Contribution à la réalisation d’un dispositif multimodal pour l’imagerie de la moelle épinière

Contribution to the development of a multimodal device for the medical imaging of the spinal cord

• Auteur / Autrice : Olivier Tsiakaka
• Direction : Sylvain Feruglio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biomédicales
• Date : Soutenance le 12/12/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIP6 (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Hamid Kokabi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maud Gorbet, Hughes Pascal-Moussellard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Noëlle Lewis, Gaëlle Lissorgues

Mots clés

Mots clés contrôlés

Expérimentation animale

Monitorage médical

Moelle épinière

Imagerie médicale

Mots clés libres

Moelle épinière

Dispositif médical

Monitorage

NIRS

Expérimentations in vivo

Spo2

Spinal cord

Medical device

Monitoring

NIRS

In vivo experiments

Spo2

Résumé

Ces travaux de thèse se concentrent sur l’instrumentation de la ME à travers le développement d’un dispositif expérimental. Il met en œuvre une méthode de suivi par Imagerie Optique Diffuse (IOD), qui permet de quantifier en direct les variations locales de flux sanguin. Pour cela, différents prototypes ont été conçus et testés durant des expérimentations animales. Une caractérisation optique a été menée sur des échantillons de ME ex vivo et sur des modèles animaux in vivo. Ces courbes, inédites dans la littérature, sont utilisées pour dresser les premières lignes d’un cahier des charges satisfaisant de ce dispositif embarqué dans un environnement biologique fort contraignant. Ce faisant, la faisabilité du suivi de l’état fonctionnel par IOD sur le gros animal (modèle porcin FBM) a été prouvée. La méthodologie de conception est également abordée, afin de permettre l’établissement plus aisé des interdépendances entre la mesure et les caractéristiques du système. Les résultats obtenus dans cette thèse sont très prometteurs. Ils ouvrent une voie d’exploration, complémentaire aux outils présents dans le parcours de santé actuel, qui permettra de fournir des index quantitatifs importants pour l’évaluation et la prise en charge des pathologies médullaires. À l’origine destiné au personnel hospitalier, de nombreux usages pourraient en découler, à la fois dans le domaine de l’orthopédie que dans la pratique chirurgicale vasculaire chez l’humain, comme chez l’animal. Les chercheurs bénéficieraient également d’un tel dispositif qui leur permettrait d’approfondir leurs connaissances sur le fonctionnement de la ME et son indépendance vis-à-vis du cerveau.

This thesis focuses on the instrumentation of the SC, through the development of an experimental device. It uses the Diffuse Optical Imaging (DOI) technique to quantify the local variations of blood flow. For this purpose, several prototypes were designed and used during animal experiments. An optical characterisation was performed on SC samples, ex vivo and in vivo. We built up on this information, representing a first for the state of art, to establish guidelines for the development of the embedded device in the hostile biological environment. The feasability of the functional monitoring with DOI in the big animal (FBM pig) is now proven. The design methodology is addressed in order to highlight the interdependances between the measurement and the system. The results are very promising. They open a new path of exploration, complementary to the ones in everyday medical routine. In fine, this approach will be able to give quantitative indicators for the evaluation and the care of medullar pathologies. Destined for hospital praticians first, several purposes may be drawn from this device ranging from orthopedic to vascular surgeries for pets and humans. Researchers may also benefit from such a tool that would help them understand better the SC and its independance regarding the brain.