L’optimisation du guidage en radiologie interventionnelle implique de simplifier les gestes, d’améliorer la qualité d’images et leur précision tout en réduisant l’exposition aux rayons X du personnel soignants et des patients et l’usage du produit de contraste iodé, néphrotoxique. Elle implique un travail sur chacune des quatre étapes fondamentales de chaque intervention que sont : « voir », « atteindre », « intervenir » et « contrôler » le succès de l’intervention et l’absence de complication.L’étape « voir » la cible a fait l’objet de 3 études : la première, animale, portait sur l’amélioration de la qualité d’images de cone-beam computed tomography (CBCT) et la seconde, clinique, sur la précision de la segmentation des tumeurs hépatiques mise en évidence sur les images de CBCT lors de chimioembolisations (CHE). Et enfin, la troisième, clinique, sur le repérage des artères épigastriques inférieures profondes en réalité augmentée avant lambeau.L’étape « atteindre » la cible a fait l’objet de 5 études. Deux études ont validé la précision du ciblage des tumeurs hépatiques lors des CHE utilisant des logiciels de détection automatique des artères nourricières et de perfusion virtuelle du territoire tumoral à traiter sur les images de CBCT lors de CHE. Trois autres études portaient sur les cartographies 3D par la technique de fusion d’images 3D projetées sur la fluoroscopie 2D. Les deux premières premières ont montré que l’usage de la fusion d’images lors des traitements endovasculaires des anévrismes complexes de l’aorte abdominale utilisant les images d’angioscanner ou d’angioIRM préopératoires permettant de réduire voire de s’affranchir de l’usage de produit de contraste iodé dans la prise en charge de ces pathologies. Le développement de la fusion d’images notamment lors du placement de shunt porto-systémique trans-hépatique par voie trans-jugulaire a permis de faciliter ces interventions tout en limitant l’usage des rayons X dans une troisième étude.La troisième étape « interventir » a fait l’objet de trois études. Une étude, fantôme, a montré la possibilité d’obternir une imagerie sélective et quantitative des structures iodées par l’imagerie spectrale des microsphères chargées d’huile iodée. Une seconde étude préclinique animale a attesté la radioopacité de ces mêmes microsphères chargées lorsqu’elles s’accumulent dans les capillaires ou néovaisseaux et sont le reflet de la nécessité de combiner une recherche commune sur le couple imagerie/matériel. Et enfin l’étude sur la rentabilité des biospies des tumeurs guidées par l’image qui a permis de mettre fin à des dogmes.La quatrième étape « contrôler » le succès des traitements comprend deux études. La première, est une revue de la littérature et a permis de proposer une standardisation de l’usage du CBCT lors des CHE et la seconde a évalué différents facteurs prédicteurs de réponse tumorale en IRM après CHE avec un intérêt particulier porté sur l’usage de nouveaux critères d’analyse 3D (vRECIST et qEASL).Le guidage en radiologie et notamment par le CBCT est encore confronté à la limitation majeure qu’est d’utiliser des rayons X et des produits de contraste iodé mais également à un champ de vue limité et à une qualité d’images sensibles aux artéfacts. D’ou le développement d’autre moyen de guidage comme l’IRM, éléctromagnétisme, fibroptique ou encore la réalité augmentée. Ces derniers éléments font partis de projets de recherche en cours ou à venir. / Optimizing image guidance in interventional radiology involves simplifying procedures, improving image quality and accuracy while reducing X-rays exposure, and the use of iodinated contrast media, which is nephrotoxic. It involves to improve each of the four fundamental steps of each intervention: "see", "reach", "intervene" and "control" the success of the intervention and the absence of complication.To "see" the target was the subject of 3 studies: the first study, was an animal study focused on improving the quality of images of cone-beam computed tomography (CBCT). The second study was a clinical study about the precision of the tumor segmentation of on CBCT images during chemoembolization (TACE). And finally, the third study was a clinical study and described the identification of the lower deep epigastric arteries in augmented reality before flap.To "reach" the target was the subject of 5 studies. Two studies investigated the accuracy of hepatic tumor targeting in TACE using automatic feeding detection and virtual tumor perfusion software on CBCT images. Three other studies were focused on 3D roadmap using the image fusion technique overlaid onto 2D fluoroscopy. The two first studies were about endovascular treatments of complex abdominal aortic aneurysms using images fusion based on angiography of computed tomography or IRM to reduce or even eliminate the use of iodinated contrast agent in the management of such disease. The development of image fusion, particularly during trans-hepatic porto-systemic shunt placement, was shown to facilitate these interventions while limiting the use of X-rays published in to a thrid study.To "intervene" step included three studies. A phantom study showed that spectral imaging displayed selective and quantitative images of iodine content of iodine-loaded microspheres. A preclinical study demonstrated their visibility on x-ray based imaging when they accumulated in capillaries or neovessels and reflected the need to combine a common search for the couple imaging / biomaterials. And finally the study on the rentability of the image guided biospies of tumors which allowed to end dogmas.To "control" the success of treatments included two studies. The first study is a review of the literature and allowed a standardization of the use of the CBCT during the TACE and the second evaluated the factors predictors of tumor response on MRI images after TACE by the use of new 3D criteria. Image guidance with the use of CBCT, is still confronted with the major limitation of the use of X-rays and iodinated contrast media, but also to a limited field of view and a sentitive images quality to artefacts. Hence the development of other image guidance types such as MRI, electromagnetism, fibroptic or augmented reality are on its way. These last elements are part of a research projects in progress or to come.

Le système perceptif d’un chirurgien doit s’adapter aux contraintes multisensorielles liées à la chirurgie guidée par l’image. Trois expériences sont conçues pour explorer ces contraintes visuelles et haptiques pour l’apprentissage guidé par l’image. Les résultats montrent que les sujets sont plus rapides et plus précis avec une vision directe. La stéréoscopie 3D n’améliore pas les performances des débutants complets. En réalité virtuelle, la variation de la longueur, largeur, position et complexité de l'objet affecte les performances motrices. La force de préhension appliquée sur un système robotique chirurgical dépend de l'expérience de l'utilisateur. En conclusion, le temps et la précision sont importants, mais la précision doit rester une priorité pour un apprenti. L'homogénéité des groupes d'étude est important pour la recherche sur la formation chirurgicale. Les résultats ont un impact direct sur le suivi des compétences individuelles pour les applications guidées par l'image. / Perceptual system of a surgeon must adapt to conditions of multisensorial constrains regard to planning, control, and execution of the image-guided surgical operations. Three experimental setups are designed to explore these visual and haptic constraints in the image-guided training. Results show that subjects are faster and more precise with direct vision compared to image guidance. Stereoscopic 3D viewing does not represent a performance advantage for complete beginners. In virtual reality, variation in object length, width, position, and complexity affect the motor performance. Applied grip force on a surgical robot system depends on the user experience level. In conclusion, both time and precision matter critically, but trainee gets as precise as possible before getting faster should be a priority. Study group homogeneity and background play key role in surgical training research. The findings have direct implications for individual skill monitoring for image-guided applications.

No description available.

[ES] El síndrome de dolor regional complejo (SDRC) es un trastorno de dolor crónico debilitante que suele afectar a una extremidad, y se caracteriza por su compleja e incomprendida fisiopatología subyacente, lo que supone un reto para su diagnóstico y tratamiento. Para evitar el deterioro de la calidad de vida de los pacientes, la consecución de un diagnóstico y tratamiento tempranos marca un punto de inflexión. Entre los diferentes tratamientos, los bloqueos simpáticos lumbares (BSLs) tienen como objetivo aliviar el dolor y reducir algunos signos simpáticos de la afección. Este procedimiento intervencionista se lleva a cabo inyectando anestesia local alrededor de los ganglios simpáticos y, hasta ahora, se realiza frecuentemente bajo el control de diferentes técnicas de imagen, como los ultrasonidos o la fluoroscopia. Dado que la termografía infrarroja (TIR) ha demostrado ser una herramienta eficaz para evaluar la temperatura de la piel, y teniendo en cuenta el efecto vasodilatador que presentan los anestésicos locales inyectados, se ha considerado el uso de la IRT para la evaluación de los BSLs. El objetivo de esta tesis es, estudiar la capacidad de la TIR como una técnica complementaria para la evaluación de la eficacia en la ejecución de los BSLs. Para cumplir este objetivo, se han realizado tres estudios implementando la TIR en pacientes diagnosticados de SDRC de miembros inferiores sometidos a BSLs. El primer estudio se centra en la viabilidad de la TIR como herramienta complementaria para la evaluación de la eficacia ejecución de los BSLs. Cuando se realizan los BSLs, la colocación correcta de la aguja es crítica para llevar realizar el procedimiento técnicamente correcto y, en consecuencia, para lograr los resultados clínicos deseados. Para verificar la posición de la aguja, tradicionalmente se han utilizado técnicas de imagen, sin embargo, los BSLs bajo control fluoroscópico no siempre aseguran su exacta ejecución. Por este motivo, se han aprovechado las alteraciones térmicas inducidas por los anestésicos locales y se han evaluado mediante la TIR. Así, cuando en las imágenes infrarrojas se observaron cambios térmicos en la planta del pie afectado tras la inyección de lidocaína, se consideró que el BSL era exitoso. El segundo estudio trata del análisis cuantitativo de los datos térmicos recogidos en el entorno clínico a partir de diferentes parámetros basados en las temperaturas extraídas de ambos pies. Según los resultados, para predecir adecuadamente los BSLs exitosos, se deberían analizar las temperaturas de las plantas de los pies durante los primeros cuatro minutos tras la inyección del anestésico local. Así, la aplicación de la TIR en el entorno clínico podría ser de gran ayuda para evaluar la eficacia de ejecución de los BSLs mediante la evaluación de las temperaturas de los pies en tiempo real. Por último, el tercer estudio aborda el análisis cuantitativo mediante la implementación de herramientas de machine learning (ML) para evaluar su capacidad de clasificar automáticamente los BSLs. En este estudio se han utilizado una serie de características térmicas extraídas de las imágenes infrarrojas para evaluar cuatro algoritmos de ML para tres momentos diferentes después del instante de referencia (inyección de lidocaína). Los resultados indican que los cuatro modelos evaluados presentan buenos rendimientos para clasificar automáticamente los BSLs entre exitosos y fallidos. Por lo tanto, la combinación de parámetros térmicos junto con de clasificación ML muestra ser eficaz para la clasificación automática de los procedimientos de BSLs. En conclusión, el uso de la TIR como técnica complementaria en la práctica clínica diaria para la evaluación de los BSLs ha demostrado ser totalmente eficaz. Dado que es un método objetivo y relativamente sencillo de implementar, puede permitir que los médicos especialistas en dolor identifiquen los bloqueos realizados fallidos y, en consecuencia, puedan revertir esta situación. / [CA] La síndrome de dolor regional complex (SDRC) és un trastorn de dolor crònic debilitant que sol afectar una extremitat, i es caracteritza per la seua complexa i incompresa fisiopatologia subjacent, la qual cosa suposa un repte per al seu diagnòstic i tractament. Per a evitar la deterioració de la qualitat de vida dels pacients, la consecució d'un diagnòstic i tractament primerencs marca un punt d'inflexió. Entre els diferents tractaments , els bloquejos simpàtics lumbars (BSLs) tenen com a objectiu alleujar el dolor i reduir alguns signes simpàtics de l'afecció. Aquest procediment intervencionista es duu a terme injectant anestèsia local al voltant dels ganglis simpàtics i, fins ara, es realitza freqüentment sota el control de diferents tècniques d'imatge, com els ultrasons o la fluoroscopia. Atés que la termografia infraroja (TIR) ha demostrat ser una eina eficaç per a avaluar la temperatura de la pell, i tenint en compte l'efecte vasodilatador que presenten els anestèsics locals injectats, s'ha considerat l'ús de la TIR per a l'avaluació dels BSLs. L'objectiu d'aquesta tesi és, estudiar la capacitat de la TIR com una tècnica complementària per a l'avaluació de l'eficàcia en l'execució dels BSLs. Per a complir aquest objectiu, s'han realitzat tres estudis implementant la TIR en pacients diagnosticats de SDRC de membres inferiors sotmesos a BSLs. El primer estudi avalua la viabilitat de la TIR com a eina complementària per a l'analisi de l'eficàcia en l'execució dels BSLs. Quan es realitzen els BSLs, la col·locació correcta de l'agulla és crítica per a dur a terme el procediment tècnicament correcte i, en conseqüència, per a aconseguir els resultats clínics desitjats. Per a verificar la posició de l'agulla, tradicionalment s'han utilitzat tècniques d'imatge, no obstant això, els BSLs baix control fluoroscòpic no sempre asseguren la seua exacta execució. Per aquest motiu, s'han aprofitat les alteracions tèrmiques induïdes pels anestèsics locals i s'han avaluat mitjançant la TIR. Així, quan en les imatges infraroges es van observar canvis tèrmics en la planta del peu afectat després de la injecció de lidocaIna, es va considerar que el BSL era exitós. El segon estudi tracta de l'anàlisi quantitativa de les dades tèrmiques recollides en l'entorn clínic a partir de diferents paràmetres basats en les temperatures extretes d'ambdós peus. Segons els resultats, per a predir adequadament l'execució exitosa d'un BSL, s'haurien d'analitzar les temperatures de les plantes dels peus durant els primers quatre minuts després de la injecció de l'anestèsic local. Així, l'implementació de la TIR en l'entorn clínic podria ser de gran ajuda per a avaluar l'eficàcia d'execució dels BSLs mitjançant l'avaluació de les temperatures dels peus en temps real. El tercer estudi aborda l'anàlisi quantitativa mitjançant la implementació d'eines machine learning (ML) per a avaluar la seua capacitat de classificar automàticament els BSLs. En aquest estudi s'han utilitzat una sèrie de característiques tèrmiques extretes de les imatges infraroges per a avaluar quatre algorismes de ML per a tres moments diferents després de l'instant de referència (injecció de lidocaïna). Els resultats indiquen que els quatre models avaluats presenten bons rendiments per a classificar automàticament els BSLs en exitosos i fallits. Per tant, la combinació de paràmetres tèrmics juntament amb models de classificació ML mostra ser eficaç per a la classificació automàtica dels procediments de BSLs. En conclusió, l'ús de la TIR com a tècnica complementària en la pràctica clínica diària per a l'avaluació dels BSLs ha demostrat ser totalment eficaç. Atés que és un mètode objectiu i relativament senzill d'implementar, pot ajudar els metges especialistes en dolor a identificar els bloquejos realitzats fallits i, en conseqüència, puguen revertir aquesta situació. / [EN] Complex regional pain syndrome (CRPS) is a debilitating chronic pain condition that usually affects one limb, and it is characterized by its misunderstood underlying pathophysiology, resulting in both challenging diagnosis and treatment. To avoid the patients' impairment quality of life, the achievement of both an early diagnosis and treatment marks a turning point. Among the different treatment approaches, lumbar sympathetic blocks (LSBs) are addressed to alleviate the pain and reduce some sympathetic signs of the condition. This interventional procedure is performed by injecting local anaesthetic around the sympathetic ganglia and, until now, it has been performed under different imaging techniques, including the ultrasound or the fluoroscopy approaches. Since infrared thermography (IRT) has proven to be a powerful tool to evaluate skin temperatures and taking into account the vasodilatory effects of the local anaesthetics injected in the LSB, the use of IRT has been considered for the LSBs assessment. Therefore, the purpose of this thesis is to evaluate the capability of IRT as a complementary assessment technique for the LSBs procedures performance. To fulfil this aim, three studies have been conducted implementing the IRT in patients diagnosed with lower limbs CRPS undergoing LSBs. The first study focuses on the feasibility of IRT as a complementary assessment tool for LSBs performance, that is, for the confirmation of the proper needle position. When LSBs are performed, the correct needle placement is critical to carry out the procedure technically correct and, consequently, to achieve the desired clinical outcomes. To verify the needle placement position, imaging techniques have traditionally been used, however, LSBs under radioscopic guidance do not always ensure an exact performance. For this reason, the thermal alterations induced by the local anaesthetics, have been exploited and assessed by means of IRT. Thus, the LSB procedure was considered successfully performed when thermal changes within the affected plantar foot were observed in the infrared images after the lidocaine injection. The second study deals with the quantitative analysis of the thermal data collected in the clinical setting through the evaluation of different temperature-based parameters extracted from both feet. According to the results, the proper LSB success prediction could be achieved in the first four minutes after the block through the evaluation of the feet skin temperatures. Therefore, the implementation of IRT in the clinical setting might be of great help in assessing the LSBs performance by evaluating the plantar feet temperatures in real time. Finally, the third study addresses the quantitative analysis by implementing machine learning (ML) tools to assess their capability to automatically classify LSBs. In this study, a set of thermal features retrieved from the infrared images have been used to evaluate four ML algorithms for three different moments after the baseline time (lidocaine injection). The results indicate that all four models evaluated present good performance metrics to automatically classify LSBs into successful and failed. Therefore, combining infrared features with ML classification models shows to be effective for the LSBs procedures automatic classification. In conclusion, the use of IRT as a complementary technique in daily clinical practice for LSBs assessment has been evidenced entirely effective. Since IRT is an objective method and it is not very demanding to perform, it is of great help for pain physicians to identify failed procedures, and consequently, it allow them to reverse this situation. / Cañada Soriano, M. (2022). Infrared Thermography for the Assessment of Lumbar Sympathetic Blocks in Patients with Complex Regional Pain Syndrome [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181699 / TESIS