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3D reconstruction of bile ducts for the improvement of Endoscopic Retrograde CholangioPancreatography (ERCP)
No full textCette thèse aborde la problématique de l'amélioration de la CholangioPancréatographie Rétrograde par voie Endoscopique (CPRE), en proposant une méthode avancée de segmentation et de reconstruction 3D des voies biliaires. Les techniques actuelles de la CPRE présentent des limites importantes, notamment en raison de la difficulté de la visualisation des voies biliaires à partir des images 2D, ce qui peut entraîner des erreurs de planification et des complications durant les interventions. La reconstruction 3D des voies biliaires, à partir des images de cholangio-IRM, apparaît comme une solution prometteuse pour surmonter ces difficultés. La thèse propose une nouvelle approche de segmentation automatique BDU-Net, à base du réseau U-Net, spécifiquement adaptée aux caractéristiques des images de cholangio-IRM. Les performances du BDU-Net ont été comparées avec celles de réseaux de segmentation de références, tels que V-Net et U-Net++, en utilisant des métriques quantitatives comme le score de Dice et la distance de Hausdorff, ainsi qu'une évaluation qualitative réalisée par des experts. Les résultats montrent une amélioration de la précision des reconstructions 3D grâce à BDU-Net. Cette thèse explore également l'impact des différentes méthodes de prétraitement des images de cholangio-IRM, incluant l'utilisation du recadrage dynamique, pour améliorer la qualité de segmentation. Ce prétraitement permet de mieux visualiser les structures biliaires, et d'améliorer la reconstruction 3D des voies biliaires, particulièrement dans les cas complexes. En plus des contributions en segmentation, cette thèse propose un plugin, nommé CPRE Pro, développé pour la plateforme 3DSlicer. Cet outil permet d'intégrer les reconstructions 3D dans le workflow clinique, facilitant la planification de la CPRE. Grâce à une interface intuitive, les cliniciens peuvent interagir avec les images de cholangio-IRM, effectuer des segmentations automatiques et visualiser l'anatomie biliaire en 3D.This thesis addresses the challenge of improving Endoscopic Retrograde Cholangiopancreatography (ERCP) by proposing an advanced method for 3D reconstruction of bile ducts. Current ERCP techniques face significant limitations, mainly due to the difficulty of visualizing bile ducts using 2D images, which can lead to planning errors and complications during interventions. The use of 3D reconstruction of bile ducts from MR cholangiography (MRCP) images presents a promising solution to overcome these challenges. The thesis introduces a novel approach for automatic segmentation called BDU-Net, based on the U-Net architecture and specifically tailored to MRCP images. The performance of BDU-Net was compared with other reference segmentation models, such as V-Net and U-Net++, using quantitative metrics like the Dice score and Hausdorff distance, as well as a qualitative assessment by experts. The results show a significant improvement in the accuracy of 3D reconstructions with BDU-Net. Additionally, the thesis explores the impact of various preprocessing methods for MRCP images, including dynamic cropping, to enhance the segmentation quality. This preprocessing step improves the visualization of bile duct structures and enhances 3D reconstruction, especially in complex cases. Beyond segmentation contributions, the thesis also presents a plugin called CPRE Pro, developed for the 3DSlicer platform. This tool integrates 3D reconstructions into the clinical workflow, facilitating ERCP planning. With an intuitive interface, clinicians can interact with MRCP images, perform automatic segmentations, and visualize bile duct anatomy in 3D, thus improving clinical decision-making and intervention planning
Development and preclinical application of robotic tools to assist in performing endoscopic retrograde cholangiopancreatography : MAGIE Project : Model of Assistance for Gesture in Interventional Endoscopy
No full textLa cholangiopancréatographie rétrograde par voie endoscopique (CPRE) est une procédure endoscopique interventionnelle mini-invasive dont l'objectif est de réaliser un traitement au sein des voies biliaires. Les deux principales pathologies traitées sont la maladie lithiasique et les tumeurs bilio-pancréatiques. L'interprétation de l'anatomie biliaire dans le contexte de sténoses situées au niveau de la convergence biliaire supérieure (région péri-hilaire) et la manipulation du fil guide dans cette anatomie biliaire complexe sont les limites qui poussent à développer de nouveaux outils d'aide au guidage des instruments dans les voies biliaires. Nous nous sommes donc penchés durant ce travail de thèse sur la modélisation des voies biliaires par segmentation-reconstruction 3D, sur l'aide à la localisation des instruments de CPRE par recalage 2D-3D et tracking et, enfin, le design et la validation d'instruments actifs.Nous avons effectué des segmentations manuelles d'arbres biliaires à partir d'images de bili-IRM pour des cas de sténoses malignes péri-hilaires. Sur la base de ces segmentations, une étude rétrospective analysant la prise en charge de ces patients a pu montrer les limites de la CPRE 2D actuelle avec un nombre élevé d'injections de contraste inutiles, des prothèses inutiles ou mal placées, ainsi que des CPRE à répétition évitables. Une reconstruction 3D pourrait améliorer la technique de drainage endoscopique. Un travail en collaboration avec une équipe spécialisée a été initié pour mettre au point une segmentation-reconstruction automatisée. Les premiers résultats sont très encourageants même si inférieurs à la vérité terrain. Le travail se poursuit au niveau de la constitution d'une base de données qui permettra de renforcer l'apprentissage profond.Le second objectif de ce travail était le tracking et la localisation 3D automatique peropératoires des ancillaires au sein des voies biliaires complexes. Nous voulions ici développer un système d'aide temps-réel indiquant explicitement à l'opérateur le secteur intra-hépatique où se trouve son fil guide. Une première étape, fondée sur l'intelligence artificielle, a consisté à mettre au point une segmentation automatique du fil guide dans l'image de fluoroscopie 2D. Les modèles CNN mis au point par une équipe spécialisée permettent à ce stade de segmenter assez systématiquement une part significative des instruments. Sur cette base, la seconde étape a consisté à imaginer et tester un algorithme de localisation peropératoire des ancillaires. En s'appuyant sur la fusion entre reconstruction anatomique 3D et segmentation du fil-guide à l'image, un programme a été développé, lequel retourne une probabilité de localisation. La sensibilité de l'algorithme est de 91%. Dans le cas d'arbres biliaires complexes, les performances sont moins bonnes mais restent élevées avec une sensibilité de 86%. De futurs développements sont en cours afin de fiabiliser l'algorithme.Le troisième objectif de ce travail était de contribuer à l'émergence d'un fil guide de nouvelle génération pouvant s'orienter de façon active dans l'espace afin de naviguer plus aisément au sein de l'arbre biliaire, pathologique ou non. Pour ce faire, nous nous sommes appuyés sur la technologie des alliages à mémoire de forme (AMF). Des modèles 3D d'arbre biliaire ont été imprimés en utilisant les segmentations réalisées en interne. Un modèle dupliquant l'environnement complet de la CPRE, appelé ‘modèle-CPRE', a été conçu puis fabriqué afin de pouvoir tester les fils guides intelligents. Une première série de tests a comparé un fil guide intelligent (Gecko 35Ⓡ, BCV) à deux fils guides utilisés en pratique courante. Au total, les premières manipulations montrent une faisabilité avec un cathétérisme de la majorité des secteurs intra-hépatiques. Après impression de nouveaux modèles et amélioration du modèle-CPRE, une seconde série de tests avec d'autres experts sera réalisée.Endoscopic retrograde cholangiopancreatography (ERCP) is a minimally invasive interventional endoscopic procedure whose objective is to provide treatment within the bile ducts. The two main pathologies treated are stone disease and biliopancreatic tumors.The interpretation of the biliary anatomy in the setting of strictures located at the level of the upper biliary convergence (peri-hilar region) and the manipulation of the guide wire in this complex biliary anatomy greatly limit the procedures success, which pushed us to develop new tools to better navigate within the bile ducts. We focused during this thesis work on the modelization of the bile ducts by 3D segmentation-reconstruction, on assisted localization of ERCP instruments by 2D-3D registration and tracking and, finally, the design and validation of active instruments.We performed manual segmentations of biliary trees from biliary MRI images for cases of malignant perihilar strictures. Based on these segmentations, a retrospective study analyzing the management of these patients showed the limits of current 2D ERCP with a high number of unnecessary contrast injections, unnecessary or poorly placed biliary stents, as well as unwarranted repeat ERCPs. 3D reconstruction could improve the endoscopic technique. Collaborative work with a specialized team was initiated to develop automated segmentation-reconstruction. The first results are encouraging although not as performant as the manual ground truth. The database is being increased with more cases that will strengthen the deep learning.The second objective of this work was the automatic intraoperative 3D tracking and localization of instruments within complex bile ducts. Here we wanted to develop a real-time assistance system explicitly indicating the intra-hepatic sector where the guide wire is located. A first step, based on artificial intelligence, consisted of developing an automatic segmentation of the guide wire in the 2D fluoroscopy image. The CNN models developed by a specialized team allows the segmentation of a significant portion of the instruments at this stage.The second step consisted on the development and testing of an algorithm for intraoperative localization of the guide wire. Based on the fusion between 3D anatomical reconstruction and segmentation of the guidewire in the 2D image, a program was developed which gives a localization probability. The sensitivity of the algorithm is 91%. In the case of complex biliary trees, lower performances are seen, but remain high with a sensitivity of 86%. Future developments are underway to render the algorithm more reliable.The third objective of this work was to contribute to the emergence of a new generation of guide wires which can be actively oriented in space in order to navigate more easily within the biliary tree, pathological or not. We relied here on shape memory alloy technology. 3D models of the biliary tree were printed using the manual segmentations. A model duplicating the complete CPRE environment, called ‘CPRE-model', was designed and then manufactured in order to be able to test the intelligent guidewires. A first series of tests compared an intelligent guidewire (Gecko 35Ⓡ, BCV) to two guidewires used in current practice. Overall, the first manipulations show feasibility with catheterization of the majority of intrahepatic sectors. After printing new models and improving the CPRE model, a second series of tests with other experts will be carried out
Innovative pathways of chemosensitization in pancreatic ductal adenocarcinoma : acoustic cavitation and NRF2 inhibition
No full textL’adénocarcinome pancréatique (AP) connaît une forte augmentation d’incidence, qui en fait la quatrième cause de mortalité par cancer avec un pronostic extrêmement sombre, moins de 5% des patients étant en vie à 5 ans. De nombreuses avancées dans la compréhension de l’oncogénèse pancréatique notamment sur les aspects génétiques, immunitaires et sur les interactions cellulaires du stroma tumoral ont permis d’envisager le développement de nouvelles stratégies de traitement. Cependant malgré des résultats pré-cliniques très encourageants aucune de ces stratégies n’a encore permis l’émergence d’un traitement plus efficace que la chimiothérapie standard. Ce travail de thèse a abordé 2 approches thérapeutiques innovantes distinctes mais potentiellement complémentaires dans le traitement de l’adénocarcinome pancréatique en étudiant in vitro (cultures cellulaire 2D et 3D) et in vivo (modèles ectopiques et orthotopiques) les effets sur la croissance tumorale de l’inhibition d’un acteur important du stress oxydant (la voie Nrf2) d’une part, de la combinaison d’une chimiothérapie liposomale et d’un agent physique, la cavitation ultrasonore, d’autre part. La cavitation ultrasonore est un effet mécanique des ultrasons permettant d’augmenter l’internalisation de molécules ou de gènes dans les cellules. Dans cette thèse, la faisabilité et l'efficacité de la combinaison d’une chimiothérapie liposomale ciblée par la cavitation ultrasonore a été évaluée dans des modèles murins orthotopiques d’AP. Un système de délivrance d’ultrasons a été adapté afin d’appliquer une cavitation inertielle focalisée sur des xénogreffes d’AP créées après l'injection de doxorubicine liposomale (L-DOX) selon une étude pharmacocinétique préliminaire réalisée dans un modèle murin. La L-DOX, conçue à base de phospholipides non saturés de dioleoylphosphatidyléthanolamine, connue pour être stable dans la circulation sanguine, a été choisie afin de maximiser son accumulation et le relargage du principe actif lors de la délivrance des ultrasons. Nous montrons que l’association de la L-DOX à la cavitation inertielle permet de réduire in vivo le volume tumoral dans un modèle orthotopique d’AP chez la souris nude. La cavitation inertielle peut donc augmenter l'effet antitumoral des liposomes porteurs de chimiothérapie avec un effet mécanique minimal sur le tissu environnant la tumeur.Des études récentes suggèrent que Nrf2 est une cible de choix pour vaincre la chimiorésistance de l’AP. Des méthodes in vitro et in vivo ont été utilisées afin d’examiner l'effet du brusatol associé à des agents chimiothérapeutiques de référence sur la mort cellulaire et son impact sur le stress oxydant. Nous montrons que l’inhibition de la voie Nrf2 par le brusatol, un composé naturel issu de Fructus Bruceae, potentialise les effets de la chimiothérapie et permet l’inhibition de la croissance tumorale in vitro sur des lignées cellulaires d’AP cultivées en 2D et 3D. Cette inhibition s’accompagne d’une modulation du stress oxydant dont témoignent l’augmentation des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et la diminution du glutathion (GSH). In vivo, la combinaison du brusatol et de l'oxaliplatine a réduit le volume tumoral dans deux modèles murins de xénogreffe d’AP. Ces résultats suggèrent l'efficacité du brusatol pour lutter contre la chimiorésistance et renforce l’hypothèse d’un rôle clinique potentiel de l’inhibition de Nrf2 comme adjuvant à la chimiothérapie dans l’AP. Un travail clinique a également été mené en parallèle sur une modalité de traitement physique innovante, la radiofréquence endobiliaire, dans la prise en charge endoscopique de l’ampullome vatérien, tumeur rare à la croisée entre le tube digestif et le système biliopancréatique. Les résultats de cette étude prospective multicentrique seront également présentés dans cette thèse.Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) has increased in incidence over the past decade, leading it to be the fourth lethal cause of cancer in the world with a very poor prognosis, since less than 5% of patients are alive at 5 years. Many advances in the understanding of pancreatic tumorigenesis, notably on the genetic, immune and cellular stroma interactions of the tumor, have led to the development of new treatment strategies in the last decade. However, despite very encouraging pre-clinical results, none of these strategies has yet led to the emergence of a truly effective treatment in comparison with standard chemotherapy. This thesis focused on two innovative therapeutic modalities in the treatment of PDAC at a preclinical stage by studying in vitro (2D and 3D cell cultures) and in vivo (ectopic, orthotopic xenografts) the effects on the tumor growth of an inhibitor of the Nrf2 pathway (involved in oxidative stress), on the first hand, and of a physical element, ultrasound cavitation associated with liposomal chemotherapy, on the second hand. Ultrasound cavitation is a mechanical effect of ultrasound to increase the uptake of molecules or genes in cells. The feasibility and effectiveness of the combination of liposomal chemotherapy targeted by ultrasonic cavitation was evaluated in murin orthotopic models of PDAC. An ultrasound delivery system has been adapted to apply focused inertial cavitation to PDAC xenografts created after the injection of liposomal doxorubicin (L-DOX) according to a preliminary pharmacokinetic study carried out in the murine model. L-DOX, designed on unsaturated phospholipids of dioleoylphosphatidylethanolamine, was known to be stable in the bloodstream and to maximize its accumulation and release of the active drug during ultrasound delivery. This thesis shows that this therapeutic combination (L DOX and inertial cavitation) makes it possible to reduce the tumor volume in vivo in a nude mouse orthotopic model of PDAC. Inertial cavitation may be generated to increase the therapeutic effect of chemotherapybearing liposomes accumulated in the tumor with minimal mechanical effect on the surrounding tissue. Recent studies strongly suggest that Nrf2 is an ideal target against chemoresistance of PDAC. In vitro and in vivo methods were combined to examine the effect of brusatol associated with chemotherapeutic agents on cell death in addition to its impact on oxidative stress (reactive oxygen species and gluthation levels). This thesis demonstrates that the inhibition of the Nrf2 pathway via brusatol, a natural compound derived from Fructus Bruceae, potentiates the effects of chemotherapy and allows the inhibition of tumor growth in vitro on PDAC cell lines. This inhibition is accompanied by a modulation of oxidative stress by brusatol, with increasing ROS and decreasing GSH. In vivo, the combination of brusatol and oxaliplatin reduced tumor volume in two mouse models of PDAC xenograft. These results suggest the efficacy of using brusatol to combat chemoresistance and reinforce the idea that brusatol could be developed as an adjuvant to chemotherapy in PA. Clinical work was also carried out in parallel on an innovative physical treatment modality, endobiliary radiofrequency, in the management of adenoma of the ampoule of Vater, a rare tumor located between the digestive and the bilio-pancreatic systems. The results of this work will also be presented in this thesis
Evolution à long terme des patients atteints de maladie de Crohn répondeurs à l azathioprine
No full textPARIS7-Xavier Bichat (751182101) / SudocSudocFranceF
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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