Note ABES Traitement et visualisation temps réel dans le domaine fréquentiel spatio-temporel pour le guidage du geste chirurgical Real-time processing and visualization in the spatio­temporal frequency domain for surgical guidance Imagerie optique diffuse Spatial Frequency Domain lmaging Imagerie multispectral Chirurgie guidée par l'imagerie Système temps réel GPGPU Diffuse optical imaging Spatial frequency domain imaging Multispectral imaging Real-time system Image-guided surgery GPGPU 617 621.36 Chirurgie -- Pratique Imagerie interventionnelle Imagerie spectroscopique Traitement d'images -- Techniques numériques L'imagerie optique diffuse a le potentiel pour apporter énormément à la chirurgie guidée par l'imagerie. L'une de ses méthodes appelée SFDI pour « Spatial Frequency Domain lmaging » permet d'extraire les propriétés optiques d'un tissu à partir de lumière structurée et en utilisant ces mesures acquises à plusieurs longueurs d'onde nous pouvons remonter aux informations physiologiques et structurelles interprétable par le chirurgien. Cette thèse consacrée au développement d'un instrument d'imagerie temps réel pour la chirurgie se base sur SSOP « Single Snapshot imaging of Optical Properties » l'implémentation à acquisition rapide de SFDI. Pour atteindre nos objectifs, nous avons conçu un système qui utilise la modulation spatio-temporelle de lumière, où SSOP est encodée spatialement et temporellement nous encodons les longueurs d'ondes. Au nombre de nos développements, nous avons proposé deux méthodes, une dans le domaine de Fourier et une à apprentissage profond pour l'amélioration de la qualité visuelle et de la précision des résultats SSOP. Un système à deux longueurs d'ondes (665nm et 860nm) a été créé et nous l'avons ensuite validé in vivo pour la mesure du taux de saturation en oxygène et démontrer qu'il peut détecte l'ischémie d'un tissu. Enfin, pour garantir le traitement et la visualisation temps réel, tous les algorithmes développés ont été implémentés sur processeur graphique GPU. Somme toute, aujourd'hui, nous disposons du premier système d'imagerie permettant de visualiser en temps réel et sur un large champ de vue le taux oxygénation d'un tissu. En perspectives, nous envisageons de faire évoluer le système pour mesurer les taux de lipides, de mélanine et d'eau et ensuite de le valider au cours d'étude pré-cliniques. Diffuse optical imaging has a significant potential for image-guided surgery. One of its methods called SFDI for Spatial Frequency Domain lmaging allows to extract the optical properties of biological tissue from structured light and using these measurements acquired at several wavelengths we can retrieve physiological and structural information interpretable by the surgeon. This thesis on the development of a real-time imaging instrument for surgery is based on SSOP "Single Snapshot imaging of Optical Properties" the rapid acquisition implementation of SFDI. To achieve our goals, we designed a system that uses spatiotemporal light modulation, where spatially we encode SSOP and temporally we encode wavelengths. Among our developments, we have proposed two methods, one in Fourier domain and one with deep learning for improving the visual quality and accuracy of SSOP results. A two-wavelength system (665nm and 860nm) was designed and we then validated it in vivo to measure the oxygen saturation rate and demonstrate that it can detect the ischemia of a tissue. Finally, to ensure real-time processing and visualization, ail algorithms developed were implemented on GPU (Graphies Processing Unit). ln conclusion, today we have the first imaging system capable of visualizing saturated oxygenation level in real-time and over a wide field of view. As perspectives, we plan to evolve the system to measure lipids, melanin and water levels and then validate it in pre-clinical studies. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 11773222 Université de Strasbourg Strasbourg 2021-12-31 https://theses.hal.science/tel-03505856 application/pdf 11601328 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2020/Aguenounon_Enagnon_2020_ED269.pdf http://www.theses.fr/2020STRAD016/abes https://theses.hal.science/tel-03505856 https://theses.hal.science/tel-03505856 https://theses.hal.science/tel-03505856 Aguenounon Enagnon 1986-12-17 FR 259255459 https://theses.fr/2020STRAD016 2020STRAD016 https://doi.org/10.70675/898102cbz0ebcz4ed5zb613z2e4af3d5fb68 2020-09-25 Electronique, microélectronique, photonique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Gioux Sylvain MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 186088264 Uhring Wilfried Patrick MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 072149469 Gigan Sylvain MADS_PRESIDENT_DU_JURY 08901636X Gioux Sylvain MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 186088264 Uhring Wilfried Patrick MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 072149469 Gigan Sylvain MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 08901636X Blondel Walter MADS_MEMBRE_DU_JURY_4 130671037 Dadouche Foudil MADS_MEMBRE_DU_JURY_5 122907396 Dehghani Hamid MADS_MEMBRE_DU_JURY_6 176775331 Gigan Sylvain MADS_RAPPORTEUR_1 08901636X Blondel Walter MADS_RAPPORTEUR_2 130671037 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 176969721 260728 ddc:610 ddc:620 Gioux Sylvain Uhring Wilfried Patrick Gigan Sylvain Gioux Sylvain Uhring Wilfried Patrick Gigan Sylvain Blondel Walter Dadouche Foudil Dehghani Hamid Gigan Sylvain Blondel Walter École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 11773222