The discovery and characterization of exoplanetary systems is a new exciting field. At just over two decades old, it has already fundamentally reshaped our knowledge of planet and solar system formation. We now know that there is a vast diversity of planetary systems, in highly varied, even bizarre, configurations. Known planetary bodies span all masses from objects less massive and smaller than Earth to objects as large as the smallest stars or brown dwarfs. They exhibit periods of but a few hours to periods spanning millennia, from nearly perfectly circular orbits to highly elliptical, from fluffy gas giants to dense rocky worlds, from purely metallic worlds to water worlds. Exoplanets come in all sizes, compositions and varieties. These new discoveries have fundamentally changed the way we approach planetary science. With such a great diversity in exoplanets, we look extend our knowledge to including understanding their individual composition. We wish to understand the climate of these exoplanets and to resolve the differences between, for example, Earth-like and Venus-like planets. To facilitate these discoveries several methods of exoplanery detection and characterization have been developed. Among them are indirect methods that infer the existence of exoplanets from their influence on their star, and direct methods that detect the light from the exoplanets themselves. Direct detection of exoplanets allows not only for a determination of the existence of the object, but also for the determination of its composition and climate through the measurement of its atmosphere's chemical composition. Using purely high-contrast direct imaging methods, coarse spectra can now be measured for exoplanets with a relative brightness 10⁻⁴-10⁻⁵ below that of the host star. Below this contrast level the companion is at the same level of brightness as the noise caused by optical defects and wave front errors in the observed light, called speckles. In this thesis, I demonstrate the usage and optimization of a new novel technique, S4_Spectrum, to model and remove speckle noise from directly imaged systems. S4_Spectrum is capable of reducing 99% of the speckle noise. This allows for the detection and spectral characterization of exoplanets as faint as 10⁻⁶-10⁻⁷ times the brightness of their host stars. This represents two orders of magnitude gain in sensitivity. I present the design of one of these high-contrast systems, Project 1640, as well as the data collection method, including the data pipeline and analysis techniques. Also, I describe the S4_Spectrum technique in detail, as implemented in Project 1640, and present its operation and optimization. Additionally, I present the application of this new tool to obtain several spectral characterizations of objects found in the Project 1640 survey.

Le syndrome métabolique (SM) est une entité clinique caractérisée par le regroupement d’un ensemble de facteurs de risque, dont l’accumulation contribue à un accroissement de la morbi-mortalité cardiovasculaire. Sa prévalence n’a cessé de croître au cours de ces dernières décennies au niveau de la population mondiale, en lien notamment avec des changements du style de vie incluant une plus grande sédentarité et une alimentation riche en graisses. Le SM est classiquement associé à un remodelage et à des anomalies diastoliques qui concernent le coeur gauche ; et des travaux récents ayant eu recours à l’imagerie de déformation témoignent également d’une dysfonction régionale systolique précoce. Le coeur droit est très peu documenté et pour l’ensemble de la pompe cardiaque les mécanismes explicatifs des atteintes fonctionnelles restent largement inexpliqués. Nos connaissances quant à l’impact de mesures hygiéno-diététiques sur la fonction myocardique régionale, gauche comme droite, sont également très pauvres. Ainsi, les objectifs majeurs du présent travail sont d’évaluer dans le SM l'effet d’une intervention reposant sur une diète alimentaire couplée à un programme d’activités physiques sur la fonction myocardique régionale ventriculaire droite et gauche, et d'étudier les interrelations, à l’inclusion et en réponse aux modifications du style de vie, entre les principaux facteurs du SM et la fonction myocardique régionale. La population est composée de 100 sujets SM asymptomatiques répartis aléatoirement en 3 groupes selon la modalité d‘exercice physique (dominante « résistance » ou « endurance à intensité élevée, mixte à intensité modérée), la restriction calorique (de 500 à 700 kcal/j) étant commune à tous les patients. Un groupe témoin (n=40) apparié en âge et sexe est également étudié. Le recours à l’échographique transthoracique en mode « speckle tracking imaging » permet l’évaluation des déformations longitudinales myocardiques du ventricule gauche (VG) et de la paroi libre du ventricule droit (VD). Nos résultats confirment les anomalies régionales diastoliques et systoliques VG mais démontrent pour la première fois qu’elles concernent également le coeur droit. Notre programme interventionnel réduit la prévalence du SM et de ses facteurs individuels, et améliore significativement la fonction régionale VG et VD, tant systolique que diastolique. Le tissu adipeux viscéral, et en particulier le tissu adipeux épicardique, l’inflammation systémique, impliquant à la fois les adipocytokines pro- (PAI-1, TNF-α) et anti-inflammatoires (adiponectine) et l’hyperglycémie chronique, facteurs impactés par le SM et améliorés en réponse à l’intervention, apparaissaient comme des contributeurs indépendants importants de la dysfonction régionale droite et gauche. Le rôle du tissu adipeux épicardique semble central, potentiellement via des effets autocrines et paracrines, ce tissu devrait ainsi constituer une cible thérapeutique future d'intérêt majeur dans le traitement des maladies cardiométaboliques. / The metabolic syndrome (MetS) is a clinical entity which is characterized by the combination of a set of risk factors, the accumulation of which contributes to a high risk of cardiovascular disease. Its prevalence has grown steadily during the past decades, principally as a result of poor eating habits and sedentary lifestyle. The SM is classically associated with cardiac remodeling and diastolic abnormalities involving the left heart; and recent studies using cardiac imaging deformation also reflect a regional early systolic dysfunction. The right heart is poorly documented and for both right and left heart underlying mechanisms of functional impairments remain largely unknown. Our knowledge about the impact of lifestyle changes on left and right myocardial function are also very poor. Thus, the main objectives of this thesis were to evaluate in MetS patients the effect of lifestyle intervention based on food diet with exercise training on right and left ventricular regional myocardial function, and to study the relationships, at baseline and in response to changes in lifestyle, among the main factors of MetS and regional myocardial function. The population consisted of 100 asymptomatic MetS male and female randomly divided into 3 groups according to exercise modality (dominant high-intensity "resistance" or " endurance”, or mixed of moderate intensity), caloric restriction (500 to 700 kcal / d) being common to all patients. A control group (n = 40) matched by age and sex was also evaluated. The use of transthoracic ultrasound in the "speckle tracking imaging" mode allowed the assessment of longitudinal myocardial deformations of the left ventricle (LV) and the free wall of the right ventricle (RV). Our results confirmed the regional LV diastolic and systolic abnormalities previously described in the literature but demonstrated for the first time they also concern the right heart. Our interventional program reduced MetS prevalence and its individual factors, and significantly improved both systolic and diastolic LV and RV regional dysfunction. Visceral adipose tissue, especially epicardial adipose tissue, systemic inflammation, involving both pro- (PAI-1, TNF-α) and anti-inflammatory (adiponectin) adipocytokines as well as chronic hyperglycemia, all factors affected by MetS and significantly improved in response to the intervention, appeared as significant independent contributors of the right and left regional dysfunction. The role of the epicardial adipose tissue seems central, potentially via autocrine and paracrine effects, and this tissue should thus be considered as future therapeutic target of major interest in the treatment of cardiometabolic diseases

Lors de la systole, le ventricule gauche (VG) se déforme suite à la contraction des cardiomyocytes. De part l'orientation en spirale des fibres myocardiques, ces déformations incluent un mouvement de torsion, la base et l'apex du VG tournant dans des sens opposés. L'emmagasinement d'énergie élastique par ce mécanisme et surtout sa restitution très précoce en début de diastole jouent un rôle clé dans le remplissage ventriculaire gauche. Les objectifs de ce travail ont été d'étudier les adaptations mécaniques ventriculaires gauche en se focalisant sur le rôle de la torsion 1) lors d'un exercice d'intensité croissante chez le sujet sédentaire jeune, 2) suite à l'entrainement aérobie au repos et lors d'un exercice d'intensité croissante et, 3) concomitantes aux dysfonctions cardiaques observées après un exercice épuisant de longue durée. Pour cela, nous avons effectué des échocardiographies au repos et/ou lors d'épreuves d'effort d'intensité croissante en incluant l'utilisation d'un nouvel outil échocardiographique basé sur le "speckle tracking" (STE). Nos résultats soulignent le rôle clé de la torsion dans le couplage systole - diastole à l'effort. De plus, nos résultats montrent une modification des adaptations mécaniques ventriculaires gauche à l'effort en parallèle à l'amélioration de la fonction diastolique chez les sportifs entrainés en endurance aérobie. Enfin, la dysfonction ventriculaire gauche transitoire observée après un exercice épuisant de longue durée est caractérisée par une diminution et un décalage dans le temps de la torsion, limitant probablement la diminution précoce des pressions intraventriculaires gauche et donc le remplissage. L'ensemble de ces résultats mettent en évidence, d'une part, l'intérêt de l'évaluation par STE de la mécanique ventriculaire gauche au repos et à l'effort, et d'autre part le rôle clé du mécanisme de torsion - détorsion dans l'explication de fonctions diastoliques améliorées ou altérées

Restauration Echographique Multi-vues appliquée à l'Imagerie 3D du Sein et du Cœur Nous présentons dans cette thèse de nouvelles techniques pour l'amélioration de la qualité d'images ultrasonores tridimensionnelles. L'échographie est l'une des technologies les plus utilisées en imagerie médicale, car elle est non-invasive, temps réel et relativement peu coûteuse. Cependant, elle a des inconvénients, comme la présence de speckle, une faible résolution spatiale et la dépendance de l'angle d'acquisition. La technique de combinaison spatiale (en anglais spatial compounding), qui consiste à combiner des images selon différents points de vue, a démontré qu'elle permettait de réduire le niveau de speckle. Nous proposons d'étendre cette technique afin améliorer également la résolution spatiale et la dépendance de l'angle d'acquisition. Nous proposons deux nouvelles approches : (i) une déconvolution multi-vues, consistant à résoudre le problème inverse où l'on suppose que chaque acquisition est une version dégradée du tissu original, et on recherche l'image la plus vraisemblable, et (ii) une fusion multi-vues, où l'on construit un volume à partir des caractéristiques présentes dans chaque acquisition. Nous appliquons ces méthodes sur l'imagerie 3D du sein et du cœur. L'obtention des volumes 3D du sein reste un défi, entre autres parce que la résolution est limitée dans le plan d'élévation. Les méthodes proposées permettent de résoudre ces problèmes. De nouvelles sondes en temps-réel et 3D pour l'imagerie du cœur ont été récemment introduites sur le marché. La combinaison par nos méthodes des acquisitions à travers différentes fenêtres acoustiques permet d'augmenter le champ de vue, le contraste des parois et le rapport signal sur bruit.

<p>In both the chemical and mechanical pulping process, the logs are cut into wood chips by a disc chipper before fibre separation. To make the wood chipping process more efficient, one have to investigate in detail the coupling between theprocess parameters and the quality of the chips. The objective of this thesis is to obtain an understanding of the fundamental mechanisms behind the creation of wood chips. Both experimental and analytical/numerical approaches have been taken inthis work. The experimental investigations were performed with an in‐house developed equipment and a digital speckle photography equipment. The results from the experimental investigation showed that the friction between the log and chipping tool is probably one crucal factor for the chip formation. Further more it was found that the indentation process is approximately self‐similar, and that the stress field over the entire crack‐plane is critical for chip creation. The developed analytical model predicts the normal and shear strain distribution. The analytical distributions are in reasonable agreement with the corresponding distributions obtained from a finite element analysis.</p>

Au cours de ce travail, nous avons étudié une méthode de caractérisation des milieux mous combinant ondes optiques et mécaniques. Cette méthode s'appuie sur une détection optique d'un mouvement transitoire causé par la force de radiation acoustique, induit en profondeur de milieux mous optiquement diffusants. Le mouvement consiste en un déplacement initialement au foyer acoustique qui se propage par la suite dans le milieu sous forme d'ondes de cisaillement. Le principe de la détection est basé sur l'illumination du milieu avec une lumière cohérente. La lumière traverse le milieu en étant fortement diffusée, produisant une figure d'interférence (speckle) en transmission. Avec une caméra rapide (2 kHz) méga-pixel, nous enregistrons des figures de speckle avant et pendant le mouvement transitoire. Nous calculons ensuite la corrélation des figures de speckle dans le temps. Cette technique, de par son mode d'excitation et de détection, s'est avérée sensible à des contrastes d'absorption optique et des contrastes de module de cisaillement dans des milieux mous épais et optiquement diffusant. De plus, des images de ces deux types de contrastes ont pu être obtenues, avec une résolution millimétrique pour les contrastes d'élasticité. L'étude expérimentale a été appuyée par une approche de modélisation des phénomènes physiques, basée sur le couplage de modèle de propagation d'ondes élastiques engendrées par la pression de radiation ultrasonore et de propagation des ondes optiques dans les milieux multi-diffusifs.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2006. / Vita. Includes bibliographical references (p. 145-151).

Lobjectif de cette thèse était de concevoir et développer un dispositif expérimental réalisant des mesures dans la gamme micrométrique, qui soit compact, transportable et le plus stable possible pour la réalisation de mesures in-situ. Ce projet a donc contribué à la conception et à la réalisation dun dispositif interférométrique de shearographie qui constituera une base pour de futurs développements. Un interféromètre original de shearographie à chemins optiques quasi-communs et utilisant la technique du décalage de phase temporel a été présenté dans ce travail. Lélément clef du montage expérimental de shearographie est le dispositif de cisaillement (« shearing device », en anglais) : il sagit dun prisme qui sépare les états de polarisation TE et TM grâce à une couche mince polarisante et une fine lame de verre qui lui est accolée. Cet élément de cisaillement ainsi que lutilisation dune caméra CMOS et dune cellule à cristaux liquide pour modulateur de phase, ont permis la réalisation dun interféromètre compact, en ligne, relativement bon marché et à chemins optiques quasi-communs, lui conférant ainsi une grande stabilité par rapport aux perturbations extérieures. De plus, la sensibilité de cet interféromètre peut être ajustée pour différentes applications en modifiant la distance de cisaillement, par exemple en utilisant une lame de verre dépaisseur différente accolée au prisme séparateur de polarisation. Des logiciels pour lacquisition et le traitement des images ont également été développés afin de rendre le système simple dutilisation et convivial. Lefficacité de cet interféromètre de shearographie a été prouvée dans le domaine mécanique et une application originale a été développée dans le domaine de la biophotonique.

Background: Acute coronary syndrome is known for its effect on cardiac function and can lead to impaired segmental and even global myocardial function. Evidence exists that myocardial revascularisation whether pharmacological, interventional or surgical results in improvement of systolic and diastolic left ventricular (LV) function, particularly that of the long axis which represents the sub-endocardial function, known as the most sensitive layer to ischaemia. Objective: We sought to gain more insight into the early effect of pharmacological and interventional myocardial revascularisation on various aspects of cardiac function including endocrine, electrical, segmental, twist, right ventricular (RV) and left atrial (LA) function. In particular, we aimed to assess the response of ventricular electromechanical function to thrombolysis and its relationship with peptides levels. We also investigated the behaviour of RV function in the setting of LV inferior myocardial infarction (IMI) during the acute insult and early recovery. In addition, we aimed to assess in detail LA electrical and mechanical function in such patients. Finally, we studied the early effect of surgical revascularisation on the LV mechanics using the recent novel of speckle tracking echocardiography technology to assess rotation, twist and torsion and the strain deformation parameters as a tool of identifying global ventricular function. Methods: We used conventionally Doppler echocardiographic transthoracic techniques including M-mode, 2-Dimentional, myocardial tissue Doppler, and speckle tracking techniques. Commercially available SPSS as a software was used for statistical analysis. Results: 1-The elevated peptide levels at 7 days post-myocardial infarction correlated with the reduced mechanical activity of the adjacent non-infarcted segment thus making natriuretic peptides related to failure of compensatory hyperdynamic activity of the non-infarcted area rather than the injured myocardial segments. 2-RV segmental and global functions were impaired in acute IMI, and recovered in 87% of patients following thrombolysis. In the absence of clear evidence for RV infarction the disturbances in the remaining 13% may represent stunned myocardium with its known delayed recovery. 3-LA electromechanical function was impaired in acute inferior STEMI and improved after thrombolysis. The partial functional recovery suggests either reversible ischaemic pathology or a response to a non-compliant LV segment. The residual LA electromechanical and pump dysfunction suggest intrinsic pathology, likely to be ischaemic in origin. 4-LV function was maintained in a group of patients with multivessel coronary artery disease who underwent coronary artery bypass graft (CABG) surgery. Surgical myocardial revascularisation did not result in any early detectable change in the three functional components of the myocardium, including twist and torsion, as opposite to conventional percutaneous coronary intervention (PCI). Conclusion: The studied different materials in this thesis provide significant knowledge on various aspects of acute ischaemic cardiac pathology and early effect of revascularisation. The use of non-invasive imaging, particularly echocardiography with its different modalities, in studying such patients should offer immediate thorough bed-side assessment and assist in offering optimum management.

In both the chemical and mechanical pulping process, the logs are cut into wood chips by a disc chipper before fibre separation. To make the wood chipping process more efficient, one have to investigate in detail the coupling between theprocess parameters and the quality of the chips. The objective of this thesis is to obtain an understanding of the fundamental mechanisms behind the creation of wood chips. Both experimental and analytical/numerical approaches have been taken inthis work. The experimental investigations were performed with an in‐house developed equipment and a digital speckle photography equipment. The results from the experimental investigation showed that the friction between the log and chipping tool is probably one crucal factor for the chip formation. Further more it was found that the indentation process is approximately self‐similar, and that the stress field over the entire crack‐plane is critical for chip creation. The developed analytical model predicts the normal and shear strain distribution. The analytical distributions are in reasonable agreement with the corresponding distributions obtained from a finite element analysis.