Ce travail portant sur l’imagerie tomodensitométrique double énergie de la ventilation a permis d’établir les points suivants :• L’irradiation d’un examen thoracique acquis en double énergie peut être abaissée à celle d’un examen acquis en simple énergie, grâce à l’utilisation de la reconstruction itérative.• L’analyse qualitative du parenchyme pulmonaire en imagerie double énergie doit se faire sur les reconstructions monochromatiques 50-55keV.• L’atténuation théorique maximale du Krypton dosé à 80% est modérément inférieure à celle du Xénon dosé à 30%.• La décomposition des matériaux en tomodensitométrie double énergie simple source est possible sur le Xénon et le Krypton.• L’utilisation d’un produit de contraste gazeux n’a pas d’impact significatif sur le Workflow en routine clinique.• Le Krypton est cliniquement sûr à la dose de 80%.• La technique ne permet pas de détecter le Krypton au-delà de la carène de manière satisfaisante, probablement en raison d’une concentration en gaz atteinte insuffisante.• Le recalage élastique augmente les performances diagnostiques de détection de la bronchiolite oblitérante par rapport à une simple analyse visuelle. / This work on dual energy CT ventilation imaging has established the following:• The radiation dose of a dual energy chest CT can be reduced to that of a single energy examination through the use of iterative reconstruction.• The qualitative analysis of the lung parenchyma should be made on the 50-55keV monochromatic reconstructions.• The maximum theoretical attenuation obtained with 80% Krypton is moderately inferior to that of 30% Xenon.• Dual energy material decomposition of Xenon and Krypton is efficient with a single source technique.• The use of a gaseous contrast agent has no significant impact on the workflow in the clinical setting.• The Krypton is safe at 80% concentration.• The technique does not satisfactorily detect Krypton beyond the carina, probably due to insufficient gas concentration.• The elastic registration increases the diagnostic performance of bronchiolitis obliterans syndrome detection, compared to a simple visual analysis.

La transition entre le Sylvicole moyen et le Sylvicole supérieur, vers l’an 1000 de notre ère, correspond à un moment de bouleversements technologiques dans le Nord-Est américain. En Abitibi-Témiscamingue, il s’agit d’une transition entre les cultures Laurel orientale et Blackduck orientale. La poterie blackduckienne semble avoir été rapidement adoptée par les groupes laureliens, sans phase transitoire apparente. Ce mémoire s’intéresse aux technologies céramiques employées par les populations des cultures Laurel et Blackduck en Abitibi-Témiscamingue et cherche à comprendre s’il existe de la continuité ou de la discontinuité entre les deux ensembles. Plus précisément, il est question de voir comment se manifeste la transition entre les deux cultures et comment la technologie céramique permet de caractériser cette transition. Pour ce faire, quatre sites ont été sélectionnés de part et d’autre de la ligne de partage des eaux entre : le site Bérubé (DdGt 5), le site du lac Opasatica (DaGt-4), le site Nault (ClGt-2) et le site Léo-Guay (ClGt-3). Les vases laureliens et blackduckiens provenant de ces sites ont fait l’objet d’une analyse visuelle par attributs morphostylistiques et d’une analyse par attributs technologiques selon les données tomodensitométriques fournies par l’Institut national de recherche scientifique Eau-terre-environnement (INRS-ETE), à Québec. Puisque l’utilisation de la tomodensitométrie dans l’analyse technologique de la céramique est plutôt récente, ce mémoire se veut une contribution modeste, mais originale au développement de cette approche. À la lumière des analyses effectuées, la transition technologique s’est opérée plus lentement que la transition morphostylistique. Les potiers auraient graduellement développé un nouveau savoir-faire, par contact et par expérimentation, produisant un vase mieux adapté à la cuisson des aliments. / The transition between the Middle Woodland and Late Woodland periods, towards 1000 CE, corresponds to a moment of technological upheavals in the American Northeast. In Abitibi-Temiscamingue, it takes the form of a transition between the Eastern Laurel and Eastern Blackduck cultures. Blackduck pottery seems to have been quickly adopted by Laurel groups, with no apparent transitional phase. This masters’ thesis relates to the ceramic technologies employed by the populations of Laurel and Blackduck cultures in Abitibi-Temiscamingue and explors the continuity or lack of continuity between the two groups. More precisely, I ask how this transition between two cultures manifests itself and how ceramic technology allows us to characterize this transition. To that end, four sites have been selected on both sides of the watershed divide between: the Bérubé site, (DdGt-5), the lake Opasatica’s site (DaGt-4), the Nault site (ClGt-2) and the Léo-Guay site (ClGt-3). The Laurel and Blackduck vessels originating from these sites were subjected to a visual analysis using morphostylistic attributes and an analysis using technological attributes based on tomodensitometric data supplied by the Institut National de Recherche Scientifique - Eau Terre Environnement (INRS-ETE) research center located in Quebec City. Since the use of tomodensitometry in ceramic technological analysis is rather recent, this thesis seeks to be a modest but original contribution to the development of this approach. Based on our analyses, the technological transition happened more slowly than the morphostylistic transition. The potters would have gradually developed a new craftmanship, by contact and by experimentation, producing vessels better suited to cooking food.

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Historique & Objectifs: Les effets de l’avancement maxillaire (AM) sur l’anatomie velopharyngée ont déjà été étudiés en utilisant la céphalométrie. Cette modalité ne permet toutefois pas de bien caractériser les tissus mous. Le but de cette étude est de comparer la configuration de l’espace vélopharyngé en pré- et post-opératoire, telle que mesurée par tomodensitométrie (TDM). De plus, notre objectif est d’analyser et de comparer les différences dans ces mesures chez les patients avec et sans fente palatine (FP). Méthodologie: Ceci est une étude rétrospective portant sur 44 patients avec et sans FP, traités avec AM pour une hypoplasie maxillaire et une malocclusion dento-squelettique. Les TDM pré- et post-opératoires ont été comparés en se basant sur des repères préétablis. Des distances linéaires, des aires de sections transversales et des mesures volumétriques ont été mesurées en utilisant des reconstructions tridimensionnelles des TDM. Résultats: Pour les distances linéaires mesurées, une différence statistiquement significative a été notée pour les mesures linéaires du nasopharynx et du palais mou (25.1 vs 28.5 mm p=0.001 et 6.5 vs 7.6 mm p=0.026, respectivement). Les aires des sections transversales au niveau du nasopharynx et du palais mou ainsi que l'évaluation volumétrique de l'espace vélopharyngé n'ont pas démontrées une différence statistiquement significative en comparant les mesures en pré- et post-opératoire (p>0,05). En comparant les patients avec et sans FP, une différence statistiquement significative n’a été notée que pour la distance linéaire et l’aire de la section transversale du nasopharynx (p=0.045 et p=0.04, respectivement). Un antécédent de réparation de FP n’était pas prédictif de différences de mesures pré- et post-opératoire. Conclusion: Nos résultats confirment que, bien que certaines modifications structurelles de l’espace vélopharyngé soient inhérentes à l’AM chez les patients avec FP, leurs aires et volumes ne semblent pas changer de façon significative. Ces changements sont indépendants d’une histoire de FP réparée. / Background & Purpose: The effects of maxillary advancement (MA) on velopharyngeal anatomy have primarily been studied using lateral cephalometric radiographs. However, with recent advances in orthognathic surgery, there is an increased need for more detailed and precise imaging such as computerized tomographic (CT) scan reconstructions, to help in surgical planning and to measure outcomes. The purpose of this study is to compare the pre-and post-operative velopharyngeal space configuration modifications as measured on CT scans. The aim is also to assess differences in these airway measures between patients with and without history of prior repaired cleft palate (CP). Methods: This is a retrospective cohort study of 44 patients with and without CP who were treated with MA for midface hypoplasia and secondary malocclusion at skeletal maturity. The pre-and post-operative CT scans were compared with respect to pre-established landmarks. Linear distances, cross-sectional areas, and volumes were measured using 3-dimensional (3D) CT scan reconstructions. Results: For the linear distances measured, a statistically significant difference was found when comparing the pre-and post-operative measures of the narrowest part of the nasopharynx and the narrowest part of the retropalatal airway space (25.1 vs 28.5 mm p=0.001 and 6.5 vs 7.6 mm p=0.026, respectively). Retropalatal cross-sectional areas, nasopharyngeal cross-sectional areas and the volumetric assessment of the nasopharyngeal space showed no statistically significant differences when comparing pre-and post-operative scans (p>0.05). The main effect of palatal repair (CP vs. Non-CP) showed that there was only a statistically significant difference for the measures of the narrowest part of the nasopharynx and the nasopharyngeal cross-sectional area (p=0.045 and p=0.04, respectively). Mean changes in the measures did not differ over time (pre-and post-op) depending on whether there was prior history of CP repair. Conclusion: Our results support the hypothesis that although structural modifications of the pharyngeal space are inherent to MA in patients with CP, its surface area and volume do not change significantly. These changes are also independent of history of previous CP repair.

La transition entre le Sylvicole moyen tardif (500 à 1000 apr. J.-C.) et le Sylvicole supérieur ancien (1000 à 1200 apr. J.-C.) n’est plus un moment obscur pour les archéologues; cependant, il est toujours vrai que bien des questions demeurent sans réponses. Sur le complexe archéologique de Pointe-du-Buisson, situé au sud-ouest de l’Île de Montréal, la question de l’origine des Iroquoiens du Saint-Laurent fait à nouveau couler de l’encre, cette fois par une perspective tournée vers la technologie céramique. Nous savons, ou croyons savoir, que le montage des vases céramiques passe du colombin vers la méthode du battoir et enclume, mais nous ne savons pas si cette transition technologique s’est faite dans la continuité ou dans la discontinuité. Pour y répondre, 106 tessons de bord provenant de la Station-3 et du site Hector-Trudel de la Pointe-du-Buisson furent sélectionnés, dont 56 datant du Sylvicole moyen tardif et appartenant à la Tradition Melocheville, puis 50 du Sylvicole supérieur ancien et appartenant à la Tradition Saint-Maurice, à l’exception de cinq de culture Pickering. L’échantillon fut soumis au CT-Scan afin de produire des images numériques en trois dimensions qui ont ensuite été étudiées à l’aide du logiciel ImageJ FIJI. Grâce à une approche d’analyse par attributs technologiques, avec un accent sur la comparaison entre mes deux groupes et aussi entre mes données et celles de Guyane Beaulieu (2019), diverses variables contenues dans la fabrique céramique ont été étudiées et quantifiées. D’après les résultats obtenus, et à la lumière d’une rétrospection sur le débat plus large entre les théories migratoires et l’archéologie processuelle, la transition technologique dans la production céramique se serait certes produite graduellement, mais pourrait ne pas être le fruit d’un développement sur place sans aucun apport extérieur. Néanmoins, les technologies céramiques que l’on attribue aux Iroquoiens du Sylvicole supérieur ancien ont été clairement héritées de potières du Sylvicole moyen tardif : par conséquent, l’hypothèse migratoire de Snow ne concorde pas avec les résultats de cette étude. / The transition between the late Middle Woodland period (500 – 1000 AD) and the early Late Woodland period (1000 – 1200 AD) is no longer shrouded in mystery for the archaeologist; even so, many unanswered questions remain. For the archaeological complex of Pointe-du-Buisson located to the south-west of Montreal, research is once more tackling the question of the origin of the Northern Iroquoians, this time using a technological perspective of ceramic production. We know that the construction of ceramic vessels using the coiling method was replaced by the paddle-and-anvil during the transition from the Middle to Late Woodland period. What we are less certain of is the pattern of said change: continuous or discontinuous. For this reason, 106 rim sherds from the Station-3 and Hector-Trudel sites ( the Pointe-du-Buisson archaeological complex) were selected, of which 56 belong to the Melocheville Tradition from the late Middle Woodland period, and 50 belong to the St-Maurice Tradition, of which five are actually Pickering, from the early Late Woodland period. The sample was then analyzed by CT-Scan in order to obtain 3D digital images which were later processed and analyzed with the ImageJ FIJI software. With a technological attribute analysis approach, coupled with a focus on a comparison between my two subgroups as well as between my data and those from a previous study by Guyane Beaulieu (2019), diverse variables contained within the fabric of ceramic vessels were studied and quantified. According to the results, and along with a retrospection on the debate between migration theories and the processual archaeology perspectives, the technological transition within ceramic production would appear to have been a gradual process but might not necessarily point to a strict in situ development. It is clear, however, that there is a continuity within the cultural traits of the ceramic technology attributed to the Iroquoians of the Late Woodland Period with those of the previous period, which refutes Snow’s migration hypothesis.

Le diagnostic de mort cérébrale est une étape complexe et chronophage lors de l'évaluation des patients en soins intensifs soupçonnés d'être en décès neurologique. Bien que les critères neurologiques cliniques qui déterminent la mort cérébrale soient largement acceptés dans le monde, le diagnostic reste imparfait et l'utilisation de tests auxiliaires tels que la perfusion tomographique cérébrale (CTP) est souvent nécessaire pour le confirmer. L'objectif principal de ce travail était d'explorer la faisabilité de classer la mort cérébrale à partir de scans CTP par le traitement automatique de l’image. Les scans CTP de l'étude prospective canadienne multicentrique de validation du CTP pour le diagnostic de décès neurologique ont été regroupées à partir de 11 sites participants (INDex-CTP, ClinicalTrials.gov, NCT03098511). Des caractéristiques spatiales et temporelles ont été extraites en utilisant une combinaison de deux modules de convolution et utilisées pour prédire la mort neurologique. Les performances du modèle ont également été évaluées sur différentes catégories de blessures cérébrales. Les études de 217 patients ont été utilisées pour entraîner le modèle. Nous rapportons une AUC de 0,79 (IC95 % 0,76-0,82), un score F1 de 0,82 (IC95 % 0,80-0,83), une précision de 0,92 (IC95 % 0,91-0,93), un rappel de 0,76 (CI95 % 0,72-0,79) ainsi qu'une valeur prédictive négative de 0,49 (CI95 % 0,45-0,53). En raison de la petite taille d'échantillon, nous n'avons pas effectué de tests statistiques sur des sous-ensembles de lésions cérébrales, mais avons signalé une valeur prédictive négative du modèle présumé plus élevée sur des blessures cérébrales anoxiques avec 0,82 (CI95 % 0,77-0,87). Ce modèle montre des preuves préliminaires soutenant la faisabilité de développer un réseau neuronal profond pour classer les patients comateux comme étant neurologiquement décédés ou non. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour valider et améliorer le modèle en utilisant des ensembles de données plus vastes et diversifiés. / The diagnostic of brain death is a complex and chronophage step when evaluating patients in critical care suspected of being neurologically deceased. Although the clinical neurological criteria that determine brain death are mostly accepted worldwide, the diagnosis remains imperfect and often the use of ancillary tests such as brain computed tomography perfusion (CTP) are required to confirm it. The main objective of this work was to explore the feasibility of classifying brain death from CTP scans using deep learning. CTP studies from a multicenter prospective diagnostic cohort study with the primary objective of evaluating the diagnostic accuracy of neurological death using CTP were pooled from 11 participating sites (INDex-CTP, ClinicalTrials.gov, NCT03098511). Spatial and temporal features were extracted using a combination of two convolution modules and used to predict neurological death. The performance of the model was also evaluated on subsets of cerebral injuries. 217 patients' studies were used to train the model. We report an AUC of 0.79 (IC95% 0.76-0.82), a F1 score of 0.82 (IC95% 0.80-0.83), a precision of 0.92 (IC95% 0.91-0.93), a recall of 0.76 (CI95% 0.72-0.79) as well as a negative predictive value of 0.49 (CI95% 0.45-0.53). Due to a lack of sample size, we did not perform statistical tests on subsets of cerebral injury, but report suspected higher model negative predictive value on anoxic cerebral injury with 0.82 (CI95% 0.77-0.87). This model shows preliminary evidence supporting the feasibility of developing a deep neural network to classify comatose patients as neurologically deceased or not. Additional research is needed to validate and refine the model by employing larger and more diverse datasets.

Abdominal aortic aneurysm (AAA) is defined as a dilatation of the abdominal aorta exceeding the normal diameter by more than 50%. The standard and widely used approach to assess AAA size is by measuring the maximal diameter (Dmax). Currently, the main predictors of rupture risk are the Dmax, sex, and the expansion rate of the aneurysm. Yet, Dmax has some limitations. AAAs of vastly different shapes may have the same maximal diameter. Dmax lacks sensitivity for rupture risk, especially among smaller AAAs. Thus, there is a need to evaluate the susceptibility of a given AAA to rupture on a patient-specific basis. We present the design concept and workflow of the AAA segmentation software developed at our institution. We describe the previous validation steps in which we evaluated the reproducibility of manual Dmax, compared software Dmax against manual Dmax, validated reproducibility of software Dmax and volume in cross-sectional and longitudinal studies for detection of AAA growth, and evaluated the reproducibility of software measurements in unenhanced computed tomographic angiography (CTA) and in the presence of stent-graft. In order to define new geometric features associated with rupture, we performed a case-control study in which we compared 63 cases with ruptured or symptomatic AAA and 94 controls with asymptomatic AAA. Univariate logistic regression analysis revealed 14 geometric indices associated with AAA rupture. In the multivariate logistic regression analysis, adjusting for Dmax and sex, the AAA with a higher bulge location and higher mean averaged surface area were associated with AAA rupture. Our preliminary results suggest that incorporating geometrical indices obtained by segmentation of CT shows a trend toward improvement of the classification accuracy of AAA with high rupture risk at CT over a traditional model based on Dmax and sex alone. Larger longitudinal studies are needed to verify the validity of the proposed model. Addition of flow and biomechanical simulations should be investigated to improve rupture risk prediction based on AAA modeling. / Un anévrysme de l'aorte abdominale (AAA) est défini par une dilatation de plus de 50% par rapport au diamètre normal. La méthode standard et largement répandue pour mesurer la dimension d'un AAA consiste à mesurer le diamètre maximal (Dmax). Présentement, les principaux prédicteurs de risque de rupture sont le Dmax, le sexe et le taux d'expansion d'un anévrysme. Toutefois, le Dmax a certaines limitations. Des AAAs de formes très différentes peuvent avoir le même diamètre maximal. Le Dmax manque de sensibilité pour détecter le risque de rupture, en particulier pour les petits anévrysmes. Par conséquent, il y a un besoin d'évaluer de manière spécifique et individuelle la susceptibilité de rupture d'un AAA. Nous présentons le concept et le flux de travail d'un logiciel de segmentation des AAAs développé à notre institution. Nous décrivons les étapes antérieures de validation: évaluation de la reproductibilité du Dmax manuel, comparaison de Dmax par logiciel avec Dmax manuel, validation de la reproductibilité du Dmax et volume par logiciel dans des études transversale et longitudinale pour la détection de croissance et évaluation de la reproductibilité de mesures sur angiographie par tomodensitométrie et en présence d'endoprothèse. En vue d’identifier de nouveaux paramètres géométrique associés avec le risque de rupture, nous avons réalisé une étude cas-témoin comparant 63 cas avec AAA rompu ou symptomatique et 94 contrôles avec AAA asymptomatique. Une analyse de régression logistique univariée a identifié 14 indices géométriques associés avec une rupture de AAA. Dans l'analyse de régression logistique multivariée, en ajustant pour le Dmax et le sexe, les AAA avec un bombement plus haut situé et une surface moyenne plus élevée étaient associés à une rupture. Nos résultats préliminaires suggèrent que l'inclusion d'indices géométriques obtenus par segmentation de tomodensitométrie tend à améliorer la classification de AAA avec un risque de rupture par rapport à un modèle traditionnel seulement basé sur le Dmax et le sexe. De plus larges études longitudinales sont requises pour vérifier la validité du modèle proposé. Des simulations de flux et biomécaniques devraient être envisagées pour améliorer la prédiction du risque de rupture basée sur la modélisation d'anévrysmes. / This thesis was created in Word and converted to PDF using Mac OS X 10.7.5 Quartz PDFContext.

La radiothérapie est une des méthodes principales utilisée dans le traitement thérapeutique des tumeurs malignes. Pour améliorer son efficacité, deux problèmes essentiels doivent être soigneusement traités : la prédication fiable des résultats thérapeutiques et la segmentation précise des volumes tumoraux. La tomographie d’émission de positrons au traceur Fluoro- 18-déoxy-glucose (FDG-TEP) peut fournir de manière non invasive des informations significatives sur les activités fonctionnelles des cellules tumorales. Les objectifs de cette thèse sont de proposer: 1) des systèmes fiables pour prédire les résultats du traitement contre le cancer en utilisant principalement des caractéristiques extraites des images FDG-TEP; 2) des algorithmes automatiques pour la segmentation de tumeurs de manière précise en TEP et TEP-TDM. La théorie des fonctions de croyance est choisie dans notre étude pour modéliser et raisonner des connaissances incertaines et imprécises pour des images TEP qui sont bruitées et floues. Dans le cadre des fonctions de croyance, nous proposons une méthode de sélection de caractéristiques de manière parcimonieuse et une méthode d’apprentissage de métriques permettant de rendre les classes bien séparées dans l’espace caractéristique afin d’améliorer la précision de classification du classificateur EK-NN. Basées sur ces deux études théoriques, un système robuste de prédiction est proposé, dans lequel le problème d’apprentissage pour des données de petite taille et déséquilibrées est traité de manière efficace. Pour segmenter automatiquement les tumeurs en TEP, une méthode 3-D non supervisée basée sur le regroupement évidentiel (evidential clustering) et l’information spatiale est proposée. Cette méthode de segmentation mono-modalité est ensuite étendue à la co-segmentation dans des images TEP-TDM, en considérant que ces deux modalités distinctes contiennent des informations complémentaires pour améliorer la précision. Toutes les méthodes proposées ont été testées sur des données cliniques, montrant leurs meilleures performances par rapport aux méthodes de l’état de l’art. / Radiation therapy is one of the most principal options used in the treatment of malignant tumors. To enhance its effectiveness, two critical issues should be carefully dealt with, i.e., reliably predicting therapy outcomes to adapt undergoing treatment planning for individual patients, and accurately segmenting tumor volumes to maximize radiation delivery in tumor tissues while minimize side effects in adjacent organs at risk. Positron emission tomography with radioactive tracer fluorine-18 fluorodeoxyglucose (FDG-PET) can noninvasively provide significant information of the functional activities of tumor cells. In this thesis, the goal of our study consists of two parts: 1) to propose reliable therapy outcome prediction system using primarily features extracted from FDG-PET images; 2) to propose automatic and accurate algorithms for tumor segmentation in PET and PET-CT images. The theory of belief functions is adopted in our study to model and reason with uncertain and imprecise knowledge quantified from noisy and blurring PET images. In the framework of belief functions, a sparse feature selection method and a low-rank metric learning method are proposed to improve the classification accuracy of the evidential K-nearest neighbor classifier learnt by high-dimensional data that contain unreliable features. Based on the above two theoretical studies, a robust prediction system is then proposed, in which the small-sized and imbalanced nature of clinical data is effectively tackled. To automatically delineate tumors in PET images, an unsupervised 3-D segmentation based on evidential clustering using the theory of belief functions and spatial information is proposed. This mono-modality segmentation method is then extended to co-segment tumor in PET-CT images, considering that these two distinct modalities contain complementary information to further improve the accuracy. All proposed methods have been performed on clinical data, giving better results comparing to the state of the art ones.

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