Academic literature on the topic 'Correction de déformations'

La correction chirurgicale d’un trouble statique de l’avant-pied ou de l’arrière-pied est fondée sur une évaluation clinique complétée par des radiographies conventionnelles et une tomodensitométrie avec reconstruction. En peropératoire, les traits d’ostéotomies et les corrections angulaires manquent de précision. La tomodensitométrie préopératoire est actuellement de pratique courante. Nos objectifs étaient de visualiser, après impression du modèle en trois dimensions (3D), les déformations et de les corriger avec précision dans les trois plans de l’espace. La méthodologie utilisée est comparable à celle de l’orthodontie avec grande précision. Dans notre expérience, nous avons obtenu une reproduction identique à la déformation clinique avec possibilité de procéder à la correction 3D de la déformation à la même échelle que l’original. L’utilisation de fantômes en cas d’ostéosynthèse autorise un prémoulage. Cette étape expérimentale est une approche technique objective peu coûteuse du geste à réaliser. Dans un deuxième temps, il apparaît possible de réaliser un cadre externe stérile pour guider avec une approche mini-invasive le trait d’ostéotomie dans les trois plans de l’espace. Cette approche méthodologique fondée sur un traitement d’image après tomodensitométrie a montré sa faisabilité et est une approche innovante pour la conceptualisation de la prise en charge chirurgicale des cals vicieux et des déformations complexes du pied.

Le but de cette étude rétrospective est d'évaluer l'efficacité du fixateur externe circulaire appliqué suivant les principes d'Ilisarov dans le traitement de pseudarthroses diaphysaires. Notre taux de consolidation obtenu est de 91%. Les complications relatives au traitement chirurgical et les raisons de nos échecs ont été analysées. De janvier 1986 à février 1996, 23 patients ont été inclus dans cette étude avec un suivi moyen de 65 mois. La période de fixation externe a été de 209 jours en moyenne. 21 patients ont obtenu une consolidation. Les échecs ont été attribués à un contact interfragmentaire inadéquat. Le problème principal en cours de traitement a été l'infection le long du trajet des broches du fixateur. Les complications tardives sont représentées par des déformations axiales résiduelles après correction, les refractures et les raideurs articulaires à proximité du site de pseudarthrose. Le fixateur externe circulaire demeure utile dans le traitement des pseudarthroses diaphysaires, en particulier celles compliquées par une infection ou un raccourcissement posttraumatique.

La réalité augmentée permet d'aider les chirurgiens à localiser pendant l'opération la position des structures d'intérêt, comme les vaisseaux sanguins. Dans le cadre de la chirurgie laparoscopique, les modèles 3D affichés durant l'intervention ne correspondent pas à la réalité à cause des déformations dues au pneumopéritoine. Cette thèse a pour objectif de corriger ces déformations afin de fournir un modèle du foie réaliste. Nous proposons de déformer le modèle préopératoire du foie à partir d'une acquisition intraopératoire de la surface antérieure du foie. Un champ de déformations entre les modèles préopératoire et intraopératoire est calculé à partir de la distance géodésique à des repères anatomiques. De plus, une simulation biomécanique du pneumopéritoine est réalisée pour prédire la position de la cavité abdomino-thoracique qui est utilisée comme condition limite. L'évaluation de cette méthode montre que l'erreur de position du foie et de ses structures internes est réduite à 1cm
Augmented reality can provide to surgeons during intervention the positions of critical structures like vessels. The 3D models displayed during a laparoscopic surgery intervention do not fit to reality due to pneumperitoneum deformations. This thesis aim is to correct these deformations to provide a realistic liver model during intervention. We propose to deform the preoperative liver model according to an intraoperative acquisition of the liver anterior surface. A deformation field between the preoperative and intraoperative models is computed according to the geodesic distance to anatomical landmarks. Moreover, a biomechanical simulation is realised to predict the position of the abdomino-thoracic cavity which is used as boundary conditions. This method evaluation shows that the position error of the liver and its vessels is reduced to 1cm

Les études des déformations de surface en relation avec l'activité volcanique permettent de quantifier les phénomènes de transfert de magma qui s'opèrent dans les structures superficielles et profondes d'un édifice volcanique. Ces études s'appuient essentiellement sur l'utilisation de séries temporelles acquises par des réseaux de récepteurs GNSS installés sur les flancs de l'édifice volcanique et sur l'utilisation d'images acquises par des satellites équipés de capteurs à ouverture de synthèse. Les objectifs de ce travail ont été de mettre en œuvre sur deux des volcans les plus actifs du monde des méthodes numériques pour détecter, analyser et interpréter les déformations du sol associées à l'activité. Sur le Piton de la Fournaise, nous avons analysé l'évolution spatiale et temporelle du champ de déplacement entre l'éruption historique d'avril 2007 et octobre 2014 à partir de l'analyse de mesures continues acquises par les stations GNSS et de longues séries temporelles d'images radar Cosmos-Skymed et TerraSAR acquises en bande X. Pour le traitement des données radars, nous avons adopté une approche classique qui exploite la redondance d'information dans les interférogrammes et nous avons mis en œuvre une méthode originale de correction des effets troposphériques reposant sur la décomposition des signaux radars en valeurs singulières. La complexité spatiale et temporelle du champ de déplacement obtenu indique qu'une partie importante de l'édifice volcanique est affectée par des déformations d'origines diverses qui se superposent spatialement et temporellement. Ainsi, on observe des processus de subsidence qui ne s'accompagnent pas de déplacements horizontaux sur les coulées de lave récentes. Nous montrons qu'il existe une relation linéaire entre cette subsidence et l'épaisseur de la coulée et que son amplitude décroit avec le temps. Ces relations nous permettent de construire une loi empirique pour estimer la contribution de ce processus dans le champ de déformation. Nous observons également que le cône central subside de manière persistante durant la période étudiée. Nous interprétons cette subsidence comme l'expression d'une relaxation des contraintes provoquée par l'effondrement de plus de 350 m du Dolomieu survenu lors de l'éruption d'avril 2007. Enfin, nous montrons qu'une large partie du flanc est de l'édifice volcanique est affectée d'un mouvement lent le long de la pente entre 2007 et 2014. L'absence d'évidences sur la structure et sur la rhéologie de l'édifice nous amène à explorer différentes hypothèses pour expliquer l'origine de ce glissement qui pourrait être contrôlé par les propriétés frictionnelles des roches le long d'un ou de plusieurs plans de faille, ou bien être l'expression d'une déformation ductile dépendante de la viscosité du milieu. Le Llaima est un large strato-volcans andin dont les processus de déformations sont mal compris à cause principalement de la complexité de son mode de fonctionnement mais, également, aussi par l'absence de réseaux d'observation au sol. Dans ce contexte, les potentialités des données radar pour le suivi des déformations de surface de ces volcans constituent un intérêt scientifique majeur
We address in this dissertation the use of Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) to measure and characterize the ground surface deformation at two volcanoes - Piton de la Fournaise (La Réunion Island, France) and Llaima (Chile). For Piton de la Fournaise, we analyzed the spatial pattern and temporal evolution of the ground displacement between the historical March-April 2007 eruption and October 2014, based on continuous measurements recorded by GNSS stations and X band COSMO-SkyMed and TerraSAR-X/TanDEM-X time series analysis. For the processing of radar data, we adopted a classical InSAR time series approach that exploits the information redundancy in the interferograms and we implemented an original method for correcting artifacts based on the principal component decomposition. The spatial and temporal complexity of the obtained deformation field indicates that an important part of the volcanic edifice is affected by deformations of various origins that overlap spatially and temporally. We observe also subsidence processes that are not accompanied by horizontal displacements in recent lava fields. We show that there exists a linear relationship between the subsidence and the thickness of lava and that the amplitude of subsidence decreases with time. These relationships allow us to construct an empirical law to estimate the contribution of post-lava emplacement process in the deformation field. We also observe that the Central Cone subsides persistently during the study period. We interpret this subsidence as the expression of a relaxation of the stresses caused by the Dolomieu collapse during the March-April 2007 eruption. Finally, we show that a widespread time-dependent moving sector on the Eastern Flank is affected by downslope motion during the 2007-2014 period. The uncertainties on both the structure and rheology parameters of the edifice leads us to explore different hypotheses to explain the origin of this flank motion which could be controlled by the frictional properties of the rocks along one or more fault planes, or be the expression of a dependent ductile deformation of the viscosity of the medium. Llaima is a large Andean stratospheric volcano whose deformation processes are poorly understood not only because of the complexity of its functioning mode but also because of the absence of observation networks on the ground. In this context, the potential of radar data for monitoring the ground deformations of these volcanoes is a main scientific interest. However, the complex environment conditions (steep slopes, snow- or ice-capped summit, dense vegetation cover, and strong tropospheric artifacts) and limited amount of available radar data make it challenging to accurately measure ground displacement with InSAR

La scoliose dégénérative et le déséquilibre antérieur sont des problèmes courants chez les personnes âgées. Afin d'améliorer la qualité de vie, il est conseillé à certains patients de subir une correction chirurgicale. La correction chirurgicale de l'équilibre sagittal entraîne diverses complications, parmi lesquelles les ruptures de tiges qui jouent un rôle central, surtout à long terme. Des études de suivi de patients ont montré qu’une rupture du matériel d’ostéosynthèse est observée chez environ 20% d’entre eux. Le cœur de ce travail de thèse a consisté à développer un modèle éléments finis (MEF) complet du rachis sain. La géométrie utilisée pour la création du MEF a été définie à partir de coupes scanner d’un sujet sain de 47 ans. Des propriétés mécaniques issues d’une large revue bibliographique ont été implémentées aux différentes structures. Afin de vérifier la réponse du MEF ainsi développé, deux types de validation ont été réalisées, en termes d’amplitude de mouvement (ROM), ainsi qu’en termes de fréquences propres et déformées modales correspondantes. Pour l’étude du matériel d’ostéosynthèse, quatre configurations d’instrumentations du MEF ont alors été proposées. Nous avons présenté, pour la première fois, la validation d’un MEF d’une colonne flexible instrumentée en termes de ROM, ainsi que en termes des déformations des tiges principales. En outre, d'autres paramètres mécaniques tels que le champ de pression au niveau des disques/cages, de forces dans les têtes des vis et de la distribution des contraintes de type Von Mises dans les tiges principales ont été évalués. Les études des MEF lombaire instrumentés dans les quatre modes de sollicitations (flexion d'extension, inflexion latérale et torsion), a permis de démontrer que le maximum de contrainte de Von Mises (situé dans les tiges principales) est corrélé avec la zone où se produisent la majorité des fractures. La configuration bilatérale à double tiges avec cages intersomatiques permet néanmoins de réduire au mieux les contraintes de Von Mises calculées/exercées sur les fixateurs rachidiens ce qui présente un risque minimal de rupture de tiges. Une étude complémentaire à également été menée consistant à étudier le MEF d’une colonne vertébrale instrumentée de T10 jusqu’au bassin. Nous avons constaté, que lors d’une instrumentation de la partie thoraco-lombaire, les résultats obtenus numériquement étaient plus critique que lors d’une instrumentation de la partie lombaire seule, notamment en termes de contraintes maximales calculées dans les tiges. Le MEF du rachis développé dans le cadre de ce travail de thèse est véritable outil pouvant être désormais utilisé, afin d’évaluer d’autres techniques d’instrumentation chirurgicale par la méthode des éléments finis
Degenerative scoliosis and sagittal imbalance are common problems in the older population. In order to improve the quality of life, some patients are recommended to undergo surgical correction. Surgical correction of the sagittal balance can lead to various complications, including rod fractures, which play a central role in the long term. Patient follow-up studies have shown that a rupture of the osteosynthesis material is observed in about 20% of patients. The main focus of the curent work was the development of a complete finite element model (FEM) of the healthy spine. The geometry of the FEM was based on a CT-scan of a healthy 47-year-old volunteer. Mechanical properties were taken from a wide literature review and implemented. In order to ensure the biofidelity, the spinal FEM was widely validated in terms of range of motion (ROM) and modal analysis against multiple experimental studies from the literature. For the study of osteosynthesis material, four instrumented FEMs of the lumbar spine with different configurations were proposed. For the first time, a validation was performed on instrumented flexible spine FEMs against ROM as well as strains in the main rods. In addition, other mechanical parameters such as intradiscale pressure, forces in the screw heads and the distribution of Von Mises stresses in the main rods were calculated to evaluate the studied instrumented configurations. Outcome of the present study of the four instrumented lumbar FEMs in four loading modes (extension flexion, lateral inflection and torsion) indicated that the maximum Von Mises stress (located in the main rods) is correlated with the area of rod fractures reported in patient follow up studies. However, the bi-lateral double rod configuration with interbody cages produced the higher Von Mises stress reduction on spinal fixators which represents a minimal risk of rod failure. A complementary study was also carried out to investigate the FEM of an instrumented spine from T10 to the pelvis. The results showed that an extension of the instrumentation thoracic part, the numerically obtained values were more critical than during an instrumentation of the lumbar part alone, especially in terms of maximum stresses calculated in the principal rods. The developed spinal FEM can be an effective and efficient tool to evaluate other surgical instrumentation techniques using the finite element method

L'échographie est un outil qui s'impose de plus en plus dans le domaine des Gestes Médico-Chirurgicaux Assistés par Ordinateur (GMCAO). Les médecins et les chirurgiens disposent en conséquence d'un excellent outil de travail qui les aide à planifier et surtout à réaliser des interventions chirurgicales. Pour cela, ils ont besoin également de logiciels automatiques et faciles à utiliser fondés sur d'algorithmes robustes, précis et rapides. L'objectif majeur de cette thèse est d'exploiter la dualité segmentation- recalage pour extraire de l'information pertinente des images échographiques. Cette information permettra ensuite le recalage automatique et précis des structures anatomiques contenues dans le modèle pré-opératoire issu de l'imagerie TDM/IRM et des données per-opératoires contenues dans les images échographique. Le résultat du recalage sera utilisé ultérieurement pour prêter assistance à un outil guidé par ordinateur. Dans une première partie, nous proposons des méthodes de filtrage, segmentation et calibrage des images échographiques. Un intérêt majeur a été accordé au développement des algorithmes de traitement robustes, précis et rapides. Une deuxième partie a été dédiée à la dualité segmentation-recalage et à la compensation des déformations élastiques des tissus mous. Des algorithmes de segmentation de haut niveau des images échographiques ont été développés. Ils se fondent sur la fusion des résultats fournis par la segmentation de bas niveau, des connaissances anatomiques a priori et de l'information apportée par le modèle pré-opératoire. La troisième partie est réservée à la description détaillée des applications et à l'interprétation des résultats. Les applications traitées sont : l'orthopédie du rachis - visée pédiculaire, l'orthopédie du bassin - visée sacro-iliaque, la radiothérapie de la prostate et la ponction d'un épanchement péricardique. Finalement, les développements futurs de cette approche sont discutés.

Le procédé de soudage par friction malaxage ou Friction Stir Welding (FSW), est un procédé récent utilisé pour le soudage de pièces métalliques avec différentes applications dans les industries aéronautique, automobile, spatiale et ferroviaire. Les robots industriels sériels peuvent être utilisés comme moyen de soudage FSW mais, à cause de leur rigidité, ils se déforment sous l’effet des forces générées par le procédé. Ceci entraîne une déviation de trajectoire de l’outil de soudage en position et en orientation qui induit des défauts dans le cordon de soudure. Dans ce travail, deux méthodes de correction de déviations ont été développées. La première méthode est basée sur l’estimation des déviations en position et en orientation dans l’espace cartésien à partir des modèles du robot et de déformation élasto-statique des corps et transmissions. Les déviations estimées permettent de développer une approche de programmation de trajectoires adaptées au soudage FSW robotisé. Contrairement aux méthodes d’interpolation linéaire généralement envisagées, cette approche utilise des approximations de trajectoires par des courbes de Bézier ou B-splines. Les validations expérimentales pour des trajectoires complexes, avec un robot Kuka KR500-2MT, ont permis d’obtenir une déviation résiduelle moyenne de l’ordre de 0,3 mm et des cordons de soudure sans défauts. Cette précision de trajectoire atteinte pour le FSW permet de considérer une exploitation industrielle de la solution développée. La deuxième méthode de correction des déviations utilise un asservissement de position en temps réel avec un capteur de profil laser 2D dans la boucle de retour. Deux synthèses de lois de commande ont été explorées pour cet asservissement. Malgré les perturbations externes liées aux contraintes du procédé, les résultats expérimentaux sur des trajectoires de soudage rectilignes et curvilignes montrent une bonne stabilité de l’asservissement et conduisent à une déviation résiduelle moyenne de l’ordre de 0,1 mm. Les intérêts et les difficultés de la mise en œuvre de cette deuxième méthode ont également été mis en exergue
Friction Stir Welding (FSW) is a recent process used for welding metallic parts in aerospace, automotive, and railway industries. Serial industrial robots may be used as FSW welding machines, but because of their lack of stiffness, they undergo elastic deformation under the effect of stresses produced by the process. This causes a welding tool path deviation both in position and orientation, which induces defects in the weld seam. In this work, two path correction methods were developed. The first method is based on the prediction of the position and orientation deviations in the cartesian space from robot models and stiffness model of the links and the joints. The knowledge of tool deviations enabled the synthesis of a path programming approach adapted for robotic FSW. Unlike linear interpolation methods often used, this approach is based on approximations of the adapted path by Bézier or B-splines curves. Experimental validations on a Kuka KR500-2MT robot welding complex paths showed an average residual deviation of 0.3 mm and weld seams without defects. The path accuracy achieved makes it possible to consider an industrial exploitation of the developed solution. The second proposed correction method uses position feedback with a 2D laser profile sensor in the feedback loop for real-time measurement of deviations. Two controllers were designed to correct the deviations. In spite of the external disturbances related to the constraints of the process, experimental results obtained on straight and curvilinear welding paths showed the stability of the feedback loop and a mean residual deviation of 0.1 mm was achieved. The interests and difficulties of deploying this second method were also highlighted

Avec le développement actuel des nano-technologies, la demande en matière d'étude du comportement des matériaux à des échelles micro ou nanoscopique ne cesse d'augmenter. Pour la mesure de forme ou de déformations tridimensionnelles à ces échelles de grandeur, l'acquisition d'images à partir d'un Microscope électronique à Balayage (MEB) couplée à l'analyse par corrélation d'images numériques s'est avérée une technique intéressante. Cependant, un MEB est un outil conçu essentiellement pour de la visualisation et son utilisation pour des mesures tridimensionnelles précises pose un certain nombre de difficultés comme par exemple le calibrage du système et la correction des fortes distorsions (spatiales et temporelles) présentes dans les images. De plus, le MEB ne possède qu'un seul capteur et les informations tridimensionnelles souhaitées ne peuvent pas être obtenues par une approche classique de type stéréovision. Cependant, l'échantillon à analyser étant monté sur un support orientable, des images peuvent être acquises sous différents points de vue, ce qui permet une reconstruction tridimensionnelle en utilisant le principe de vidéogrammétrie pour retrouver à partir des seules images les mouvements inconnus du porte-échantillon. La thèse met l'accent sur la nouvelle technique de calibrage et de correction des distorsions développée car c'est une contribution majeure pour la précision de la mesure de forme et de déformations 3D aux échelles de grandeur étudiées. Elle prouve que, contrairement aux travaux précédents, la prise en compte de la dérive temporelle et des distorsions spatiales d'images est indispensable pour obtenir une précision de mesure suffisante. Les principes permettant la mesure de forme par vidéogrammétrie et le calcul de déformations 2D et 3D sont aussi présentés en détails. Enfin, et dans le but de valider nos travaux et démontrer en particulier la précision de mesure obtenue, des résultats expérimentaux issus de différentes applications sont présentés
With the current development of nano-technology, there exists an increasing demand for three-dimensional shape and deformation measurements at this reduced-length scale in the field of materials research. Images acquired by Scanning Electron Microscope (SEM) systems coupled with analysis by Digital Image Correlation (DIC) is an interesting combination for development of a high magnification measurement system. However, a SEM is designed for visualization, not for metrological studies, and the application of DIC to the micro- or nano-scale with such a system faces the challenges of calibrating the imaging system and correcting the spatially-varying and time-varying distortions in order to obtain accurate measurements. Moreover, the SEM provides only a single sensor and recovering 3D information is not possible with the classical stereo-vision approach. But the specimen being mounted on the mobile SEM stage, images can be acquired from multiple viewpoints and 3D reconstruction is possible using the principle of videogrammetry for recovering the unknown rigid-body motions undergone by the specimen. The dissertation emphasizes the new calibration methodology that has been developed because it is a major contribution for the accuracy of 3D shape and deformation measurements at reduced-length scale. It proves that, unlike previous works, image drift and distortion must be taken into account if accurate measurements are to be made with such a system. Necessary background and required theoretical knowledge for the 3D shape measurement using videogrammetry and for in-plane and out-of-plane deformation measurement are presented in details as well. In order to validate our work and demonstrate in particular the obtained measurement accuracy, experimental results resulting from different applications are presented throughout the different chapters. At last, a software gathering different computer vision applications has been developed

La lutte contre le cancer a vu l'émergence de nouvelles technologies permettant d'améliorer le soin aux patients. Parmi celles-ci, la thermo-ablation par laser est une des techniques de destruction in situ des tumeurs les plus récentes. Elle consiste à plonger la fibre optique au cœur d'une tumeur en insérant un guide au travers de la peau. La diode laser émettrice de lumière permet ensuite de brûler localement la tumeur sans abord chirurgical, le patient pourra ainsi quitter plus rapidement l'hôpital. Les énormes avantages de cette thérapie sont cependant limités par la difficulté du geste à réaliser. Pour se guider durant les différentes étapes, le chirurgien pourra utiliser l'imagerie par résonance magnétique.
L'objectif de cette thèse, qui bénéficie du soutien de la Région Nord Pas de Calais et du CHRU de Lille de 2005 à 2007, est de fournir des outils pour l'assistance par IRM de la thermo-ablation par laser. Les différents développements offriront ainsi non seulement un outil de préparation à cet acte complexe (visualisation en trois dimensions des tumeurs du patient, calcul de la trajectoire optimale pour éviter la perforation de structures anatomiques vitales ...) mais également des outils d'assistance per-opératoire (positionnement du guide assisté par la stéréovision sur les premiers centimètres, évaluation des dommages thermiques de la zone traitée...).
Lors de cette première phase, nous nous sommes concentrés sur les tumeurs hépatiques, qui demeurent une réelle difficulté, tout en proposant un système pouvant être adapté à toute tumeur abdominale.

Nous avons développé un inclinomètre longue base à mercure-silice. Sur un site tests nous avons obtenu 3 années d'enregistrement montrant les ondes de marées avec un niveau de bruit de 5x10-9 rad. Nous obtenons une stabilité maximale de 0. 1 urad/mois. Nous avons également observé les ondes de surface excitées par le seisme du Pérou Mw=8. 4. Cependant, l'inconvénient principaldes inclinomètres longue base est la sensibilité des matériaux. Nous avons développé un modèle nous permettant de comprendre l'aspect dynamique des influences thermiques. Cela nous a permis d'élaborer un capteur "dit à double niveau" respectant les critères géométriques définis par le modèle. Des mesures continues d'inclinaison et de déformation ont débuté en octobre 2002 dans le Golfe de Corinthe en Grèce. Depuis mi-avril 2003, nous obtenons une stabilité maximale de 1 urad/an en direction EO et une résolution de 10-9 rad sur les inclinomètres confirmée par l'observation de petites déformations
Tilt and strain continuous monitoring started in October 2002 in the Trizonia island, in the Gulf of Corinth, in order to detect possible strain transients in the rift. The tiltmeter are 15 m long and buried in trenches at a depth of 2. 2 m. The strain is measured by a Sacks-Evertson dilatometer cemented in a borehole at a depth of 146 m, with a few 10-10 resolution at short period. A 1h-lasting, 1,5(10-7 strain transient has been recorded on the dilatometer, related to a seismic swarm that occurred 15 km away. This anomaly was not observed, by neither the tiltmeters, nor by a large band seismometer (CMG3), nor by some piezometers probably because of a lack of resolution of these instruments present in the Gulf. At this time, the resolution of the tiltmeters was only 10-8 rad, due to a perviousness in the presence of wind. Despite this, we have observed tidal waves with an amplitude of 10-7rad. Since mid-April 2003, we have improved the resolution by a factor of 10 to 10-9 rad, wich is confirmed by the detection of deformations produced by the free oscillations of the Gulf, with an amplitude of 2x10-9 rad and period ranging between 8 and 40 minutes. We can also see these small deformations on the dilatometer. The first 15 month of tilt measurements in direction NS have an insufficient instrumental stability for long term measurements, with a variation of 22 urad/year, but is steadily decreases reaching now 15. 9 urad/year. The tiltmeters in direction EO have a completely satisfactory stability, with a tilt variation of around 1 urad/an

L’Institut Clément Ader Albi (ICAA) et l’Institut von Karman (IVK) mènent depuis un certain nombre d’années des travaux sur la radiométrie IR dans le but de faire de la thermographie quantitative (mesure de température vraie sans contact). Ces travaux ont permis d’explorer les potentialités de plusieurs bandes spectrales : 8-12µm, 3-5µm et plus récemment la bande 0,75-1,7µm (proche IR) à l’aide de caméras CCD (Si) ou VisGaAs. Les travaux effectués dans ce domaine spectral ont permis de mettre en évidence un certains nombre de perturbations renforcées par les hautes températures(T>800°C). Cette thèse aborde de façon détaillée le traitement d’un certain nombre de grandeurs d’influence liées à la mesure de différents paramètres dans le domaine du proche IR mais également étendus aux domaines du visible et de l’IR. La première de ces grandeurs est l’émissivité dont le traitement a déjà été abordé par d’autres études. La seconde grandeur d’influence touche plus particulièrement à la localisation des points chauds sur l’objet et la distorsion du champ de température apportée par les effets convectifs présents autour d’un objet à haute température, elle est le coeur de cette thèse. En effet, lorsqu’une pièce chaude se trouve dans un milieu ambiant beaucoup plus froid, il se crée un gradient de température et donc d’indice de réfraction autour de la pièce. Or les caméras travaillant dans les différentes bandes spectrales vont être plus ou moins sensibles à ces variations d’indices de réfraction du fait de la dépendance de l’indice optique avec la longueur d’onde et de la résolution spatiale de la caméra utilisée. Ce phénomène, appelé effet mirage, entraîne inévitablement une déformation des informations spatiales reçues par la caméra. Le but de cette thèse a donc été d’estimer et de proposer une première approche pour corriger l’erreur faite sur la mesure de température et/ou de déformation faites par caméras sur des pièces chaudes. La démarche générale du travail a donc été dans un premier temps de calculer le champ de température autour de l’objet considéré en se ramenant d’abord à des cas simplifiés. On en a déduit alors le champ de réfraction entraînant une « déformation » de l’objet, en faisant le lien entre T et n. Cette étape correspond à l’approche numérique de notre étude. Cette étape numérique a été réalisé à l’aide d’un outil de lancer de rayons développée à l’ICA. L’approche expérimentale a consisté à l’utilisation de méthodes telle que la BOS (Background Oriented Schlieren), la PIV, la srtioscopie afin de déduire le champ de déplacements provoqué par le panache convectif. Ces résultats ont été comparés à la méthode numérique et ceci pour différentes longueurs d’ondes. Enfin, une stratégie de correction d’images perturbées a été abordé à l’aide de méthodes telles que la transformée d’Abel inverse afin de remonter au champ d’indice de réfraction 2D axisymétrique à partir d’une déformation plane.

L'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) présente deux caractéristiques principales. La première, sa capacité à manipuler le contraste, constitue son principal avantage par rapport aux autres modalités d'imagerie. Cela permet d'obtenir des informations complémentaires pour une meilleure détectabilité et une meilleure précision dans le diagnostic. Cela est particulièrement appréciable pour les pathologies du myocarde. La seconde caractéristique de l'IRM est également l'un de ces principaux inconvénients : le processus d'acquisition est relativement lent. De ce fait, les mouvements du patient constituent un obstacle important puisqu'ils perturbent ce processus d'acquisition, ce qui se traduit par des artéfacts dans l'image reconstruite. L'imagerie cardiaque et abdominale sont donc particulièrement sensibles à cette problématique du mouvement. L'objectif de cette thèse est donc de proposer une méthode de correction de mouvement intégrable dans un contexte multi-contraste. Nous avons étudié dans un premier temps la question de la correction de mouvement seule. Pour cela, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la méthode GRICS déjà développée au laboratoire IADI. Cette méthode permet la reconstruction conjointe d'une image sans artéfact et d'un modèle de mouvement non rigide permettant de corriger les déplacements qui surviennent pendant l'acquisition. Le premier apport majeur de cette thèse a consisté à améliorer la méthode GRICS, notamment pour l'adapter à l'imagerie volumique 3D. Il s'agit d'une nouvelle méthode de régularisation adaptative particulièrement adaptée au problème inverse posé dans GRICS. Le second apport majeur de cette thèse a consisté à gérer la correction de mouvement GRICS de manière conjointe sur des acquisitions présentant des contrastes différents. Il s'agit de concevoir l'examen IRM comme un tout et d'exploiter au mieux les informations partagées entre les différents contrastes. Toutes ces méthodes ont été appliquées et validées par des simulations, des tests sur fantôme, sur volontaires sains et sur des patients dans la cadre d'études cliniques. L'application cardiaque a été particulièrement visée. Les méthodes développées ont permis d'améliorer le processus d'acquisition et de reconstruction dans le contexte clinique réel
Magnetic Resonance Imaging (MRI) has two main features. The first one, its ability to manipulate contrast, is a major advantage compared to the other imaging modalities. It allows to access complementary information for a better detectability and a diagnostic more accurate. This is especially useful for myocardium pathologies. The second feature of MRI is also one of its main drawbacks: the acquisition process is slow. Therefore, patient motion is a significant obstacle because it disturbs the acquisition process, which leads to artifacts in the reconstructed image. Cardiac and thoracic imaging are particularly sensitive to this motion issue. The aim of this thesis is to develop a new motion correction method that can be integrated in a multi-contrast workflow. In a first phase, we studied apart the motion correction problem. To do so, we focused more particularly on the GRICS method which was already developed in the IADI laboratory. This method allows the joint reconstruction of an image free from artifact and a non-rigid motion model that describes the displacements occurring during the acquisition. The first major contribution of this thesis is an improvement of the GRICS method consisting mainly in adapting it to the 3D imaging. This was achieved with a new adaptive regularization method that perfectly suits the inverse problem posed in GRICS. The second major contribution of this thesis consists in the simultaneous management of the motion correction on multiple acquisitions with different contrasts. To do so, the MRI examination is considered as a whole. Thus we make the most of information shared between the different contrasts. All these methods have been applied and validated by simulations, tests on phantom, on healthy volunteers and on patients as part of clinical studies. We aimed more particularly at cardiac MR. Finally the developed methods improve the acquisition and reconstruction workflow in the framework of a real clinical routine