Looking for Validity or Testing It? The Perils of Stepwise Regression, Extreme-Scores Analysis, Heteroscedasticity, and Measurement Error

When researchers introduce a new test they have to demonstrate that it is valid, using unbiased designs and suitable statistical procedures. In this article we use Monte Carlo analyses to highlight how incorrect statistical procedures (i.e., stepwise regression, extreme scores analyses) or ignoring regression assumptions (e.g., heteroscedasticity) contribute to wrong validity estimates. Beyond these demonstrations, and as an example, we re-examined the results reported by Warwick, Nettelbeck, and Ward (2010) concerning the validity of the Ability Emotional Intelligence Measure (AEIM). Warwick et al. used the wrong statistical procedures to conclude that the AEIM was incrementally valid beyond intelligence and personality traits in predicting various outcomes. In our re-analysis, we found that the reliability-corrected multiple correlation of their measures with personality and intelligence was up to .69. Using robust statistical procedures and appropriate controls, we also found that the AEIM did not predict incremental variance in GPA, stress, loneliness, or well-being, demonstrating the importance for testing validity instead of looking for it.

Prospective and retrospective motion correction in diffusion magnetic resonance imaging of the human brain.

Diffusion-weighting in magnetic resonance imaging (MRI) increases the sensitivity to molecular Brownian motion, providing insight in the micro-environment of the underlying tissue types and structures. At the same time, the diffusion weighting renders the scans sensitive to other motion, including bulk patient motion. Typically, several image volumes are needed to extract diffusion information, inducing also inter-volume motion susceptibility. Bulk motion is more likely during long acquisitions, as they appear in diffusion tensor, diffusion spectrum and q-ball imaging. Image registration methods are successfully used to correct for bulk motion in other MRI time series, but their performance in diffusion-weighted MRI is limited since diffusion weighting introduces strong signal and contrast changes between serial image volumes. In this work, we combine the capability of free induction decay (FID) navigators, providing information on object motion, with image registration methodology to prospectively--or optionally retrospectively--correct for motion in diffusion imaging of the human brain. Eight healthy subjects were instructed to perform small-scale voluntary head motion during clinical diffusion tensor imaging acquisitions. The implemented motion detection based on FID navigator signals is processed in real-time and provided an excellent detection performance of voluntary motion patterns even at a sub-millimetre scale (sensitivity≥92%, specificity>98%). Motion detection triggered an additional image volume acquisition with b=0 s/mm2 which was subsequently co-registered to a reference volume. In the prospective correction scenario, the calculated motion-parameters were applied to perform a real-time update of the gradient coordinate system to correct for the head movement. Quantitative analysis revealed that the motion correction implementation is capable to correct head motion in diffusion-weighted MRI to a level comparable to scans without voluntary head motion. The results indicate the potential of this method to improve image quality in diffusion-weighted MRI, a concept that can also be applied when highest diffusion weightings are performed.

An operator formulation of the multiscale finite-volume method with correction function

The multiscale finite-volume (MSFV) method has been derived to efficiently solve large problems with spatially varying coefficients. The fine-scale problem is subdivided into local problems that can be solved separately and are coupled by a global problem. This algorithm, in consequence, shares some characteristics with two-level domain decomposition (DD) methods. However, the MSFV algorithm is different in that it incorporates a flux reconstruction step, which delivers a fine-scale mass conservative flux field without the need for iterating. This is achieved by the use of two overlapping coarse grids. The recently introduced correction function allows for a consistent handling of source terms, which makes the MSFV method a flexible algorithm that is applicable to a wide spectrum of problems. It is demonstrated that the MSFV operator, used to compute an approximate pressure solution, can be equivalently constructed by writing the Schur complement with a tangential approximation of a single-cell overlapping grid and incorporation of appropriate coarse-scale mass-balance equations.

Permanent correction of an inherited ectodermal dysplasia with recombinant EDA.

X-linked hypohidrotic ectodermal dysplasia (XLHED; OMIM 305100) is a genetic disorder characterized by absence or deficient function of hair, teeth and sweat glands. Affected children may experience life-threatening high fever resulting from reduced ability to sweat. Mice with the Tabby phenotype share many symptoms with human XLHED patients because both phenotypes are caused by mutations of the syntenic ectodysplasin A gene (Eda) on the X chromosome. Two main splice variants of Eda, encoding EDA1 and EDA2, engage the tumor necrosis factor (TNF) family receptors EDAR and XEDAR, respectively. The EDA1 protein, acting through EDAR, is essential for proper formation of skin appendages; the functions of EDA2 and XEDAR are not known. EDA1 must be proteolytically processed to a soluble form to be active. Here, we show that treatment of pregnant Tabby mice with a recombinant form of EDA1, engineered to cross the placental barrier, permanently rescues the Tabby phenotype in the offspring. Notably, sweat glands can also be induced by EDA1 after birth. This is the first example of a developmental genetic defect that can be permanently corrected by short-term treatment with a recombinant protein.

Sub- or intertrochanteric fracture following screw fixation of an intracapsular proximal femoral fracture: true complication or technical error?

PURPOSE: To review, retrospectively, the possible causes of sub- or intertrochanteric fractures after screw fixation of intracapsular fractures of the proximal femur. METHODS: Eighty-four patients with an intracapsular fracture of proximal femur were operated between 1995 and 1998 by using three cannulated 6.25 mm screws. The screws were inserted in a triangular configuration, one screw in the upper part of the femoral neck and two screws in the inferior part. Between 1999 and 2001, we use two screws proximally and one screw distally. RESULTS: In the first series, two patients died within one week after operation. Sixty-four fractures healed without problems. Four patients developed an atrophic non-union; avascular necrosis of the femoral head was found in 11 patients. Three patients (3.6%) suffered a sub- and/or intertrochanteric fracture after a mean postoperative time of 30 days, in one case without obvious trauma. In all three cases surgical revision was necessary. Between 1999 and 2001 we did not observe any fracture after screwing. CONCLUSION: Two screws in the inferior part of the femoral neck create a stress riser in the subtrochanteric region, potentially inducing a fracture in the weakened bone. For internal fixation for proximal intracapsular femoral fracture only one screw must be inserted in the inferior part of neck.

Use of hand-to-hand impedancemetry to predict body composition of African women as measured by air displacement plethysmography.

OBJECTIVES: To test the validity of a simple, rapid, field-adapted, portable hand-held impedancemeter (HHI) for the estimation of lean body mass (LBM) and percentage body fat (%BF) in African women, and to develop specific predictive equations. DESIGN: Cross-sectional observational study. SETTINGS: Dakar, the capital city of Senegal, West Africa. SUBJECTS: A total sample of 146 women volunteered. Their mean age was of 31.0 y (s.d. 9.1), weight 60.9 kg (s.d. 13.1) and BMI 22.6 kg/m(2) (s.d. 4.5). METHODS: Body composition values estimated by HHI were compared to those measured by whole body densitometry performed by air displacement plethysmography (ADP). The specific density of LBM in black subjects was taken into account for the calculation of %BF from body density. RESULTS: : Estimations from HHI showed a large bias (mean difference) of 5.6 kg LBM (P<10(-4)) and -8.8 %BF (P<10(-4)) and errors (s.d. of the bias) of 2.6 kg LBM and 3.7 %BF. In order to correct for the bias, specific predictive equations were developed. With the HHI result as a single predictor, error values were of 1.9 kg LBM and 3.7 %BF in the prediction group (n=100), and of 2.2 kg LBM and 3.6 %BF in the cross-validation group (n=46). Addition of anthropometrical predictors was not necessary. CONCLUSIONS: The HHI analyser significantly overestimated LBM and underestimated %BF in African women. After correction for the bias, the body compartments could easily be estimated in African women by using the HHI result in an appropriate prediction equation with a good precision. It remains to be seen whether a combination of arm and leg impedancemetry in order to take into account lower limbs would further improve the prediction of body composition in Africans.

Correction chirurgicale de la tétralogie de Fallot étude comparative de deux méthodes

La survie actuelle après correction chirurgicale de la Tétralogie de Fallot (TDF) est de 97% à 12 ans. Les principaux risques à long terme sont une régurgitation pulmonaire ou une sténose récidivante de la sortie droite du coeur, une tachycardie ventriculaire pouvant entrainer une mort subite. Le but de cette étude rétrospective est de comparer la correction chirurgicale de la TDF avec patch pulmonaire versus un conduit valvé xénogreffe. Le collectif se compose de 127 patients entre 2 mois et 16 ans, opérés pour une TDF entre l'année 2000 et 2010. La correction chirurgicale était soit avec un patch, soit avec un conduit valvé à la sortie droite. Cette étude montre d'une part qu'il n'y a pas de différence de survie à un mois entre les deux méthodes opératoires. De plus, elle montre que, lors de la pose d'un patch, il y a plus de sept fois plus d'insuffisances valvulaires modérées à sévères après un mois que lors de la pose d'un conduit valvé. D'autre part, elle démontre que la différence de gradient résiduel à la sortie droite entre la correction avec patch ou conduit n'est pas significative et que la valeur du gradient résiduel à la sortie droite en postopératoire n'est pas représentative du gradient résiduel à un mois. De plus, cette étude prouve que les coronaires aberrantes ainsi qu'un shunt palliatif de Blalock-Taussig sont des facteurs de risque indépendants pour une correction avec un conduit valvé.

Fast Bias Field Correction for 9.4 Tesla Magnetic Resonance Imaging

In this paper the problem of intensity inhomogeneity athigh magnetic field on magnetic resonance images isaddressed. Specifically, rat brain images at 9.4Tacquired with a surface coil are bias corrected. Wepropose a low- pass frequency model that takes intoaccount not only background-object contours but alsoother important contours inside the image. Twopre-processing filters are proposed: first, to create avolume of interest without contours, and second, toextrapolate the image values of such masked area to thewhole image. Results are assessed quantitatively andvisually in comparison to standard low pass filterapproach, and they show as expected better accuracy inenhancing image intensity.

Evidence of systematic and proportional error in a widely used glucose oxidase analyser: Impact for clinical research?

Real time glycemia is a cornerstone for metabolic research, particularly when performing oral glucose tolerance tests (OGTT) or glucose clamps. From 1965 to 2009, the gold standard device for real time plasma glucose assessment was the Beckman glucose analyzer 2 (Beckman Instruments, Fullerton, CA), which technology couples glucose oxidase enzymatic assay with oxygen sensors. Since its discontinuation in 2009, today's researchers are left with few choices that utilize glucose oxidase technology. The first one is the YSI 2300 (Yellow Springs Instruments Corp., Yellow Springs, OH), known to be as accurate as the Beckman(1). The YSI has been used extensively for clinical research studies and is used to validate other glucose monitoring devices(2). The major drawback of the YSI is that it is relatively slow and requires high maintenance. The Analox GM9 (Analox instruments, London), more recent and faster, is increasingly used in clinical research(3) as well as in basic sciences(4) (e.g. 23 papers in Diabetes or 21 in Diabetologia). This article is protected by copyright. All rights reserved.

Development of a 3D very high-resolution seismic reflection system for lacustrine settings - a case study over a thrust fault zone in Lake Geneva

Un système efficace de sismique tridimensionnelle (3-D) haute-résolution adapté à des cibles lacustres de petite échelle a été développé. Dans le Lac Léman, près de la ville de Lausanne, en Suisse, des investigations récentes en deux dimension (2-D) ont mis en évidence une zone de faille complexe qui a été choisie pour tester notre système. Les structures observées incluent une couche mince (<40 m) de sédiments quaternaires sub-horizontaux, discordants sur des couches tertiaires de molasse pentées vers le sud-est. On observe aussi la zone de faille de « La Paudèze » qui sépare les unités de la Molasse du Plateau de la Molasse Subalpine. Deux campagnes 3-D complètes, d?environ d?un kilomètre carré, ont été réalisées sur ce site de test. La campagne pilote (campagne I), effectuée en 1999 pendant 8 jours, a couvert 80 profils en utilisant une seule flûte. Pendant la campagne II (9 jours en 2001), le nouveau système trois-flûtes, bien paramétrés pour notre objectif, a permis l?acquisition de données de très haute qualité sur 180 lignes CMP. Les améliorations principales incluent un système de navigation et de déclenchement de tirs grâce à un nouveau logiciel. Celui-ci comprend un contrôle qualité de la navigation du bateau en temps réel utilisant un GPS différentiel (dGPS) à bord et une station de référence près du bord du lac. De cette façon, les tirs peuvent être déclenchés tous les 5 mètres avec une erreur maximale non-cumulative de 25 centimètres. Tandis que pour la campagne I la position des récepteurs de la flûte 48-traces a dû être déduite à partir des positions du bateau, pour la campagne II elle ont pu être calculées précisément (erreur <20 cm) grâce aux trois antennes dGPS supplémentaires placées sur des flotteurs attachés à l?extrémité de chaque flûte 24-traces. Il est maintenant possible de déterminer la dérive éventuelle de l?extrémité des flûtes (75 m) causée par des courants latéraux ou de petites variations de trajet du bateau. De plus, la construction de deux bras télescopiques maintenant les trois flûtes à une distance de 7.5 m les uns des autres, qui est la même distance que celle entre les lignes naviguées de la campagne II. En combinaison avec un espacement de récepteurs de 2.5 m, la dimension de chaque «bin» de données 3-D de la campagne II est de 1.25 m en ligne et 3.75 m latéralement. L?espacement plus grand en direction « in-line » par rapport à la direction «cross-line» est justifié par l?orientation structurale de la zone de faille perpendiculaire à la direction «in-line». L?incertitude sur la navigation et le positionnement pendant la campagne I et le «binning» imprécis qui en résulte, se retrouve dans les données sous forme d?une certaine discontinuité des réflecteurs. L?utilisation d?un canon à air à doublechambre (qui permet d?atténuer l?effet bulle) a pu réduire l?aliasing observé dans les sections migrées en 3-D. Celui-ci était dû à la combinaison du contenu relativement haute fréquence (<2000 Hz) du canon à eau (utilisé à 140 bars et à 0.3 m de profondeur) et d?un pas d?échantillonnage latéral insuffisant. Le Mini G.I 15/15 a été utilisé à 80 bars et à 1 m de profondeur, est mieux adapté à la complexité de la cible, une zone faillée ayant des réflecteurs pentés jusqu?à 30°. Bien que ses fréquences ne dépassent pas les 650 Hz, cette source combine une pénétration du signal non-aliasé jusqu?à 300 m dans le sol (par rapport au 145 m pour le canon à eau) pour une résolution verticale maximale de 1.1 m. Tandis que la campagne I a été acquise par groupes de plusieurs lignes de directions alternées, l?optimisation du temps d?acquisition du nouveau système à trois flûtes permet l?acquisition en géométrie parallèle, ce qui est préférable lorsqu?on utilise une configuration asymétrique (une source et un dispositif de récepteurs). Si on ne procède pas ainsi, les stacks sont différents selon la direction. Toutefois, la configuration de flûtes, plus courtes que pour la compagne I, a réduit la couverture nominale, la ramenant de 12 à 6. Une séquence classique de traitement 3-D a été adaptée à l?échantillonnage à haute fréquence et elle a été complétée par deux programmes qui transforment le format non-conventionnel de nos données de navigation en un format standard de l?industrie. Dans l?ordre, le traitement comprend l?incorporation de la géométrie, suivi de l?édition des traces, de l?harmonisation des «bins» (pour compenser l?inhomogénéité de la couverture due à la dérive du bateau et de la flûte), de la correction de la divergence sphérique, du filtrage passe-bande, de l?analyse de vitesse, de la correction DMO en 3-D, du stack et enfin de la migration 3-D en temps. D?analyses de vitesse détaillées ont été effectuées sur les données de couverture 12, une ligne sur deux et tous les 50 CMP, soit un nombre total de 600 spectres de semblance. Selon cette analyse, les vitesses d?intervalles varient de 1450-1650 m/s dans les sédiments non-consolidés et de 1650-3000 m/s dans les sédiments consolidés. Le fait que l?on puisse interpréter plusieurs horizons et surfaces de faille dans le cube, montre le potentiel de cette technique pour une interprétation tectonique et géologique à petite échelle en trois dimensions. On distingue cinq faciès sismiques principaux et leurs géométries 3-D détaillées sur des sections verticales et horizontales: les sédiments lacustres (Holocène), les sédiments glacio-lacustres (Pléistocène), la Molasse du Plateau, la Molasse Subalpine de la zone de faille (chevauchement) et la Molasse Subalpine au sud de cette zone. Les couches de la Molasse du Plateau et de la Molasse Subalpine ont respectivement un pendage de ~8° et ~20°. La zone de faille comprend de nombreuses structures très déformées de pendage d?environ 30°. Des tests préliminaires avec un algorithme de migration 3-D en profondeur avant sommation et à amplitudes préservées démontrent que la qualité excellente des données de la campagne II permet l?application de telles techniques à des campagnes haute-résolution. La méthode de sismique marine 3-D était utilisée jusqu?à présent quasi-exclusivement par l?industrie pétrolière. Son adaptation à une échelle plus petite géographiquement mais aussi financièrement a ouvert la voie d?appliquer cette technique à des objectifs d?environnement et du génie civil.<br/><br/>An efficient high-resolution three-dimensional (3-D) seismic reflection system for small-scale targets in lacustrine settings was developed. In Lake Geneva, near the city of Lausanne, Switzerland, past high-resolution two-dimensional (2-D) investigations revealed a complex fault zone (the Paudèze thrust zone), which was subsequently chosen for testing our system. Observed structures include a thin (<40 m) layer of subhorizontal Quaternary sediments that unconformably overlie southeast-dipping Tertiary Molasse beds and the Paudèze thrust zone, which separates Plateau and Subalpine Molasse units. Two complete 3-D surveys have been conducted over this same test site, covering an area of about 1 km2. In 1999, a pilot survey (Survey I), comprising 80 profiles, was carried out in 8 days with a single-streamer configuration. In 2001, a second survey (Survey II) used a newly developed three-streamer system with optimized design parameters, which provided an exceptionally high-quality data set of 180 common midpoint (CMP) lines in 9 days. The main improvements include a navigation and shot-triggering system with in-house navigation software that automatically fires the gun in combination with real-time control on navigation quality using differential GPS (dGPS) onboard and a reference base near the lake shore. Shots were triggered at 5-m intervals with a maximum non-cumulative error of 25 cm. Whereas the single 48-channel streamer system of Survey I requires extrapolation of receiver positions from the boat position, for Survey II they could be accurately calculated (error <20 cm) with the aid of three additional dGPS antennas mounted on rafts attached to the end of each of the 24- channel streamers. Towed at a distance of 75 m behind the vessel, they allow the determination of feathering due to cross-line currents or small course variations. Furthermore, two retractable booms hold the three streamers at a distance of 7.5 m from each other, which is the same distance as the sail line interval for Survey I. With a receiver spacing of 2.5 m, the bin dimension of the 3-D data of Survey II is 1.25 m in in-line direction and 3.75 m in cross-line direction. The greater cross-line versus in-line spacing is justified by the known structural trend of the fault zone perpendicular to the in-line direction. The data from Survey I showed some reflection discontinuity as a result of insufficiently accurate navigation and positioning and subsequent binning errors. Observed aliasing in the 3-D migration was due to insufficient lateral sampling combined with the relatively high frequency (<2000 Hz) content of the water gun source (operated at 140 bars and 0.3 m depth). These results motivated the use of a double-chamber bubble-canceling air gun for Survey II. A 15 / 15 Mini G.I air gun operated at 80 bars and 1 m depth, proved to be better adapted for imaging the complexly faulted target area, which has reflectors dipping up to 30°. Although its frequencies do not exceed 650 Hz, this air gun combines a penetration of non-aliased signal to depths of 300 m below the water bottom (versus 145 m for the water gun) with a maximum vertical resolution of 1.1 m. While Survey I was shot in patches of alternating directions, the optimized surveying time of the new threestreamer system allowed acquisition in parallel geometry, which is preferable when using an asymmetric configuration (single source and receiver array). Otherwise, resulting stacks are different for the opposite directions. However, the shorter streamer configuration of Survey II reduced the nominal fold from 12 to 6. A 3-D conventional processing flow was adapted to the high sampling rates and was complemented by two computer programs that format the unconventional navigation data to industry standards. Processing included trace editing, geometry assignment, bin harmonization (to compensate for uneven fold due to boat/streamer drift), spherical divergence correction, bandpass filtering, velocity analysis, 3-D DMO correction, stack and 3-D time migration. A detailed semblance velocity analysis was performed on the 12-fold data set for every second in-line and every 50th CMP, i.e. on a total of 600 spectra. According to this velocity analysis, interval velocities range from 1450-1650 m/s for the unconsolidated sediments and from 1650-3000 m/s for the consolidated sediments. Delineation of several horizons and fault surfaces reveal the potential for small-scale geologic and tectonic interpretation in three dimensions. Five major seismic facies and their detailed 3-D geometries can be distinguished in vertical and horizontal sections: lacustrine sediments (Holocene) , glaciolacustrine sediments (Pleistocene), Plateau Molasse, Subalpine Molasse and its thrust fault zone. Dips of beds within Plateau and Subalpine Molasse are ~8° and ~20°, respectively. Within the fault zone, many highly deformed structures with dips around 30° are visible. Preliminary tests with 3-D preserved-amplitude prestack depth migration demonstrate that the excellent data quality of Survey II allows application of such sophisticated techniques even to high-resolution seismic surveys. In general, the adaptation of the 3-D marine seismic reflection method, which to date has almost exclusively been used by the oil exploration industry, to a smaller geographical as well as financial scale has helped pave the way for applying this technique to environmental and engineering purposes.<br/><br/>La sismique réflexion est une méthode d?investigation du sous-sol avec un très grand pouvoir de résolution. Elle consiste à envoyer des vibrations dans le sol et à recueillir les ondes qui se réfléchissent sur les discontinuités géologiques à différentes profondeurs et remontent ensuite à la surface où elles sont enregistrées. Les signaux ainsi recueillis donnent non seulement des informations sur la nature des couches en présence et leur géométrie, mais ils permettent aussi de faire une interprétation géologique du sous-sol. Par exemple, dans le cas de roches sédimentaires, les profils de sismique réflexion permettent de déterminer leur mode de dépôt, leurs éventuelles déformations ou cassures et donc leur histoire tectonique. La sismique réflexion est la méthode principale de l?exploration pétrolière. Pendant longtemps on a réalisé des profils de sismique réflexion le long de profils qui fournissent une image du sous-sol en deux dimensions. Les images ainsi obtenues ne sont que partiellement exactes, puisqu?elles ne tiennent pas compte de l?aspect tridimensionnel des structures géologiques. Depuis quelques dizaines d?années, la sismique en trois dimensions (3-D) a apporté un souffle nouveau à l?étude du sous-sol. Si elle est aujourd?hui parfaitement maîtrisée pour l?imagerie des grandes structures géologiques tant dans le domaine terrestre que le domaine océanique, son adaptation à l?échelle lacustre ou fluviale n?a encore fait l?objet que de rares études. Ce travail de thèse a consisté à développer un système d?acquisition sismique similaire à celui utilisé pour la prospection pétrolière en mer, mais adapté aux lacs. Il est donc de dimension moindre, de mise en oeuvre plus légère et surtout d?une résolution des images finales beaucoup plus élevée. Alors que l?industrie pétrolière se limite souvent à une résolution de l?ordre de la dizaine de mètres, l?instrument qui a été mis au point dans le cadre de ce travail permet de voir des détails de l?ordre du mètre. Le nouveau système repose sur la possibilité d?enregistrer simultanément les réflexions sismiques sur trois câbles sismiques (ou flûtes) de 24 traces chacun. Pour obtenir des données 3-D, il est essentiel de positionner les instruments sur l?eau (source et récepteurs des ondes sismiques) avec une grande précision. Un logiciel a été spécialement développé pour le contrôle de la navigation et le déclenchement des tirs de la source sismique en utilisant des récepteurs GPS différentiel (dGPS) sur le bateau et à l?extrémité de chaque flûte. Ceci permet de positionner les instruments avec une précision de l?ordre de 20 cm. Pour tester notre système, nous avons choisi une zone sur le Lac Léman, près de la ville de Lausanne, où passe la faille de « La Paudèze » qui sépare les unités de la Molasse du Plateau et de la Molasse Subalpine. Deux campagnes de mesures de sismique 3-D y ont été réalisées sur une zone d?environ 1 km2. Les enregistrements sismiques ont ensuite été traités pour les transformer en images interprétables. Nous avons appliqué une séquence de traitement 3-D spécialement adaptée à nos données, notamment en ce qui concerne le positionnement. Après traitement, les données font apparaître différents faciès sismiques principaux correspondant notamment aux sédiments lacustres (Holocène), aux sédiments glacio-lacustres (Pléistocène), à la Molasse du Plateau, à la Molasse Subalpine de la zone de faille et la Molasse Subalpine au sud de cette zone. La géométrie 3-D détaillée des failles est visible sur les sections sismiques verticales et horizontales. L?excellente qualité des données et l?interprétation de plusieurs horizons et surfaces de faille montrent le potentiel de cette technique pour les investigations à petite échelle en trois dimensions ce qui ouvre des voies à son application dans les domaines de l?environnement et du génie civil.

Prospective motion correction of 3D echo-planar imaging data for functional MRI using optical tracking.

We evaluated the performance of an optical camera based prospective motion correction (PMC) system in improving the quality of 3D echo-planar imaging functional MRI data. An optical camera and external marker were used to dynamically track the head movement of subjects during fMRI scanning. PMC was performed by using the motion information to dynamically update the sequence's RF excitation and gradient waveforms such that the field-of-view was realigned to match the subject's head movement. Task-free fMRI experiments on five healthy volunteers followed a 2×2×3 factorial design with the following factors: PMC on or off; 3.0mm or 1.5mm isotropic resolution; and no, slow, or fast head movements. Visual and motor fMRI experiments were additionally performed on one of the volunteers at 1.5mm resolution comparing PMC on vs PMC off for no and slow head movements. Metrics were developed to quantify the amount of motion as it occurred relative to k-space data acquisition. The motion quantification metric collapsed the very rich camera tracking data into one scalar value for each image volume that was strongly predictive of motion-induced artifacts. The PMC system did not introduce extraneous artifacts for the no motion conditions and improved the time series temporal signal-to-noise by 30% to 40% for all combinations of low/high resolution and slow/fast head movement relative to the standard acquisition with no prospective correction. The numbers of activated voxels (p<0.001, uncorrected) in both task-based experiments were comparable for the no motion cases and increased by 78% and 330%, respectively, for PMC on versus PMC off in the slow motion cases. The PMC system is a robust solution to decrease the motion sensitivity of multi-shot 3D EPI sequences and thereby overcome one of the main roadblocks to their widespread use in fMRI studies.

Functional error modeling for uncertainty quantification in hydrogeology

Approximate models (proxies) can be employed to reduce the computational costs of estimating uncertainty. The price to pay is that the approximations introduced by the proxy model can lead to a biased estimation. To avoid this problem and ensure a reliable uncertainty quantification, we propose to combine functional data analysis and machine learning to build error models that allow us to obtain an accurate prediction of the exact response without solving the exact model for all realizations. We build the relationship between proxy and exact model on a learning set of geostatistical realizations for which both exact and approximate solvers are run. Functional principal components analysis (FPCA) is used to investigate the variability in the two sets of curves and reduce the dimensionality of the problem while maximizing the retained information. Once obtained, the error model can be used to predict the exact response of any realization on the basis of the sole proxy response. This methodology is purpose-oriented as the error model is constructed directly for the quantity of interest, rather than for the state of the system. Also, the dimensionality reduction performed by FPCA allows a diagnostic of the quality of the error model to assess the informativeness of the learning set and the fidelity of the proxy to the exact model. The possibility of obtaining a prediction of the exact response for any newly generated realization suggests that the methodology can be effectively used beyond the context of uncertainty quantification, in particular for Bayesian inference and optimization.