Dissertations / Theses: 'Tomographie optique'

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Lanquart, J. P. "Tomographie optique des plasmas." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1985. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/213626.

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Defontaine-Caritu, Marielle. "Reconstruction optique de tomographies : application à la tomographie ultrasonore en réflexion." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMPD814.

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Abstract:

Les techniques de reconstruction tomographique sont toujours un sujet de recherche d'actualité. Des algorithmes de plus en plus sophistiqués s'adaptent de mieux en mieux aux techniques d'acquisition associées. Ces méthodes de reconstruction, malgré les énormes progrès de l'informatique, sont encore dépendantes du temps de calcul des machines, de leur encombrement et de leur coût élevé. Nous présentons un système de reconstruction optique, basé sur l'algorithme de rétroprojection en faisceaux droits parallèles. Les informations des projections sont codées optiquement, grâce à un ensemble modulateur et déflecteur acousto-optiques. Elles forment instantanément les images de rétroprojection optiques. Une caméra CCD placée au foyer image en fin de chaîne optique, assure l'intégration. La même séquence est mise en œuvre pour toutes les projections, et après une révolution complète de la caméra, restée en pause, on obtient sur la cellule l'image reconstruite de la coupe. Le seul facteur limitatif dans le temps concerne le temps d'acquisition des projections, qui est environ d'une seconde dans notre cas. Après avoir validé cette méthode à l'aide de projections simulées, nous avons entrepris de l'associer à un système d'acquisition ultrasonore. L'algorithme mis en œuvre sur la chaîne optique ne correspond pas à une méthode de reconstruction exacte. Cependant les images obtenues restituent correctement les structures explorées. Par ailleurs, dans le but de conduire à une reconstruction exacte, une dernière partie est consacrée aux améliorations envisagées concernant la chaîne optique.

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Apelian, Clément. "Imagerie Optique Multimodale des tissus par Tomographie Optique Cohérente Plein Champ." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLET009/document.

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Abstract:

La tomographie de cohérence optique plein champ est une technique de microscopie permettant d’imager un plan d’intérêt en profondeur dans un milieu diffusant. Cette technique a été utilisée pour l’examen de pièces opératoires dans un but de diagnostic en cancérologie. L’utilisation de cette technique permettrait en effet de fournir un outil de diagnostic peropératoire rapide et fiable, évitant ainsi de nombreuses procédures de réopération. Ces réopérations peuvent survenir lorsque – lors du diagnostic final par analyse de coupes histologiques – le pathologiste décèle la présence de tissus cancéreux restant, non retirés au cours de l’opération.L’OCT plein champ a montré de bons résultats pour cette application. Néanmoins, cette technique ne fournit qu’un contraste morphologique des tissus, ne permettant pas d’utiliser des critères de qualification des pièces opératoires basées – par exemple – sur la morphologie ou la densité cellulaire.Nous avons développé une nouvelle modalité d’imagerie basée sur l’OCT plein champ permettant de révéler un contraste métabolique dans le tissu à une échelle subcellulaire. Ce contraste permet de révéler les cellules précédemment non distinguées en OCT plein champ. Nous avons également utilisé la mesure quantitative de cette modalité pour réaliser des outils d’aide au diagnostic utilisant des approches d’apprentissage par ordinateur
Full filed optical coherence tomography is a microscopy imaging technique allowing to image a specific slice in a scattering medium, in depth. This technique has been used for the diagnosis of biopsy in cancerology. This technique could be an efficient and fast way to diagnose excised tissues during surgery. This would avoid numerous reoperations procedures. These reoperations are necessary when a pathologist suspects cancerous tissue to still be present in the patient, based on histological slide examination.FFOCT has shown promising results for that purpose. Nevertheless, this technique only gives a morphological contrast of tissues, which is not enough for applying some diagnostic criteria such as cell morphology or cell density.We developed a new imaging modality based on FFOCT allowing to reveal metabolic contrast in tissues at the subcellular scale. This contrast reveals cells previously indistinguishable with FFOCT. We also used this quantitative metric to propose tools to facilitate diagnosis, using machine learning approaches

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Zouaoui, Judy. "Tomographie optique diffuse multispectrale résolue en temps." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY071/document.

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Abstract:

La possibilité de déterminer précisément et de quantifier la composition des milieux biologiques est un défi pour l'imagerie médicale qui permettrait de diagnostiquer certaines maladies ou de mieux étudier les processus physiologiques. La tomographie optique diffuse (DOT) est une technique d'imagerie attrayante qui permet de façon non invasive, non-ionisante et potentiellement avec une grande spécificité de sonder les milieux en profondeur en utilisant la lumière dans le proche infrarouge et de reconstruire en trois dimensions leur composition. Pour obtenir les caractéristiques des chromophores endogènes (oxy- et désoxy-hémoglobine) enfouis dans un milieu très diffusant, une instrumentation optique dans le domaine temporel et multi-longueurs d'onde combinée à un algorithme de reconstruction en trois dimensions a été développée. Des mesures expérimentales ont été menées en géométrie de réflectance en éclairant avec un laser picoseconde un milieu perturbé (contenant une hétérogénéité) et en récupérant, pour plusieurs longueurs d'onde et multi-positions, la lumière rétrodiffusée via deux fibres optiques connectées à deux détecteurs dédiés et couplés à un système de comptage de photon unique. Le traitement des données de ces mesures résolues en temps a été réalisé en supposant que la propagation de la lumière est gouvernée par l'approximation de la diffusion et en utilisant une méthode basée sur la transformée de Mellin-Laplace. Des simulations et des expériences sur une gamme de milieux imitant les milieux biologiques ont démontré que cette technique médicale a le potentiel pour donner des images médicales quantitatives. Nous avons montré que l'on peut déterminer correctement la composition d'objets à 10 mm de profondeur absorbant faiblement. Pour de plus fortes profondeurs et des absorptions plus élevées, la valeur du coefficient d'absorption ou de la concentration est sous-estimée. En outre, l'imagerie multimodale apporte des améliorations dans la précision de la quantification en profondeur et donc peut être une bonne opportunité pour les futures applications cliniques de la DOT
In medical imaging, the ability to accurately retrieve and quantify the composition of turbid media is challenging and would enable to diagnose some diseases or to better study physiological processes. Diffuse optical tomography (DOT) is an attractive medical imaging technique which permits to probe in depth using near-infrared light and to reconstruct in three dimensions the composition of biological tissues non-invasively, non-ionizing and with potentially high specificity. To obtain endogenous chromophore (oxy- and desoxy-hemoglobin) features in the depth of a highly scattering medium, a multiwavelength time domain optical setup combined to a three-dimensional reconstruction algorithm was developed. Experimental measurements were conducted in reflectance geometry by illuminating a perturbed medium (with a heterogeneity) with a picosecond laser and by collecting, for several wavelengths and multi-positions, the backscattered light via two fibers connected to two dedicated detectors and coupled to a time-correlated single photon counting system. The data processing of these time-resolved measurements and those of a known reference medium was performed by supposing that the propagation of light is governed by the diffusion approximation and using a method based on Mellin-Laplace transform. Numerical and phantom experiments on series of objects similar to biological media demonstrate that this technique has the potential to give quantitative medical images. We have highlighted a correct quantification for the less absorbing objects at 10 mm depth while underestimation results at deeper depths and higher absorptions. Furthermore, the multimodal imaging brings improvements in quantification in depth and thus it can be a good opportunity to DOT for its future clinical applications

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Rilling, Madison. "Conception de systèmes tomographiques à imageurs multiples pour la dosimétrie à scintillation volumétrique." Doctoral thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66817.

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Abstract:

Cette thèse se cadre dans le développement de systèmes de dosimétrie à scintillation volumétrique. Étant donné la complexité des distributions de dose de radiation qu’impliquent les techniques modernes de traitement en radiothérapie externe, il est nécessaire d’avoir des outils cliniques offrant une mesure complète d’une distribution tridimensionnelle (3D) de dose administrée par un accélérateur linéaire médical. Des solutions prometteuses, ayant une capacité de mesure intéressante autant spatialement que temporellement, résident dans la dosimétrie à scintillation volumétrique. Dans le but de faciliter le développement de prototypes expérimentaux, cette thèse met de l’avant un processus de conception généralisé qui exploite les fonctionnalités de tracé réel de rayons d’un logiciel de conception optique. L’approche proposée permet une modélisation optique complète de systèmes tomographiques employant multiples caméras — de type standard ou plénoptique — pour imager la lumière fluorescente émise d’un volume scintillant sous l’effet de la radiation. La thèse fournit le bagage à la fois contextuel et théorique de la physique médicale et de l’ingénierie optique nécessaire à la compréhension et l’appréciation des travaux présentés, tout en cadrant la motivation de ceux-ci dans une réalité clinique, soit celle de la radiothérapie externe. Les contributions principales de la thèse se divisent en trois portions. D’abord, des travaux de simulation valident le processus généralisé de modélisation optique de systèmes à imageurs multiples et le calcul de leur modèle tomographique au moyen d’un logiciel de conception optique. Ensuite, à partir du processus de simulation de prototypes virtuels, une étude de faisabilité démontre la mise en application d’un prototype expérimental employant de multiples caméras plénoptiques pour des mesures volumétriques en dosimétrie à scintillation. Enfin, une analyse comparative entre l’emploi des caméras standards versus plénoptiques dans le contexte de tomographie à émission est présentée, puis des pistes à explorer sont discutées afin de mieux élucider la question de leur apport tomographique respectif. En somme, le processus de conception généralisé mis de l’avant dans cette thèse découple et simplifie les étapes de développement expérimental, offrant une flexibilité accrue de design de futurs outils cliniques pour la dosimétrie 3D. Ce travail ouvre la voie au développement d’une nouvelle génération de systèmes de dosimétrie à scintillation volumétrique.
This thesis simplifies and generalizes the developmental workflow of volumetric scintillation dosimetry systems. Due to the high complexity of radiation dose distributions delivered to patients by means of modern radiotherapy treatment techniques, it is essential to have clinical tools capable of measuring the full three-dimensional (3D) dose distributions delivered by medical linear accelerators. Imaging-based volumetric scintillation dosimetry offers promising solutions with potential for both high spatial and temporal resolution. To ease the development of experimental prototypes, this thesis puts forth a generalized design workflow based on the real ray tracing capabilities of optical design software. The proposed method allows for a complete and precise optical modeling of tomographic systems composed of multiple cameras, either standard or plenoptic, used to image the fluorescent light emission induced by radiation in translucent scintillator volumes. This thesis provides the reader with both the contextual and theoretical background in medical physics and optical engineering to understand fully and to appreciate the work carried out in the context of external beam radiation therapy. The main contributions of the thesis are three-fold. First, a simulative study serves to validate the generalized workflow for optical and tomographic modeling of multiple imager-based scintillation dosimetry systems using optical design software. Subsequently, a feasibility study demonstrates the simulation-to-experimental implementation of a tomographic-based prototype using multiple plenoptic camera images of a plastic scintillator volume for volumetric dose measurements. Finally, a comparative analysis between the use of sandard versus plenoptic cameras in the context of emission computed tomography is carried out, leading to the discussion of potential future work needed to better define and quantify the tomographic contribution of each respective type of imaging system. Concretely, the generalized design workflow based on the innovative use of optical design software elaborated within the pages of this thesis both simplifies and decouples the phases of prototype development, offering increased flexibility in designing future clinical tools for 3D dosimetry. This work thus paves the way for developing next-generation measurement systems in volumetric scintillation dosimetry and other tomography-based imaging applications.

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Lafaille, David. "Tomographie Optique Cohérente et Optique Adaptative. Étude d'un prototype d'application à l'ophtalmologie." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010421.

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Abstract:

Suite aux travaux de Marie Glanc de l'Observatoire de Paris sur l'imagerie rétinienne in vivo à partir d'optique adaptative (OA) et à ceux d'Hubert Gardette sur le développement de la tomographie optique cohérente (OCT- système d'interférométrie) plein champ appliquée à l'ophtalmologie, le projet de coupler ces deux techniques a fait l'objet d'une troisième thèse, celle-ci. Elle consiste en l'étude de faisabilité du couplage dans l'optique d'un usage ophtalmologique in vivo et non invasif. L'étude passe en revue les nombreuses contraintes auxquelles se soumettre ainsi que les diverses améliorations du principe pour parvenir à un détail de la sensibilité théorique finale d'un tel système d'imagerie.

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Barolle, Victor. "Approche matricielle de la tomographie à cohérence optique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLET012.

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Abstract:

Les techniques de microscopie interférométrique présentent une sensibilité aux aberrations qui limite leurs pouvoirs de résolution et de pénétration. Initialement développées en astronomie, des méthodes d'optique adaptative ont été transposées en microscopie afin de compenser les effets dues aux aberrations. Celles-ci reposent principalement sur la mesure du front d'onde et sur la correction en boucle fermée des aberrations à l'aide de dispositifs de contrôle du front d'onde. Ces méthodes sont toutefois limitées par les cadences de mesure et de correction, et ne peuvent compenser que des aberrations d'ordres peu élevés.L'objectif de cette thèse est de proposer une approche matricielle innovante reposant sur l'étude d'un nouvel opérateur, la matrice distorsion, permettant de quantifier localement les paramètres liés aux aberrations et à la diffusion, et de corriger les aberrations sur l'ensemble du champs de vision. En parallèle, nous présentons un formalisme mathématique permettant d'expliquer la manifestation des aberrations en OCT plein champ et étendons le champ d'application de la méthode matricielle à de vastes champs de vision au moyen d'un dispositif expérimental de mesure de la matrice de réflexion inspiré de cette technique d'imagerie
Interferometric techniques of microscopy display sensitivity to aberrations affecting both resolution and depth of imaging. Formerly introduced in astronomy, different methods of adaptive optics have been applied to microscopy in order to compensate for these effects. Most of them rely on the measurement of the wave front and on a close-loop correction of the aberrations using wave-front control devices. These methods are nevertheless limited by the rates of measurement and correction and can only compensate for low-order aberrations.The purpose of this thesis is to present an innovative matrix approach relying on the analysis of a new operator, the distorsion matrix, allowing to locally quantify the scattering and aberration parameters, and to compensate for the aberrations over the whole field of view. Besides, we introduce a mathematical formalism in order to describe the effects of aberrations in full-field OCT and we extend the scope of the matrix approach to very large fields of view thanks to an experimental setup of reflection matrix measurement inspired by this technique of imaging

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Mazlin, Viacheslav. "Tomographie optique cohérente pour l’imagerie in vivo de la cornée." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLET024.

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Abstract:

Ce projet de thèse vise à créer un système optique pour l'imagerie à haute résolution sans contact de la cornée humaine in vivo. Pour y parvenir, le système de tomographie par cohérence optique plein champ travaillant dans le domaine temporel ex vivo par contact (FFOCT) a été transformé en un dispositif d'imagerie in vivo sans contact et a été appliqué pour la première fois à l'œil humain. La FFOCT a permis d’acquérir des images de la cornée, du limbe, de la sclère et du film lacrymal sur des yeux humains, révélant des cellules et des nerfs, pouvant être quantifiés sur un champ de vision millimétrique, bien au-delà des capacités de la microscopie confocale et de la tomographie par cohérence optique (OCT) conventionnelle. Le flux sanguin et la dynamique du film lacrymal ont pu être suivis directement et quantifiés. De plus, la FFOCT a été combinée à un OCT spectral pour effectuer un suivi des mouvements axiaux de l'œil en temps réel et une correction de la défocalisation. Ce dernier ajout a permis l’imagerie et l’affichage FFOCT en temps réel, ce qui ouvre la voie à la mise en œuvre future de dispositifs dans pour la recherche que pour la pratique clinique. Le transfert de FFOCT du laboratoire à l’hôpital est en outre stimulé par plusieurs solutions qui sont proposées dans le manuscrit, dans le but de réduire la complexité instrumentale. Enfin, un dispositif FFOCT apparenté a été appliqué à l’imagerie rétinienne humaine in vivo, révélant des photorécepteurs
This PhD project aimed to create an optical system for non-contact cellular resolution imaging of the human cornea in vivo. To achieve that, the contact ex vivo time-domain full-field optical coherence tomography (FFOCT) system was transformed into a non-contact in vivo imaging device and was for the first time applied to the human eye. FFOCT acquired images from the entire human cornea, limbus, sclera and tear film, revealing cells and nerves, which could be quantified over a millimetric field-of-view, beyond the capability of confocal microscopy and conventional optical coherence tomography (OCT). Blood flow and tear film dynamics could be directly followed and quantified. Furthermore, FFOCT was combined with a conventional OCT to perform real-time axial eye tracking and defocusing correction. The latter enabled real-time FFOCT imaging and display, which opens a path for future device implementation in clinical research and practice. Bench to bedside transfer of FFOCT is further stimulated by several solutions proposed in the manuscript, aiming to reduce the instrumentational complexity. Finally, a related FFOCT device was applied to imaging in vivo human retina, revealing the photoreceptors

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Tong, Xiao. "Recalage d'image de la tomographie optique diffuse de fluorescence (fDOT) et la tomographie par émission de positons (TEP) et le développement de tomographie optique en multi-angle." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00795178.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne le traitement d'image fDOT (fDOT pour fluorescence diffuse optical tomography) suit vers deux axes. Le recalage d'images fDOT à l'aide de l'imagerie TEP (tomographie par émission de positons) et l'amélioration des reconstructions fDOT à l'aide de miroirs pour collecter des projections complémentaires. Il est présenté en deux parties : Dans la première partie, une méthode automatique pour recaler les images de fDOT avec les images de Tomographie par Emission de Positons (TEP) développée dans le but de corréler l'ensemble des informations issues de chaque modalité. Cette méthode de recalage est basée sur une détection automatique de marqueurs fiduciaires présents dans les deux modalités. La particularité de cette méthode est l'utilisation de l'image de surface obtenue en fDOT, qui sert à identifier la position en Z des marqueurs fiduciaires dans les images optiques. Nous avons testé cette méthode sur un modèle de souris porteuses de xénogreffes de tumeurs de cellules cancéreuses MEN2A qui imitent un carcinome thyroïdien médullaire humain, après une double injection de traceur radioactif : [18F]2-fluoro-2-Deoxy-D-glucose (FDG) pour l'imagerie TEP et un traceur optique d'infrarouge fluorescent, le Sentidye. Grâce à la précision de notre méthode, nous arrivons à démontrer que le signal Sentidye est présent à la fois dans la tumeur et les vaisseaux environnants [1]. La qualité des images fDOT est dégradée selon l'axe Z du fait d'un nombre limité de projections pour la reconstruction. Dans la deuxième partie, le travail s'est orienté vers une nouvelle méthode de reconstruction d'images fDOT à partir d'un nouveau système d'acquisition multi-angulaire avec deux miroirs placés de chaque côté de l'animal. Ce travail a été mené en collaboration avec le département CS d'University College London (UCL), partenaire du projet Européen FMT-XCT. Le logiciel TOAST développé par cette équipe a été utilisé comme source pour l'algorithme de reconstruction, et modifié pour s'adapter à notre problématique. Après plusieurs essais concernant l'ajustement des paramètres du programme, nous avons appliqué cette méthode sur un fantôme réaliste des tissus biologiques et chez la souris. Les résultats montrent une amélioration de l'image reconstruite d'un fantôme semi-cylindrique et de l'image de rein chez la souris, pour lesquelles la méthode des miroirs est supérieure à la méthode classique sans miroir. Malgré tout, nous avons observé que les résultats étaient très sensibles à certains paramètres, d'où une performance de reconstruction variable d'un cas à l'autre. Les perspectives futures concernent l'optimisation des paramètres afin de généraliser l'approche multi-angle.

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Ben, Houcine Karim. "Tomographie optique par interférométrie à faible longueur de cohérence : applications à l'imagerie optique en milieu diffusant." Saint-Etienne, 2003. http://www.theses.fr/2003STET4006.

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Abstract:

L'imagerie optique en milieu diffusant trouve des applications prometteuses dans de nombreux domaines particulièrement en médecine et en biologie. Le système d'imagerie étudié ici est basé sur la discrimination temporelle à partir de la faible cohérence temporelle de la source lumineuse. Cette étude nous a amené à considérer les systèmes interférométriques à faible longueur de cohérence (ou à large bande spectrale) comme des méthodes de corrélation optique temporelle permettant d'obtenir, à partir d'une référence temporellement courte, la réponse temporelle des objets sondés. Un aspect particulier de ce travail provient de l'échantillonnage de la bande spectrale d'une source temporellement faiblement cohérente par l'utilisation d'un laser accordable en fréquence optique. Malgré l'augmentation du temps d'acquisition, cette technique permet, en observant l'évolution du signal en fonction de la fréquence optique, de filtrer et d'obtenir plus d'informations sur le signal de corrélation (mesure de la phase en complément de la mesure d'amplitude). Des expériences sur des objets connus ont permis d'observer les phénomènes principaux dans ce type de système ainsi que la possibilité d'imagerie plein champ
Optical imaging techniques through scattering medium are highly interesting in several areas more particularly in biology and medicine. The imaging system presented here is based on temporal selection by means of a low temporal coherence light source. The study has lead us to consider interferometric systems of low coherence length (or of wide spectral bandwidth) such as temporal optical correlations methods which allow to obtain, from a short time reference, the temporal response of probe objects. A significant point of this work comes from the spectral bandwidth sampling of the low coherent source by tuning the optical frequency of the laser. In spite of the storage time increase, this technique allows to filter and to access to more information on the correlation signal (phase measurement as well as amplitude) by observing signal evolution versus optical frequency. Experimental results with known objects permit to observe main phenomena in this kind of system and also make it possible to image the whole field

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Dollé, Guillaume. "Tomographie optique diffuse et de fluorescence pour la détection de tumeurs." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAD029/document.

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Abstract:

La tomographie optique diffuse et de fluorescence résolue en temps (TR-TODF) est une méthode qui permet de fournir une information sur les propriétés optiques de diffusion et d’absorption des tissus biologiques. Ce manuscrit de thèse fait l’état de l’art de la méthode et propose des pistes pour reconstruire des images multidimensionnelles 2D/3D des cartes optiques du milieu. L’objectif ultime du projet présenté dans ce document est de concevoir un appareil de mesure (tomographe), éventuellement portatif, pour détecter la présence de tumeurs. Le défi est de pouvoir obtenir des images avec une ré- solution suffisante pour être utilisée en milieu hospitalier à des fins de diagnostic préclinique. Hors le caractère naturellement mal posé du problème inverse rend la tâche complexe. La première partie du document est consacrée à la modélisation du problème physique. En particulier nous nous intéressons à l’approximation de diffusion de l’équation du transfert radiatif dans un milieu quelconque. Dans une deuxième partie, nous traitons le problème du point de vue mathématiques en considérant le problème direct de diffusion couplé avec de la fluorescence pour deux type de mesures: en mode contact et non-contact. Puis nous nous intéressons au problème inverse comme un problème de minimisation d’une fonctionnelle que nous traitons par une méthode de l’adjoint. Enfin et pour finir, la troisième partie du document détaille les différents aspects numérique pour parvenir à un code de reconstruction efficace à l’aide de techniques issues du calcul haute performance
The Time-Resolved Diffuse Optical Tomography and Fluorescence (TR-DOTF) is a method to obtain optical properties information on diffusion and asbsorption of biological tissues. This Phd manuscript details this method state of the art and highlight the different possible path to reconstruct multidimensionnal 2D/3D images for the optical maps of the turbid medium. The project ultimate goal is to build a measurement instrument (tomograph), eventually portative, in order to detect tumours presence. The challenge is to obtain images with sufficient resolution to be used in medical environment for preclinical diagnosis. However the inverse problem ill-posedness makes the situation more difficult. The first part of this document is devoted to the problem modelization. In particular, we are interested to the diffusion approximation for the radiative transfer equation in a turbid medium. In a second part, we treat this problem from a mathematical point of view considering the diffusion problem coupled with fluorescence for two measurement types: contact and non-contact. Then we focus on the inverse prob- lem as a minimization problem for cost objective function solved by an adjoint method. Last, but not least, the third part of this document details the different numerical aspects involved to achieve an efficient reconstruction code using advanced technics from the high performance computing world

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Grieve, Katharine. "Tomographie par cohérence optique plein champ pour l' ophtalmologie." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066305.

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Huang, Jianfeng. "Etude de l'angioplastie guidée par tomographie en cohérence optique." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCE007/document.

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Abstract:

L'imagerie par tomographie en cohérence optique (OCT) est prometteuse comme support de la prise de décision au cours des procédures d'interventions coronariennes percutanées (PCI), pou évaluer les lésions athéromateuses, juger de la bonne implantation du stent, et dépister les lésions vasculaires dues au stent. L'OCT représente donc bien une aide potentielle pour le cardiologue interventionnel tout au long de la procédure de stenting, avec un impact certain sur la stratégie interventionnelle initialement programmée. De plus, l'OCT se révèle comme un nouvel outil pour prédire la dissection des bords de stent chez les patient avec ACS sans élévation du segment ST, rendant possible une stratification des patients quant à ce risque. Des essais cliniques randomisés sont maintenant nécessaires pour savoir si l'assistance par l'OCT pendant la procédure améliore le pronostic à long terme des patients après PCI
Optical Coherence Tomography (OCT) imaging is promising in decision making during Percutaneus Coronary Interventions {PCI) procedures, including evaluating controversial plaque lesions, assessing stent implantation, and surveying stent-related vascular injury. Thus, OCT has potential to guide interventional cardiologists throughout the stent implantation procedure, impacting on planned interventional strategy. In addition, OCT is the most novel image technology to predict stent edge dissection for patients with non-ST-segment elevation ACS, enabling risk stratification of patients who are at a higher risk of this complication. Large-scale randomized trials are now warranted to assess whether OCT results and guidance during de procedure improve long-term clinical outcomes of PCis

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Lafaille, David. "Tomographie optique cohérente et optique adaptative : étude d' un prototype d' application à l' ophtalmologie." Paris 7, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010421.

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Sablon, Jean-Christophe Berrod Jean-Paul. "Etude de la couche des fibres nerveuses visuelles par tomographie en cohérence optique." [S.l] : [s.n], 2004. http://www.scd.uhp-nancy.fr/docnum/SCDMED_T_2004_SABLON_JEAN_CHRISTOPHE.pdf.

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Addam, Mohamed. "Approximation du problème diffusion en tomographie optique et problème inverse." Phd thesis, Université du Littoral Côte d'Opale, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00579257.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'approximation des équations aux dérivées partielles, en particulier l'équation de diffusion en tomographie optique. Elle peut se présenter en deux parties essentielles. Dans la première partie on discute le problème direct alors que le problème inverse est abordé dans la seconde partie. Pour le problème direct, on suppose que les paramètres optiques et les fonctions sources sont donnés. On résout alors le problème de diffusion dans un domaine où la densité du flux lumineux est considérée comme une fonction inconnue à approcher numériquement. Le plus souvent, pour reconstruire le signal numérique dans ce genre de problème, une discrétisation dans le temps est nécessaire. Nous avons proposé d'utiliser la transformée de Fourier et son inverse afin d'éviter une telle discrétisation. Les techniques que nous avons utilisées sont la quadrature de Gauss-Hermite ainsi que la méthode de Galerkin basée sur les B-splines ou les B-splines tensorielles ainsi que sur les fonctions radiales. Les B-splines sont utilisées en dimension un alors que les B-splines tensorielles sont utilisées lorsque le domaine est rectangulaire avec un maillage uniforme. Lorsque le domaine n'est plus rectangulaire, nous avons proposé de remplacer la base des B-splines tensorielles par les fonctions à base radiale construites à partir d'un nuage de points dispersés dans le domaine. Du point de vue théorique, nous avons étudié l'existence, l'unicité et la régularité de la solution puis nous avons proposé quelques résultats sur l'estimation de l'erreur dans les espaces de type Sobolev ainsi que sur la convergence de la méthode. Dans la seconde partie de notre travail, nous nous sommes intéressés au problème inverse. Il s'agit d'un problème inverse non-linéaire dont la non-linéarité est liée aux paramètres optiques. On suppose qu'on dispose des mesures du flux lumineux aux bords du domaine étudié et des fonctions sources. On veut alors résoudre le problème inverse de façon à simuler numériquement l'indice de réfraction ainsi que les coefficients de diffusion et d'absorption. Du point de vue théorique, nous avons discuté certains résultats tels que la continuité et la dérivabilité, au sens de Fréchet, de l'opérateur mesurant le flux lumineux reçu aux bords. Nous avons établi les propriétés lipschitzienne de la dérivée de Fréchet en fonction des paramètres optiques. Du point de vue numérique nous nous somme intéressés au problème discret dans la base des B-splines et la base des fonctions radiales. En suite, nous avons abordé la résolution du problème inverse non-linéaire par la méthode de Newton-Gauss.

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Montcel, Bruno. "Tomographie optique diffuse résolue en temps : Applications fonctionnelles en neurosciences." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00125499.

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Abstract:

La tomographie optique diffuse est une nouvelle modalité d'imagerie médicale fonctionnelle. Elle présente de nombreux atouts pour le suivi de l'activité cérébrale. Dans ce contexte, ces travaux s'articulent autour de la compréhension de la propagation lumineuse au travers de la tête par l'intermédiaire de simulations fondées sur la résolution de l'équation de diffusion par la méthode des éléments finis sur des modèles anatomiques issus de la segmentation d'IRM. Nous avons mis en évidence la faible pénétration cérébrale de la lumière en raison des propriétés optiques particulières de la tête, et donc la forte influence des structures anatomiques superficielles dans le signal détecté en surface. Nous avons réalisé un système fondé sur le comptage de photons résolu en temps adapté à l'environnement clinique et qui repose sur l'utilisation de diodes laser picoseconde à quatre longueurs d'onde différentes. Les performances de l'ensemble ont été optimisées en tenant compte des nombreux impératifs cliniques ce qui a permis de réaliser et d'optimiser un appareil dont le rapport signal à bruit est uniquement limité par le bruit de photons et ayant une réponse impulsionnelle de l'ordre de 100-300 ps à mi-hauteur. Ce système a permis la détection de la variation de l'activité cérébrale. L'origine cérébrale des variations d'absorption détectées à la surface a été avérée grâce à la comparaison de l'expérience avec les simulations d'activation cérébrale. Les résultats des simulations ont permis de proposer des méthodes originales de localisation spatiale de l'activité cérébrale fondées sur la "loi de Beer-Lambert microscopique" qui est une fonction du temps de vol des photons. Elles permettent d'obtenir une information sur la profondeur des variations de concentration d'oxy-hémoglobine et de déoxy-hémoglobine, liées à la réponse hémodynamique cérébrale, grâce aux cartes de variations de concentration résolues en temps.

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Sacchet, Delphine. "Tomographie par cohérence optique plein champ linéaire et non linéaire." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00519355.

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Abstract:

La tomographie par cohérence optique (ou OCT pour Optical Coherence Tomography) est une technique d'imagerie des milieux biologiques basée sur l'interférométrie en lumière faiblement cohérente. Depuis son invention il y a 20 ans, l'OCT a connu un développement spectaculaire et suscite aujourd'hui encore une activité de recherche particulièrement dynamique et compétitive. L'OCT plein champ est une technique particulière d'OCT, dans laquelle des coupes transverses de l'échantillon biologique sont obtenues sans aucun balayage, permettant ainsi de révéler de manière non invasive la structure interne 3D de l'échantillon avec une résolution spatiale micrométrique. Réputée dans la communauté scientifique internationale, l'OCT plein champ est toutefois mal adaptée à l'imagerie des milieux fortement diffusants pour lesquels la profondeur de pénétration demeure relativement faible et à l'imagerie in vivo en raison de sa faible vitesse d'acquisition. L'OCT possède de plus un contraste structurel faible, basé sur les inhomogénéités d'indice de réfraction du milieu, qui rende parfois complexe voire impossible les diagnostics précoces. Ce manuscrit présente les différentes améliorations qui ont été apportées au dispositif d'OCT plein champ pour dépasser ces limites ainsi que les performances et les images obtenues.

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Bayleyegn, Masreshaw-demelash. "Tomographie par cohérence optique pour la chirurgie laser du glaucome." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00816669.

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Abstract:

La capacité de la tomographie par cohérence optique (OCT) à délivrer des images tomographiques de tissus biologiques in vivo, de manière non invasive et en temps réel, a suscité un intérêt croissant pour de nombreuses applications biomédicales, principalement en ophtalmologie pour l'imagerie de la rétine et du segment antérieur de l'œil. Toutefois, pour l'imagerie à haute résolution de tissus biologiques fortement diffusants, comme la sclérotique et la cornée œdémateuse, la technique nécessitait des améliorations technologiques. Dans cette thèse, un système d'OCT " Fourier-domain " (FD-OCT) à très haute résolution spatiale (< 4 µm), à la longueur d'onde de 1,3 µm, a été développé dans la Laboratoire Charles Fabry - Institute d'Optique Graduate School. Avec ce système original, nous avons réussi, pour la première fois, à visualiser correctement le canal de Schlemm de l'œil humain qui se trouve à une profondeur d'environ 0,8 mm dans le limbe de la cornée, milieu fortement diffusant. L'imagerie du canal de Schlemm est capitale afin d'envisager la chirurgie par laser du glaucome, qui consiste à inciser cette partie de l'œil afin d'améliorer l'écoulement de l'humeur aqueuse. Par ailleurs, en collaboration avec le Laboratoire d'Optique Appliquée de l'ENSTA ParisTech, nous avons démontré la possibilité de contrôler en temps réel par OCT des découpes par laser femtoseconde pratiquées dans la cornée humaine in vitro. Ces travaux ont montré que l'opération du Glaucome par laser femtoseconde, contrôlée par OCT, devrait être possible.

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Torregrossa, Murielle. "Reconstruction d'images obtenues par tomographie optique dans le proche infrarouge." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2003. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2003/TORREGROSSA_Murielle_2003.pdf.

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Abstract:

Ce manuscrit décrit la reconstruction d'image obtenue par tomographie optique dans le proche infrarouge, résolue en temps. Cette technique qui vise à cartographier les propriétés optiques d'absorption et de diffusion réduite des tissus, est un problème non linéaire et mal posé. Pour formuler le problème direct, il est nécessaire, dans notre cas, d'utiliser une approximation de l'équation de transport de Boltzmann, l'équation de diffusion. L'emploi de la méthode des éléments finis (FEM) permet de simuler le problème direct avec une précision suffisante pour l'inversion, tout en préservant le caractère non linéaire du phénomène. La résolution du problème inverse est ramenée à un problème d'optimisation. Il s'agit de minimiser les différences entre les données expérimentales et les données simulées, en utilisant la technique de reconstruction algébrique. Afin d'optimiser la convergence, plusieurs contraintes extérieures sont décrites, telles que l'utilisation de l'IRM dans la phase de maillage, nécessaire à la FEM, ou encore l'adaptation du maillage, à partir des deux cartographies, au fur et à mesure des itérations. . . Les images présentées ont été obtenues à partir des paramètres principaux, tels que l'intensité totale et le temps moyen, extraits des profils temporels mesurés. Les objets expérimentaux ont un diamètre inférieur à 4 cm et des inclusions plus absorbantes et/ou plus diffusantes
This document describes the reconstruction of images obtained with near infrared time resolved optical tomography. This technique allows to map the optical properties, absorption and reduced scattering. However, the reconstruction is a non linear and ill-posed problem. To solve the forward problem, in our case, we have to use an approximation of the Bolzmann transport equation, the diffusion equation. The Finite Element Method (FEM) allows to simulate the forward problem with sufficient accuracy to inverse the problem and preserve the non linearity of the phenomenon. Solving the inverse problem is then similar to an optimisation problem. It aims at minimising the differences between experimental and simulated data, using an algebraic reconstruction technique. To optimise the convergence, several constraints have been introduced, such as the use of MRI to initialise the mesh for the FEM, the use of an adaptative mesh, modified after each iteration as a function of the two different maps The images presented have been obtained from the first moments of the measured temporal profiles, i. E the total intensity and the meantime. The experimental objects are less than 4cm in diameter, and include heterogeneities (which are either more absorbing, or more scattering, or both than the background)

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Zint, Chantal-Virginie. "Tomographie optique proche infrarouge, résolue en temps, des milieux diffusants." Strasbourg 1, 2002. http://www.theses.fr/2002STR13161.

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Abstract:

Ce manuscrit décrit le travail effectué lors de la conception, la réalisation et la ca-ractérisation d'un tomographe optique résolu en temps, composé d'un laser fem-toseconde et d'une caméra à balayage de fente. Une étude sur des objets tests cy-lindriques, diffusants la lumière, à été menée. Différents balayages mécaniques de ces objets ont été expérimentés, afin de détecter par transmission la lumière diffu-sée. Une méthode mettant à profit la dimension de la fente pour présenter l'angle de détection des photons est également proposée. Les performances de l'instrumentation réalisée sont décrites en termes de résolution temporelle, profon-deur d'étude et temps d'acquisition. Les profils temporels des photons détectés avec ces dispositifs ont été utilisés pour produire des images d'absorption et de diffusion réduite d'objets tests. Les algorithmes employés sont fondés sur la mé-thode des éléments finis, pour la résolution du problème direct, et la technique de reconstruction algébrique, dans la résolution du problème inverse qui est ramené à un problème d'optimisation. Avec la méthodologie utilisée, des inclusions plus ab-sorbantes et/ou plus diffusantes présentes dans les objets tests ont été mises en évidence, à partir des paramètres temps moyen et intensité intégrale extraits des profils temporels mesurés. Le tomographe qui a été conçu a permis de mesurer des temps moyens et des intensités intégrales avec une précision de ±3%, pour une durée d'acquisition des signaux supérieure à 10 minutes, ceci pour des objets dif-fusants d'un diamètre inférieur à 4 cm qui sont caractérisés par une réponse impul-sionnelle de largeur n'excédant pas 3,5 ns
This document describes the design, realisation and characterisation of a time-resolved optical tomograph, using a femtosecond laser and a synchroscan streak camera. A study on cylindrical phantoms scattering the light has been carried out. Various mechanical scannings of these phantoms have been tested in order to de-tect the scattered light by transmission. A method making profitable the dimension of the slit to present the detection angle of the photons is also depicted. The setup performances are described in terms of temporal resolution, examination depth and acquisition time. Temporal profiles of photons detected thanks to this experimental arrangement have been used to produce both absorption phantoms' images and reduced scattering phantoms' images. Concerning the resolution of the direct problem, the algorithms used are based on the finite element method, while the resolution of the inverse problem, which is similar to an optimisation problem, re-quires an algebraic reconstruction technique. According to the methodology used, more absorbing and/or more scattering inclusions embedded in a phantom have been detected, based on the parameters mean time and integral intensity issued of the measured temporal profiles. With this tomograph, it is possible to measure mean times and integral intensities with an accuracy of ±3%, for a signals' acquisi-tion time higher than 10 minutes; this is only available if the scattering phantoms have a diameter lower than 4cm and a width of temporal point spread function lower than 3,5ns

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Abbar, Malha. "Principe de tomographie et spectro-tomographie optique de cohérence par intercorrelation sans balayage basée sur un réseau de diffraction." Besançon, 2009. http://www.theses.fr/2009BESA2033.

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Abstract:

Cette thèse propose une nouvelle méthode de détection, intermédiaire entre les deux méthodes existantes en OCT, qui sont : l'OCT dans le domaine temporel et l'OCT dans le domaine fréquentiel (FDOCT). La technique OCT que nous présentons est basée sur un réseau de diffraction. Elle fournit le profil de réflectivité en profondeur de l'échantillon analysé instantanément, sans effectuer de balayage mécanique dans le bras de référence de l'interféromètre ni de traitement numérique du signal réfléchi par l'échantillon. Une partie de cette thèse est dédiée à la description du principe de fonctionnement et à l'architecture du dispositif. En introduisant un balayage transversal dans le système, des images en deux dimensions et en trois dimensions de l'échantillon ont été réalisées. Nous décrivons par la suite comment nous accédons à l'information spectroscopique en profondeur de l'échantillon analysé, de façon optique et sans post-traitement grâce à la même technique. Pour cela, un système de démultiplexage en longueur d'onde est introduit dans le dispositif OCT qui devient ainsi un instrument de spectro-tomographie optique de cohérence. De cette façon, pour chaque point objet analysé, une image en deux dimensions est affichée en temps réel sur un détecteur plan. La direction horizontale correspond à la profondeur tandis que la direction verticale correspond à la décomposition spectrale de la trace de corrélation. Nous présentons le principe du système et montrons quelques résultats expérimentaux
This thesis proposes a new method of detection, intermediate between the two existing methods in OCT, which is: OCT in time domain and OCT in frequency domain (FDOCT). The OCT technique that we present is without postprocessing and uses a grating-based correlation. The A-scan signal is directly recorded on the image sensor. Due to the grating-based system, no correlation scan is necessary. One part of this thesis is dedicated to the description of the working principle and to the architecture of the device. By introducing a transverse scanning into the system, images in two dimensions and three dimensions of the sample were realized. We describe thereafter how we extract spectroscopic information from the depth of the sample analyzed, optically, without postprocessing, using the same technique. For this, a system for wavelength demultiplexing is introduced into the OCT device which becomes an instrument for spectroscopic optical coherence tomography. In this way, for each object point analysis, a two-dimensional image is displayed in real time on a 2D camera. The horizontal direction corresponds to the depth and the vertical direction corresponds to the spectral decomposition of the correlation trace. We present the principle of the system as well as experimental results

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Oumri, Farah. "Modélisation mathématique, simulation numérique et application en tomographie optique chez l'enfant prématuré." Thesis, Reims, 2021. http://www.theses.fr/2021REIMS003.

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Abstract:

Dans le cadre du projet ANR-15-CE23-0009 intitulé MAIA (Multiphysics image-based AnalysIs for premature brAin development understanding) qui s'intéresse à différentes techniques d'imagerie pour le nouveau-né, mes travaux de thèse portent sur la modélisation mathématique de la Tomographie Optique Diffuse (TOD).La tomographie optique diffuse est une méthode d'imagerie médicale basée sur l'absorption de la lumière dans l'échelle proche infrarouge des tissus biologiques et en particulier ceux du cerveau.Cette technique, non-invasive et non-irradiante, peut être mise en place au lit du patient, elle est donc particulièrement adaptée au nouveau-né ou au prématuré.Pour cela, on pose un casque sur la tête des enfants, muni d'optodes qui servent à la fois de sources et de détecteurs de lumière.Après son passage par les différents tissus qui composent la tête, la quantité de lumière qui arrive au détecteur est mesurée. Cette mesure constitue l'observable de cette techniqueet permet alors de reconstruire les paramètres optiques des tissus traversés.Dans un premier temps, on s'intéresse à la modélisation et à la simulation numérique en 2D et en 3D du problème direct de propagation de la lumière. Nous utilisons pour cela l'approximation de la diffusion pour modéliserle phénomène. Nous étudions alors la possibilité de détecter la présence d'inclusions de propriétés optiques différentes dans un milieu mono- et multi-couches et de trouver leur localisation. Nous montrons par l'étude de la sensibilité mathématique que la présence de liquide cérébrospinal (LCS) gêne cette localisation, car nous sommes en limite de validité du modèle de la diffusion.Nous développons alors un nouveau modèle pour mieux prendre en compte la couche de LCS. Cette couche contient en effet des trabécules arachnoïdiennes qui agissent comme des diffuseurs discrets. Nous appliquons un procéssus d'homogénéisation afin de remplacer la couche biphasée par un milieu homogène équivalent. Nous montrons des simulations pour des modèles circulaire et sphérique ainsi que pour un maillage réaliste de nouveau-né. L'analyse des résultats montre que ce nouveau modèle améliore la sensibilité des mesures à une inclusion.Enfin, nous définissons le problème inverse qui permet de reconstruire les propriétés optiques des milieux traversés par la donnée de mesures sur le bord. Les premiers résultats obtenus montrent qu'il est possible de reconstruire les valeurs des coefficients d'absorption et de diffusion dans une inclusion dont la géométrie est connue.La résolution du problème inverse pour des paramètres optiques variables dépend fortement du choix des paramètres de régularisation. De nombreux tests en 2D et en 3D avec un milieu mono-couche sont donnés: une ou plusieurs inclusions, sans crime inverse, avec différents niveaux de bruit. Les premiers résultats dans une configuration 2D multi-couche montrent que le modèle homogénéisé améliore la reconstruction
In the ANR-15-CE23-0009 project, entitled MAIA (Multiphysics image-based Analyzes for premature brAin development understanding) which deals with different techniques of medical imaging for newborns, my thesis work focuses on the mathematical modeling of Diffuse Optical Tomography (DOT). Diffuse optical tomography is a method of medical imaging based on the absorption of light by biological tissue in the near infrared scale, and in particular those of the brain. This non-invasive and non-irradiating technique can be used for bedside monitoring and is thus particularly suitable for newborns or premature babies. To this end, a helmet is placed on the children's head, equipped with optodes which serve both as light sources and detectors. After passing through the various tissues that make up the head, the amount of light arriving at the detector is measured. This measurement constitutes the observable quantity of this technique and then makes it possible to reconstruct the optical parameters of the tissues.First, we are interested in the mathematical modeling and numerical simulation in 2D and 3D of the direct problem of light propagation. For this, we use the diffusion approximation to model the phenomenon. We are then studying the possibility of detecting the presence of inclusions with different optical properties in a mono- and multi-layer medium and of finding their localization. We show by the study of the mathematical sensitivity that the presence of cerebrospinal fluid (CSF) prevents this localization, since we are at the limit of validity of the diffusion model.We then develop a new model to better take into account the CSF layer. This layer indeed contains arachnoid trabeculae which act as discrete scatterers. We apply a homogenization process in order to substitute the two-phase layer by an equivalent homogeneous medium. We show simulations for circular and spherical models as well as for a realistic neonatal mesh. Analysis of the results shows that this new model improves the sensitivity of the measurements to inclusion.Finally we define the inverse problem which allows to reconstruct the optical properties of the media from boundary data. A first series of results show that it is possible to reconstruct the values of the absorption and diffusion coefficients in an inclusion whose geometry is known. The resolution of the inverse problem for variable optical parameters strongly depends on the choice of the regularization parameters. Numerous 2D and 3D tests with a single-layer medium are given: one or more inclusions, without inverse crime, with different noise levels. The first results in a 2D multi-layer configuration show that the homogenized model improves the reconstruction

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Rhassouli, Abdelhaq el. "Contribution à l'analyse optique tridimensionnelle d'écoulements à l'aide de microtraceurs." Besançon, 1991. http://www.theses.fr/1991BESA2009.

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Abstract:

Cette étude est consacrée à l'amélioration des techniques de visualisation d'écoulements d'air par ensemencement et par nappes laser (statiques et dynamiques). La première partie traite le problème de la maîtrise de l'ensemencement par microgoutelettes, dont on cherche à évaluer la taille à l'aide des résultats de la théorie de MIE sur la diffusion lumineuse et de ceux de la sédimentation. Cette étude conduit à la proposition de concepts de base pour la réalisation d'un nouveau générateur de fumée. La deuxième partie propose une analyse du mode d'éclairage par nappes laser. L'étude des divers systèmes optiques de focalisation par faisceau gaussien permet de contrôler la résolution spatiale de la nappe lumineuse, ainsi que sa densité locale d'énergie, garante d'une bonne visibilité des phénomènes observés. On compare la structure énergétique de la nappe statique à la nappe dynamique dont l'éclairement est plus uniforme et donne l'impression d'une plus grande luminance pour des sujets photographiés dans des conditions similaires. La combinaison de la nappe statique avec les techniques d'ensemencement ont conduit, à la fois à un nouveau générateur dynamique de tranches laser synchronisables, et à de nouvelles méthodes de visualisations : tomographies par translation de la nappe plan par plan, reconstitution 3D plan par plan, visualisations tridimensionnelles par effet de balayage de la nappe statique, trajectographies tridimensionnelles par tomoscopies de filets fluides.

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Motreff, Pascal. "Etude in-vivo des endoprothèses coronaires en tomographie par cohérence optique." Clermont-Ferrand 1, 2009. http://www.theses.fr/2009CLF1MM13.

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Abstract:

La tomographie par cohérence optique (OCT) est une technique d'imagerie de haute résolution qui permet en cardiologie l'étude des couches les plus superficielles de la paroi coronaire et l'analyse des stents. Dans ce travail sont rapportés l'expérience du pôle de cardiologie du CHU de Clermont-Ferrand sur une période d'un peu plus de 2 ans et les résultats de traitements d'images menées au sein de l'ERIM (Equipe de Recherche en Imagerie Médicale, université d'Auvergne). Dans un 1er chapitre, l'auteur rappelle le sprincipes, les conditions de réalisation et les indications d'un examen coronaires par OCT. En s'appuyant sur un registre de 301 acquisitions OCT, sont étudiées la faisabilité mais aussi les limites et artéfacts de la technique. Un 2ème chapitre est consacré à l'apport de l'OCT dans l'étude in-vivo des endoprothèses coronaires. L'optimisation du stenting, le contrôle après complications, le suivi des stents actifs sont abordés au travers de publications récentes et de cas personnels rapportés. Les résultats d'analyse comparatives de la couverture de différents stents actifs à 6 mois de leurs implantations sont détaillés et comparés à ceux déjà publiés. Enfin, dans le 3ème chapitre l'auteur aborde les progrès du matériel et du post-traitement d'images entrevus en OCT. Dans ce cadre, il présente un travail original d'analyse automatique : mise au point et validation d'un algorithme de quantification automatique et contrôlée de l'hyperplasie néo-intimale en OCT après stenting. En conclusion, ce travail a permis de maîtriser la réalisation et l'analyse critique d'examens coronaires en OCT. L'expérience acquise aide à positionner cette technique de haute résolution parmi les autres méthodes d'imageries. Il confirme l'apport de l'OCT dans l'analyse des plaques athéromateuses et le contrôle des stents coronaires. La simplification des examens et la standardisation des analyses auxquelles ce travail contribue aideront à la diffusion d'une technique prometteuse et complémentaire de celles aujourd'hui proposées
Optical coherence tomography (OCT) is a high-resolution imaging technology particularly well-adapted for the study of the most superficial layers of the coronary artery wall and for stent assessment. In this book, we document our two year experience of OCT in the departement of cardiology of University Hospital, Clermont-Ferrand, France as well as the results of the OCT post-processing conducted by the ERIM team (Equipe de Recherche en Imagerie Médicale), of Auvergne University, Clermont-Ferrand, France. In the first chapter, the author details the principles behind OCT, the procedure itself and the indications for OCT examination. The feasibility and the limitations of OCT and image artefacts associated with this technology are also described using images from the author's registry of 301 OCT pull-backs. A second chapter is dedicated to the contribution OCT can make to the in-vivo analysis of coronary stents. Stent-optimization, follow-up assessment of the coronary after adverse events and clinical follow-up of drug-eluting stents are discussed with reference to recent publications and reported case-studies. The results of comparative analysis of differing neointimal coverage patterns between drug-eluting stents are also outlined and cross-referenced with others studies. In the third and final chapter, the author discusses recent material advances in OCT and in the post-processing of OCT images. He presents his own original computed analysis : in-vivo supervised analysis of stent coverage using optical coherence tomography. In conclusion, this work constitutes a reference-work for both the practical aspects of OCT and for critical analysis of OCT procedures. The author's experience of OCT is of benefit in correctly positioning this high-resolution technology in relation to the existing imaging methods. It confirms the considerable advantage OCT offers in the evaluation of vulnerable plaques and atheroma and in stent assessment. The contribution the work makes to the simplification of the procedure and to the standardization of image-analysis will also encourage the wider adoption of this promising technology as a complement to the other available imaging modalities

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Addam, Mohamed. "Approximation du problème de diffusion en tomographie optique et problème inverse." Littoral, 2010. http://www.theses.fr/2010DUNK0278.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’approximation des équations aux dérivées partielles, en particulier l’équation de diffusion en tomographie optique. Elle peut se présenter en deux parties essentielles. Dans la première partie on discute le problème direct alors que le problème inverse est abordé dans la seconde partie. Pour le problème direct, on suppose que les paramètres optiques et les fonctions sources sont donnés. On résout alors le problème de diffusion où la densité du flux lumineux est considérée comme une fonction inconnue à approcher numériquement. Le plus souvent, pour reconstruire le signal numérique dans ce genre de problème, une discrétisation dans le temps est nécessaire. Nous avons proposé d’utiliser la transformée de Fourier et son inverse afin d’éviter une telle discrétisation. Les techniques que nous avons utilisées sont la quadrature de Gauss-Hermite ainsi que la méthode de Galerkin basée sur les B-splines ou les B-splines tensorielles et sur les fonctions à base radiales. Les B-splines sont utilisées en dimension un alors que les B-splines tensorielles sont utilisées lorsque le domaine est rectangulaire avec un maillage uniforme. Lorsque le domaine n’est plus rectangulaire, nous avons proposé de remplacer la base des B-splines tensorielles par les fonctions à base radiale construites à partir d’un nuage de points dispersés dans le domaine. Du point de vue théorique, nous avons étudié l’existence, l’unicité et la régularité de la solution puis nous avons proposé quelques résultats sur l’estimation de l’erreur dans les espaces de type Sobolev ainsi que sur la convergence de la méthode. Dans la seconde partie de ce notre travail, nous nous sommes intéressés au problème inverse. Il s’agit d’un problème inverse non-linéaire dont la non-linéarité est liée aux paramètres optiques. On suppose qu’on dispose des mesures du flux lumineux aux bords du domaine étudié et des fonctions sources. On veut alors résoudre le problème inverse de façon à simuler numériquement l’indice de réfraction ainsi que les coefficients de diffusion et d’absorption. Du point de vue théorique, nous avons discuté certains résultats tels que la continuité et la dérivabilité, au sens de Fréchet, de l’opérateur mesurant le flux lumineux reçu aux bords. Nous avons établi la propriété lipschitzienne de la dérivée de Fréchet en fonction des paramètres optiques. Du point de vue numérique nous nous sommes intéressés au problème discret dans la base des B-splines et la base des fonctions radiales. Ensuite, nous avons abordé la résolution du problème inverse non-linéaire par la méthode de Gauss-Newton
The purpose of this thesis is to develop and to study numerical methods for the solution of some Partial Differential Equations (PDE) such as the diffusion transport problem in optical tomography. The presented work can be partitioned into two parts. In the first part, we consider the direct problem and in the second part, we treat the inverse problem. For the direct problem, we assume that the optical parameters and the source functions are given. Here, the density of the luminous flow is considered as an unknown function to be approached numerically. Generally, to reconstruct the numerical signal, a mesh-technique (in the time variable) is necessary. To avoid such a discretisation, we will use a technique based on the Fourier transform and its inverse. These methods use the Gauss-Hermite quadrature as well as Galerkin method based on Bsplines, B-splines tensorial and radial basis functions (RBF). The B-splines are used in the one-dimension case while the tensorial B-splines are used when the domain is rectangular with a uniform mesh. When the domain is not rectangular any more, we use the radial basis functions. From the theoretical point of view, we will study the existence, the uniqueness and the regularity of the solution and then we propose some results on the estimation of the error in Sobolev-type spaces. In the second part of this work, we are interested in the diffusion inverse problem : a non-linear inverse problem. We suppose that the measures of the luminous flow in the edges of the domain and the source functions are given. We will give some theoretical results such as the continuity and the differentiability, in the Fréchet sense of the operator defined to measure the luminous flow detected on the edges of the domain. From the numerical point of view adds, we will be interested in the discreet case using B-splines and radial basis functions. We will use the Newton method to solve the non-linear inverse diffusion problem

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Moneron, Gael. "Microscopie tridimensionnelle à très haute résolution par tomographie par cohérence optique." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066623.

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Abstract:

Dans ce manuscrit est présentée l’étude de nouvelles techniques de microscopie tridimensionnelle destinées à l’imagerie à haute résolution (~ 1 µm) de milieux biologiques. Ces techniques sont basées sur la microscopie par cohérence optique, dont le principe est d’exploiter la faible longueur de cohérence d’une source de lumière blanche dans un microscope interférométrique, pour réaliser des coupes tomographiques sans balayage et de manière non destructive d’échantillons diffusants. Une autre méthode, ayant pour ambition de produire des images tomographiques de la présence de structures, avec une résolution spatiale dépassant la limite de diffraction (10-100 nm), a également été étudiée. Elle utilise des nano-particules d’or comme sondes locales multiples pour explorer les contours des structures creuses internes à l’échantillon.

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Menguy, Pierre-Yves. "Suivi longitudinal des endoprothèses coronaires par analyse de séquences d'images de tomographie par cohérence optique." Thesis, Clermont-Ferrand 1, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF1MM30/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la segmentation et la caractérisation des artères coronaires et des endoprothèses (stent) en imagerie de Tomographie par Cohérence Optique (OCT). L’OCT est une imagerie de très haute résolution qui permet d’apprécier des structures fines comme la couche intimale de la paroi vasculaire et les mailles du stent (struts). L’objectif de cette thèse est de proposer des outils logiciels autorisant l’analyse automatique d’un examen avec un temps d’exécution compatible avec une utilisation peropératoire. Ces travaux font suite à la thèse de Dubuisson en OCT, qui avait proposé un premier formalisme pour la segmentation de la lumière et la détection des struts pour les stents métalliques. Nous avons revisité la chaine de traitement pour ces deux problèmes et proposé une méthode préliminaire de détection de stents en polymère biorésorbable. Une modélisation surfacique du stent a permis d’estimer une série d’indices cliniques à partir des diamètres, surfaces et volumes mesurés sur chaque coupe ou sur l’ensemble de l’examen. L’apposition du stent par rapport à la paroi est également mesurée et visualisée en 3D avec une échelle de couleurs intuitive. La lumière artérielle est délimitée à l’aide d’un algorithme de recherche de plus court chemin de type Fast Marching. Son originalité est d’exploiter l’image sous la forme hélicoïdale native de l’acquisition. Pour la détection du stent métallique, les maxima locaux de l’image suivis d’une zone d’ombre ont été détectés et caractérisés par un vecteur d’attributs calculés dans leur voisinage (valeur relative du maximum, pente en niveau de gris, symétrie...). Les pics correspondant à des struts ont été discriminés du speckle environnant par une étape de régression logistique avec un apprentissage à partir d’une vérité terrain construite par un expert. Une probabilité d’appartenance des pics aux struts est construite à partir de la combinaison des attributs obtenue. L’originalité de la méthode réside en la fusion des probabilités des éléments proches avant d’appliquer un critère de décision lui aussi déterminé à partir de la vérité terrain. La méthode a été évaluée sur une base de données de 14 examens complets, à la fois au niveau des pixels et des struts détectés. Nous avons également validé de façon exhaustive une méthode de recalage non rigide d’images OCT exploitant des amers appariés par un expert sur les examens source et cible. L’objectif de ce recalage est de pouvoir comparer les examens coupe à coupe et les indices calculés aux mêmes positions à des temps d’acquisition différents. La fiabilité du modèle de déformation a été évaluée sur un corpus de quarante-quatre paires d’examens OCT à partir d’une technique de validation croisée par Leave-One-Out
This thesis deals with the segmentation and characterization of coronary arteries and stents in Optical Coherence Tomography (OCT) imaging. OCT is a very high resolution imaging that can appreciate fine structures such as the intimal layer of the vascular wall and stitches (struts). The objective of this thesis is to propose software tools allowing the automatic analysis of an examination with a runtime compatible with an intraoperative use. This work follows Dubuisson's thesis in OCT, which proposed a first formalism for light segmentation and strut detection for metal stents. We revisited the treatment chain for these two problems and proposed a preliminary method for detecting bioabsorbable polymer stents. Surface modeling of the stent made it possible to estimate a series of clinical indices from the diameters, surfaces and volumes measured on each section or on the entire examination. Applying the stent to the wall is also measured and visualized in 3D with an intuitive color scale. The arterial lumen is delineated using a Fast Marching short path search algorithm. Its originality is to exploit the image in the native helical form of the acquisition. For the detection of the metallic stent, the local maxima of the image followed by a shadow zone have been detected and characterized by a vector of attributes calculated in their neighborhood (relative value of the maximum, slope in gray level, symmetry ...). Peaks corresponding to struts were discriminated from the surrounding speckle by a logistic regression step with learning from a field truth constructed by an expert. A probability of belonging to the peaks to struts is constructed from the combination of attributes obtained. The originality of the method lies in the fusion of the probabilities of the close elements before applying a decision criterion also determined from the ground truth. The method was evaluated on a database of 14 complete examinations, both at the level of pixels and struts detected. We have also extensively validated a method of non-rigid registration of OCT images using bitters matched by an expert on the source and target exams. The objective of this registration is to be able to compare cut-to-cut examinations and indices calculated at the same positions at different acquisition times. The reliability of the strain model was evaluated on a corpus of forty-four pairs of OCT exams from a Leave-One-Out cross validation technique

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Ducros, Nicolas. "Tomographie optique de fluorescence dans les milieux diffusants : apport de l'information temporelle." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00473766.

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Abstract:

La tomographie optique diffuse de fluorescence permet la reconstruction tridimensionnelle de fluorophores présents dans un tissu biologique. La modalité la plus simple de cette technique repose sur une illumination continue du milieu et s'intéresse aux mesures d'atténuation du faisceau incident en différentes positions. En raison de la forte diffusion des tissus, la modalité continue souffre d'une faible résolution en profondeur.On considère aujourd'hui que la modalité résolue en temps, qui fournit pour chaque photon détecté son temps de vol, permettrait l'étude de tissus plus épais, ouvrant ainsi la porte à des applications cliniques. L'objet de cette thèse est de chercher comment tirer profit de l'information temporelle et de quantifier son apport par rapport à la modalité continue.La tomographie optique diffuse de fluorescence est un problème inverse mal conditionné. Dans un contexte où tout écart au modèle doit être limité, nous nous intéressons tout d'abord au modèle direct et montrons que la densité de photons est un modèle satisfaisant de la quantité expérimentalement mesurée. Nous passons ensuite au crible la méthode de reconstruction fondée sur l'exploitation des moments temporels des mesures. Étudiant théoriquement les propriétés des moments, nous montrons que cette approche nécessite, pour s'avérer intéressante, la détection d'un nombre élevé de photons. Nous introduisons enfin une nouvelle approche permettant d'exploiter l'information temporelle pour un nombre de photons plus limité. Cette approche, reposant sur une transformation en ondelettes des mesures, offre une qualité de reconstruction accrue par rapport à celle offerte par l'approche des moments.

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Ouadour, Malha. "Principe de tomographie et spectro-tomographie optique de cohérence par intercorrelation sans balayage basée sur un réseau de diffraction." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00544927.

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Abstract:

Cette thèse propose une nouvelle méthode de détection, intermédiaire entre les deux méthodes existantes en OCT, qui sont: l'OCT dans le domaine temporel et l'OCT dans le domaine fréquentiel (FDOCT). La technique OCT que nous présentons est basée sur un réseau de diffraction. Elle fournit le profil de réflectivité en profondeur de l'échantillon analysé instantanément, sans effectuer de balayage mécanique dans le bras de référence de l'interféromètre ni de traitement numérique du signal réfléchi par l'échantillon. Une partie de cette thèse est dédiée à la description du principe de fonctionnement et à l'architecture du dispositif. En introduisant un balayage transversal dans le système, des images en deux dimensions et en trois dimensions de l'échantillon ont été réalisées. Nous décrivons par la suite comment nous accédons à l'information spectroscopique en profondeur de l'échantillon analysé, de façon optique et sans post-traitement grâce à la même technique. Pour cela, un système de démultiplexage en longueur d'onde est introduit dans le dispositif OCT qui devient ainsi un instrument de spectro-tomographie optique de cohérence. De cette façon, pour chaque point objet analysé, une image en deux dimensions est affichée en temps réel sur un détecteur plan. La direction horizontale correspond à la profondeur tandis que la direction verticale correspond à la décomposition spectrale de la trace de corrélation. Nous présentons le principe du système et montrons quelques résultats expérimentaux.

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Nannini, Matthieu. "Amélioration des performances d'un système à tomographie optique cohérente par l'optique intégrée." Grenoble INPG, 2002. http://www.theses.fr/2002INPG0054.

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Escolle, Clément. "Optique active spatiale pour l'observation à haute résolution." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4767/document.

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Abstract:

Pour relever les défis de l'observation de la Terre et de l'astronomie, les futurs observatoires spatiaux vont requérir des télescopes de plusieurs mètres de diamètre. Les différentes contraintes liées à l'environnement spatial vont induire des déformations et des désalignements des miroirs du télescope dégradant ainsi la qualité optique des observations. L'intégration de l'optique active, utilisée depuis la fin des années 80 pour l'alignement et le maintien de la qualité optique des télescopes au sol, devient donc nécessaire. Un tel système est constitué de trois éléments : un dispositif de mesure, une fonction de correction et une boucle de contrôle qui fait le lien entre les deux éléments précédents.Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire de doctorat s'attachent, d'une part, au développement d'un estimateur des perturbations minimisant le front d'onde résiduel dans le champ du télescope. L'analyse de cet estimateur et plus généralement des performances ultimes d'un système d'optique active spatial nous a permis de mettre en évidence l'impact des hautes fréquences spatiales sur la qualité optique. La présence de telles hautes fréquences dues à l'empreinte des supports du miroir primaire nous a poussés, d'autre part, à évaluer les possibilités de leur réduction dans le cas d'un miroir de grande dimension. A l'aide d'une modélisation éléments finis d'un tel miroir nous avons réalisé des modifications locales de la structure du miroir pour adapter ses déformations aux capacités de correction de l'optique active
To meet the challenges of Earth observation and astronomy, future space observatories will require telescopes of several meters in diameter. The various space environment constraints will induce deformations and misalignments of the telescope mirrors, thus degrading the optical quality of observations. The integration of active optics, used since the late 80s for alignment and preservation of the optical quality of the ground telescopes, becomes mandatory. Such a system consists of three elements: a measuring device, a correction set-up and a control loop which links both previous elements.The research works presented in this PhD thesis focus, on one hand, on the development of a perturbations estimator minimizing the residual wave front in the telescope field of view. The analysis of this estimator and more generally of the ultimate performance of a space active optics system enabled us to highlight the impact of high spatial frequencies on optical quality. On the other hand, the presence of such high frequencies due to the primary mirror supports print through, urged us to evaluate the possibilities of their reduction in the case of large mirrors. Using a finite element model of such a mirror, we made local modifications of the mirror structure to adapt its deformation to the correcting capabilities of active optics

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Doule, Claude. "Amplification parametrique optique en regime femtoseconde et tomographie optique coherente : deux methodes d'imagerie proche infrarouge dans des milieux diffusants." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2000. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00713989.

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Abstract:

Les travaux présents dans ce mémoire concernent l'imagerie par voie optique proche infrarouge dans un milieu qui diffuse la lumiere. L'application visee est une imagerie in vivo de l'intérieur des tissus biologiques. Deux techniques expérimentales différentes, opérant en configuration de retrodiffusion, ont ete développées. Leur principe commun est la sélection temporelle de la lumière revenant de l'objet éclaire. Pour la première technique, l'amplification paramétrique optique en régime femtoseconde a permis la réalisation d'une porte temporelle de 200 femtosecondes. Les images résolues temporellement sont obtenues a la cadence vidéo, directement a deux dimensions. Le choix d'un accord de phase non colineaire de type ii permet a la fois l'optimisation de la résolution spatiale latérale et l'obtention des images résolues temporellement sur fond noir. Les performances de cette technique ont été évaluées a travers différents milieux artificiels, liquides ou solides, qui diffusent plus ou moins fortement vers l'avant. Pour la seconde technique, une diode superluminescente remplace avantageusement la source laser femtoseconde de la technique precedente. C'est alors la faible longueur de cohérence temporelle de la source lumineuse qui permet la selection temporelle du signal lumineux grâce a une mesure interferometrique. Pour cette technique, connue sous le nom de tomographie optique cohérente (oct), nous avons mis en uvre un système de détection hétérodyne en modulant la phase du faisceau signal grâce a l'effet electro-optique. Des images de tissus biologiques, acquises point par point, ont pu ainsi être réalisées : par exemple une coupe longitudinale d'un il de lapin et une image 2d, perpendiculairement a sa surface, d'un oignon.

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Vidal, Fabrice. "Calibrations et reconstruction tomographique en optique adaptative multi-objet pour l’astronomie : application au démonstrateur CANARY." Observatoire de Paris (1667-....), 2009. https://theses.hal.science/tel-00559962.

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Abstract:

EAGLE est un instrument de MOAO en cours d’étude de faisabilité (phase A) sur le futur ELT européen. Il sera équipé de 20 voies scientifiques de correction permettant d’effectuer des observations spectroscopiques de 20 galaxies réparties dans un champ d’environ 5 minutes d’arc. Les ASO des voies d’analyse sonderont la turbulence grâce à 6 étoiles laser ainsi que 5 étoiles naturelles présentes dans tout le champ. Dans le cadre de la R&D pour le programme EAGLE, un démonstrateur technique est prévu : CANARY aura pour but de démontrer la faisabilité du principe de la MOAO sur le ciel, il sera installé en 2010 sur le télescope WHT (William Herschel Telescope) aux îles Canaries. La thèse proposée s’inscrit dans le cadre de EAGLE et plus particulièrement du démonstrateur CANARY, avec pour but d’analyser les 2 points durs cités plus haut et de proposer des solutions. Dans un premier temps, l’utilisation du banc de recherche et développement en optique adaptative SESAME a permis de valider le principe du contrôle en boucle ouverte. De nombreux tests de miroirs déformables utilisant différentes technologies susceptibles d’êtres utilisés pour EAGLE ont été effectués. Des méthodes de calibrations ont ainsi été développées et testées instrumentalement sur le banc SESAME. Dans un deuxième temps, la thèse a consisté à développer un nouveau type d’algorithme de tomographie, fonctionnant en boucle ouverte, et permettant notamment de mesurer le profil de turbulence directement à partir des données issues de l’instrument. Cet algorithme a également l’avantage de permettre de calibrer l’instrument. Il a été testé et validé sur SESAME ainsi qu’en simulation, et sera appliqué sur le ciel dans le cadre du démonstrateur CANARY [extrait du résumé]
The thesis took place in the framework of Eagle and particularly CANARY. The goal is to propose practical solutions on the 2 main points of MOAO : open loop and tomography reconstruction. First, deformable mirrors using different technologies have been tested in open loop. Calibration methods were developped and tested in laboratory. In a second time, the thesis consisted to develop a new tomography algorithm working in open loop that allows to measure the turbulence profile directly from the data of the instrument. This algorithm has also the advantage to calibrate the system. It has been tested and validated at the SESAME bench and in simulations. This algorithm will be tested on sky on CANARY MOAO demonstrator [summary's extract]

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Méteau, Jérémy. "Instrumentation optique pour la caractérisation des tissus : analyse de la complémentarité et des limites techniques de fluorescence hyperspectrale et de Tomographie Optique Cohérente en vue de leur intégration multimodale." Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2041/document.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de recherche est le développement d'un système fibré d'imagerie point par point d'auto fluorescence multi-excitation, de tissus biologiques en utilisant la technique de fluorescence hyperspectrale et l'étude d'un système de tomographie optique cohérente comme possible modalité supplémentaire. La première partie de ce rapport présente les propriétés optique des tissus biologiques et les fluorophores pertinents pour la détection de tumeurs cancéreuses. La deuxième partie présente l'instrumentation du système d'imagerie de fluorescence et l'analyse hyperspectrale des résultats obtenus in vitro.Il est démontré la pertinence de ce type d'analyse qui permet de déterminer la concentration de certains fluorophores. La troisième partie présente le système de tomographie optique cohérente appelé "scan free" OCT car il permet de réaliser des images sans déplacement d'éléments optiques. Ce système est caractérisé et présente des fonctionnalités intéressantes comme la compensation de la dispersion dépendante de la profondeur. Les divers résultats obtenus montrent que ces deux techniques sont complémentaires car elles apportent des informations de nature différentes. La première technique donne de se informations sur la composition biochimique des tissus, la seconde donne des information sur la structure
The aim of this activity is the development of a mono point imaging fiber system which uses hyperspectral multi-excitation auto fluorescence technique for biological tissues and the study of an Optical Coherence Tomography system like another modality. At first, this report presents the optical properties of biological tissues and the relevant fluorophores for cancerous tumors detection. Secondly, the fluorescence imaging system instrumentation and hyperspectral analysis are presented with in vitro results. The third part presents the "scan free" optical coherence tomography system which is able to image without optical displacement. It's characterized and have interesting functionality like depth dependant dispersion compensation. These both techniques are complementary because they get different kind of information. The information of the first one is about biochemical composition of the tissues and the information of the second one is about the stucture

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Meziani, Katia. "Estimation non paramétrique en tomographie quantique homodyne." Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077172.

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Abstract:

En optique quantique, la reconstruction de l'état quantique (fonction de Wigner ou matrice de densité infini-dimensionnelle) d'un faisceau de lumière correspond en statistique à un problème inverse très mal posé. Premièrement, nous proposons des estimateurs de la matrice de densité basés sur les fonctions pattern et des estimateurs à noyau de la fonction de Wigner. Nous faisons l'hypothèse que la matrice de densité inconnue appartient à une classe non paramétrique définie en accord avec les exemples étudiés par les physiciens. Nous en déduisons pour la fonction de Wigner associée à cette matrice des propriétés de décroissance rapide et de régularité. Deuxièmement, nous estimons une fonctionnelle quadratique de la fonction de Wigner par une U-statistique d'ordre deux sur une classe plus large. Cette fonctionnelle peut être vue comme une indication sur la pureté de l'état quantique considéré. Nous en déduisons un estimateur adaptatif aux paramètres de régularité de la fonction de Wigner. La dernière partie de ce manuscrit est consacrée au problème de test d'adéquation à la matrice de densité. Cette procédure est construite à partir d'un estimateur de type projection sur les fonctions \textit{pattern}. Nous étudions les bornes supérieures de type minimax de toutes ces procédures. Les procédures d'estimation de la matrice de densité et de test d'adéquation à une matrice de densité sont implémentées et leurs performances numériques sont étudiées
In the setting of quantum optics, the reconstruction of the quantum state (Wigner function or infinite-dimensional density matrix) of a light beam can be seen as a statistical severely ill-posed inverse problem. First, we propose estimators of the density matrix and the Wigner function respectively, using pattern functions in the first case and kernel functions in the second. We assume that the unknown density matrix belongs to a nonparametric class which corresponds to typical states prepared in the laboratory. We translate these classes in terms of properties of the associated Wigner function. In an other part, we estimate the integrated squared Wigner function by a kernel-based second order U-statistic on a larger regularity class. This quadratic functional is a physical measure of the purity of the state. We deduce an adaptive estimator for the Wigner function that does not depend on the smoothness parameters. In the last part of the thesis, we are interested in the problem of goodness-of-fit testing. We give a testing procedure derived from a projection-type estimator on \textit{pattern} functions. We study the upper bounds of the minimax risk for all our procedures. The density matrix estimation and the testing procedure are implemented and their numerical performances are studied

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Federici, Antoine. "Développement de systèmes de microscopie par cohérence optique plein champ étendus spatialement et spectralement." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS024/document.

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Abstract:

La tomographie par cohérence optique plein champ (OCT plein champ) est une technique de microscopie interférométrique basée sur l’utilisation d’une source de lumière faiblement cohérente, telle qu’une lampe halogène. Elle permet de réaliser, de façon non invasive, des images tomographiques à plusieurs centaines de micromètres de profondeur dans les tissus biologiques et avec une résolution spatiale isotrope de l’ordre de 1 µm. Ces travaux de thèse concernent le développement de plusieurs systèmes d'OCT plein champ, dans le but de proposer de nouvelles performances et de nouveaux contrastes destinés à l’imagerie en trois dimensions de tissus biologiques. Nous avons dans un premier temps exploité la large bande spectrale d’émission d’une lampe halogène, afin d’apporter une information spectroscopique et d’être capable de distinguer et de caractériser des zones d’un échantillon qui seraient sinon indiscernables. Puis nous avons optimisé la résolution spatiale d’un montage d’OCT plein champ pour atteindre une valeur record de 0,5 µm (dans l’eau) dans les trois directions de l’espace, notamment grâce à l’utilisation d’une bande spectrale adaptée à l’imagerie de tissus, tels que la peau. Un montage dont le champ de vision est élargi à 18 mm x 18 mm a ensuite été développé et appliqué à l’imagerie du signal d’amplitude ainsi qu’à la mesure quantitative du signal de phase résolu en profondeur. Enfin un système utilisant un laser à balayage spectral comme source de lumière combiné à un traitement numérique de correction de la focalisation a été mis en œuvre. Nous avons ainsi démontré la possibilité de réaliser des images en trois dimensions avec une résolution latérale relativement élevée, sans utiliser le moindre déplacement mécanique durant l’acquisition
Full-field optical coherence tomography (FF-OCT) is an optical technology based on low-coherence interference microscopy for tomographic imaging of semitransparent samples. Non-invasive three-dimensional imaging can be performed with an isotropic spatial resolution of the order of 1 µm. During the PhD thesis, several FF-OCT systems have been reported achieving extended performances or contrast enhanced images relevant for biological tissues imaging. Firstly, a three-band, 1.9-μm axial resolution FF-OCT system has been implemented to perform spectroscopic contrast enhanced imaging of biological tissues over a 530-1700 nm wavelength range. Then, a study of the FF-OCT axial response has been carried out for maximizing the axial resolution of the system. An isotropic spatial resolution of 0.5 µm (in water) has been obtained by combining 1.2-NA microscope objectives with an optimized broad spectral band adapted to biological tissues imaging, such as skin samples. A set-up with an extended field of view of 18 mm x 18 mm has been also designed and applied to amplitude signal detection as well as depth-resolved quantitative phase signal measurement. At last, we developed a technique based on the combination of full-field swept-source optical coherence tomography (FF-SSOCT) with low spatial coherence illumination and a special numerical processing that allows for numerically focused mechanical motion-free three-dimensional imaging

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Ramos, Emilie. "Démonstrateur optique CaLIPSO pour l’imagerie TEP clinique et préclinique." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112409/document.

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Abstract:

L’imagerie TEP repose à l’heure actuelle sur des détecteurs à base de cristaux scintillants ou de semi-conducteurs. Le projet CaLIPSO propose de tirer parti à la fois de l’émission de lumière (par effet Cerenkov) et de l’ionisation du milieu de détection, pour réaliser un détecteur de résolution temporelle et spatiale améliorée. Le milieu de détection, le TriMéthylBismuth liquide à température ambiante, de par sa forte teneur en Bismuth, permet une détection par effet photoélectrique efficace. Cette étude a pour objectif de concevoir et d’optimiser le détecteur optique du projet CaLIPSO, afin de prouver le concept de la détection de photons de 511 keV par effet Cerenkov dans le TMBi, et de caractériser les performances d’un tel détecteur en termes de résolution temporelle et efficacité de détection. Un premier démonstrateur a validé le principe de détection reposant sur l’effet Cerenkov, bien que ses performances soient décevantes. C’est la raison pour laquelle nous avons entrepris un effort d’optimisation en simulation Monte Carlo dans Geant4, afin d’améliorer la collection de la lumière Cerenkov dans le détecteur, et donc son efficacité de détection et sa résolution temporelle. Avant, nous avons mesuré les propriétés optiques du TMBi (indice de réfraction, absorption et diffusion de la lumière), afin d’être capables de modéliser la propagation de la lumière Cerenkov dans le détecteur. Nous avons également optimisé par simulation Monte Carlo l’outil permettant la mesure de résolution en temps, un cristal scintillant de YAP:Ce couplé à un PMT. Cela a permis une mesure plus fine de la résolution temporelle du démonstrateur. A l’issue de ces travaux, nous avons construit un second démonstrateur optique. On mesure alors une efficacité de détection de l’ordre de 32% pour une résolution en temps de 660 ps (FWHM). L’efficacité mesurée prouve que le détecteur est pleinement efficace à détecter les conversions photoélectriques du photon de 511 keV (27% des photons incidents). Plusieurs optimisations technologiques sont proposées pour améliorer la résolution temporelle, et espérer à l’avenir une mesure du temps de vol des photons gamma
PET detectors are usually based on scintillation crystals or semiconductor materials. The CaLIPSO project aims to build a PET detector working on the double detection of Cerenkov light and pair productions in a novel detection material called TriMethylBismuth. This would allow at the same time an enhanced time resolution (thanks to the Cerenkov signal) and a excellent spatial resolution (thanks to the ionization signal). Liquid TMBi (at room temperature), thanks to its good photo fraction (47%), allows a good detection efficiency, principally by photoelectric effect. In this context, this work aims to design and optimize an optical detector as a proof of concept for the Cerenkov detection of 511 keV gamma photons, and to measure the time resolution and detection efficiency of such a detector. The optical signal based on Cerenkov effect in TMBi has been observed on a first demonstrator, but its performances were clearly inappropriate. So we used a Monte Carlo simulation (Geant4) of the detector in order to model the relevant phenomena and to optimize de detection. It appeared that light collection efficiency in the detector was the most important parameter to optimize so as to improve time resolution and detection efficiency. Before that, we measured TMBi optical properties (refractive index, light absorption and diffusion), in order to model accurately the Cerenkov light propagation in the detector. The tool used for the time resolution measurement is a YAP: Ce scintillator coupled to a PMT. We also needed to optimize this tool in order to allow a more accurate measurement of the detector time resolution. At the end of this work, a second version of the optical demonstrator was built. We measured a detection efficiency of 32%, and a time resolution of 660 ps FWHM. The measured efficiency proved that our detector is fully efficient to detect the photoelectric conversions of the 511 keV photons (27% of the incident photons). Several technological optimizations are proposed to further improve the time resolution, in order to be able to measure the gamma photons’ time-of-flight in the future

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Michaely, Roland. "Tomographie en cohérence optique dans le domaine de Fourier appliquée aux tissus humains /." [S.l.] : [s.n.], 2008. http://library.epfl.ch/theses/?nr=4131.

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Montcuquet, Anne-Sophie. "Imagerie spectrale pour l'étude de structures profondes par tomographie optique diffusive de fluorescence." Phd thesis, Université de Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00557141.

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Abstract:

L'imagerie optique de fluorescence permet de localiser des cibles biologiques comme des tumeurs, marquées par des fluorophores. Pour des applications au diagnostic chez l'Homme où l'épaisseur des tissus atteint plusieurs centimètres, la détection parasite de l'autofluorescence naturelle des tissus compromet la détection de la fluorescence d'intérêt et son élimination est la condition sine qua non d'une localisation correcte de la tumeur. L'objet de cette thèse a été l'étude spectrale de l'auto fluorescence des tissus et la mise au point d'une méthode de séparation de spectres aveugle permettant de supprimer sa contribution des mesures. La Factorisation en Matrices Non-négatives a été privilégiée, et de nouveaux algorithmes ont été proposés et testés sur données réelles. Nous avons démontré les performances de notre méthode dans l'amélioration de la détection des marqueurs et la reconstruction de la position de la tumeur en tomographie optique diffuse de fluorescence.

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Burcheri-Curatolo, Adriano. "Avancées en tomographie optique plein champ pour applications cliniques et biologie du développement." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00828116.

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Abstract:

La tomographie optique cohérente (OCT) est maintenant une technique établie permettant de visualiser la morphologie interne de l'œil. L'objectif est maintenant d'atteindre des résultats similaires dans des tissus fortement diffusants. Une limite des études précédentes en OCT s'avère être sa faible résolution en comparaison des techniques d'histologie traditionnelle. La tomographie optique cohérente plein-champ (FFOCT), une variante de l'OCT également basée sur l'interférométrie en lumière faiblement cohérente, produit des images à l'échelle du micron sur un large champ de vue au moyen d'une simple camera et d'une lampe halogène. Dans ces travaux, un système FFOCT a été testé en conditions cliniques afin d'examiner de larges lésions mammaires, jusqu'à 1 cm², ainsi que des biopsies. Un ensemble de critères diagnostiques ont pu être identifiés pour différencier tissus bénins de malins, avec de premiers résultats encourageants; toutefois une amélioration du contraste endogène s'avère nécessaire. Une méthodologie exploitant les différences d'atténuation s'est montré limitée par une forte hétérogénéité des tissus sur une profondeur de quelques microns. En outre, la profondeur de pénétration de la technique a été améliorée au moyen d'un système opérant dans l'infrarouge et d'une huile de silicone en tant que liquide d'immersion. Finalement, l'imagerie tridimensionnelle in-vivo a pu être démontrée pendant les 4 jours de la métamorphose d'une Drosophile melanogaster. Le dispositif a pu suivre la croissance de chaque organe sur près de 80 µm avec une résolution isotrope à l'échelle du micron ouvrant ainsi des perspectives d'applications en biologie du développement.

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Montcuquet, Anne-Sophie. "Imagerie spectrale pour l’étude de structures profondes par tomographie optique diffusive de fluorescence." Grenoble INPG, 2010. http://www.theses.fr/2010INPG0097.

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L'imagerie optique de fluorescence permet de localiser des cibles biologiques comme des tumeurs, marquées par des fluorophores. Pour des applications au diagnostic chez l'Homme où l'épaisseur des tissus atteint plusieurs centimètres, la détection parasite de l'autofluorescence naturelle des tissus compromet la détection de la fluorescence d'intérêt et son élimination est la condition sine qua non d'une localisation correcte de la tumeur. L'objet de cette thèse a été l'étude spectrale de l'auto fluorescence des tissus et la mise au point d'une méthode de séparation de spectres aveugle permettant de supprimer sa contribution des mesures. La Factorisation en Matrices Non-négatives a été privilégiée, et de nouveaux algorithmes ont été proposés et testés sur données réelles. Nous avons démontré les performances de notre méthode dans l'amélioration de la détection des marqueurs et la reconstruction de la position de la tumeur en tomographie optique diffuse de fluorescence
Fluorescence optical imaging locates biological targets such as tumors tagged with fluorescent markers. For medical diagnostic applications where thickness of media reaches a few centimeters, unwanted autofluorescence of tissues prevents the detection of fluorescence signal of interest : its removal is a sine qua non condition to an accurate tumor localization. The aims of this thesis was to spectrally study natural fluorescence of tissues and to develop a blind source separation method to remove autofluorescence contribution from measurements. Nonnegative Matrix Factorization method was chosen, original algorithms were proposed, and tested on real data. We proved our method is highly efficient to improve the detection of markers and the localization of tumors in Fluorescence Diffuse Optical Tomography reconstructions

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Cai, Yao. "Design and implementation of Adaptive Optics Full-Field Optical Coherence Tomography for in-vivo retinal imaging." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS685.

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Abstract:

La rétine, en tant que fenêtre sur le cerveau, est directement connectée au système nerveux central. L'imagerie rétinienne in vivo est prometteuse pour fournir des signes de maladies neurodégénératives à un stade précoce avec une imagerie cellulaire de haute résolution. Cependant, la présence de mouvements oculaires en 3D et d'aberrations oculaires dégrade le rapport signal/bruit et la résolution de l'image. La technique de tomographie par cohérence optique plein champ dans le domaine temporel (TDFFOCT) a démontré une résolution 3D élevée et une faible complexité du système pour l'imagerie rétinienne. Un avantage de la TDFFOCT est que la résolution latérale est presque deux fois supérieure à celle des systèmes d'imagerie standard. Néanmoins, la TDFFOCT présente une sensibilité relativement faible, qui peut être notablement compromise par les aberrations oculaires et les mouvements axiaux de la rétine. En particulier, ma thèse se concentre sur la conception et la mise en œuvre de systèmes avancés de TDFFOCT avec une sensibilité de détection améliorée pour l'imagerie rétinienne in vivo. Mon manuscrit de thèse est divisé en trois parties principales. Partie 1 est une partie introductive comprenant trois chapitres. Le Chapitre 1 est consacré à la présentation de l'œil humain d'un point de vue biologique et médical et introduit les principales perturbations oculaires. Le Chapitre 2 présente l’étendue des systèmes d'imagerie clinique et de recherche pour l'imagerie de la rétine in vivo, où l'optique adaptative (AO) a été largement utilisée. Enfin, le Chapitre 3 débute par la présentation de la technique OCT, en mettant l'accent sur la TDFFOCT. La TDFFOCT surpasse les autres systèmes d'imagerie rétinienne avancés grâce à sa haute résolution 3D, un grand FOV et une conception de système compacte, permettant des applications cliniques. Cependant, la faible sensibilité du système TDFFOCT le rend difficile pour l'imagerie rétinienne interne. La Partie 2 expose la caractérisation des performances du système TDFFOCT pour l'imagerie rétinienne in vivo. Dans le Chapitre 4, je présente ma mise en œuvre d'une TDFFOCT clinique à l'Hôpital National d'Ophtalmologie Quinze-Vingts à Paris. Cependant, il reste difficile d'imager une grande population ou les couches rétiniennes internes, principalement en raison des mouvements oculaires et des aberrations oculaires qui dégradent la sensibilité. Après cela, le Chapitre 5 se concentre sur la caractérisation du mouvement axial de la rétine pour faciliter une meilleure conception d'un système de suivi rétinien. En ce qui concerne l'impact des aberrations oculaires, le Chapitre 6, propose une méthode pour étudier les performances de la TDFFOCT en présence de diverses aberrations oculaires. Ayant examiné deux paramètres principaux (mouvement oculaire et aberrations oculaires) qui dégradent la sensibilité de détection dans la TDFFOCT, des solutions pour relever ces deux défis sont également proposées, concernant 1) la fréquence de boucle requise pour un suivi axial précis de la rétine, 2) le gain du rapport signal/bruit et de la résolution par correction des aberrations pour différentes populations. Enfin, je présente la mise en œuvre de ces solutions dans le système TDFFOCT pour améliorer la sensibilité. La Partie 3 présente la conception et la mise en œuvre du système TDFFOCT avancé avec une sensibilité améliorée. Dans cette partie, j'ai mis en œuvre trois nouvelles fonctionnalités principales : • Chapitre 7 présent la conception d'une approche AO sans capteur de front d'onde pour l'imagerie rétinienne in vivo en milieu clinique. • Pour explorer la plus grande sensibilité de la TDFFOCT, j'ai conçu et mis en œuvre un TDFFOCT AO avec un capteur de front d'onde dans le Chapitre 8. • Le Chapitre 9 démontre comment améliorer les performances de suivi axial concernant les mouvements de la rétine
Retina serves as a window to the brain, and in-vivo retinal imaging is promising to give signs of neurodegenerative disease at the early stage with high-resolution cellular imaging. However, the presence of 3D eye motion and ocular aberrations degrades the image signal-to-noise ratio (SNR) and resolution. The technique of time-domain full-field optical coherence tomography (TDFFOCT), developed by Claude Boccara’s team has demonstrated exhilarating performances for retinal imaging with 3D high resolution and low system complexity. One key advantage of TDFFOCT is that the lateral resolution is nearly twice of the standard imaging system, and it is more robust to the low-order symmetric aberrations, such as defocus and astigmatisms, which account for approximately 92% of wavefront error in ocular aberrations. However, TDFFOCT exhibits relatively low sensitivity, which can be notably compromised by ocular aberrations and axial retinal motions. In particular, my PhD focuses on the design and implementation of advanced TDFFOCT systems with enhanced detection sensitivity for in-vivo retinal imaging, especially the visualizations of inner retina features with low reflectivity. My thesis manuscript is divided into three main parts. Part 1 is an introductory part comprising three chapters. Chapter 1 is dedicated to presenting the human eye from a biological and medical perspective. This highlights the imaging requirements for achieving high-resolution in-vivo retinal imaging. Chapter 2 presents the zoology of clinical and research imaging systems to image retina in vivo, where adaptive optics (AO) have been widely applied. This chapter also highlights the limitations in current AO imaging systems, mainly due to a limited field of view (FOV) and complex system design, hindering its applications in clinics. Finally, Chapter 3 starts with the OCT technique, with a focus on time-domain FFOCT. TDFFOCT outperforms other advanced retinal imaging systems, with high 3D resolution and large FOV and a compact system design, enabling clinical applications. But the low sensitivity of TDFFOCT system makes it challenging for inner retinal imaging. Part 2 is based on the characterization of the performances of the TDFFOCT system for in-vivo retinal imaging. In Chapter 4, I show my implementation of a clinical TDFFOCT which I have optimized and installed at the Quinze-Vingts National Ophthalmology Hospital, following by in-vivo retinal imaging for patients. But it’s still challenging to image a large population or inner retinal layers mainly due to eye motion and ocular aberrations degrading the sensitivity. Following this, Chapter 5 focuses on the characterization of retinal axial motion to facilitate a better design of retinal tracking system. Regarding the impact of ocular aberrations, a novel method is proposed in Chapter 6 to investigate the performances of TDFFOCT under various ocular aberrations. Having investigated two main parameters (eye motion and ocular aberrations) that degrade the detection sensitivity in TDFFOCT, the solutions to address these two challenges are also proposed regarding the loop rate required for a precise axial retinal tracking and the gain of the SNR and resolution by aberration correction for different population. Next, I will implement these solutions into TDFFOCT system to enhance the sensitivity. Following this, Part 3 shows the design and implementation of the advanced TDFFOCT system with enhanced sensitivity. In this part, I have implemented three main new features: • Chapter 7 focuses on the design of an efficient SAO approach for in-vivo retinal imaging in clinics. • To explore the highest sensitivity in TDFFOCT, I have designed and implemented a sensor-based AO TDFFOCT in Chapter 8. • Chapter 9 demonstrates how to improve the axial retinal tracking performance to facilitate more efficient frame accumulations for image averaging to improve image signal-to-noise ratio

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Bradu, Adrian. "Méthodes optiques d'exploration des tissus biologiques : spectrometrie des tissus cérébraux au moyen des sondes miniatures à fibres optiques et imagerie par tomographie optique cohérente." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007180.

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Abstract:

Nous abordons dans ce memoire deux methodes d'exploration des tissus biologiques. Premierement nous presenterons une technique spectroscopique invasive d'investigation des tissus cerebraux profonds. Cette technique utilisant des sondes optiques en miniature tire partie de la forte retrodiffusion de la lumiere par les tissus biologiques. Ainsi, l'attenuation lumineuse qu'on mesure experimentallement contient des informations non seulement sur les proprietes de diffusion mais aussi sur les concentrations des chromophores qu'ils contiennent. Le resultat est la posibilite d'envisager la mise en oeuvre d'une methode d'observation directe de certains paramatres hemodynamiques dont la saturation tissulaire en oxygene ou la concentration en hemoglobine totale. Deuxiemement nous presenterons une methode d'imagerie des tissus biologiques en particulier de l'oeil: la tomographie optique coherente. Sa technique tire partie de proprietes de coherence de la lumiere. Ainsi, l'interference constructive des faisceux lumineux provenant de deux bras d'un interferometre de type Michelson donne naissance a un signal contenant des informations sur la reflectivite provenant d'un domaine spatial de la cible limite par la longueur de coherence de la source. En utilisant ces bases theoriques nous avons mis en oeuvre un system OCT rapide utilisant un scanner resonant
We present in this thesis two optical methods of biological media investigation. First, we present an investigation invasive technique of the deep cerebral tissues. This technique using small optical probes is based on the strong light backscattering by the biological tissues. Thus, the measured light attenuation contains information on scattering properties of the medium but also on chromophores' concentrations. As a result, it seems possible to envisage a method of direct observation of some physiological parameters as the tissue oxygen saturation or hemoglobine concentration. Second, we present an imaging technique of the biological tissues, particulary used for eye imaging: the optical coherence tomography. This technique is based on the coherence properties of the light. Thus, the interfernce of the light from the two arms of a Michaelson interferometer give a signal containing informations on the reflectivity of a spatial domain of the target limited by the coherence length of the light source. Using this approach we built and characterised a fast OCT system using a resonant scanner

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Orive, miguel David. "Tomographie optique multispectrale résolue en temps pour la reconstruction de changements en profondeur de l’oxy- et de la déoxyhémoglobine." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT108.

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Abstract:

Dans cette thèse, j'ai développé de nouvelles techniques pour la tomographie optique diffuse. Dans la première partie, j'ai développé une méthode pour calculer des nouveaux types de données pour la tomographie optique diffuse. Avec cette nouvelle méthode, un plus grand ensemble de types de données peut être calculé et le bruit est moins corrélé. Les résultats montrent qu'une meilleure résolution en profondeur est obtenue par rapport à l'état de la technique. De plus, la quantification de l'absorption est améliorée de manière significative. Dans la deuxième partie, j'ai développé une méthode de régularisation par variation totale pour la tomographie optique diffuse sur des mailles irrégulières. Après, j'ai réalisé des expériences d'activation du cortex moteur cérébral chez des sujets adultes avec la collaboration de Politecnico di Milano. Des algorithmes précédemment développés ont été appliqués à ces mesures pour obtenir des reconstructions hémodynamiques en série chronologique du cortex moteur. Enfin, j'ai coordonné le plus grand jeu de données ouvert en optique diffuse composé des mesures effectuées dans le réseau BitMap
In this thesis I developed new techniques for diffuse optical tomography. In the first part, I developed a novel method to compute datatypes for diffuse optical tomography. With this new method a larger set of datatypes can be computed and noise is less correlated. Results show that better resolution in depth is obtained in comparison with the state-of-the-art. Moreover, quantification of absorption is improved significantly. In the second part, I developed total variation regularization method for diffuse optical tomography in irregular meshes. After, I performed brain motor cortex activation experiments in adult subjects with the collaboration of Politecnico di Milano. Previously developed algorithms were applied to that measurements obtaining time-series hemodynamic reconstructions of motor cortex. Finally, I coordinated the largest open dataset in diffuse optics composed by the measurements done within the BitMap network

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Latrive, Anne. "Tomographie de cohérence optique plein champ pour l'endoscopie : microscopie in situ et in vivo des tissus biologiques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00782552.

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Abstract:

L'imagerie optique biomédicale est confrontée aux phénomènes d'absorption et de diffusion de la lumière par les tissus qui atténuent et brouillent le signal au cours de sa propagation. La Tomographie de Cohérence Optique (OCT) filtre les photons balistiques par interférométrie en lumière temporellement incohérente. En particulier, l'approche Plein Champ atteint une résolution de 1 µm, mais sa profondeur de pénétration ne dépasse pas 1 mm. Il est donc impossible d'imager les organes internes in vivo et in situ : il faut pour cela disposer d'un instrument doté d'un endoscope, ce qui n'avait pas été réalisé à ce jour. Nous proposons un système d'OCT Plein Champ avec endoscope flexible qui repose sur le couplage de deux interféromètres, l'un extérieur à la sonde et l'autre situé à l'extrémité de la sonde en contact avec le tissu. Ainsi la sonde est entièrement passive et le signal interférométrique qui la traverse n'est pas perturbé par l'environnement. Sa flexibilité lui permettrait d'imager des organes internes comme le colon. Cependant l'utilisation d'un faisceau de plusieurs milliers de fibres optiques fait apparaître un signal d'interférence parasite dû aux phénomènes de couplage inter-coeurs et inter-modes. Des solutions sont proposées pour s'en affranchir et permettre l'imagerie d'échantillons de tissus. En imagerie par endoscopie rigide deux systèmes sont comparés, avec un ou deux interféromètres, et une sonde composée de lentilles à gradient d'indice. Cette sonde peut imager directement au contact des zones comme la peau, ou en pénétrant l'organe à la manière d'une aiguille, par exemple dans le sein. Elle est assez performante pour être utilisée in vivo sur la peau.

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Unger, Kévin. "Tomographie de diffraction sans mesure de phase en régime de diffusion multiple." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0513.

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Abstract:

La tomographie de diffraction optique est une technique d’imagerie dans laquelle un objet est illuminé successivement par un faisceau laser sous différents angles d’incidence avec une méthode interférométrique qui permet d’enregistrer à la fois la phase et l’intensité du champ dans l’espace image d’un microscope. La permittivité de l’objet est alors reconstruite numériquement à partir du jeu de données des champs complexes à l’aide d’une méthode d’inversion. Dans ce tapuscript, nous étudions tout d’abord l’effet de la diffusion multiple dans l’objet sur les reconstructions obtenues, en étudiant notamment différentes possibilités d’approximation (Born) pour accélérer le calcul. La mesure de la phase dans le domaine de l’optique étant délicate, car obtenue parune méthode interférentielle, j’ai développé une technique de reconstruction basée uniquement sur les intensités. J’ai notamment montré que les reconstructions ainsi obtenues sont proches de celles avec le jeu de données complet champ + phase. Enfin, nous proposons de coupler la tomographie de diffraction sans mesure de phase à la microscopie de fluorescence à illumination structurée. Dans ce cadre, nous illustrons l’impact de la modélisation de l’illumination excitatrice au niveau des fluorophores sur le pouvoir de résolution de la technique d’imagerie. Par ailleurs,nous présentons une méthode d’imagerie qui estime simultanément les fluorophoreset le milieu qui les entoure à partir de la mesure conjointe des intensités de diffraction et de fluorescence
Optical diffraction tomography is an imaging technique in which a target issuccessively illuminated by a laser beam under different angles of incidence withan interferometric set up which enables to record both the phase and the intensity of the field in the image space of a microscope. The permittivity of the target is then numerically estimated from the complex field dataset thanks to an inversion procedure. In this type script, we first study the effect of multiple scattering inside the target on the obtained reconstructions by studying different approximations (Born) to speed up the computation. The recording of the phase in the optical domain is tricky, for it requires ainterferometric set up. I have built a reconstruction technique based only on the intensities. I show that the obtained reconstructions are close to those obtained with the complete dataset field + phase. Finally, we propose to adjoin phaseless diffraction tomography to fluorescence structured illumination microscopy. In this framework, we illustrate the impact of the modelization of the illumination excitating the fluorophores on the resolving power of the imaging technique. Moreover, we demonstrate an imaging method which estimates simultaneously the fluorophores and the surrounding media from the join recording of diffraction and fluorescence intensities

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Boulvert, Frédéric. "Analyse de milieux fortement diffusants par polarimétrie de Mueller et méthodes optiques cohérentes : Application à l'étude du syndrome cutané d'irradiations aigüe." Brest, 2006. http://www.theses.fr/2006BRES2005.

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Abstract:

Ce travail avait pour objectif de montrer la possibilité d'utiliser des méthodes optiques dans l'investigation biophysique non invasive du syndrome cutané d'irradiation aigüe, pour des doses d'irradiation relativement faibles. La première partie revient sur les motivations qui ont abouti au choix de la polarisation comme agent de contraste dans le cadre de cette étude. Nous avons alors opté pour la polarimétrie de Mueller, technique adaptée à l'étude d'un milieu dépolarisant tel que la peau. La deuxième partie pose les bases théoriques dans l'interprétation des résultats obtenus à partir de la mesure de la matrice de Mueller d'un milieu. La lecture de cette dernière n'étant pas immédiate, un algorithme de décomposition et de classification des matrices de Mueller dépolarisantes et non dépolarisantes a été développé. Celui-ci est valide sur une série d'échantillons de nature très diverses. La troisième partie présente le polarimètre et les résultats, angulaires et spectraux, obtenus sur des échantillons de peau irradiés où il n'y a aucun signe clinique visible. En utilisant l'algorithme précédent nous avons mis en évidence deux agents de contraste polarimétrique qui seuls ou combinés apportent une information sur le taux d'irradiation. Ces résultats sont confortés par une étude histologique menée en parallèle par l'IRSN. Nous avons ainsi montré que la polarisation peut être un agent de contraste pour de faibles doses d'irradiation. La dernière partie montre l'intérêt d'utiliser en complément à la polarimétrie une méthodologie d'optique cohérente (speckle, tomographie par cohérence optique) pour localiser les altérations cutanées
This study was aimed at showing that optical methods can be used in non-invasive, biophysical investigations to assess the extent of acute cutaneous radiation syndrome further to exposure to radiations. The first part explains why we chose polarization as contrast agent within the framework of this study. The skin being a highly scattering medium, it let us to select the Mueller polarimetry, well-suited for such investigations. The second part introduces the theoretical foundations used in the analysis of the experimental results from measurement of the medium Muller matrix. But, the matrix interpretation is not immediate. We, thus, developed a depolarizing and non-depolarizing Mueller matrices decomposition and classification algorithm, which was validated with a set of samples with different polarimetric properties. The third part describes the polarimeter along with the angular ans spectral results obtained with irradiated skin samples free from visible clinical sign. The above algorothim allowed us to evidence two polarimetric contrast agents, which alone or together permitted us to differentiate an irradiated skin from a healthy one. The good correlation of our results with histological studies made by biologist scientists demonstrates that polarization can be used as contrast agent of low irradiation rates. The last part highlights the interest of complementing polarimetry with a coherent optical methodology (Speckle, optical coherence tomography) in order to localize cutaneous lesions

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Boulvert, Frédéric Cariou Jack. "Analyse de milieux fortement diffusants par polarimétrie de Mueller et méthodes optiques cohérentes Application à l'étude du syndrome cutané d'irradiations aigüe /." [s.l.] : [s.n.], 2006. http://tel.ccsd.cnrs.fr/index.php?halsid=e71843ea181aaf6465186b57f989b221&view_this_doc=tel-00079822&version=1.

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Giovanetti-Teixeira, Cécilia. "Etude théorique de la réponse de systèmes atomiques et moléculaires à une impulsion laser intense ultra-courte." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066429.

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Abstract:

Une molécule, dans un champ laser intense, permet semi-classiquement, à un électron de valence de « tunnéler », d’être accéléré dans ce champ avec une trajectoire classique, et de revenir se recombiner radiativement avec l’ion. Un rayonnement harmonique est émis, intense jusque dans l’XUV, ultra-bref, et cohérent. La recollision de l’électron libre peut être utilisée comme sonde de l’orbitale dont il est issu, donc de la structure, la dynamique électronique et nucléaire de la molécule. Une même énergie de recollision est le produit de deux types trajectoires électroniques. Numériquement, en résolvant l’équation de Schrödinger dépendante du temps (ESDT), pour les séparer il faut utiliser des techniques de traitement du signal. Une étude spatio-temporelle de la génération d’harmoniques d’ordre élevé (GHOE) dans les molécules diatomiques H2+ et N2 pour diverses orientations molécules - laser, et dans les atomes de Ar et He, permet d’identifier l’origine des minima présents dans leur spectre. Une étude des effets isotopiques sur la GHOE est réalisée avec les molécules H2 , D2 et T2. Il y a des différences dans les temps de retours électroniques entre les trois isotopes, et dans leur spectre d’harmoniques ; et les populations des niveaux vibrationnels dépendent de la masse nucléaire qui influence les transitions électroniques radiatives. Une application de la GHOE est la tomographie d’orbitales moléculaires. Des reconstructions ont été effectuées, théoriques, à partir des spectres d’harmoniques bruts et filtrés, et expérimentales.

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Dissertations / Theses on the topic 'Tomographie optique'

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