La pose de stent est l'option de traitement la plus courante de la maladie coronarienne, l'une des principales causes de mortalité dans le monde. Lors d'une procédure de pose de stent, le médecin insère des outils chirurgicaux dans le réseau vasculaire du patient. La progression de ces outils a l’intérieur du corps est suivie en temps réel sous uroscopie par rayons X. Trois outils, en particulier, jouent un rôle crucial dans la procédure : le guide, le ballon d'angioplastie et le stent. Le guide apparaît dans les images sous la forme d'une structure curviligne ne. Le ballon, monte sur le guide, est équipé de deux marqueurs radio-opaques à ses extrémités. Le stent est un maillage métallique qui se projette en une forme complexe dans les images uroscopiques. Le stent, dont le bon déploiement est essentiel au succès du geste médical, est souvent très difficilement visible dans les images. Les travaux présentés dans cette thèse poursuivent un double objectif. Il s'agit d'une part, de concevoir, d’étudier et de valider des techniques de traitement d'image visant à améliorer la visualisation des stents. D'autre part, nous étudions la traitement des structures curvilignes (comme les guides) pour lesquelles nous proposons un nouvel outil. Nous présentons des algorithmes de traitement d'image dédiés a la visualisation 2D et3D des stents. Nous sommes amenés, dans ce but, à détecter, suivre et recaler, de manière complètement automatique, les outils nécessaires a la pose de stent que sont le guide et le ballon. Le stent étant a peine visible dans les images, nous ne cherchons pas à le localiser directement à l'aide de techniques de traitement d'images. La position et le mouvement du stent sont déterminés par nos algorithmes […]. Nous avons évalué la performance des ces outils pour la visualisation des stents en 2D, sur une large base de près de 200 cas cliniques. Il en ressort que notre méthode surpasse les méthodes utilisées jusqu'ici sur le plan de la qualité image. La validation exhaustive que nous avons menée, confirme que nous avions atteint un niveau compatible avec son introduction commerciale. Le logiciel qui en résulte est désormais installé sur un grand nombre de sites cliniques, ou il est régulièrement utilisé. La méthode de visualisation 3D des stents que nous proposons utilise les marqueurs pour effectuer une reconstruction tomographique compensée en mouvement. Nous exposons des résultats préliminaires sur une base de 22 cas cliniques. Il semble que notre méthode surpasse les méthodes précédemment employées aussi bien du point de vue de la qualité d’image que de l'automatisation. Les méthodes de visualisation des stents que nous proposons s’appuient sur la segmentation de la portion du guide qui traverse le stent. Nous proposons un nouvel outil pour le traitement de telles structures curvilignes que nous appelons : l'Image de Chemins Polygonaux (acronyme PPI en anglais). Cet outil repose sur la notion de chemin localement optimal. L'un des principaux avantages du PPI est d’unir dans un même cadre différents concepts pré-existants. De plus, il permet de contrôler la régularité et la longueur des structures à traiter avec une paramétrisation simple et intuitive. Avant de tirer pleinement parti des performances du PPI nous proposons un schéma algorithmique efficace pour le calculer. Nous illustrons ces utilisation pour la segmentation automatique de guide où il surpasse les techniques existantes / Stent implantation is the most common treatment of coronary heart disease, one of the major causes of death worldwide. During a stenting procedure, the clinician inserts interventional devices inside the patient's vasculature. The navigation of the devices inside the patient's anatomy is monitored in real-time, under X-ray fluoroscopy. Three specific interventional devices play a key role in this procedure: the guide-wire, the angioplasty balloon and the stent. The guide-wire appears in the images as a thin curvilinear structure. The angioplasty balloon, that has two characteristic markerballs at its extremities, is mounted on the guide-wire. The stent is a 3D metallic mesh, whose appearance is complex in the fluoroscopic images. Stents are barely visible, but the proper assessment of their deployment is key to the procedure. The objective of the work presented in this thesis is twofold. On the first hand, we aim at designing, studying and validating image processing techniques that improve the visualization of stents. On the second hand, we study the processing of curvilinear structures (like guide-wires) for which we propose a new image processing technique. We present algorithms dedicated to the 2D and 3D visualization of stents. Since the stent is hardly visible, we do not intend to directly locate it by image processing means in the images. The position and motion of the stent are inferred from the location of two landmarks: the angioplasty balloon and of the guide-wire, which have characteristic shapes. To this aim, we perform automated detection, tracking and registration of these landmarks. The cornerstone of our 2D stent visualization enhancement technique is the use of the landmarks to perform motion compensated noise reduction. We evaluated the performance of this technique for 2D stent visualization over a large database of clinical data (nearly 200 cases). The results demonstrate that our method outperforms previous state of the art techniques in terms of image quality. A comprehensive validation confirmed that we reached the level of performance required for the commercial introduction of our algorithm. It is currently deployed in a large number of clinical sites worldwide. The 3D stent visualization that we propose, uses the landmarks to achieve motion compensated tomographic reconstruction. We show preliminary results over 22 clinical cases. Our method seems to outperform previous state of the art techniques both in terms of automation and image quality. The previous stent visualization methods involve the segmentation of the part of the guide-wire extending through the stent. We propose a generic tool to process such curvilinear structures that we call the Polygonal Path Image (PPI). The PPI relies on the concept of locally optimal paths. One of its main advantages is that it unifies the concepts of several previous state of the art techniques in a single formalism. Moreover the PPI enables to control the smoothness and the length of the structures to segment. Its parametrization is simple and intuitive. In order to fully benefit from the PPI, we propose an efficient scheme to compute it. We demonstrate its applicability for the task of automated guide-wire segmentation, for which it outperforms previous state of the art techniques

Background The presence or absence of an implant has a major impact on the type of joint infection therapy. Thus, the aim of this study was the examination of potential differences in the spectrum of pathogens in patients with periprosthetic joint infections (PJI) as compared to patients with native joint infections (NJI). Methods In this retrospective study, we evaluated culture-positive synovial fluid samples of 192 consecutive patients obtained from January 2018 to January 2020 in a tertiary care university hospital. For metrically distributed parameters, Mann–Whitney U was used for comparison between groups. In case of nominal data, crosstabs and Chi-squared tests were implemented. Results Overall, 132 patients suffered from periprosthetic joint infections and 60 patients had infections of native joints. The most commonly isolated bacteria were coagulase-negative Staphylococci (CNS, 28%), followed by Staphylococcus aureus (S. aureus, 26.7%), and other bacteria, such as Streptococci (26.3%). We observed a significant dependence between the types of bacteria and the presence of a joint replacement (p < 0.05). Accordingly, detections of CNS occurred 2.5-fold more frequently in prosthetic as compared to native joint infections (33.9% vs. 13.4% p < 0.05). In contrast, S. aureus was observed 3.2-fold more often in NJIs as compared to PJIs (52.2% vs. 16.4%, p < 0.05). Conclusion The pathogen spectra of periprosthetic and native joint infections differ considerably. However, CNS and S. aureus are the predominant microorganisms in both, PJIs and NJIs, which may guide antimicrobial therapy until microbiologic specification of the causative pathogen.

Les prothèses vasculaires textiles en polyéthylène téréphtalate (PET) présentent souvent des occlusions après implantation pour les petits diamètres (6-8mm) car la surface des prothèses est peu hémocompatible. Or, l'hémocompatibilité des prothèses serait largement améliorée si ces dernières se recouvraient d'une couche de cellules endothéliales qui tapissent naturellement les vaisseaux sanguins. Ce projet vise à mettre en évidence que les textiles bruts ne sont pas un support viable pour le développement de ces cellules endothéliales, puis propose de remplacer les matrices protéiniques par un recouvrement synthétique. Pour ce faire, de l'acide poly-L-lactique (PLA) solubilisé a été filé sous forme de nanofibres déposées sur la surface luminale de la prothèse. L'étirage par jet d'air a été caractérisé selon un modèle plan, puis adapté à la fon11e tubulaire des prothèses. Les nanofibres ont été évaluées sur le plan de la cytocompatibilité, de l'adhérence et de la prolifération avec un modèle de cellules endothéliales animales. Ce travail vise aussi à optimiser l'adhérence de ces fibres sur le PET par l'emploi d'une technique de modification de surface par plasma. Les résultats montrent qu'il est possible de produire des nanofibres de PLA et de contrôler leur diamètre, et de sceller la paroi de la prothèse textile. Enfin, les cellules endothéliales prolifèrent en monocouche sur des prothèses recouve1tes de nanofibres. Il est possible d'optimiser l'adhérence des nanofibres sur le PET avec un traitement par plasma. En conclusion nous avons proposé une alternative à l'enduction traditionnelle des prothèses permettant la prolifération en monocouche des cellules endothéliales. / Textile vascular prostheses show poor patency rate for smaller diameter grafts (6-8mm). Mainly due to thrombosis or hyperplasia, graft failures can be explained by meagre hemocompatibility. Lack of neoendothelialization of the inner wall of the graft can be one reason explaining this poor hemocompatibility, This project aimed to prove that bare textiles are not a good support to stand endothelial cells' proliferation. Poly(L-latic) acid was therefore chosen to replace protein coating by being formed as a nanofibres mesh on the PET textile prostheses luminal surface. Air jet spinning process was first evaluated in a basic planar model to determined optimal parameters for nanofibres production. Endothelial cells compatibility, adhesion and proliferation were tested. Then air jet spinning was dedicated to tubular shape of textile vascular prostheses. Nanofibres mesh were analysed for chemical and physical properties, and covered graft were tested for water permeability. Lastly, atmospheric pressure plasma treatment was performed to optimize PLLA nanofibres adhesion on PET. Results showed that nanofibre diameters were controlled by polymer concentration. Nanofibre cristallinities depend of spinning parameters. Air jet spinning allows quick covering of textile surfaces with a dense net of nanofibre scelling the inner wall of the prosthesis, even in tubular samples. Moreover, endothelial ceIls show monolayer proliferation on these nanofibres. Finally, Polylactic acid adhesion on PET was optimized with atmospheric pressure plasma. In conclusion, we bring a new solution to cover inner wall of prostheses, allowing a monolayer proliferation of endothelial cells.

L'objectif de ce travail est de construire une machine d'essai pour la prothèse. La machine doit être capable de reproduire les mêmes conditions dynamiques et cinématiques appliquées sur la prothèse pendant l'utilisation normale.Le nombre d'amputation et les causes d'amputation ont été recueillis. Différents types de prothèses ont été classés selon la prothèse de jambe par hauteur d'amputation, prothèse passive et active, différenciées par la nature de leur actionneur. La plupart des machines d'essai pour la prothèse ont été étudiées à partir de la prospective technologique et capacitaire. Déterminer toutes les limitations de la plupart des machines d'essai existantes, et les besoins de développer une nouvelle machine pour remplir complètement ces besoins ont été développés.Ensuite, nous avons étudié et analysé la dynamique de la marche et de la course humaines. Les équations du mouvement en prenant en considération les masses et les moments d'inertie des segments squelettiques. La plupart des paramètres de la démarche ont été extraits. En conclusion, nous avons les exigences cinématiques du centre de gravité humain pour générer 6 DOF que la machine d'essai devrait effectuer pour imiter la démarche humaine normale et courir.Trois conceptions ont été proposées pour implanter la machine d'essai; Bras de robot articulé, manipulateur cartésien et Stewart Platform (SP). Après la mise en œuvre des trois solutions, nous avons trouvé la solution la plus appropriée est le SP attaché avec une hanche active artificielle. Nous avons choisi la puissance hydraulique car c'est la technique d'actionnement la plus appropriée pour notre solution, connaissant les forces d'actionnement requises.Pour aider à contrôler le mouvement de SP, une nouvelle solution de modèle géométrique direct pour la planeuse et la plate-forme Stewart 6-6 a été développée en utilisant les capteurs rotatifs au lieu de capteurs de revêtement comme voulu pour les actionneurs hydrauliques. L'analyse de sensibilité a été étudiée pour cette solution, et un calcul analytique pour le calcul de l'espace de travail a également été développé.La conclusion de cette machine d'essai est que nous pouvons créer toute la dynamique du corps humain, c'est-à-dire marcher ou courir ou monter et descendre des escaliers. La solution développée peut porter des procédures d'essai pour la prothèse passive ou active. / The objective of this work is to build a testing machine for prosthesis. The machine should be able to reproduce the same dynamic and kinematics conditions applied on the prosthesis during the normal use.Numbers of amputation, and causes of amputation were collected. Different types of prosthesis were classified according to the leg prosthesis per amputation height, passive and active prosthesis, differentiated by the nature of their actuator. Most of the testing machine for the prosthesis were studied form the technological and capability prospective. Determining all the limitations of most of existing testing machines, and the needs to develop a new machine to full fill these needs were developed.Then we studied and analyzed the dynamics of the human gait and run. The equations of motion by taking into consideration the masses and moments of inertia of skeletal segments. Most of the parameters of gait were extracted. In conclusion, we have the kinematic requirements of the human center of gravity to generate 6 DOF that the testing machine should carry out to emulate the normal human gait and run.Three designs were proposed to implement the testing machine; Articulated robot arm, Cartesian manipulator, and Stewart Platform (SP). After implementing the three solutions we found the most suitable solution is the SP attached with it an artificial active hip. We have chosen the hydraulic power as it is the most suitable actuation technique for our solution knowing the required actuation forces.To help in controlling the SP motion, a novel Closed-form solution of direct Geometric model for planer and 6-6 Stewart Platform using the rotary sensors instead of liner sensors as wanted to the hydraulic actuators was developed. Sensitivity analysis was studied for that solution, and analytical calculation for computing the workspace was also developed.The conclusion from this testing machine is that we can create all the dynamics of the human body, i.e. walking or running or going up and down stairs. The developed solution can carry testing procedures for either passive or active prothesis.

Bionic devices for reestablishing or augmenting users' capabilities (e.g., bionic prostheses or exoskeletons) are becoming increasingly common. While prior research examined how such devices affect others' perceptions of their users, little is known about how these devices affect users' self-image and -perception, and the corresponding theory is scarce. To account for this gap, we conducted semi-structured interviews with users of bionic upper limb prostheses to obtain insights into their self- and meta-perceptions. Results of our qualitative analysis indicate that using bionic prostheses influences the social (self-) perception of bionics users in multiple ways, such that users describe themselves as being seen as more competent by others and treated differently after receiving the bionic prosthesis in comparison to simpler models. Results imply a somewhat complex dual identity among users in the sense that the bionic device instills competence, but disability-related feelings of stigma are present simultaneously. Despite being exploratory, our findings thus indicate that using bionic devices affects users' self-perception, stereotypes, and interpersonal perceptions. The ongoing proliferation of restoring devices and the introduction of augmenting technologies in future work contexts, for example, might thus have unintended social consequences that need to be accounted for.