Méthodes de visualisation en analyse criminelle: approche générale de conception des schémas relationnels et développement d'un catalogue de patterns

Le travail policier et l'enquête judiciaire nécessitent de prendre de nombreuses décisions : choisir quelle trace analyser, mettre sous surveillance ou en détention un suspect, sont autant de décisions qui sont prises quotidiennement par les acteurs du système judiciaire. Ces décisions font l'objet de pesées d'intérêts qui se fondent sur l'analyse de l'information accessible. C'est le rôle de l'analyse criminelle de mettre en perspective l'information colligée pour la rendre intelligible aux décideurs compétents. L'usage de représentations graphiques est notamment recommandé pour soutenir l'analyse et la communication de ces informations.Des techniques de visualisation relationnelle sont notamment exploitées dans les enquêtes judiciaires afin de faciliter le traitement d'affaires d'envergure. Les éléments pertinents de l'enquête sont représentés sous la forme de schémas décrivant les relations entre les événements et les entités d'intérêts (tel que des personnes, des objets et des traces). Les exploitations classiques de ces techniques qui s'apparentent à des graphes, sont par exemple : la représentation de réseaux criminels, de trafics de marchandises, de chronologies d'événements, ainsi que la visualisation de relations téléphoniques et financières. Dans ce contexte, la visualisation soutient un nombre importants d'objectifs, tels qu'analyser les traces et les informations collectées, évaluer a posteriori une investigation, aider à qualifier les infractions, faciliter l'appréhension d'un dossier, voire soutenir une argumentation lors du procès.La pratique intègre des outils logiciels simples qui produisent des graphiques élégants et souvent percutants. Leur utilisation semble néanmoins soulever des difficultés. Cette recherche tend à montrer qu'il existe des disparités étonnantes lors de l'exploitation de ces techniques. Des biais de raisonnement et de perception peuvent être induits, allant jusqu'à provoquer des décisions aux conséquences parfois désastreuses. Ce constat révèle la nécessité de consolider les méthodes pratiquées.Pour mettre en évidence ces difficultés, des évaluations ont été effectuées avec des praticiens et des étudiants. Elles ont permis d'établir une image empirique de l'étendue des variations de conception et d'interprétation des représentations, ainsi que de leurs impacts sur la prise de décision. La nature et la diversité des concepts à représenter, l'absence d'un consensus émergeant sur la manière de représenter les données, la diversité des solutions visuelles envisageables, les contraintes imposées par les outils exploités et l'absence d'une formalisation claire du langage, sont autant de causes supposées des difficultés.Au cours des vingt dernières années, plusieurs axes de développement ont été proposés pour traiter les difficultés observées, tels que l'amélioration des automatismes facilitant la conception d'une représentation, l'exploitation des techniques de réseaux sociaux, l'automatisation de l'identification et de l'extraction des entités dans du texte non-structuré et la définition de langages formels. Cette recherche propose une approche parallèle fondée sur une exploitation adaptée de structures de graphe et de propriétés visuelles pour optimiser la représentation en fonction des objectifs définis et de la nature des informations à représenter.Des solutions ont été recherchées selon plusieurs axes. Des recommandations générales, issues de diverses communautés de recherche liées à la visualisation, ont été recherchées afin de proposer une démarche générale de conception des schémas relationnels. Par ailleurs, le développement d'un catalogue de bonnes pratiques formalisées sous la forme de patterns de visualisation a été amorcé. Chaque pattern décrit une solution particulière pour un problème d'analyse récurrent, tel que l'analyse d'une série de cambriolages. Finalement, l'impact sur les outils de la méthodologie proposée est discuté en regard des limites qu'ils imposent. Un prototype de visualisation multidimensionnel a été élaboré.Cette recherche met en évidence les difficultés rencontrées lors de l'exploitation de représentations graphiques pour soutenir le processus de l'enquête judiciaire et propose des éléments de méthode et des innovations techniques utiles tant pour l'enseignement de la discipline que pour sa pratique.

3D gait assessment in young and elderly subjects using foot-worn inertial sensors.

This study describes the validation of a new wearable system for assessment of 3D spatial parameters of gait. The new method is based on the detection of temporal parameters, coupled to optimized fusion and de-drifted integration of inertial signals. Composed of two wirelesses inertial modules attached on feet, the system provides stride length, stride velocity, foot clearance, and turning angle parameters at each gait cycle, based on the computation of 3D foot kinematics. Accuracy and precision of the proposed system were compared to an optical motion capture system as reference. Its repeatability across measurements (test-retest reliability) was also evaluated. Measurements were performed in 10 young (mean age 26.1±2.8 years) and 10 elderly volunteers (mean age 71.6±4.6 years) who were asked to perform U-shaped and 8-shaped walking trials, and then a 6-min walking test (6MWT). A total of 974 gait cycles were used to compare gait parameters with the reference system. Mean accuracy±precision was 1.5±6.8cm for stride length, 1.4±5.6cm/s for stride velocity, 1.9±2.0cm for foot clearance, and 1.6±6.1° for turning angle. Difference in gait performance was observed between young and elderly volunteers during the 6MWT particularly in foot clearance. The proposed method allows to analyze various aspects of gait, including turns, gait initiation and termination, or inter-cycle variability. The system is lightweight, easy to wear and use, and suitable for clinical application requiring objective evaluation of gait outside of the lab environment.

Coltop3D: A new software for structural analysis with high resolution 3D point clouds and DEM

Coltop3D is a software that performs structural analysis by using digital elevation model (DEM) and 3D point clouds acquired with terrestrial laser scanners. A color representation merging slope aspect and slope angle is used in order to obtain a unique code of color for each orientation of a local slope. Thus a continuous planar structure appears in a unique color. Several tools are included to create stereonets, to draw traces of discontinuities, or to compute automatically density stereonet. Examples are shown to demonstrate the efficiency of the method.

Stochastic time-concentration activity models for cytotoxicity in 3D brain cell cultures.

BACKGROUND: In vitro aggregating brain cell cultures containing all types of brain cells have been shown to be useful for neurotoxicological investigations. The cultures are used for the detection of nervous system-specific effects of compounds by measuring multiple endpoints, including changes in enzyme activities. Concentration-dependent neurotoxicity is determined at several time points. METHODS: A Markov model was set up to describe the dynamics of brain cell populations exposed to potentially neurotoxic compounds. Brain cells were assumed to be either in a healthy or stressed state, with only stressed cells being susceptible to cell death. Cells may have switched between these states or died with concentration-dependent transition rates. Since cell numbers were not directly measurable, intracellular lactate dehydrogenase (LDH) activity was used as a surrogate. Assuming that changes in cell numbers are proportional to changes in intracellular LDH activity, stochastic enzyme activity models were derived. Maximum likelihood and least squares regression techniques were applied for estimation of the transition rates. Likelihood ratio tests were performed to test hypotheses about the transition rates. Simulation studies were used to investigate the performance of the transition rate estimators and to analyze the error rates of the likelihood ratio tests. The stochastic time-concentration activity model was applied to intracellular LDH activity measurements after 7 and 14 days of continuous exposure to propofol. The model describes transitions from healthy to stressed cells and from stressed cells to death. RESULTS: The model predicted that propofol would affect stressed cells more than healthy cells. Increasing propofol concentration from 10 to 100 μM reduced the mean waiting time for transition to the stressed state by 50%, from 14 to 7 days, whereas the mean duration to cellular death reduced more dramatically from 2.7 days to 6.5 hours. CONCLUSION: The proposed stochastic modeling approach can be used to discriminate between different biological hypotheses regarding the effect of a compound on the transition rates. The effects of different compounds on the transition rate estimates can be quantitatively compared. Data can be extrapolated at late measurement time points to investigate whether costs and time-consuming long-term experiments could possibly be eliminated.

Cell Adhesion Peptide RGDSP and Laminin Support Proliferation and Migration of Postnatal Retinal Stem Cells in a 3D Hydrogel Culture System

Purpose: Retinal stem cells (RSCs) can be isolated from radial glia population of the newborn mouse retina (Angénieux et al., 2006). These RSCs have great capacity to renew and generate neurons including cells differentiated towards the photoreceptor lineage (Mehri-Soussi et al., 2006). However, our published results showed poor integration and survival rate after cell grafting into the retina. The uncontrollable environment of retina seems to be the problem. To bypass this, we are trying to generate hemi-retinal tissue in vitro that can be used for transplantation. Methods: Expanded RSCs were seeded in a mixture of poly-ethylene-glycol (PEG)-polymer-based hydrogels crosslinked by peptides that also serve as substrates for matrix metalloproteinases. Different doses of crosslinker peptides were tested. Several growth factors were studied to stimulate cell proliferation and differentiation. Results: Cells were trapped in hydrogels and cultured in the presence of FGF2 and EGF. Spherical cell clusters indicating proliferation appeared within several days, but there was no cell migration within the gel. We then added cell adhesion molecules integrin ligand RGDSP, or laminin, or a combination of both, into the gel. Cells grown with laminin showed the best proliferation. Cells grown with RGDSP proliferated a few times and then started to spread out. Cells grown with the combination of RGDSP and laminin showed better proliferation than with RGDSP alone and larger spread-outs than with laminin alone. After stimulations with first FGF2 and EGF, and then only FGF2, some cells showed neuronal morphology after 2 weeks. The neuronal population was assessed by the presence of neuronal marker b-tubulin-III. Glial cells were also present. Further characterizations are undergoing. Conclusions: RSC can grow and migrate in 3D hydrogel with the addition of FGF2, EGF, RGDSP and laminin. Further developments are necessary to form a homogenous tissue containing retinal cells.

Evaluation of the 3D symmetry of the knees when walking using na ambulatory inertia system: results 14 months after ACL Plasty.

Purpose of the study: Reconstruction of the anterior cruciate ligament (ACL) controls laxity but does not enable restoration of strictly normal 3D kinematics. The purpose of this study was to compare the kinematics of the pathological knee with that of the healthy knee after ACL plasty. This study applied a new ambulatory system using miniature captors. Material and method: Five patients with an isolated injury of the ACL participated in this study. The patients were assessed after injury (T1), at five months (T2), and at 14 months (T3) after surgery. The assessment included laxity (KT-1000), the IKDC score and the Lysholm score. The 3D angles of the knees were measured when walking 30 m on flat ground using a system composed of to small inertia units (3D accelerometer and 3D gyroscope) and a portable recorder. Functional settings were optimised and validating to ensure easy precise measurement of the 3D angles. Symmetry of the two knees was quantified using a symmetry index (SI) (difference in amplitude normalised in relation to mean amplitude) and the correlation coefficient CC. Results: Clinical indicators improved during the follow-up (IKDC T1: 3C, 2C; T2: 5B; T3: 2A, 3B; subjective IKD: 53-95; Lysholm 67-96). Mean laxity improved from 8.6m to 2.5 mm. The gait analysis showed increased symmetry in terms of amplitude for flexion-extension (SI: −17% at T1, −1% at T2, 1% at T3), and an increase in symmetry in terms of the rotation signature (CC: 0.16 at T1, 0.99 at T2, 0.99 at T3). There was no trend to varus-valgus. Discussion: This study demonstrates the clinical application of the new ambulatory system for measuring 3D angles of the knee joint. Joint symmetry increased after ACL plasty but still showed some perturbation at 14 months. The results observed here are in agreement with the literature. Other patients and other types of gait are being analysed. Conclusion: This portable system allows gait analysis outside the laboratory, before and after ACL injury. It is very useful for follow-up after surgery.

Simulation des caractéristiques ECG du syndrome de Brugada à l'aide d'un programme de modélisation 3D

Introduction : Le syndrome de Brugada, décrit en 1992 par Pedro et Josep Brugada, est un syndrome cardiaque caractérisé par un sus-décalage particulier du segment ST associé à un bloc de branche droit atypique au niveau des dérivations ECG V1 à V3. Les altérations ECG du syndrome de Brugada sont classifiées en 3 types dont seul le type 1 est diagnostique. Les mécanismes physiopathologiques exacts de ce syndrome sont pour le moment encore controversés. Plusieurs hypothèses sont proposées dans la littérature dont deux principales retiennent l'attention : 1) le modèle du trouble de repolarisation stipule des potentiels d'action réduits en durée et en amplitude liés à un changement de répartition de canaux potassiques 2) le modèle du trouble de dépolarisation spécifie un retard de conduction se traduisant par une dépolarisation retardée. Dans le STEMI, un sus-décalage ST ressemblant à celui du syndrome de Brugada est expliqué par deux théories : 1) le courant de lésion diastolique suggère une élévation du potentiel diastolique transformé artificiellement en sus-décalage ST par les filtres utilisés dans tous les appareils ECG.¦Objectif : Recréer les manifestations ECG du syndrome de Brugada en appliquant les modifications du potentiel d'action des cardiomyocytes rapportées dans la littérature.¦Méthode : Pour ce travail, nous avons utilisé "ECGsim", un simulateur informatique réaliste d'ECG disponible gratuitement sur www.ecgsim.org. Ce programme est basé sur une reconstruction de l'ECG de surface à l'aide de 1500 noeuds représentant chacun les potentiels d'action des ventricules droit et gauche, épicardiques et endocardiques. L'ECG simulé peut être donc vu comme l'intégration de l'ensemble de ces potentiels d'action en tenant compte des propriétés de conductivité des tissus s'interposant entre les électrodes de surface et le coeur. Dans ce programme, nous avons définit trois zones, de taille différente, comprenant la chambre de chasse du ventricule droit. Pour chaque zone, nous avons reproduit les modifications des potentiels d'action citées dans les modèles du trouble de repolarisation et de dépolarisation et des théories de courant de lésion systolique et diastolique. Nous avons utilisé, en plus des douze dérivations habituelles, une électrode positionnée en V2IC3 (i.e. 3ème espace intercostal) sur le thorax virtuel du programme ECGsim.¦Résultats : Pour des raisons techniques, le modèle du trouble de repolarisation n'a pas pu être entièrement réalisée dans ce travail. Le modèle du trouble de dépolarisation ne reproduit pas d'altération de type Brugada mais un bloc de branche droit plus ou moins complet. Le courant de lésion diastolique permet d'obtenir un sus-décalage ST en augmentant le potentiel diastolique épicardique des cardiomyocytes de la chambre de chasse du ventricule droit. Une inversion de l'onde T apparaît lorsque la durée du potentiel d'action est prolongée. L'amplitude du sus-décalage ST dépend de la valeur du potentiel diastolique, de la taille de la lésion et de sa localisation épicardique ou transmurale. Le courant de lésion systolique n'entraîne pas de sus-décalage ST mais accentue l'amplitude de l'onde T.¦Discussion et conclusion : Dans ce travail, l'élévation du potentiel diastolique avec un prolongement de la durée du potentiel d'action est la combinaison qui reproduit le mieux les altérations ECG du Brugada. Une persistance de cellules de type nodal au niveau de la chambre de chasse du ventricule droit pourrait être une explication à ces modifications particulières du potentiel d'action. Le risque d'arythmie dans la Brugada pourrait également être expliqué par une automaticité anormale des cellules de type nodal. Ainsi, des altérations des mécanismes cellulaires impliqués dans le maintien du potentiel diastolique pourraient être présentes dans le syndrome de Brugada, ce qui, à notre connaissance, n'a jamais été rapporté dans la littérature.

Comparability of clinical wear measurements by optical 3D laser scanning in two different centers.

OBJECTIVE: The purpose of this study was to compare the use of different variables to measure the clinical wear of two denture tooth materials in two analysis centers. METHODS: Twelve edentulous patients were provided with full dentures. Two different denture tooth materials (experimental material and control) were placed randomly in accordance with the split-mouth design. For wear measurements, impressions were made after an adjustment phase of 1-2 weeks and after 6, 12, 18, and 24 months. The occlusal wear of the posterior denture teeth of 11 subjects was assessed in two study centers by use of plaster replicas and 3D laser-scanning methods. In both centers sequential scans of the occlusal surfaces were digitized and superimposed. Wear was described by use of four different variables. Statistical analysis was performed after log-transformation of the wear data by use of the Pearson and Lin correlation and by use of a mixed linear model. RESULTS: Mean occlusal vertical wear of the denture teeth after 24 months was between 120μm and 212μm, depending on wear variable and material. For three of the four variables, wear of the experimental material was statistically significantly less than that of the control. Comparison of the two study centers, however, revealed correlation of the wear variables was only moderate whereas strong correlation was observed among the different wear variables evaluated by each center. SIGNIFICANCE: Moderate correlation was observed for clinical wear measurements by optical 3D laser scanning in two different study centers. For the two denture tooth materials, wear measurements limited to the attrition zones led to the same qualitative assessment.

Valoriser le géopatrimoine par la médiation indirecte et la visualisation des objets géomorphologiques

Le géopatrimoine regroupe des objets géologiques lato sensu auxquels certaines valeurs sont attribuées, en fonction de leur intérêt pour la science, de leur rareté, de leurs particularités culturelles ou écologiques, etc. Valoriser le géopatrimoine signifie avant tout faire partager cette approche aux non-spécialistes, en expliquant ce qui fait la valeur de ces objets. Cette valorisation peut s'effectuer, entre autres, sous la forme d'une activité touristique et contribuer ainsi au développement régional. Faire comprendre l'origine, la singularité et la valeur des formes du relief implique le recours à une communication éducative, désignée par le terme de médiation. Les implications de la dimension éducative du processus, comme la prise en compte des connaissances et attentes du public, la création d'un environnement favorable à l'apprentissage ou l'attractivité du contenu, sont souvent négligées. Du point de vue conceptuel, un modèle de la médiation indirecte (c'est-à-dire au moyen de supports médiatiques) a été proposé et appliqué au développement empirique de produits de médiation et à leur évaluation. Ce modèle ne garantit pas la réussite de la communication éducative, mais contribue à créer un cadre favorable au processus. De plus, plusieurs lignes directrices pour le choix du type de média et sa mise en forme ont été définies sur la base d'une compilation de résultats de la psychologie cognitive sur l'usage des médias pour l'apprentissage. Des méthodes qualitatives et quantitatives variées ont été mobilisées: enquêtes par questionnaire ex situ et in situ, auprès des visiteurs de géomorphosites de montagne, réalisation de médias interactifs testés ensuite auprès de divers publics (parcours enregistré, pré- et post-questionnaires) et entretiens collectifs. Les résultats obtenus éclairent divers aspects de la problématique. L'étude du public a montré, par exemple, que le géotourisme possède un réel public parmi les visiteurs des sites de montagnes: trois-quarts d'entre eux expriment de l'intérêt pour des explications sur la géologie et l'évolution du paysage. Cette thèse a exploré ces aspects liés au processus d'apprentissage en se focalisant sur les médias visuels, surtout interactifs. La plupart des médias visuels couramment utilisés en géomorphologie ont été considérés. Le développement de versions interactives de ces médias sous forme d'applications web a fourni un aperçu concret des possibilités des nouvelles technologies. Les utilisateurs apprécient en particulier a richesse du contenu, le haut degré d'interactivité et la variété de ces applications. De tels médias incitent à visiter le site naturel et semblent aussi répondre aux intérêts de publics variés.

Superiority of prone position in free-breathing 3D coronary MRA in patients with coronary disease.

Navigator-gated and corrected 3D coronary MR angiography (MRA) allows submillimeter image acquisition during free breathing. However, cranial diaphragmatic drift and relative phase shifts of chest-wall motion are limiting factors for image quality and scanning duration. We hypothesized that image acquisition in the prone position would minimize artifacts related to chest-wall motion and suppress diaphragmatic drift. Twelve patients with radiographically-confirmed coronary artery disease and six healthy adult volunteers were studied in both the prone and the supine position during free-breathing navigator-gated and corrected 3D coronary MRA. Image quality and the diaphragmatic positions were objectively compared. In the prone position, there was a 36% improvement in signal-to-noise ratio (SNR; 15.5 +/- 2.7 vs. 11.4 +/- 2.6; P < 0.01) and a 34% improvement in CNR (12.5 +/- 3.3 vs. 9.3 +/- 2.5, P < 0.01). The prone position also resulted in a 17% improvement in coronary vessel definition (P < 0.01). Cranial end-expiratory diaphragmatic drift occurred less frequently in the prone position (23% +/- 17% vs. 40% +/- 26% supine; P <0.05), and navigator efficiency was higher. Prone coronary MRA results in improved SNR and CNR with enhanced coronary vessel definition. Cranial end-expiratory diaphragmatic drift also was reduced, and navigator efficiency was enhanced. When feasible, prone imaging is recommended for free-breathing coronary MRA.

Imaging and quantifying salt-tracer transport in a riparian groundwater system by means of 3D ERT monitoring

Determining groundwater flow paths of infiltrated river water is necessary for studying biochemical processes in the riparian zone, but their characterization is complicated by strong temporal and spatial heterogeneity. We investigated to what extent repeat 3D surface electrical resistance tomography (ERT) can be used to monitor transport of a salt-tracer plume under close to natural gradient conditions. The aim is to estimate groundwater flow velocities and pathways at a site located within a riparian groundwater system adjacent to the perialpine Thur River in northeastern Switzerland. Our ERT time-lapse images provide constraints on the plume's shape, flow direction, and velocity. These images allow the movement of the plume to be followed for 35 m. Although the hydraulic gradient is only 1.43 parts per thousand, the ERT time-lapse images demonstrate that the plume's center of mass and its front propagate with velocities of 2x10(-4) m/s and 5x10(-4) m/s, respectively. These velocities are compatible with groundwater resistivity monitoring data in two observation wells 5 m from the injection well. Five additional sensors in the 5-30 m distance range did not detect the plume. Comparison of the ERT time-lapse images with a groundwater transport model and time-lapse inversions of synthetic ERT data indicate that the movement of the plume can be described for the first 6 h after injection by a uniform transport model. Subsurface heterogeneity causes a change of the plume's direction and velocity at later times. Our results demonstrate the effectiveness of using time-lapse 3D surface ERT to monitor flow pathways in a challenging perialpine environment over larger scales than is practically possible with crosshole 3D ERT.