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L'élastographie par résonance magnétique (ERM) est une technique adaptée de l'IRM pour la caractérisation non-invasive et in vivo des propriétés mécaniques des tissus vivants. L'ERM consiste généralement à identifier des propriétés associées à un champ de déplacement induit par la propagation d'ondes de cisaillement dans le milieu tissulaire. L'intérêt fondamental de l'ERM réside dans le fort contraste des propriétés mécaniques des tissus mous, biomarqueurs pertinents pour la détection et la stadification du processus pathologique. Depuis son introduction à la fin des années 1990, l'ERM s'est ainsi distinguée comme une modalité d'imagerie médicale polyvalente fournissant des cartographies quantitatives de la viscoélasticité des tissus mous. Le champ d'applications de l'ERM est vaste et l'essor progressif de cette technique en milieu clinique témoigne de l'intérêt conséquent qu'elle suscite. Le fort degré d'interdisciplinarité de l'ERM, et les interactions entre les acteurs des différentes communautés qui en résultent, représentent toutefois un frein à son développement. L'absence de méthodes rigoureuses d'intégration des biais liés aux mesures en est un exemple évocateur. C'est par l'approche de cette problématique des biais que ce travail de thèse est construit. Le premier axe est motivé par le besoin de caractérisation des biais liés aux mesures par IRM. Pour cela, un dispositif de tomographie par découpage optique et une procédure de corrélation digitale volumique sont adaptés afin de fournir des mesures de champs cinématiques harmoniques tridimensionnels. La validation du dispositif est éprouvée par une phase d’analyse des champs obtenus par ce dispositif sur différents matériaux fantômes. La prise en compte des différentes sources d'erreurs et la diversité des champs mesurables font de ce dispositif un outil métrologique pour la mesure de tels champs cinématiques en milieu IRM. Le second axe porte sur la limitation de l’impact des erreurs de mesure dans le modè, Magnetic Resonance Elastography (MRE) is an adapted technique of MRI for non-invasive and in vivo characterization of mechanical properties of living tissues. MRE typically involves identifying properties associated with a displacement Ąeld induced by the propagation of shear waves in the tissue medium. The fundamental interest of MRE relies in the strong contrast of the mechanical properties of soft tissues, which are relevant biomarkers for the detection and staging of pathological processes. Since its introduction in the late 1990s, MRE has established itself as a versatile medical imaging modality providing quantitative maps of the soft tissues viscoelasticity. The Ąeld of applications of MRE is vast, and the gradual growth of this technique in a clinical setting testiĄes to its signiĄcant interest. However, the high degree of interdisciplinarity of MRE, and the resulting interactions between actors from different communities, represent a barrier to its development. The absence of rigorous methods for integrating measurement biases is an illustrative example of this problem. This thesis work is built around addressing this bias problem. The Ąrst axis is motivated by the need to characterize biases related to MRI measurements. To do this, an optical slicing tomography device and a digital volume correlation procedure are adapted to provide three-dimensional harmonic kinematic Ąeld measurements. The validation of the device is tested by analyzing the Ąelds obtained on different phantom materials. The consideration of different sources of measurement errors and the diversity of measurable Ąelds make this device a metrological tool for measuring such kinematic Ąelds in an MRI environment. The second axis focuses on limiting the impact of measurement errors in the identiĄcation model. To achieve this, a coupled formulation of the direct adjoint problem that underlies MRE is implemented in a subzone decomposition-based identiĄcation algorithm for a nearly-i

L’effondrement des remblais routiers causé par le développement de cavités souterraines autour des ponceaux pose un risque majeur pour la sécurité des usagers et les installations à proximité. La détection de vides peu profonds est devenue l'une des missions récurrentes difficiles en génie civil à cause de la complexité de la réponse sismique d’un remblai routier en présence d’un ponceau et d’éventuelles cavités. Bien que les méthodes non intrusives basées sur les ondes de surface permettent d’estimer efficacement la vitesse des ondes de cisaillement des dépôts de sol, de nombreux défis sont rencontrés lorsqu'il s'agit de juger de la présence d'une inhomogénéité latérale locale en raison de la résolution limitée des approches géophysiques appliquées. Par conséquent, une étude numérique a été entreprise pour étudier la sensibilité des deux composantes des ondes de Rayleigh (la composante horizontale et la composante verticale désignées X et Z respectivement dans cette étude) et la seule composante des ondes de Love (désignée Y dans cette étude) à un contraste de rigidité (vide) dans différents contextes géologiques. Les accélérations des trois composants sont simulées au moyen du programme de modélisation numérique par éléments finis FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions) pour différentes configurations de modèles en présence et en absence de cavité. Les données sismiques sont traitées avec la transformée de Stockwell généralisée (GST) dans le domaine temps-fréquence. Les résultats sont présentés sous forme des tomographies des courbes de dispersion des vitesses de groupe et de phase pour évaluer l'effet de la cavité et la localiser par rapport à la source. La signature de la cavité a également été étudiée à deux différentes profondeurs à partir du modèle parfaitement homogène. Les distributions de vitesse des trois composants ont révélé des changements négligeables après la création de la plus profonde cavité. Les observations numériques ont d, A road collapse caused by the development of near-surface cavities surrounding buried culverts poses a major hazard to road users’ safety and nearby facilities. The complexity of the road embankment seismic response has made it a challenging recurring mission in civil engineering to detect shallow voids. Although non-intrusive surface wave methods afford reliable shear wave velocity estimates of the subsurface materials, many challenges are encountered when judging the presence of a local lateral heterogeneity due to the limited resolution of the applied geophysical approaches. Therefore, a numerical study was conducted to investigate the sensitivity of the two Rayleigh waves components (the horizontal and vertical components, designed as X-component and Z-components, respectively in this study) and the only Love waves component (designed as Y-component in this study) to a contrast of rigidity (void) in different geological contexts. The accelerations of the three components are computed using a finite element commercial code FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions) for different model configurations both with and without a cavity. The seismic data are processed using the Generalized Stockwell transform (GST) in the time-frequency domain. To evaluate the effect of the cavity and locate it with respect to the source offset, the results are presented in the form of tomography maps and the group and phase velocity dispersion curve variations along the inspected array. The cavity signature was also studied at two depths relying on a perfectly homogeneous model. The velocity distribution change of the three components revealed minor changes after creating the deeper cavity. Moreover, the numerical observations demonstrated that the phase velocity is considerably more susceptible to lateral density variations than the group velocity. It was concluded that the three components revealed perceptible and distinct phase velocity changes in the p

Banc d'essai de différents algorithmes issus de l'optimisation moderne sur des problèmes de reconstruction d'images en tomographie par émissions de positons et en tomodensitométrie. Comparaisons avec un algorithme issus de l'imagerie médicale et test de la variation totale.

Ce projet de maîtrise présente l’étude du comportement en fatigue d’un matériau composite tissé, qui utilise la technique d’émission acoustique (EA) pour la détection de l’initiation des dommages de fatigue. Ce travail fait partie du projet de recherche CRIAQ-COMP 407 dont le but est de développer une approche de prédiction de l’initiation de l’endommagement dans les composites tissés qui sont soumis à des chargements cycliques. Une méthode de localisation par émission acoustique a été introduite pour localiser les sources d’ondes de contraintes émettant dans la zone autour d’un défaut artificiel inséré préalablement dans l’échantillon. Les essais de fatigue ont été réalisés sous différentes conditions environnementales et la détection des seuils d’initiation des endommagements a permis de générer des courbes de durée de vie (courbes S-N). La comparaison des courbes S-N entre elles a permis d’évaluer l’influence de chacune de ces conditions sur la durée de vie en fatigue. Par la suite, une méthode de classification a été développée en combinant la carte de Kohonen et la méthode des k-moyennes. Cette approche a permis d’établir une corrélation entre les différents endommagements et les signaux acoustiques détectés. Ce mémoire est organisé en quatre chapitres: le premier chapitre présente l’état de l’art de l’application des matériaux composites, l’importance de la caractérisation de son comportement en fatigue, et le contexte général du projet de recherche. Dans le chapitre II, une revue exhaustive de la littérature est présentée. Les travaux de recherche traitant du comportement des composites tissés sous chargement statique et en fatigue ont été synthétisés. Ce chapitre contient aussi une revue sur les techniques d’analyse et de traitement des signaux d’émission acoustique utilisés pour suivre les modes d’endommagement en fatigue et pour reconnaitre les différentes classes des endommagements de fatigue. Le chapitre III présente les essais expérimentaux, les traitem

Ce projet de maîtrise présente l’étude du comportement en fatigue d’un matériau composite tissé, qui utilise la technique d’émission acoustique (EA) pour la détection de l’initiation des dommages de fatigue. Ce travail fait partie du projet de recherche CRIAQ-COMP 407 dont le but est de développer une approche de prédiction de l’initiation de l’endommagement dans les composites tissés qui sont soumis à des chargements cycliques. Une méthode de localisation par émission acoustique a été introduite pour localiser les sources d’ondes de contraintes émettant dans la zone autour d’un défaut artificiel inséré préalablement dans l’échantillon. Les essais de fatigue ont été réalisés sous différentes conditions environnementales et la détection des seuils d’initiation des endommagements a permis de générer des courbes de durée de vie (courbes S-N). La comparaison des courbes S-N entre elles a permis d’évaluer l’influence de chacune de ces conditions sur la durée de vie en fatigue. Par la suite, une méthode de classification a été développée en combinant la carte de Kohonen et la méthode des k-moyennes. Cette approche a permis d’établir une corrélation entre les différents endommagements et les signaux acoustiques détectés. Ce mémoire est organisé en quatre chapitres: le premier chapitre présente l’état de l’art de l’application des matériaux composites, l’importance de la caractérisation de son comportement en fatigue, et le contexte général du projet de recherche. Dans le chapitre II, une revue exhaustive de la littérature est présentée. Les travaux de recherche traitant du comportement des composites tissés sous chargement statique et en fatigue ont été synthétisés. Ce chapitre contient aussi une revue sur les techniques d’analyse et de traitement des signaux d’émission acoustique utilisés pour suivre les modes d’endommagement en fatigue et pour reconnaitre les différentes classes des endommagements de fatigue. Le chapitre III présente les essais expérimentaux, les traitem

Le nombre croissant d'études sur les petits animaux a suscité le développement de nouvelles méthodes d'imagerie biomédicale adaptées aux contraintes particulières des études in vivo.Le développement d'un scanner TEP/TDM à base de détecteurs à photodiode avalanche à l'Université de Sherbrooke nécessite l'intégration VLSI de l'électronique analogique frontale qui sera adaptée aux nouvelles méthodes de traitements de signaux numériques proposées par le Groupe de Recherche en Appareillage Médical de Sherbrooke (GRAMS) et le Laboratoire en imagerie TEP (LabTEP). Dans le cadre du développement de l'électronique frontale, un préamplificateur de charges en technologie CMOS 0,18[micro]m fut conçu. La principale préoccupation dans la conception d'un préamplificateur de charges pour détecteur à photodiode avalanche est sa contribution au bruit électronique.Le concept de charge équivalente de bruit a été utilisé pour minimiser cette contribution. Les simulations de la version finale du circuit prévoient une charge équivalente de bruit de 347 e-rms, un temps de montée de 5,3 ns et une puissance de 6,7 mW par canal. Une version préliminaire du préamplificateur de charges a été conçue et testée pour vérifier le modèle de bruit ainsi que le modèle SPICE de la technologie. Ainsi, certaines erreurs ont été relevées dans le modèle de bruit ainsi qu'une discordance en ce qui concerne le paramètre de bruit 1/[florin] qui s'avère plus grand que celui rapporté dans les fichiers SPICE. Malgré ces problèmes, la version préliminaire du préamplificateur de charges obtient des performances en contribution au bruit blanc série de 0,57 nV/Hz [indice supérieur 1/2] à son entrée, une résolution temporelle électronique de 0,47 ns FWHM, une résolution temporelle en coïncidences de 1,57 ns FWHM ainsi qu'une résolution en énergie de 11,7% FWHM dont la contribution quadratique du préamplificateur de charges s'élève à 4,6% FWHM. Enfin, les résultats démontrent que malgré une plage dynamique limitée par

Le nombre croissant d'études sur les petits animaux a suscité le développement de nouvelles méthodes d'imagerie biomédicale adaptées aux contraintes particulières des études in vivo.Le développement d'un scanner TEP/TDM à base de détecteurs à photodiode avalanche à l'Université de Sherbrooke nécessite l'intégration VLSI de l'électronique analogique frontale qui sera adaptée aux nouvelles méthodes de traitements de signaux numériques proposées par le Groupe de Recherche en Appareillage Médical de Sherbrooke (GRAMS) et le Laboratoire en imagerie TEP (LabTEP). Dans le cadre du développement de l'électronique frontale, un préamplificateur de charges en technologie CMOS 0,18[micro]m fut conçu. La principale préoccupation dans la conception d'un préamplificateur de charges pour détecteur à photodiode avalanche est sa contribution au bruit électronique.Le concept de charge équivalente de bruit a été utilisé pour minimiser cette contribution. Les simulations de la version finale du circuit prévoient une charge équivalente de bruit de 347 e-rms, un temps de montée de 5,3 ns et une puissance de 6,7 mW par canal. Une version préliminaire du préamplificateur de charges a été conçue et testée pour vérifier le modèle de bruit ainsi que le modèle SPICE de la technologie. Ainsi, certaines erreurs ont été relevées dans le modèle de bruit ainsi qu'une discordance en ce qui concerne le paramètre de bruit 1/[florin] qui s'avère plus grand que celui rapporté dans les fichiers SPICE. Malgré ces problèmes, la version préliminaire du préamplificateur de charges obtient des performances en contribution au bruit blanc série de 0,57 nV/Hz [indice supérieur 1/2] à son entrée, une résolution temporelle électronique de 0,47 ns FWHM, une résolution temporelle en coïncidences de 1,57 ns FWHM ainsi qu'une résolution en énergie de 11,7% FWHM dont la contribution quadratique du préamplificateur de charges s'élève à 4,6% FWHM. Enfin, les résultats démontrent que malgré une plage dynamique limitée par

Un Amplificateur Filtre Rapide (AFR) de type CR-RC[indice supérieur n] a été conçu dans une technologie CMOS de 0.35 [micromètre]. L'AFR est une composante essentielle de l'électronique frontale d'un tomographe à émission de positrons qui permet, avec le discriminateur à fraction constante, d'extraire l'information temporelle de la détection en coïncidence de rayonnement d'annihilation de 511 keV à l'aide de Photodiode à Avalanche (PDA) et de scintillateurs cristallins. Un modèle mathématique de l'électronique frontale a été développé sous Matlab et Simulink. Des simulations analytiques de l'AFR de type CR-RC[indice supérieur n], ou filtre passe-bande du (n + 1)[indice supérieur ième] ordre, ont été effectuées pour déterminer la fréquence centrale, le gain et l'ordre du filtre qui maximisent la résolution temporelle. Les paramètres du filtre ont aussi été établis en considérant l'intégration à très grande échelle requise pour satisfaire la densité élevée de détecteurs et l'implantation de circuits multivoies."--Résumé abrégé par UMI.

Un Amplificateur Filtre Rapide (AFR) de type CR-RC[indice supérieur n] a été conçu dans une technologie CMOS de 0.35 [micromètre]. L'AFR est une composante essentielle de l'électronique frontale d'un tomographe à émission de positrons qui permet, avec le discriminateur à fraction constante, d'extraire l'information temporelle de la détection en coïncidence de rayonnement d'annihilation de 511 keV à l'aide de Photodiode à Avalanche (PDA) et de scintillateurs cristallins. Un modèle mathématique de l'électronique frontale a été développé sous Matlab et Simulink. Des simulations analytiques de l'AFR de type CR-RC[indice supérieur n], ou filtre passe-bande du (n + 1)[indice supérieur ième] ordre, ont été effectuées pour déterminer la fréquence centrale, le gain et l'ordre du filtre qui maximisent la résolution temporelle. Les paramètres du filtre ont aussi été établis en considérant l'intégration à très grande échelle requise pour satisfaire la densité élevée de détecteurs et l'implantation de circuits multivoies."--Résumé abrégé par UMI.

À l'heure où la tomographie d'émission de positrons, (TEP), atteint son âge adulte, deux tendances majeures se dessinent au sein des chercheurs: les utilisateurs qui tendent à mieux exploiter leurs équipements déjà construits par diverses améliorations et ceux qui plutôt visent à défoncer les murs technologiques jusqu'au seuil des limites théoriques. Le Laboratoire de tomographie d'émission de positrons de l'Université de Sherbrooke appartient à cette dernière catégorie et ce travail s'inscrit dans le cadre des études de faisabilité d'un tomographe à positrons de nouvelle génération, atteignant une résolution spatiale proche de la limite théorique de 2 à 4 mm. La réalisation d'un tel appareil nous oblige à une remise en question des méthodes conventionnelles de traitement d'images de TEP. Quoique le problème soit considérablement différent, on remarque que les méthodes de reconstruction d'images de TEP ont été empruntées à la tomographie à rayons X. Ceci a permis d'obtenir des images utilisables pour des fins médicales avec les tomographes de basse résolution de première génération. Lorsqu'on atteint la haute résolution, le modèle conventionnel ne suffit plus. Nous verrons au chapitre 1 qu'il faut tenir compte du processus d'acquisition en TEP et inclure dans la modélisation la fonction de réponse du système de détection. Ceci conduit aux équations qui ne peuvent plus être rigoureusement résolues à l'aide de méthodes conventionnelles. Le chapitre 2 a pour objet la modélisation de ce processus de mesure du TEP. On remonte à la base du processus de détection pour établir un modèle précis permettant de mieux appréhender les mécanismes physiques en jeu. On y établit aussi une évaluation des performances en présence du bruit. Le chapitre 3 complète la caractérisation du TEP dans le cadre de la théorie des systèmes linéaires entreprise au chapitre 2. En estimant de façon précise la fonction de réponse du système, on réalise, en fait, que cette réponse est non stationnaire

À l'heure où la tomographie d'émission de positrons, (TEP), atteint son âge adulte, deux tendances majeures se dessinent au sein des chercheurs: les utilisateurs qui tendent à mieux exploiter leurs équipements déjà construits par diverses améliorations et ceux qui plutôt visent à défoncer les murs technologiques jusqu'au seuil des limites théoriques. Le Laboratoire de tomographie d'émission de positrons de l'Université de Sherbrooke appartient à cette dernière catégorie et ce travail s'inscrit dans le cadre des études de faisabilité d'un tomographe à positrons de nouvelle génération, atteignant une résolution spatiale proche de la limite théorique de 2 à 4 mm. La réalisation d'un tel appareil nous oblige à une remise en question des méthodes conventionnelles de traitement d'images de TEP. Quoique le problème soit considérablement différent, on remarque que les méthodes de reconstruction d'images de TEP ont été empruntées à la tomographie à rayons X. Ceci a permis d'obtenir des images utilisables pour des fins médicales avec les tomographes de basse résolution de première génération. Lorsqu'on atteint la haute résolution, le modèle conventionnel ne suffit plus. Nous verrons au chapitre 1 qu'il faut tenir compte du processus d'acquisition en TEP et inclure dans la modélisation la fonction de réponse du système de détection. Ceci conduit aux équations qui ne peuvent plus être rigoureusement résolues à l'aide de méthodes conventionnelles. Le chapitre 2 a pour objet la modélisation de ce processus de mesure du TEP. On remonte à la base du processus de détection pour établir un modèle précis permettant de mieux appréhender les mécanismes physiques en jeu. On y établit aussi une évaluation des performances en présence du bruit. Le chapitre 3 complète la caractérisation du TEP dans le cadre de la théorie des systèmes linéaires entreprise au chapitre 2. En estimant de façon précise la fonction de réponse du système, on réalise, en fait, que cette réponse est non stationnaire

Ce document élabore les bases avancées de conception d'un instrument médical d'aide au diagnostic employé dans l'environnement de la médecine nucléaire. Cet instrument requiert la représentation imagée de la distribution d'activité qui fait suite aux opérations d'acquisition d'un rayonnement de haute énergie. L'originalité s'appuie sur l'implantation de techniques matérielles et logistiques qui tentent de pallier aux imperfections causées par l'emploi d'une nouvelle génération de capteur. Cinq grands sujets sont abordés au travers de cet ouvrage: -Connaissance des processus physiques qui conduisent à l'extraction des informations nécessaires à une exploitation médicale. -Analyse des contraintes liées à l'utilisation de capteurs dédiés à la haute résolution spatiale. -Création d'une architecture d'instrumentation adaptée aux contraintes de conception. - Simulation de la fonction de transfert spatiale de l'instrument. -Élaboration d'une stratégie de traitement d'images adaptée à la haute résolution spatiale. Un effort tout particulier présente une analyse de la propagation du bruit dans l'image reconstruite et établit un modèle général qui trouve son application dans un filtre non-linéaire adaptatif.