Ce travail de thèse, effectué en collaboration avec la société PHOTONIS, un des leaders mondiaux dans la conception de tubes intensificateur de lumière, et l'Institut d'Électronique du Sud de l'Université de Montpellier, a pour but l'optimisation des photocathodes de 3e génération à base d'(In)GaAs pour lunettes de vision nocturne. Après avoir décrit le principe d'un tube intensificateur de lumière et présenté les performances atteintes par ces différentes générations de dispositifs, le cas plus spécifique de la photocathode est abordé. Par la simulation des performances, deux structures photocathodes sont proposées. L'une pour la détection des faibles niveaux de lumière résiduelle dans le visible, l'autre pour l'extension de la réponse spectrale vers le domaine du proche infrarouge (λ=1,06µm). Le processus technologique pour la fabrication de photocathodes de hautes performances est décrit étape par étape puis les caractérisations électro-optiques, associées aux composants réalisés, sont présentées. Les résultats obtenus montrent des performances en termes de réponse spectrale qui dépassent régulièrement les 1600µA/lm. / This thesis reports on the optimization of 3rd generation photocathode based on (In)GaAs materialfor night vision google. It is realized in collaboration between the PHOTONIS Company, one of the world leaders in conception of image intensifier and the Institut d'Électronique du Sud from Montpellier University. After a description of an image intensifier operation and a presentation of the state of the art of the image intensifier devices, the more specific case of the photocathode is described. Two photocathodes structures are deduced from simulation of performances, one for detection of low levels of visible residual light and the other for infrared extension of spectral response (λ=1.06µm). The different steps of the technological process for the manufacturing of high efficiencies photocathodes are described and the electro-optical characterizations made are presented. The results show performances as hight as 1600$µA/lm.

The task for this master thesis was to create a specification for a second prototype of Scandilumen´s handheld gated night vision system. Current prototype is analogue and is to be upgraded with a digital interface. The specification was to contain information about manufacturers and performance on critical components such as image intensifier tube, image sensor and display. Scandilumen have previous experience with CCD cameras and wanted to know if the CMOS technology were sensitive enough to work properly in gated systems where high sensitivity is critical. Different image processing techniques was analyzed to find out the possibility to enhance image quality with an FPGA built-in into the system. When the specification is implemented, Scandilumen will have a prototype up-to-date with a digital interface and real time image enhancement. / Uppdraget i denna magisteruppsats var att ta fram en specifikation för en andra prototyp av Scandilumens grindade mörkerkamera. Nuvarande prototyp är analog och skall uppgraderas till en digital variant med display och anslutningsmöjlighet till dator. Specifikationen skall innehålla uppgifter om vilka ingående komponenter som skall användas samt vilken prestanda de skall ha. Exempel på dessa komponenter är bildförstärkarrör, bildsensor och displayer. Stor vikt har lagts vid att avgöra vilken typ av bildsensor som skall ingå i systemet. Scandilumen har tidigare erfarenhet av CCD-kameror men ville undersöka om CMOS-tekniken var känslig nog för denna typ av applikation. En jämförelse gjordes mellan de olika teknikerna med fokus på de höga krav som ställs på känslighet. Dessutom analyserades olika typer av bildbehandling som är lämpliga för systemet och som också går att implementera i en FPGA på lämpligt sätt. Om specifikationen följs kommer Scandilumen ha en prototyp uppdaterad med ett digitalt format och den senaste tekniken.

Η ενδομυελική ήλωση αποτελεί πλέον μια κοινώς αποδεκτή και καταξιωμένη μέθοδο, στην αντιμετώπιση καταγμάτων διάφυσης μακρών οστών (και όχι μόνο). Μετά από μισό και πλέον αιώνα εφαρμογής της, έχει αποκτηθεί σημαντική εμπειρία και για πολλούς Ορθοπαιδικούς χειρουργούς αποτελεί μέθοδο εκλογής στην καθημερινή χειρουργική πρακτική. Πολλές πτυχές της μεθόδου έχουν αποτελέσει αντικείμενο διεξοδικής μελέτης αλλά το ζήτημα της περιφερικής ασφάλισης των ενδομυελικών ήλων, εξακολουθεί να προκαλεί ίσως το μεγαλύτερο προβληματισμό για τον χειρουργό. Η «δια χειρός» (free-hand) αναζήτηση των οπών περιφερικής ασφάλισης του ήλου είναι μια διαδικασία χρονοβόρα, συχνά τραυματική και κυρίως επιβαρυντική με ακτινοβολία Χ λόγω χρήσης ακτινοσκοπικού μηχανήματος διεγχειρητικά, ακόμη και για έμπειρους χειρουργούς. Τα μηχανικά σκόπευτρα (στις διάφορες παραλλαγές που μέχρι τώρα έχουν χρησιμοποιηθεί) μπορούν να βοηθήσουν. Η συχνά αναπόφευκτη όμως παραμόρφωση του ήλου κατά την εισαγωγή του στον αυλό, καθιστά προβληματική τη λειτουργικότητα και μειώνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα τους. Αυτό σε συνδυασμό με το συχνά περίπλοκο εξοπλισμό αλλά και την απαιτούμενη εκμάθηση της τεχνικής, αποθαρρύνουν σε πολλές περιπτώσεις το Χειρουργό, που καταφεύγει τελικά εκ νέου στη free-hand τεχνική. Η εκτεταμένη πλέον χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών και στη χειρουργική, έχει βρει πεδίο εφαρμογής και στο θέμα αυτό. Πολύπλοκα λογισμικά με αντίστοιχο εξοπλισμό και μεθοδολογία, φιλοδοξούν να κατευθύνουν με ακρίβεια το χέρι του Χειρουργού στις οπές ασφάλισης του ήλου. Μέχρι σήμερα τέτοια συστήματα αποτελούν «σενάριο απ’ το μέλλον» για το μέσο Ορθοπαιδικό Χειρουργό (και ειδικότερα για τα δεδομένα του Ελληνικού χώρου). Οι υψηλές απαιτήσεις τους σε τεχνογνωσία και εξοπλισμό σε συνδυασμό με το σημαντικό κόστος τους, είναι λόγοι για τους οποίους δεν μπορούν να θεωρηθούν ρεαλιστική λύση επί του παρόντος. Το σύστημα περιφερικής σκόπευσης του ήλου S2 ανήκει στην κατηγορία των μηχανικών σκοπεύτρων. Χωρίς να διαφέρει σημαντικά στις απαιτήσεις του ως προς την εκμάθηση της συναρμολόγησης και χρήσης του από τον Χειρουργό (και το βοηθητικό προσωπικό του χειρουργείου) σε σχέση με άλλα μηχανικά σκόπευτρα, παρουσιάζει ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό. Η προσαρμοστικότητα του μηχανισμού σκόπευσης παρέχει τη δυνατότητα απόσβεσης της γεωμετρικής παραμόρφωσης (προσθιοπίσθιας, πλαγιοπλάγιας και στροφικής) του ήλου μετά την εισαγωγή του, εντός φυσικά ορισμένων ορίων με αξιόλογο όμως εύρος. Η παρούσα διατριβή παρουσιάζει τα μετρήσιμα ευρήματα από μια σειρά 190 περιστατικών, στα οποία εφαρμόστηκε κλινικά για πρώτη φόρα ο ήλος S2 σε κατάγματα μηριαίου και κνήμης, καθώς επίσης και συγκριτική μελέτη αποτελεσματικότητας του σκοπεύτρου του ήλου S2 και της «δια χειρός» περιφερικής σκόπευσης για την ασφάλιση του ήλου G-K. Το ενδιαφέρον εστιάστηκε στην ευστοχία του σκοπεύτρου, στην ταχύτητα εφαρμογής της μεθόδου και ιδιαίτερα στην μείωση της χρήσης ακτινοσκοπικών λήψεων. Τα ευρήματα αυτά σε σύγκριση με αντίστοιχα άλλων μεθόδων, όπως προκύπτει από τα έως τώρα βιβλιογραφικά δεδομένα, καθιστούν τον ήλο S2 και το σύστημα σκόπευσης του, μια ιδιαίτερα αποτελεσματική και κυρίως ελάχιστα επιβαρυντική ως προς την ακτινοβολία (για ασθενή, Χειρουργό και βοηθητικό προσωπικό) μέθοδο. / Intramedullary nailing is a well known, successful and widely accepted method in treatment of diaphyseal fractures (and not only) of long bones. After more than a half of century of application of intramedullary nails, important experience has been acquired and for many Orthopaedic surgeons the specific method constitutes the treatment of choice in the daily chirurgical practice. Many aspects of the method have been studied extensively but the part of distal locking of intramedullary nails continues to be troubleshooting for many Surgeons. “Free-hand” technique is excessively used as a targeting method for distal locking despite the fact that it is a time-consuming process, frequently traumatic and mainly aggravating with radiation, as the use of image intensifier is mandatory intra-operatively. Mechanical targeting devices (in many variants) that up to now have been used, can help. However the deformation of nail, usually inevitable during its import in the intramedullary canal, turns out to be the main cause of limited effectiveness. This, in combination with the relatively complex equipment, but also the required learning time of technique, usually discourage surgeon of using these mechanical targeting devices and finally the free-hand technique turns again to be the method of choice in distal locking. The extensive henceforth, use of computers in operating theatre has also found a challenging field of application in this subject. Complicate software with corresponding equipment and methodology aspire to drive surgeon’s hand with precision to distal screw holes of intramedullary nails. Still, such systems seem to be “script of future” for the average Orthopaedic surgeon. High requirements in know-how and equipment, in combination with considerable cost of computer-assisted navigation, are strong reasons for not being considered as a realistic solution on the present. S2 nails with associated distal targeting system, belong in the category of nail mounted, mechanical targeting devices. Without differing considerably in requirements and learning demands from the Surgeon (and the assisting personnel in operating theatre), in comparison with other mechanical devices, it presents one particular characteristic. The adaptability of targeting system provides the ability of damping of nail deformation (during intramedullary application), inside limits with appreciable breadth. This dissertation presents the measurable findings of the first 190 cases of femoral and tibial shaft fractures treated by intramedullary nailing with S2TM nail and S2TM distal targeting device, and also a comparative study between S2 distal targeting device and ‘free-hand’ technique for G-K distal locking. The interest was focused in the effectiveness of the device, the duration of the procedure (distal locking screws placement and total intramedullary nailing time) and particularly in the reduction of image intensifier use (reduction of patient, surgeon and personnel exposition to x-rays). Results were compared to bibliographic data of other well-studied methods of distal targeting in intramedullary nailing and in conclusion, S2TM nail and its distal targeting device is a significantly effective and mainly minimally aggravating with x-ray radiation, method.