DEVELOPPEMENT D'UN NOUVEL OUTIL D'ANALYSE SPECTRALE ET D'ESTIMATION DES PARAMETRES DE SIGNAUX RMN 13C PDF Download
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Author: NORBERT.. HENZEL
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Languages : fr
Pages : 184
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UNE NOUVELLE METHODOLOGIE D'ANALYSE SPECTRALE DE SIGNAUX CONSTITUES DE SINUSOIDES AMORTIES DANS DU BRUIT BLANC OU COLORE EST PRESENTEE. CE TYPE DE SIGNAUX (PROCESSUS DE TYPE AR BRUITES, MODELISABLES SOUS LA FORME D'UN ARMA) SE RENCONTRE FREQUEMMENT, ET EN PARTICULIER EN SPECTROSCOPIE RMN. PREMIEREMENT, APRES PRESENTATION DES BASES DE LA RMN, LE SIGNAL RMN EST MODELISE COMME UNE SOMME D'EXPONENTIELLES COMPLEXES AMORTIES PLUS UN BRUIT BLANC. ENSUITE, UNE COMPARAISON DES PERFORMANCES DE QUELQUES ESTIMATEURS SPECTRAUX REPOSANT SUR LA SEPARATION DES SOUS-ESPACES SIGNAL ET BRUIT, EST PRESENTEE. CETTE ETUDE, EFFECTUEE EN SIMULATION ET SUR SIGNAUX REELS, PREND EN COMPTE L'INFLUENCE DES PARAMETRES SUIVANTS : ORDRE, NOMBRE D'OBSERVATIONS, RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT, NOMBRE DE COMPOSANTES. IL EN RESSORT QUE, QUELQUE SOIT L'ESTIMATEUR, L'AMELIORATION DE LA RESOLUTION FREQUENTIELLE SUPPOSE UNE AUGMENTATION CONJOINTE DU NOMBRE D'OBSERVATIONS ET DE L'ORDRE. POUR DES MOYENS INFORMATIQUES COURANTS ET UN TEMPS DE CALCUL RAISONNABLE, LA RESOLUTION EST DONC RAPIDEMENT LIMITEE, ET RESTE INSUFFISANTE POUR DES SIGNAUX RMN DE COMPLEXITE MOYENNE. LES METHODES ETUDIEES JUSQU'ICI REPOSENT SUR UNE APPROXIMATION AR D'UN ARMA. UNE APPROCHE REPOSANT SUR L'ESTIMATION DE LA PARTIE AR DU PROCESSUS ARMA, SOIT PAR UNE METHODE DE VARIABLE INSTRUMENTALE, SOIT PAR L'APPROCHE YULE-WALKER D'ORDRE ELEVE (YWOE) EST ALORS ETUDIEE. LES RESULTATS DES TESTS SUR SIGNAUX REELS MONTRENT QUE CES METHODES PERMETTENT DE DIMINUER LE NOMBRE DE PARAMETRES, PAR RAPPORT AUX METHODES PRECEDENTS. CECI PERMET D'AUGMENTER LES ORDRES ET LE NOMBRE D'OBSERVATIONS, SANS TOUTEFOIS PERMETTRE D'ATTEINDRE LA RESOLUTION FREQUENTIELLE REQUISE SUR DES SIGNAUX RMN COMPLEXES. FINALEMENT, UNE METHODOLOGIE D'ANALYSE EN SOUS-BANDES EST PRESENTEE. L'UTILISATION DE FILTRES RIF NOUS PERMET D'ASSURER L'ADEQUATION ENTRE LE MODELE APRES FILTRAGE/DECIMATION ET L'ESTIMATEUR (YWOE). LES PRINCIPAUX AVANTAGES D'UNE ANALYSE EN SOUS-BANDES, (AUGMENTATION DE LA RESOLUTION, POSSIBILITE DE DIMINUER LES ORDRES, AUGMENTATION DE LA PRECISION), SONT CONFIRMES EN SIMULATION. L'EFFICACITE DE CETTE APPROCHE SUR DES SIGNAUX RMN DE FORTE COMPLEXITE EST ILLUSTREE.
Author: NORBERT.. HENZEL
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UNE NOUVELLE METHODOLOGIE D'ANALYSE SPECTRALE DE SIGNAUX CONSTITUES DE SINUSOIDES AMORTIES DANS DU BRUIT BLANC OU COLORE EST PRESENTEE. CE TYPE DE SIGNAUX (PROCESSUS DE TYPE AR BRUITES, MODELISABLES SOUS LA FORME D'UN ARMA) SE RENCONTRE FREQUEMMENT, ET EN PARTICULIER EN SPECTROSCOPIE RMN. PREMIEREMENT, APRES PRESENTATION DES BASES DE LA RMN, LE SIGNAL RMN EST MODELISE COMME UNE SOMME D'EXPONENTIELLES COMPLEXES AMORTIES PLUS UN BRUIT BLANC. ENSUITE, UNE COMPARAISON DES PERFORMANCES DE QUELQUES ESTIMATEURS SPECTRAUX REPOSANT SUR LA SEPARATION DES SOUS-ESPACES SIGNAL ET BRUIT, EST PRESENTEE. CETTE ETUDE, EFFECTUEE EN SIMULATION ET SUR SIGNAUX REELS, PREND EN COMPTE L'INFLUENCE DES PARAMETRES SUIVANTS : ORDRE, NOMBRE D'OBSERVATIONS, RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT, NOMBRE DE COMPOSANTES. IL EN RESSORT QUE, QUELQUE SOIT L'ESTIMATEUR, L'AMELIORATION DE LA RESOLUTION FREQUENTIELLE SUPPOSE UNE AUGMENTATION CONJOINTE DU NOMBRE D'OBSERVATIONS ET DE L'ORDRE. POUR DES MOYENS INFORMATIQUES COURANTS ET UN TEMPS DE CALCUL RAISONNABLE, LA RESOLUTION EST DONC RAPIDEMENT LIMITEE, ET RESTE INSUFFISANTE POUR DES SIGNAUX RMN DE COMPLEXITE MOYENNE. LES METHODES ETUDIEES JUSQU'ICI REPOSENT SUR UNE APPROXIMATION AR D'UN ARMA. UNE APPROCHE REPOSANT SUR L'ESTIMATION DE LA PARTIE AR DU PROCESSUS ARMA, SOIT PAR UNE METHODE DE VARIABLE INSTRUMENTALE, SOIT PAR L'APPROCHE YULE-WALKER D'ORDRE ELEVE (YWOE) EST ALORS ETUDIEE. LES RESULTATS DES TESTS SUR SIGNAUX REELS MONTRENT QUE CES METHODES PERMETTENT DE DIMINUER LE NOMBRE DE PARAMETRES, PAR RAPPORT AUX METHODES PRECEDENTS. CECI PERMET D'AUGMENTER LES ORDRES ET LE NOMBRE D'OBSERVATIONS, SANS TOUTEFOIS PERMETTRE D'ATTEINDRE LA RESOLUTION FREQUENTIELLE REQUISE SUR DES SIGNAUX RMN COMPLEXES. FINALEMENT, UNE METHODOLOGIE D'ANALYSE EN SOUS-BANDES EST PRESENTEE. L'UTILISATION DE FILTRES RIF NOUS PERMET D'ASSURER L'ADEQUATION ENTRE LE MODELE APRES FILTRAGE/DECIMATION ET L'ESTIMATEUR (YWOE). LES PRINCIPAUX AVANTAGES D'UNE ANALYSE EN SOUS-BANDES, (AUGMENTATION DE LA RESOLUTION, POSSIBILITE DE DIMINUER LES ORDRES, AUGMENTATION DE LA PRECISION), SONT CONFIRMES EN SIMULATION. L'EFFICACITE DE CETTE APPROCHE SUR DES SIGNAUX RMN DE FORTE COMPLEXITE EST ILLUSTREE.
Author: Norbert Henzel
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Author: Souleymen Sahnoun
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La thèse porte sur le développement d'algorithmes d'estimation rapides pour l'analyse modale de signaux multidimensionnels (R-D) présentant des problèmes de résolution et de complexité numérique. Un signal multidimensionnel de dimension R est la superposition de produits de R sinusoïdes. L'application visée est la spectroscopie RMN.Dans un premier temps, après un état de l'art des méthodes d'estimation dites « algébriques », nous proposons une méthode paramétrique basée sur les tenseurs. Celle-ci utilise le treillis multidimensionnel du tenseur du signal R-D et exploite la structure des vecteurs propres du sous-espace signal obtenus en utilisant la décomposition en valeurs singulières d'ordre supérieur. Contrairement à la plupart des approches tensorielles, la méthode proposée permet d'éviter la phase d'appariement des coordonnées des modes dans chacune des dimensions ou d'une diagonalisation conjointe. Dans un deuxième temps, le problème d'estimation modale multidimensionnelle est présenté comme un problème d'approximation parcimonieuse dans lequel le dictionnaire est obtenu par la discrétisation de fonctions exponentielles complexes. Afin d'atteindre une bonne résolution spectrale, il est nécessaire de choisir une grille très fine, ce qui conduit à la manipulation d'un dictionnaire de grande taille avec tous les problèmes calculatoires sous-jacents. Nous proposons alors une méthode originale qui consiste à combiner une approximation parcimonieuse et une approche multigrille sur plusieurs niveaux de résolution. L'approche est validée au travers de plusieurs exemples 1-D et 2-D. En outre, une étude sur l'influence du choix du dictionnaire initial sur la convergence est également menée. Les méthodes développées sont ensuite appliquées à l'estimation des paramètres de signaux de spectroscopie RMN 1-D et 2-D. Afin de réduire le coût de calcul dans le cas de signaux bidimensionnels de grande taille, nous proposons également une approche exploitant la notion de parcimonie simultanée, pour estimer les coordonnées des modes sur chacune des dimensions. La procédure consiste à effectuer deux approximations parcimonieuses 1-D suivies d'une phase de reformation des paires de modes 2-D.
Author: David Chéchin
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Pages : 144
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L'objectif essentiel de ces travaux est de proposer et d'appliquer une méthode de traitement des données de spectroscopie RMN à faible rapport signal sur bruit. Une modélisation de la réponse d'un monochromat est proposée et adaptée aux signaux acquis avec les séquences de spectroscopie cérébrale proton simple volume SVS, STEAM et PRESS sur des imageurs cliniques à 1,5 Tesla. Cette modélisation permet d'introduire un paramètre supplémentaire caractérisant les effets de l'hétérogénéité spatiale du champ magnétique principal B0. L'expression analytique du modèle propose de rendre compte de ces effets en considérant que la distribution du champ est assimilable à une gaussienne, paramétrée par le temps T*2. L'effet de l'hétérogénéité est également perçu selon une approche probabiliste où les signaux sont donc considérés comme des processus aléatoires. La conception de filtres optimaux est alors proposée à partir des équations de Wiener-Hopf. Une étude sur des objets-tests est réalisée pour servir de support à la validation de la méthode de traitement et de filtrage. Un objet-test, dit de perfusion, est élaboré pour réaliser une étude de variation de concentration par ces méthodes. Une seconde étude sur des données de spectroscopie fonctionnelle utilise ces deux méthodes. Enfin un premier aperçu de l'application du traitement est utilisé sur des données d'imagerie spectroscopique acquises avec ces mêmes séquences.
Author: Pierre Granger
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Languages : fr
Pages : 97
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La Résonance Magnétique Nucléaire (R.M.N.) est une technique de choix pour l'étude des molécules à l'état liquide. Un certain nombre de spectres obtenus peuvent être analysés directement, certains nécessitent cependant des calculs approfondis sur ordinateur pour en déduire les paramètres décrivant le spectre. Il existe à l'heure actuelle de nombreuses méthodes itératives pour calculer les spectres R.M.N. Elles nécessitent cependant de gros ordinateurs. Nous avons été amenés à écrire des programmes pour calculateurs plus petits, ce qui nous a conduit à concevoir un schéma itératif entièrement nouveau, le point de départ étant le travail antérieur que nous avions présenté dans notre thèse de 3ème Cycle. Nous avons ensuite appliqué notre méthode à certains dérivés en 3 de la série des époxy-1,2 propanes, dans laquelle deux dérivés seulement étaient connus. L'étude des nouveaux composés a été choisie pour apporter des données complémentaires en particulier sur les signes des constantes de couplage. Nous avons constaté qu'aucun travail théorique n'avait été fait sur le calcul des paramètres des spectres R.M.N. dans cette série. Nous avons calculé théoriquement les constantes de couplage proton- proton afin d'affecter les différents hydrogènes de la molécule aux différentes parties du spectre, et compléter en outre les études déjà faites sur l'isomérie de rotation.
Author: Tangi Roussel
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La Spectroscopie de Résonance Magnétique (SRM) constitue un outil non-invasifunique pour l'exploration biochimique du métabolisme des organismes vivants. Cependant,en raison des champs magnétiques couramment utilisés chez l'homme etle petit animal, la SRM in vivo du proton ne permet pas de quantifier précisémentla concentration de tous les métabolites présents dans le cerveau. La SRM à deuxdimensions spectrales (SRM 2D), technique utilisée en routine en chimie, permetde séparer efficacement les signatures spectrales des métabolites facilitant ainsi leuridentification et leur quantification en termes de concentrations. Les travaux réalisésdans le cadre de cette thèse concernent le développement de méthodes d'acquisitionet de quantification de spectres RMN 2D J-résolus in vivo et sont présentéssuivant deux axes majeurs. Le premier axe concerne les travaux relatifs à la SRM2D J-résolue conventionnelle qui ont fait l'objet du développement d'une séquenceJ-PRESS sur un imageur 7 T pour l'acquisition de spectres 2D sur le cerveau de rat.Les données acquises sont traitées avec une méthode d'analyse spectrale développéeet optimisée spécifiquement pour la quantification de données SRM 2D J-résolues,reposant sur une connaissance a priori et un ajustement numérique dans le domainetemporel. Le second axe concerne les travaux relatifs à la réduction de la duréed'acquisition en SRM 2D avec le développement de techniques basées sur le conceptrécent de RMN ultrarapide. Une nouvelle séquence de SRM 2D J-résolue ultrarapidea été développée et validée sur un imageur 7 T et a permis l'acquisition de spectres2D complets avec une durée d'acquisition de l'ordre de la seconde.
Author: Pierre Martini
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Languages : fr
Pages : 154
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CETTE THESE PRESENTE UN SYSTEME D'AIDE A L'ANALYSE SPECTRALE DE SIGNAUX MONODIMENSIONNELS STATIONNAIRES DONT L'OBJECTIF FINAL EST D'AIDER UN UTILISATEUR A CHOISIR UNE METHODE D'ANALYSE APPROPRIEE AVEC DES PARAMETRES ADAPTES AU SIGNAL, AINSI QU'A REALISER UNE INTERPRETATION DU SPECTRE ESTIME LA PLUS COMPLETE POSSIBLE PAR RAPPORT AU DOMAINE D'APPLICATION ET A LA METHODE D'ANALYSE. LE SYSTEME D'AIDE PRESENTE ICI S'APPUIE SUR LA DEMARCHE D'UN EXPERT EN ANALYSE SPECTRALE QUI CONSISTE A VISUALISER LE SIGNAL A ANALYSER AINSI QUE SA FONCTION D'AUTOCORRELATION, AFIN D'EN RELEVER LA PERIODICITE AINSI QUE LE SUPPORT, ET A COMPARER LES DIFFERENTES ESTIMATIONS SPECTRALES EN TERMES DE MOTIFS ELEMENTAIRES ET DE TENDANCE GENERALE, ET NON EN TERMES DE VALEURS NUMERIQUES. UNE ETAPE DE PRE-ANALYSE A AINSI ETE DEFINIE DE MANIERE A ENRICHIR LA CONNAISSANCE DU SIGNAL A TRAVERS UN CERTAIN NOMBRE DE CARACTERISTIQUES EXTRAITES, A VERIFIER LA VALIDITE DES EVENTUELLES INFORMATIONS A PRIORI FOURNIES PAR L'UTILISATEUR, ET A INITIALISER AU MIEUX LES PARAMETRES DES DEUX ESTIMATEURS UTILISES AU COURS DE L'ETAPE D'ESTIMATION DU SPECTRE. CETTE ETAPE D'ESTIMATION EST BASEE SUR UNE ANALYSE PRIMAIRE FAISANT APPEL A DEUX ESTIMATEURS DE TYPE FOURIER, DONT LES PARAMETRES SONT INITIALISES A PARTIR DES CARACTERISTIQUES EXTRAITES LORS DE L'ETAPE DE PRE-ANALYSE, ET UNE ANALYSE SECONDAIRE, OU LE CHOIX DES ESTIMATEURS ET DE LEURS PARAMETRES ASSOCIES DEPEND D'UN OBJECTIF A ATTEINDRE. DES CRITERES DE CHOIX PERMETTENT DE VERIFIER A TOUT INSTANT L'EVOLUTION DE L'ANALYSE. ENFIN, UNE ETAPE DE TRANSFORMATION DES ESTIMATIONS SPECTRALES EN SYMBOLES, BASEE SUR L'EXTRACTION ET LA CLASSIFICATION DES MOTIFS ELEMENTAIRES ET DE LA TENDANCE GENERALE, PERMET D'AUTOMATISER L'INTERPRETATION DES COURBES, ET FACILITE LA COMPARAISON DES ESTIMATIONS AINSI QUE LA DESCRIPTION DU SIGNAL
Author: Olivier Lafon
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Languages : fr
Pages : 209
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De nombreuses techniques RMN en milieu isotrope ont été développées afin de déterminer l'excès énantiomérique d'un mélange de molécules chirales. Cependant ces approches ne sont pas toujours efficaces. Dans ce contexte, notre laboratoire a développé une méthode d'analyse énantiomérique et énantiotopique originale , fondées sur la spectroscopie RMN dans les solvants polypeptidiques, qui s'est révélée plus performante et générale que les approches classiques. Dans cette thèse, nous étudions différents aspects de la RMN du deutérium dans les cristaux liquides chiraux. Dans le premier chapitre, nous introduisons quelques notions fondamentales sur la RMN dans les cristaux liquides. Dans le deuxième et troisième chapitre, nous décrivons de nouveaux outils RMN permettant de faciliter l'attribution des éclatements quadripolaires deutérium. Deux stratégies distinctes sont développées. La première consiste en l'utilisation d'expériences RMN 2D et 3D d'autocorrélation 2H. La deuxième repose sur l'emploi d'expériences RMN 2D de corrélation impliquant des transferts 2H-13C. En particulier, nous examinons les caractéristiques des expériences de corrélation 2H-13C dans les milieux orientés et nous introduisons de nouvelles séquences de corrélation 2H-2H avec relai 13C. Dans le quatrième chapitre, nous étudions l'influence de la substitution 1H/2H sur les discriminations chirales. Premièrement, nous analysons les spectres 13C d'énantiomères de chiralité isotopique et de leurs analogues prochiraux protonés et deutérés. Deuxièmement, nous examinons grâce à la RMN du 2H l'influence de l'effet isotopique 1H/2H sur la dynamique conformationnelle.
Author: Renaud Raulet
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Languages : fr
Pages : 140
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Le travail présenté dans ce mémoire comporte trois parties : la première est de nature informatique (réalisation d'un logiciel de gestion d'un spectromètre), alors que les deux autres sont de nature physico-chimique (étude de la relaxation croisée hétéronucléaire et amélioration des techniques d'imagerie par gradients de champ radiofréquence). L'originalité du nouveau système informatique réside dans l'utilisation de composants adaptés au déroulement d'une séquence RMN (tampon FIFO) et dans la possibilité de modifier facilement le logiciel lors du développement de nouvelles expériences. Le système actuel nous permet d'écrire toutes les séquences de spectroscopie et d'imagerie qui peuvent nécessiter une programmation particulière, et ceci à partir d'un simple calculateur de type Pc. Dans une deuxième étape, nous avons étudié la dynamique de deux systèmes organisés (phase cubique du cristal liquide de l'octanoate de potassium et système micellaire du perfluorooctanoate de césium) au moyen de mesures de paramètres de relaxation classiques et d'expériences HOESY (Heteronuclear Overhauser Effect SpectroscopY) filtrées . Nous avons montré que ces expériences, dans le cas du cristal liquide, étaient le seul outil permettant une détermination fiable des paramètres de relaxation croisée hétéronucléaire et également homonucléaire dans des systèmes présentant une quasi-dégénérescence des résonances protoniques. L'exploitation de ces données expérimentales ainsi que celles obtenues à d'autres valeurs du champ magnétique nous a permis de caractériser la mobilité et le degré d'organisation des chaînes aliphatiques. Quant au système perfluoré, des expériences HOESY 1H_ 19F ont conduit à préciser le comportement de l'eau au voisinage de la surface micellaire. La troisième étape de ce travail a été de transplanter les séquences d'imagerie par gradients B1 sur le nouveau système. La souplesse de celui-ci a permis d'améliorer les performances des séquences, en particulier par optimisation de la procédure d'acquisition. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence l'immunité de cette microscopie vis à vis des variations de susceptibilité magnétique au sein de l'objet sous investigation. Nous présentons également l'imagerie de déplacement chimique et une nouvelle séquence d'imagerie ultrarapide permettant de réaliser des images à deux dimensions en quelques secondes.
Author: Danielle Demilly
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Languages : fr
Pages : 310
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