strategy that uses anatomical polyp location to classify colon polyps into non-neoplastic or low-risk neoplastic and a polyp-based resect and discard strategy that assigns surveillance intervals based on polyp number and size. In all three studies, the agreement of assigning surveillance intervals based on high-confidence optical diagnosis or non-optical strategies with pathology-based recommendations, as well as the proportion of avoided pathology examinations and the proportion of immediate surveillance interval communications, was evaluated. The third aim of this thesis was addressed through a prospective pilot feasibility study that used the measurement of polyp specimens immediately after retrieving, following a polypectomy by a Vernier caliper as a reference to compare the relative accuracy of polyp size measurements between endoscopists and a virtual scale endoscope. Finally, the fourth aim of this thesis was assessed through prospective recording and annotation of colonoscopy videos. Unaltered images of polyp, ileocecal valve, appendiceal orifice and normal mucosa were extracted and used to develop and test a deep convolutional neural network model for classifying images for the containing landmarks. Results: Reducing the threshold of optical diagnosis would promote the safety of optical diagnosis by significantly decreasing the risk of discarding a polyp with advanced histology or the mismanagement of a patient with such polyps. Additionally, the non-optical resect and discard strategies could surpass the benchmark of at least 90% agreement in the assignment of post-polypectomy surveillance intervals compared with decisions based on pathologic assessment. Moreover, the virtual scale endoscope was demonstrated to be more accurate than visual estimation of polyp size in real-time. Finally, a deep learning model proved to be highly effective in detecting cecal landmarks, polyps, and normal mucosa, both individually and in combination. Discussion: Optical histology prediction of polyps 1‒3 mm in size is an effective approach to enhance the safety and feasibility of resect and discard strategy in practice. Non-optical resect and discard approaches also offer feasible alternatives to optical diagnosis when endoscopists are unable to meet the conditions for routine implementation of optical diagnosis, or when image-enhanced technology is not accessible. Both optical and non-optical resect and discard strategies could reduce additional costs related to histopathology examinations and facilitate the communication of the next surveillance interval in the same day as the index colonoscopy. A virtual scale endoscope would facilitate the use of optical diagnosis for the detection of diminutive polyps and allows for appropriate decision-making during and after colonoscopy. Additionally, the deep learning model may be useful in promoting and monitoring the quality of colonoscopies through the prediction of a complete colonoscopy. This technology may be incorporated as part of a platform for auditing and report generation that eliminates the need for human intervention. Conclusion: The results presented in this thesis will contribute to the current state of knowledge in colonoscopy practice regarding strategies for improving the efficacy of colonoscopy in the prevention of colorectal cancer. This study will provide valuable insights for future researchers interested in developing effective methods for treating diminutive colorectal polyps. Optical diagnosis requires further training and implementation using computer-based characterization modules. Furthermore, despite the slow adoption of computer-based solutions in clinical practice, AI-empowered colonoscopy will eventually pave the way for automatic detection, characterization, and semi-automated completion of procedure reports in the future.