La diffusion électromagnétique par des surfaces rugueuses concerne un ensemble très vaste de problèmes actuels en optronique (maîtrise des signatures/cloaking, analyse des signatures laser et infrarouge, imagerie active, localisation de la lumière, imagerie optique haute résolution, modélisation des interactions lumière matière et des signatures optiques, applications photovoltaïques et détecteurs infrarouges, biotechnologie). Les travaux réalisés dans le cadre de la thèse "Contrôle de la lumière par des éléments de surface désordonnés'' consistent à réaliser expérimentalement des surfaces rugueuses dont les propriétés statistiques sont contrôlées. Pour cela, un banc expérimental de photofabrication a été développé, utilisant sles propriétés statistiques des figures de speckle issues d'un faisceau laser mis en forme spatialement.Les surfaces réalisées présentent ainsi des propriétés statistiques qui n'existent pas à l'état naturel (fonction d'autocorrélation non gaussienne). Au delà de ces surfaces photofabriquées, le travaux de cette thèse s'intéressent également aux propriétés de surfaces de silicium fortement rugueuses caractérisées de Black Silicon. / Scattering of electromagnetic waves from rough surfaces is involved in a wide area of research in optronics (cloaking, laser and infrared signature analysis, active imaging, light localisation, high resolution optical imaging, laser-matter interaction and optical signature modelling, photovoltaics, infrared sensors, biotechnologies). Studies performed during the thesis ``Ligth control by random surface elements'' consist in the experimental fabrication of rough surfaces which statistical properties are controled. An experimental setup has been implemented, using the properties of a spatially shaped laser speckle pattern. The photofabricated surfaces show statistical properties that do not exist in nature such as non Gaussian autocorrelation function. Beyond these photofabricated surfaces, we also studied very rough surfaces of semi-conductor known as Black Silicon.

L'utilisation des techniques de mesure optiques impose un choix, souvent difficile, entre la résolution temporelle et la résolution spatiale. L'interferométrie Speckle (IS) fournit des mesures des champs d'amplitudes de vibration de grande résolution spatiale, mais la résolution temporelle des mesures est réduite par les cadences d'acquisition des détecteurs. La thèse est dédiée au développement d'un système interférométrique adapté à la mesure des vibrations et des phénomènes dynamiques des structures, basé sur les principes de l'IS, mais ayant une résolution temporelle accrue. Le système a été testé à des cadences de plus de 26000 images/s pour les cas suivants : sollicitation harmonique mono-fréquence ou par une forme d'onde arbitraire ; sollicitation dynamique par une séquence d'échelons de force ; choc mécanique. Les essais ont démontré que le système est capable de dépasser les systèmes classiques d'IS à laser continu en ce qui concerne la mesure des phénomènes dynamiques. / The use of optical measurement techniques requires a choice, often difficult, between temporal resolution and spatial resolution. Speckle interferometry (IS) provides high spatial resolution maps of vibration amplitudes, but the temporal resolution of measurements is reduced, due to the low acquisition rates of detectors. The thesis is dedicated to the development of an interferometric system that is able to measure dynamic phenomena with superior temporal resolution. The system was tested at acquisition rates exceeding 26,000 frames/s, for the following cases: harmonic excitation; arbitrary excitation; dynamic loading by a staircase signal and mechanical shock. The tests showed that the system is able to overcome conventional systems of continuous wave SI with respect to the measurement of dynamic phenomena.

O câncer de mama é um dos maiores problemas de saúde para a população feminina, devendo ser encarado como um importante problema de saúde pública. A ultrassonografia é considerada o método mais efetivo na complementação de diagnóstico de doenças mamárias, porém a forma de aquisição desse método diagnóstico degrada a imagem sob diversas formas, destacando-se o ruído speckle, o qual deixa a imagem com aspecto granulado, dificultando assim a separabilidade entre os objetos da cena. Este trabalho apresenta uma técnica automática para segmentação de nódulos mamários em imagens de ultrassom. O algoritmo permite a extração das bordas nodulares, permitindo assim a obtenção de parâmetros clínicos utilizados no diagnóstico mamário. Todo o processo se baseia em três etapas: minimização do ruído speckle, aumento de contraste da imagem e por fim, a segmentação. A técnica utilizada para minimização do ruído speckle baseia-se na Wavelet da família Symlet; técnicas para aumento de contraste na imagem são aplicadas para a segmentação. A partir daí, é aplicado o algoritmo de segmentação Asterisco, originalmente proposto para a detecção de microcalcificações em mamografias por raios X, e que mostrou também eficiência para os objetivos deste trabalho. A técnica Asterisco em conjunto com as de pré-processamento (minimização de ruído e aumento de contraste) produziu taxa de sensibilidade na detecção de nódulos da ordem de 90%. Em relação à qualidade da segmentação, a técnica apresentada neste trabalho também se mostrou satisfatória, superior às técnicas testadas, de acordo com a análise feita pelo cálculo de coeficientes de correlação de Pearson. É possível concluir que o sistema desenvolvido neste trabalho pode constituir-se numa ferramenta eficaz de segmentação de nódulos mamários em imagens de ultrassom, auxiliando o conjunto de informações disponíveis para um classificador automático em esquemas CAD em mamografia. / Breast cancer is one of the main health problems of the female population and should be faced as an important public health care issue. The ultrasound scanning is considered the most effective in complementary method of breast diagnosis. Nevertheless, the acquisition format of this sort degrades the images in various ways, being the speckle noise of noticeably influence once it leaves the image with grainy aspect. Therefore, the separability between objects of the scene is hindered. This work presents an automatic technique of ultrasound image segmentation of breast lumps. The algorithm allows the extraction of the nodular edges permitting the clinical parameters to be obtained for the breast diagnosis. All the process is based on three steps: speckle noise minimization, image contrast intensification and finally the segmentation. The technique used on the speckle noise minimization is based on the Wavelet transform of the Symlet family; image contrast intensifications are applied for the segmentation. Thereafter the algorithm of segmentation Asterisco is applied, which is originally proposed to detect micro calcifications in X-ray mammography, and has also shown efficiency regarding the goals of the present work. The Asterisco technique along with the pre processing techniques (noise minimizing and contrast intensification) produced sensitivity rate in nodule detection by 90%. With regard to the segmentation quality, the presented technique has also proved to be satisfactory as it has superior quality to the ones tested according to the analysis made by the Pearson\'s correlation coefficients calculation. Thus, it is possible to conclude that the system, which has been developed in this work, can constitute an efficient breast lumps segmentation tool so as to aid the set of available information to an automatic classifier in mammography CAD schemes.

Estratificar o risco de morte súbita é um grande desafio no manejo da cardiomiopatia hipertrófica (CMH). Os fatores de risco existentes atualmente apresentam baixo valor preditivo positivo e a estratégia para prevenção primária de morte súbita, que é o implante do cardiodesfibrilador implantável (CDI), baseia-se nesses fatores. Estudos que validem novos marcadores de risco são necessários, objetivando identificar pacientes com maior risco de morte súbita. A avaliação da deformação miocárdica (strain) por meio do Speckle Tracking na ecocardiografia bidimensional determina a função regional e global do ventrículo esquerdo, e, ainda, pode se correlacionar à fibrose miocárdica. Objetivo: Avaliar, em portadores de CMH e CDI, se a deformação miocárdica avaliada pelo Speckle Tracking, correlaciona-se com a ocorrência de taquiarritmias ventriculares registradas no monitor de eventos do CDI. Métodos: Foram incluídos 49 pacientes (43,5±15,8 anos; 59% mulheres) portadores de CMH e CDI acompanhados nos ambulatórios de Eletrofisiologia e Miocardiopatias do Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia. Todos os pacientes foram submetidos à avaliação ecocardiográfica convencional padrão e análise do strain miocárdico pelo Speckle Tracking bidimensional. Foram divididos em dois grupos: grupo A, composto por aqueles que receberam terapia apropriada pelo CDI ou tiveram apenas a documentação de taquicardia ventricular não sustentada pelo CDI; e grupo B, composto por pacientes sem documentação de arritmias ventriculares no monitor de eventos. As variáveis contínuas foram comparadas utilizando-se testes t de Student pareado ou Mann-Whitney; para as categóricas o teste do x2 ou testes exatos de Fisher. Para análise dos dados, utilizou-se o programa SPSS. Valores de p < 0,05 foram considerados estatisticamente significativos. Resultados: Em 93,9% da população, a indicação do CDI foi por prevenção primária. Quinze pacientes (30,6%) compuseram o grupo A, 10 pacientes, por apresentarem taquicardia ventricular não sustentada (TVNS) e 5 por taquicardia ventricular sustentada (TVS). Os parâmetros ecocardiográficos convencionais não foram diferentes entre os grupos, com exceção do diâmetro da raiz aórtica, maior no grupo A (33,6 ± 4,4 e 29,4 ± 3,5, p = 0,001). Os valores do strain bidimensional longitudinal global, circunferencial global e radial global estavam reduzidos na população, porém não foram estatisticamente diferentes entre os grupos A e B. Pacientes do grupo A tiveram redução significante do strain circunferencial médio ao nível da valva mitral (SC médio VM) e do strain circunferencial no segmento ântero-septal ao nível da valva mitral (SC ântero-septal VM), em relação aos pacientes do grupo B (-12,3 ± 3,2 e -16 ± 3,9, p = 0,041 e -13,6 ± 6,6 e -18,7 ± 7,2, p = 0,039, respectivamente). O SC médio VM >= -14,2% apresentou 84,6% de sensibilidade e 70% de especificidade para predizer a ocorrência de taquicardias ventriculares em portadores de CMH com uma área sob a curva de 0,76 e nível de significância de 0,005; e O SC ântero-septal VM >= -17,9% apresentou 77% de sensibilidade e 60% de especificidade para predizer a ocorrência de taquicardias ventriculares em portadores de CMH com uma área sob a curva de 0,68 e nível de significância de 0,044. Conclusões: A presença de SC médio VM > -14,2% e SC ântero-septal VM > -17,9% correlacionaram-se com a presença de arritmias ventriculares malignas. Houve correlação positiva entre a presença de arritmias ventriculares malignas e o diâmetro da raiz da aorta. / Risk stratification for sudden cardiac death is still a challenging in the management of hypertrophic cardiomyopathy (HCM). The existing risk factors present low positive predictive value, and the strategy for primary prevention of sudden cardiac death, that is the implantable cardioverter-defibrillation (ICD), is based on these factors. Studies to validate new risk markers are necessaries to identify patients with higher sudden cardiac death risk. The evaluation of myocardial deformation (strain) through Speckle Tracking in two-dimensional echocardiography determines the regional and global function of the left ventricle, and still correlate with myocardial fibrosis. Objective: To evaluate, in patients with HCM and ICD, if the myocardial deformation evaluated through the Speckle Tracking correlates with the occurrence of ventricular tachyarrhythmias recorded in the monitor of implantable cardioverter-defribillation events. Methods: Forty-nine patients (mean age, 43,5 ± 15,8; 59% women) with hypertrophic cardiomyopathy and implantable cardioverter-defibrillation followed in Eletrophysiology and Cardiomyopathies Divisions at Dante Pazzanese Institute of Cardiology were included in the study. All patients underwent standard conventional echocardiographic evaluation and analysis of myocardial strain through two-dimensional Speckle Tracking. Patients were divided in two groups: group A, composed of those who received appropriate therapy by the ICD or had only the documentation of ventricular tachycardia not sustained by the ICD; group B, composed of patients without documented ventricular arrhythmias in the event monitor. Continuous variables were compared using paired t-Student test or Mann-Whitney. Categorical variables were analyzed using chi-square test or Fisher exact test. For data analysis, the SPSS program was used. P values < 0.05 were considered statistically significant. Results: Forty-nine patients (mean age, 43,5 ± 15,8; 59% women) were evaluated. 93.9% in the ICD was for Primary Prevention. Fifteen patients comprised the group A, ten patients for presenting Nonsustained Ventricular Tachycardia (NSVT) and five for Sustained Ventricular Tachycardia (SVT). Conventional echocardiographic parameters were not different between the groups, except for the aortic root diameter, higher in group A (33,6 ± 4,4 and 29,4 ± 3,5; p= 0,001). The values of global longitudinal, global circumferential and global radial two-dimensional strain were reduced in the population, but not statistically significant between groups A and B. Patients in group A had a significant reduction of the mean circumferential strain at the level of the mitral valve (mean SC MV) and the circumferential strain at the anteroseptal segment at the level of the mitral valve (anteroseptal MV SC), compared to the patients in group B (-12.3 ± 3.2 and -16 ± 3.9, p = 0.041 and -13.6 ± 6.6 and -18.7 ± 7.2, p = 0.039, respectively). The mean MV SC >= -14.2% presented 84.6% sensitivity and 70% specificity to predict the occurrence of ventricular tachycardias in patients with HCM with an area under the curve of 0.76 and a level of significance of 0.005 and Anteroposterior MV >= -17.9% presented 77% sensitivity and 60% specificity to predict the occurrence of ventricular tachycardias in patients with HCM with an area under the curve of 0.68 and a level of significance of 0.044. Conclusions: The presence of mean circumferential strain at the level of the mitral valve > -14,2% and anteroseptal circumferential strain at the level of the mitral valve > -17,9% correlated with the presence of malignant ventricular arrhythmias. There was a positive correlation between the presence of malignant ventricular arrhythmias and the aortic root diameter.

Ce travail de thèse concerne l'amélioration du pouvoir de résolution de la microscopie optique en champ lointain. Nous avons développé des techniques qui tirent profit de la relation liant le champ électromagnétique émis par un objet à l’éclairement utilisé. En utilisant plusieurs images obtenues pour différents éclairements, et à l’aide d’un algorithme d'inversion approprié, il est possible d'accéder à des fréquences spatiales de l'objet habituellement filtrées par le microscope.Ce concept est d’abord appliqué à une technique de microscopie cohérente : la tomographique optique de diffraction. Elle permet d’obtenir numériquement une carte quantitative de la permittivité diélectrique de l'objet, avec une résolution supérieure à celle d'un microscope classique, à partir de plusieurs hologrammes de l'échantillon. Dans ce cadre, nous montrons que le phénomène de diffusion multiple permet d’atteindre des résolutions encore plus spectaculaires s’il est pris en compte. Nous étudions ensuite la microscopie de fluorescence par éclairement structuré, que nous proposons d’améliorer de deux manières différentes. Dans la première, nous utilisons un algorithme d’inversion capable de retrouver simultanément la densité de fluorescence et les éclairements utilisés. Grâce à celui-ci, nous pouvons remplacer l’illumination périodique et contrôlée généralement utilisée, par des speckles aléatoires formés avec un montage remarquablement simple. Nous montrons expérimentalement l'efficacité de cette approche. Dans un second temps, nous proposons de remplacer la lamelle de verre sur laquelle est repose l’échantillon par un réseau diélectrique nanométrique. Celui-ci crée à sa surface une grille de lumière de période inférieure à la limite de diffraction, ce qui permet d’améliorer d’avantage la résolution finale de l’image reconstruite. Nous détaillons la conception, la fabrication et la caractérisation expérimentale de ce substrat nanostructuré. / This PhD work focuses on the resolution improvement of far-field optical microscopy. We have studied and developed different techniques that take advantage of the relationship between the sample, the illumination and the diffracted (or emitted) field, in order to increase final band-pass of the image beyond that imposed by the diffraction phenomenon. In In these approaches, several images of the same sample are recorded under different illuminations. An inversion algorithm in then used to reconstruct a super-resolved map of the sample from the set of measurements.This concept is first applied to coherent microscopy. In tomographic diffraction microscopy, many holograms of the same unstained sample are obtained under various incidences, then used to numerically reconstruct a quantitative map of permittivity of the sample. The resolution is usually better than that of classical wide-field microscopy. We show theoretically and experimentally that, far from being a drawback, the presence of multiple scattering within the sample can, if properly accounted for, lead a to an even better resolution.We then study structured illumination fluorescence microscopy. We present two different ways for improving this method. The first one takes advantage of an inversion algorithm, which is able to retrieve the fluorescence density without knowing the illumination patterns. This algorithm permits one to replace the periodic light pattern classically used in structured illumination microscopy by unknown random speckle patterns. The implementation of the technique is thus considerably simplified while the resolution improvement remains. In the second approach, we propose to replace the coverslip on which the sample usually lays, by a sub-lambda grating. The latter is used to form, in near field, a light grid with sub-diffraction period that is able to probe the finest details of the sample. The design, fabrication and optical characterization of this key structure are detailed.

Quando um objeto, capaz de difundir luz, e iluminado por uma frente de onda coerente, por exemplo, um feixe laser, da origem a uma estrutura granular que recebe o nome de granulado óptico ou padrão de speckle. Este padrão está diretamente ligado a estrutura microscópica do objeto espalhador. Neste trabalho e descrito o estudo experimental do fenômeno de oxidação metálica utilizando a técnica de correlação óptica de speckle em tempo real. Este trabalho apresenta as seguintes partes: - descrição do fenômeno de speckle. Um objeto difusor, ao ser iluminado por uma luz coerente, gera ondas secundarias de fases aleatórias em sua superfície. Estas ondas interferem entre si, produzindo um aspecto granular no espaço livre, com propriedades estatísticas bem definidas. Faz-se uma descrição do fenômeno de granulado óptico e de suas propriedades estatísticas. - Técnica de correlação óptica de speckle. Variações físicas de uma amostra resultam em alterações no seu padrão de speckle. Ao comparar os padrões em instantes distintos, pode-se detectar tais variações e quantifica-las. Descreve-se o método de correlação óptica utilizando o registro de um padrão em uma placa fotográfica de alta resolução, e discute-se a técnica de digitalização de imagens como um sistema eletrônico, alternativo, para registro e comparação de imagens em tempo real. -o fenômeno de oxidação à temperatura ambiente. A corrosão metálica é, à temperatura ambiente, um processo espontâneo, que varia de acordo com o material e com as condições ambientais. E discutido teoricamente o fenômeno de formação de camadas de óxidos sobre superfícies metálicas e são citadas algumas técnicas, com as quais são medidas determinadas variáveis envolvidas neste processo. -Verificação do fenômeno de oxidação utilizando a técnica de correlação óptica. Como o padrão de \"speckle\" está diretamente ligado às características superficiais da amostra, e sendo a oxidação um fenômeno superficial, torna-se possível detectar a formação de camadas de óxidos, em tempo real, utilizando a técnica de correlação óptica de \"speckle\". Descreve-se o método experimental utilizado, mostrando os dados obtidos com diversos tipos de metais, tratados ou não com substâncias inibidoras e corrosivas. Os resultados são comparados com aqueles obtidos através de outras técnicas cujos resultados são apresentados na literatura. / When a diffusing object is illuminated by a coherent wavefront like a cw laser, it is created a granular phenomenon called \"speckle pattern\", which carries information about the microscopic structure of the scattering object. In this work the experimental study of the metallic oxidation phenomenon is described using the real time measurements by speckle optical correlation technique. This work is divided in: -The description of the speckle phenomenon. When a diffusing object is illuminated by coherent light it generates secundary random phase wavefronts in its surface. These wavefronts interfere creating a granular appearance in the space with well known statistical properties. The speckle phenomenon and its statistical properties are presented. -The speckle optical correlation technique. Physical variations of a sample result in changes in its speckle pattern. These variations can be detect by comparing the speckle patterns in distinct instants. The optical correlation method is described using register of a pattern in a high resolution photographic plate. Besides the image digitalization technique is presented as an alternativa electronic real time registering and comparing system. -The oxidation phenomenon at low temperatures. Metalic corrosion is a spontaneous process at low temperatures, and varies according to the material and surrounding conditions. The formation of oxide layers on metalic surfaces is theoretically described, and some techniques for measuring its parameters are presented. -The study of the oxidation phenomenon by optical correlation technique. As speckle pattern is related to the surface characteristics of the sample and since oxidation is a surface phenomenon, i t is therefore possible to detect the real time formation of oxide layers using the speckle optical correlation technique. The experimental method is described and obtained data are presented for several kinds of metals and alloys, using or not inhibitory or corrosive substances. The results are compared with those obtained from other techniques presented in the references.

Quando um objeto, capaz de difundir luz, e iluminado por uma frente de onda coerente, por exemplo, um feixe laser, da origem a uma estrutura granular que recebe o nome de granulado óptico ou padrão de speckle. Este padrão está diretamente ligado a estrutura microscópica do objeto espalhador. Neste trabalho e descrito o estudo experimental do fenômeno de oxidação metálica utilizando a técnica de correlação óptica de speckle em tempo real. Este trabalho apresenta as seguintes partes: - descrição do fenômeno de speckle. Um objeto difusor, ao ser iluminado por uma luz coerente, gera ondas secundarias de fases aleatórias em sua superfície. Estas ondas interferem entre si, produzindo um aspecto granular no espaço livre, com propriedades estatísticas bem definidas. Faz-se uma descrição do fenômeno de granulado óptico e de suas propriedades estatísticas. - Técnica de correlação óptica de speckle. Variações físicas de uma amostra resultam em alterações no seu padrão de speckle. Ao comparar os padrões em instantes distintos, pode-se detectar tais variações e quantifica-las. Descreve-se o método de correlação óptica utilizando o registro de um padrão em uma placa fotográfica de alta resolução, e discute-se a técnica de digitalização de imagens como um sistema eletrônico, alternativo, para registro e comparação de imagens em tempo real. -o fenômeno de oxidação à temperatura ambiente. A corrosão metálica é, à temperatura ambiente, um processo espontâneo, que varia de acordo com o material e com as condições ambientais. E discutido teoricamente o fenômeno de formação de camadas de óxidos sobre superfícies metálicas e são citadas algumas técnicas, com as quais são medidas determinadas variáveis envolvidas neste processo. -Verificação do fenômeno de oxidação utilizando a técnica de correlação óptica. Como o padrão de \"speckle\" está diretamente ligado às características superficiais da amostra, e sendo a oxidação um fenômeno superficial, torna-se possível detectar a formação de camadas de óxidos, em tempo real, utilizando a técnica de correlação óptica de \"speckle\". Descreve-se o método experimental utilizado, mostrando os dados obtidos com diversos tipos de metais, tratados ou não com substâncias inibidoras e corrosivas. Os resultados são comparados com aqueles obtidos através de outras técnicas cujos resultados são apresentados na literatura. / When a diffusing object is illuminated by a coherent wavefront like a cw laser, it is created a granular phenomenon called \"speckle pattern\", which carries information about the microscopic structure of the scattering object. In this work the experimental study of the metallic oxidation phenomenon is described using the real time measurements by speckle optical correlation technique. This work is divided in: -The description of the speckle phenomenon. When a diffusing object is illuminated by coherent light it generates secundary random phase wavefronts in its surface. These wavefronts interfere creating a granular appearance in the space with well known statistical properties. The speckle phenomenon and its statistical properties are presented. -The speckle optical correlation technique. Physical variations of a sample result in changes in its speckle pattern. These variations can be detect by comparing the speckle patterns in distinct instants. The optical correlation method is described using register of a pattern in a high resolution photographic plate. Besides the image digitalization technique is presented as an alternativa electronic real time registering and comparing system. -The oxidation phenomenon at low temperatures. Metalic corrosion is a spontaneous process at low temperatures, and varies according to the material and surrounding conditions. The formation of oxide layers on metalic surfaces is theoretically described, and some techniques for measuring its parameters are presented. -The study of the oxidation phenomenon by optical correlation technique. As speckle pattern is related to the surface characteristics of the sample and since oxidation is a surface phenomenon, i t is therefore possible to detect the real time formation of oxide layers using the speckle optical correlation technique. The experimental method is described and obtained data are presented for several kinds of metals and alloys, using or not inhibitory or corrosive substances. The results are compared with those obtained from other techniques presented in the references.

Estratificar o risco de morte súbita é um grande desafio no manejo da cardiomiopatia hipertrófica (CMH). Os fatores de risco existentes atualmente apresentam baixo valor preditivo positivo e a estratégia para prevenção primária de morte súbita, que é o implante do cardiodesfibrilador implantável (CDI), baseia-se nesses fatores. Estudos que validem novos marcadores de risco são necessários, objetivando identificar pacientes com maior risco de morte súbita. A avaliação da deformação miocárdica (strain) por meio do Speckle Tracking na ecocardiografia bidimensional determina a função regional e global do ventrículo esquerdo, e, ainda, pode se correlacionar à fibrose miocárdica. Objetivo: Avaliar, em portadores de CMH e CDI, se a deformação miocárdica avaliada pelo Speckle Tracking, correlaciona-se com a ocorrência de taquiarritmias ventriculares registradas no monitor de eventos do CDI. Métodos: Foram incluídos 49 pacientes (43,5±15,8 anos; 59% mulheres) portadores de CMH e CDI acompanhados nos ambulatórios de Eletrofisiologia e Miocardiopatias do Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia. Todos os pacientes foram submetidos à avaliação ecocardiográfica convencional padrão e análise do strain miocárdico pelo Speckle Tracking bidimensional. Foram divididos em dois grupos: grupo A, composto por aqueles que receberam terapia apropriada pelo CDI ou tiveram apenas a documentação de taquicardia ventricular não sustentada pelo CDI; e grupo B, composto por pacientes sem documentação de arritmias ventriculares no monitor de eventos. As variáveis contínuas foram comparadas utilizando-se testes t de Student pareado ou Mann-Whitney; para as categóricas o teste do x2 ou testes exatos de Fisher. Para análise dos dados, utilizou-se o programa SPSS. Valores de p < 0,05 foram considerados estatisticamente significativos. Resultados: Em 93,9% da população, a indicação do CDI foi por prevenção primária. Quinze pacientes (30,6%) compuseram o grupo A, 10 pacientes, por apresentarem taquicardia ventricular não sustentada (TVNS) e 5 por taquicardia ventricular sustentada (TVS). Os parâmetros ecocardiográficos convencionais não foram diferentes entre os grupos, com exceção do diâmetro da raiz aórtica, maior no grupo A (33,6 ± 4,4 e 29,4 ± 3,5, p = 0,001). Os valores do strain bidimensional longitudinal global, circunferencial global e radial global estavam reduzidos na população, porém não foram estatisticamente diferentes entre os grupos A e B. Pacientes do grupo A tiveram redução significante do strain circunferencial médio ao nível da valva mitral (SC médio VM) e do strain circunferencial no segmento ântero-septal ao nível da valva mitral (SC ântero-septal VM), em relação aos pacientes do grupo B (-12,3 ± 3,2 e -16 ± 3,9, p = 0,041 e -13,6 ± 6,6 e -18,7 ± 7,2, p = 0,039, respectivamente). O SC médio VM >= -14,2% apresentou 84,6% de sensibilidade e 70% de especificidade para predizer a ocorrência de taquicardias ventriculares em portadores de CMH com uma área sob a curva de 0,76 e nível de significância de 0,005; e O SC ântero-septal VM >= -17,9% apresentou 77% de sensibilidade e 60% de especificidade para predizer a ocorrência de taquicardias ventriculares em portadores de CMH com uma área sob a curva de 0,68 e nível de significância de 0,044. Conclusões: A presença de SC médio VM > -14,2% e SC ântero-septal VM > -17,9% correlacionaram-se com a presença de arritmias ventriculares malignas. Houve correlação positiva entre a presença de arritmias ventriculares malignas e o diâmetro da raiz da aorta. / Risk stratification for sudden cardiac death is still a challenging in the management of hypertrophic cardiomyopathy (HCM). The existing risk factors present low positive predictive value, and the strategy for primary prevention of sudden cardiac death, that is the implantable cardioverter-defibrillation (ICD), is based on these factors. Studies to validate new risk markers are necessaries to identify patients with higher sudden cardiac death risk. The evaluation of myocardial deformation (strain) through Speckle Tracking in two-dimensional echocardiography determines the regional and global function of the left ventricle, and still correlate with myocardial fibrosis. Objective: To evaluate, in patients with HCM and ICD, if the myocardial deformation evaluated through the Speckle Tracking correlates with the occurrence of ventricular tachyarrhythmias recorded in the monitor of implantable cardioverter-defribillation events. Methods: Forty-nine patients (mean age, 43,5 ± 15,8; 59% women) with hypertrophic cardiomyopathy and implantable cardioverter-defibrillation followed in Eletrophysiology and Cardiomyopathies Divisions at Dante Pazzanese Institute of Cardiology were included in the study. All patients underwent standard conventional echocardiographic evaluation and analysis of myocardial strain through two-dimensional Speckle Tracking. Patients were divided in two groups: group A, composed of those who received appropriate therapy by the ICD or had only the documentation of ventricular tachycardia not sustained by the ICD; group B, composed of patients without documented ventricular arrhythmias in the event monitor. Continuous variables were compared using paired t-Student test or Mann-Whitney. Categorical variables were analyzed using chi-square test or Fisher exact test. For data analysis, the SPSS program was used. P values < 0.05 were considered statistically significant. Results: Forty-nine patients (mean age, 43,5 ± 15,8; 59% women) were evaluated. 93.9% in the ICD was for Primary Prevention. Fifteen patients comprised the group A, ten patients for presenting Nonsustained Ventricular Tachycardia (NSVT) and five for Sustained Ventricular Tachycardia (SVT). Conventional echocardiographic parameters were not different between the groups, except for the aortic root diameter, higher in group A (33,6 ± 4,4 and 29,4 ± 3,5; p= 0,001). The values of global longitudinal, global circumferential and global radial two-dimensional strain were reduced in the population, but not statistically significant between groups A and B. Patients in group A had a significant reduction of the mean circumferential strain at the level of the mitral valve (mean SC MV) and the circumferential strain at the anteroseptal segment at the level of the mitral valve (anteroseptal MV SC), compared to the patients in group B (-12.3 ± 3.2 and -16 ± 3.9, p = 0.041 and -13.6 ± 6.6 and -18.7 ± 7.2, p = 0.039, respectively). The mean MV SC >= -14.2% presented 84.6% sensitivity and 70% specificity to predict the occurrence of ventricular tachycardias in patients with HCM with an area under the curve of 0.76 and a level of significance of 0.005 and Anteroposterior MV >= -17.9% presented 77% sensitivity and 60% specificity to predict the occurrence of ventricular tachycardias in patients with HCM with an area under the curve of 0.68 and a level of significance of 0.044. Conclusions: The presence of mean circumferential strain at the level of the mitral valve > -14,2% and anteroseptal circumferential strain at the level of the mitral valve > -17,9% correlated with the presence of malignant ventricular arrhythmias. There was a positive correlation between the presence of malignant ventricular arrhythmias and the aortic root diameter.

O câncer de mama é um dos maiores problemas de saúde para a população feminina, devendo ser encarado como um importante problema de saúde pública. A ultrassonografia é considerada o método mais efetivo na complementação de diagnóstico de doenças mamárias, porém a forma de aquisição desse método diagnóstico degrada a imagem sob diversas formas, destacando-se o ruído speckle, o qual deixa a imagem com aspecto granulado, dificultando assim a separabilidade entre os objetos da cena. Este trabalho apresenta uma técnica automática para segmentação de nódulos mamários em imagens de ultrassom. O algoritmo permite a extração das bordas nodulares, permitindo assim a obtenção de parâmetros clínicos utilizados no diagnóstico mamário. Todo o processo se baseia em três etapas: minimização do ruído speckle, aumento de contraste da imagem e por fim, a segmentação. A técnica utilizada para minimização do ruído speckle baseia-se na Wavelet da família Symlet; técnicas para aumento de contraste na imagem são aplicadas para a segmentação. A partir daí, é aplicado o algoritmo de segmentação Asterisco, originalmente proposto para a detecção de microcalcificações em mamografias por raios X, e que mostrou também eficiência para os objetivos deste trabalho. A técnica Asterisco em conjunto com as de pré-processamento (minimização de ruído e aumento de contraste) produziu taxa de sensibilidade na detecção de nódulos da ordem de 90%. Em relação à qualidade da segmentação, a técnica apresentada neste trabalho também se mostrou satisfatória, superior às técnicas testadas, de acordo com a análise feita pelo cálculo de coeficientes de correlação de Pearson. É possível concluir que o sistema desenvolvido neste trabalho pode constituir-se numa ferramenta eficaz de segmentação de nódulos mamários em imagens de ultrassom, auxiliando o conjunto de informações disponíveis para um classificador automático em esquemas CAD em mamografia. / Breast cancer is one of the main health problems of the female population and should be faced as an important public health care issue. The ultrasound scanning is considered the most effective in complementary method of breast diagnosis. Nevertheless, the acquisition format of this sort degrades the images in various ways, being the speckle noise of noticeably influence once it leaves the image with grainy aspect. Therefore, the separability between objects of the scene is hindered. This work presents an automatic technique of ultrasound image segmentation of breast lumps. The algorithm allows the extraction of the nodular edges permitting the clinical parameters to be obtained for the breast diagnosis. All the process is based on three steps: speckle noise minimization, image contrast intensification and finally the segmentation. The technique used on the speckle noise minimization is based on the Wavelet transform of the Symlet family; image contrast intensifications are applied for the segmentation. Thereafter the algorithm of segmentation Asterisco is applied, which is originally proposed to detect micro calcifications in X-ray mammography, and has also shown efficiency regarding the goals of the present work. The Asterisco technique along with the pre processing techniques (noise minimizing and contrast intensification) produced sensitivity rate in nodule detection by 90%. With regard to the segmentation quality, the presented technique has also proved to be satisfactory as it has superior quality to the ones tested according to the analysis made by the Pearson\'s correlation coefficients calculation. Thus, it is possible to conclude that the system, which has been developed in this work, can constitute an efficient breast lumps segmentation tool so as to aid the set of available information to an automatic classifier in mammography CAD schemes.

Le vieillissement est un facteur de risque des maladies cardiovasculaires. Il est associé à des altérations fonctionnelles et structurelles du système vasculaire.Une étude approfondie du processus de vieillissement et le développement de systèmes d’imagerie et des traitements de données associés deviennent donc une priorité. Par l’analyse d’images de contraste par speckle laser (LSCI), l’objectif de cette thèse est d’étudier l’influence de l’âge sur la micro circulation.Pour ce faire, des données de LSCI ont été acquises sur l’avant-bras de sujets sains jeunes et âgés. A partir de modèles mathématiques, nous avons déterminé la vitesse des érythrocytes de la micro circulation chez les deux groupes de sujets. Par ailleurs, nous avons également mené une étude de la complexité de séries temporelles d’ LSCI s’appuyant sur des mesures d’entropie multi échelle. Nos résultats montrent que : 1) le groupe de sujets plus âgés présente des valeurs de vitesse des globules rouges significativement plus élevées que celles des sujets jeunes à l’hyperémie réactive post-occlusive; 2) les fluctuations des séries temporelles de LSCI dans le groupe des sujets jeunes ont une complexité supérieure à celles du groupe de sujets âgés. Ces modifications observées sur la micro circulation pourraient être attribuées à des modifications du système vasculaire dans son ensemble. La compréhension de ces altérations pourrait conduire à de nouvelles perspectives en matière de prévention et de traitement des pathologies liées à l’âge. / Aging is a primary risk factor for cardiovascular diseases. It is associated with functional and structural alterations in the vascular system. Therefore, a deep study of the aging process and the development of imaging systems and associated processing become of the utmost importance. By processing laser speckle contrast images (LSCI), this PhD work aims at studying the influence of age on microcirculation. In our work, LSCI data were acquired from the skin forearm of healthy subjects, subdivided into two age groups (younger and older). From mathematical models, we determined red blood cells velocity in microcirculation in the two groups of subjects. Moreover, we applied multiscale entropy-based algorithms to LSCI time series in order to study the complexity of microvascular signals. Our main findings are: 1) the older group has significantly higher velocity values than the younger group at post-occlusive reactive hyperaemia; 2) LSCI fluctuations in the younger group have significantly higher complexity than those of the older group. Age-related changes in skin microcirculation can be attributed to alterations in the vascular system as a whole. Understanding these changes in the microcirculatory system may give new insights for prevention and treatment of age-related diseases