Statistical model based 3D shape prediction of postoperative trunks for non-invasive scoliosis surgery planning

One of the major concerns of scoliosis patients undergoing surgical treatment is the aesthetic aspect of the surgery outcome. It would be useful to predict the postoperative appearance of the patient trunk in the course of a surgery planning process in order to take into account the expectations of the patient. In this paper, we propose to use least squares support vector regression for the prediction of the postoperative trunk 3D shape after spine surgery for adolescent idiopathic scoliosis. Five dimensionality reduction techniques used in conjunction with the support vector machine are compared. The methods are evaluated in terms of their accuracy, based on the leave-one-out cross-validation performed on a database of 141 cases. The results indicate that the 3D shape predictions using a dimensionality reduction obtained by simultaneous decomposition of the predictors and response variables have the best accuracy.

Patient-specific anisotropic model of human trunk based on MR data

There are many ways to generate geometrical models for numerical simulation, and most of them start with a segmentation step to extract the boundaries of the regions of interest. This paper presents an algorithm to generate a patient-specific three-dimensional geometric model, based on a tetrahedral mesh, without an initial extraction of contours from the volumetric data. Using the information directly available in the data, such as gray levels, we built a metric to drive a mesh adaptation process. The metric is used to specify the size and orientation of the tetrahedral elements everywhere in the mesh. Our method, which produces anisotropic meshes, gives good results with synthetic and real MRI data. The resulting model quality has been evaluated qualitatively and quantitatively by comparing it with an analytical solution and with a segmentation made by an expert. Results show that our method gives, in 90% of the cases, as good or better meshes as a similar isotropic method, based on the accuracy of the volume reconstruction for a given mesh size. Moreover, a comparison of the Hausdorff distances between adapted meshes of both methods and ground-truth volumes shows that our method decreases reconstruction errors faster. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.

Suppression of long-branch attraction artefacts in the animal phylogeny using a site-heterogeneous model

Affiliation: Département de Biochimie, Université de Montréal

A dynamic sequential route choice model for micro-simulation

Dans les études sur le transport, les modèles de choix de route décrivent la sélection par un utilisateur d’un chemin, depuis son origine jusqu’à sa destination. Plus précisément, il s’agit de trouver dans un réseau composé d’arcs et de sommets la suite d’arcs reliant deux sommets, suivant des critères donnés. Nous considérons dans le présent travail l’application de la programmation dynamique pour représenter le processus de choix, en considérant le choix d’un chemin comme une séquence de choix d’arcs. De plus, nous mettons en œuvre les techniques d’approximation en programmation dynamique afin de représenter la connaissance imparfaite de l’état réseau, en particulier pour les arcs éloignés du point actuel. Plus précisément, à chaque fois qu’un utilisateur atteint une intersection, il considère l’utilité d’un certain nombre d’arcs futurs, puis une estimation est faite pour le restant du chemin jusqu’à la destination. Le modèle de choix de route est implanté dans le cadre d’un modèle de simulation de trafic par événements discrets. Le modèle ainsi construit est testé sur un modèle de réseau routier réel afin d’étudier sa performance.

A maximum likelihood framework for protein design

Affiliation: Claudia Kleinman, Nicolas Rodrigue & Hervé Philippe : Département de biochimie, Faculté de médecine, Université de Montréal

How Much Inflation is Necessary to Grease the Wheels?

This paper studies Tobin's proposition that inflation "greases" the wheels of the labor market. The analysis is carried out using a simple dynamic stochastic general equilibrium model with asymmetric wage adjustment costs. Optimal inflation is determined by a benevolent government that maximizes the households' welfare. The Simulated Method of Moments is used to estimate the nonlinear model based on its second-order approximation. Econometric results indicate that nominal wages are downwardly rigid and that the optimal level of grease inflation for the U.S. economy is about 1.2 percent per year, with a 95% confidence interval ranging from 0.2 to 1.6 percent.

À la recherche d'un cadre théorique pour la pratique du design graphique

Les schémas en annexe ont été réalisés avec le logiciel Adobe Illustrator.

Anisotropie de la photoluminescence dans des nanostructures organiques chirales autoassemblées

Nous investiguons dans ce travail la dynamique des excitons dans une couche mince d’agrégats H autoassemblés hélicoïdaux de molécules de sexithiophène. Le couplage intermoléculaire (J=100 meV) place ce matériau dans la catégorie des semi-conducteurs à couplage de type intermédiaire. Le désordre énergétique et la forte interaction électronsphonons causent une forte localisation des excitons. Les espèces initiales se ramifient en deux états distincts : un état d’excitons autopiégés (rendement de 95 %) et un état à transfert de charge (rendement de 5%). À température de la pièce (293K), les processus de sauts intermoléculaires sont activés et l’anisotropie de la fluorescence décroît rapidement à zéro en 5 ns. À basse température (14K), les processus de sauts sont gelés. Pour caractériser la dynamique de diffusion des espèces, une expérience d’anisotropie de fluorescence a été effectuée. Celle-ci consiste à mesurer la différence entre la photoluminescence polarisée parallèlement au laser excitateur et celle polarisée perpendiculairement, en fonction du temps. Cette mesure nous donne de l’information sur la dépolarisation des excitons, qui est directement reliée à leur diffusion dans la structure supramoléculaire. On mesure une anisotropie de 0,1 après 20 ns qui perdure jusqu’à 50ns. Les états à transfert de charge causent une remontée de l’anisotropie vers une valeur de 0,15 sur une plage temporelle allant de 50 ns jusqu’à 210 ns (période entre les impulsions laser). Ces résultats démontrent que la localisation des porteurs est très grande à 14K, et qu’elle est supérieure pour les espèces à transfert de charge. Un modèle numérique simple d’équations différentielles à temps de vie radiatif et de dépolarisation constants permet de reproduire les données expérimentales. Ce modèle a toutefois ses limitations, notamment en ce qui a trait aux mécanismes de dépolarisation des excitons.

L’analyse de composants émotionnels dans des stratégies d’apprentissage

Un certain nombre de théories pédagogiques ont été établies depuis plus de 20 ans. Elles font appel aux réactions de l’apprenant en situation d’apprentissage, mais aucune théorie pédagogique n’a pu décrire complètement un processus d’enseignement en tenant compte de toutes les réactions émotionnelles de l’apprenant. Nous souhaitons intégrer les émotions de l’apprenant dans ces processus d’apprentissage, car elles sont importantes dans les mécanismes d’acquisition de connaissances et dans la mémorisation. Récemment on a vu que le facteur émotionnel est considéré jouer un rôle très important dans les processus cognitifs. Modéliser les réactions émotionnelles d’un apprenant en cours du processus d’apprentissage est une nouveauté pour un Système Tutoriel Intelligent. Pour réaliser notre recherche, nous examinerons les théories pédagogiques qui n’ont pas considéré les émotions de l’apprenant. Jusqu’à maintenant, aucun Système Tutoriel Intelligent destiné à l’enseignement n’a incorporé la notion de facteur émotionnel pour un apprenant humain. Notre premier objectif est d’analyser quelques stratégies pédagogiques et de détecter les composantes émotionnelles qui peuvent y être ou non. Nous cherchons à déterminer dans cette analyse quel type de méthode didactique est utilisé, autrement dit, que fait le tuteur pour prévoir et aider l’apprenant à accomplir sa tâche d’apprentissage dans des conditions optimales. Le deuxième objectif est de proposer l’amélioration de ces méthodes en ajoutant les facteurs émotionnels. On les nommera des « méthodes émotionnelles ». Le dernier objectif vise à expérimenter le modèle d’une théorie pédagogique améliorée en ajoutant les facteurs émotionnels. Dans le cadre de cette recherche nous analyserons un certain nombre de théories pédagogiques, parmi lesquelles les théories de Robert Gagné, Jerome Bruner, Herbert J. Klausmeier et David Merrill, pour chercher à identifier les composantes émotionnelles. Aucune théorie pédagogique n’a mis l’accent sur les émotions au cours du processus d’apprentissage. Ces théories pédagogiques sont développées en tenant compte de plusieurs facteurs externes qui peuvent influencer le processus d’apprentissage. Nous proposons une approche basée sur la prédiction d’émotions qui est liée à de potentielles causes déclenchées par différents facteurs déterminants au cours du processus d’apprentissage. Nous voulons développer une technique qui permette au tuteur de traiter la réaction émotionnelle de l’apprenant à un moment donné au cours de son processus d’apprentissage et de l’inclure dans une méthode pédagogique. Pour atteindre le deuxième objectif de notre recherche, nous utiliserons un module tuteur apprenant basé sur le principe de l’éducation des émotions de l’apprenant, modèle qui vise premièrement sa personnalité et deuxièmement ses connaissances. Si on défini l’apprenant, on peut prédire ses réactions émotionnelles (positives ou négatives) et on peut s’assurer de la bonne disposition de l’apprenant, de sa coopération, sa communication et l’optimisme nécessaires à régler les problèmes émotionnels. Pour atteindre le troisième objectif, nous proposons une technique qui permet au tuteur de résoudre un problème de réaction émotionnelle de l’apprenant à un moment donné du processus d’apprentissage. Nous appliquerons cette technique à une théorie pédagogique. Pour cette première théorie, nous étudierons l’effet produit par certaines stratégies pédagogiques d’un tuteur virtuel au sujet de l’état émotionnel de l’apprenant, et pour ce faire, nous développerons une structure de données en ligne qu’un agent tuteur virtuel peut induire à l’apprenant des émotions positives. Nous analyserons les résultats expérimentaux en utilisant la première théorie et nous les comparerons ensuite avec trois autres théories que nous avons proposées d’étudier. En procédant de la sorte, nous atteindrons le troisième objectif de notre recherche, celui d’expérimenter un modèle d’une théorie pédagogique et de le comparer ensuite avec d’autres théories dans le but de développer ou d’améliorer les méthodes émotionnelles. Nous analyserons les avantages, mais aussi les insuffisances de ces théories par rapport au comportement émotionnel de l’apprenant. En guise de conclusion de cette recherche, nous retiendrons de meilleures théories pédagogiques ou bien nous suggérerons un moyen de les améliorer.

Le rôle du sentiment d’efficacité personnelle, de l’insatisfaction corporelle et de l’alexithymie dans l’étiologie et le maintien des troubles des conduites alimentaires

La forte prévalence des troubles des conduites alimentaires (TCA) chez les jeunes femmes et les faibles taux de rémission suite à un traitement ont encouragé les chercheurs à mieux comprendre les facteurs impliqués dans ce trouble mental. L’un des premiers modèles à mettre l’emphase sur des traits de personnalité associés au développement d’un TCA a été proposé par Hilde Bruch (1962, 1973, 1978) et a toujours une grande influence dans la recherche actuelle. Le modèle de Bruch inclue trois facteurs, soit l’insatisfaction corporelle, l’inefficacité et la conscience intéroceptive. Le but de cette thèse est d’apporter un support empirique au modèle de Bruch. En se basant sur une revue extensive des écrits scientifiques, cette thèse vise aussi à déterminer si deux facteurs reliés, soit l’alexithymie et le sentiment d’efficacité personnelle face à l’adoption de conduites alimentaires saines, améliorent la précision du modèle dans la prédiction de symptômes de TCA. Pour répondre empiriquement à cette question, il était d’abord nécessaire de disposer d’un questionnaire évaluant le sentiment d’efficacité personnelle en lien avec les conduites alimentaires qui peut être utilisé dans tout le spectre de présentation des TCA. Ainsi, le Eating Disorder Self-Efficacy Questionnaire (EDRSQ) a été adapté en français et ses propriétés psychométriques ont été évaluées. Une analyse factorielle confirmatoire a révélé une structure bi-factorielle, soit le sentiment d’efficacité personnelle en lien avec l’insatisfaction corporelle et avec l’adoption d’une alimentation normative. Chaque échelle a démontré une bonne fiabilité ainsi qu’une validité de construit cohérente avec la théorie. Par la suite, la capacité des facteurs proposés par Bruch à prédire les symptômes de TCA a été évaluée et comparée à des adaptations du modèle découlant des écrits. Au total, 203 étudiantes de premier cycle universitaire ont complété les versions validées en français du Eating Disorder Inventory 2, du Eating Attitudes Test, et du Toronto Alexithymia Scale en plus du EDRSQ. Les résultats montrent que le modèle de Bruch explique 46% de la variance des symptômes de TCA. Alors que l’insatisfaction corporelle et la conscience intéroceptive démontrent chacun une contribution importante dans la prédiction des symptômes de TCA, il a été démontré que l’inefficacité présente seulement une contribution spécifique négligeable. Le modèle de Bruch est amélioré par la substitution de l’inefficacité par le sentiment d’efficacité personnelle tel que mesuré par le EDRSQ; le modèle explique alors 64% de la variance des symptômes de TCA. Finalement, cette étude démontre que l’alexithymie n’a pas de contribution spécifique dans la prédiction des symptômes de TCA. Ainsi, la combinaison d’une faible conscience intéroceptive, de l’insatisfaction corporelle et d’un faible sentiment d’efficacité personnelle en lien avec les conduites alimentaires est fortement associée aux symptômes de TCA dans un échantillon non-clinique de jeunes femmes. Finalement, les implications conceptuelles et cliniques de ces résultats sont discutées.

Identification des mécanismes périphériques impliqués dans la douleur chronique expérimentale des muscles de la mastication

L’objectif premier de notre projet était d’établir un modèle animal de douleur chronique orofaciale, lequel pourrait imiter la sensibilité retrouvée chez les patients souffrant de douleur orofaciale myalgique. Nous avons procédé à des injections intramusculaires de saline acide (2 injections à 2 jours d’intervalle pH 4.0) pour induire une sensibilisation mécanique des mucles massétérins. La réponse nocifensive a été mesurée à l’aide de filaments de von Frey avant et après ces injections dans des rats Sprague-Dawley. Par la suite, le potentiel analgésique de différents antagonistes des récepteurs glutamatergiques fût évalué par l’injection intramusculaire de ces antagonistes à différents moments. Nos résultats suggèrent que deux injections de saline acide, produisent une hypersensibilité mécanique signalée par l’augmentation du nombre de réponses à l’application de filaments de von Frey. Cet effet dure plusieurs semaines et est bilatéral, même lorsque les injections sont unilatérales, indiquant qu’une composante centrale est forcément impliquée. Toutefois, une composante périphérique impliquant les récepteurs glutamatergiques semble présider le tout puisque les antagonistes glutamatergiques, appliqués de façon préventive empêchent le développement de l’hypersensibilité. Cependant, le maintien de cette hypersensibilité doit dépendre de mécanismes centraux puisque l’application d’antagonistes une fois la sensibilisation induite, ne diminue en rien le nombre de réponses obtenues. Ce modèle semble approprié pour reproduire une hypersensibilité musculaire durable de bas niveau. Nos données indiquent que les récepteurs glutamatergiques périphériques participent à l’induction de cette hypersensibilité de longue durée. Nous croyons que ce modèle pourra éventuellement contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes à l’origine des myalgies faciales persistantes.

La généralisation des acquis en traitement chez les délinquants sexuels adultes

La généralisation des acquis dans le domaine de l’agression sexuelle peut se subdiviser en deux volets, soit la généralisation qui se produit lors du traitement et celle suivant le retour dans la collectivité. Le modèle de traitement cognitivo-comportemental, basé sur les principes du risque, des besoins et de la réceptivité, permet une réduction significative des taux de récidive. Plus spécifiquement, les besoins criminogènes ciblés chez chacun des délinquants et le type de stratégies apprises en traitement peuvent influer sur le processus de généralisation des acquis. De la même façon, les caractéristiques propres à l’agresseur sexuel ont également un rôle à jouer. Lors de la libération, la considération et la mise en place de certaines mesures, telles que le plan de réinsertion sociale, les besoins sociaux et individuels, l’employabilité, le logement et la continuité thérapeutique importent afin de faciliter le maintien des acquis. Ainsi, le présent projet de maîtrise vise à mettre de l’avant une meilleure compréhension du phénomène de la généralisation des acquis chez quatre délinquants sexuels suivis dans la collectivité (Centre de psychiatrie légale de Montréal), à la suite d’un traitement d’un an complété à l’Institut Philippe-Pinel de Montréal. Dans le but de comprendre les facteurs pouvant favoriser ce processus, nous avons étudié la manière dont ces différents facteurs se sont présentés chez les délinquants sexuels à l’étude et l’impact lié à la présence ou à l’absence de ces variables. L’analyse clinique du matériel obtenu a démontré, d’une part, que la généralisation des acquis est facilitée lorsque l’ensemble des besoins criminogènes sont des cibles de traitement et que, d’autre part, le délinquant est en mesure d’appliquer des stratégies cognitivo-comportementales plutôt que des techniques purement cognitives. Par ailleurs, la présence d’impulsivité et de problèmes individuels non stabilisés peut nuire au processus. Finalement, il est ressorti que la généralisation des acquis est plus facilement atteignable lorsque les variables identifiées comme étant propices à une réinsertion sociale réussie sont présentes dans le quotidien des délinquants.

La Métamorphose, un opéra en trois actes Genèse, analyse et formalisation d’une démarche compositionnelle

La version intégrale de cette thèse est disponible uniquement pour consultation individuelle à la Bibliothèque de musique de l’Université de Montréal (www.bib.umontreal.ca/MU).

Modèle de la compatibilité fondé sur l’attachement et la personnalité chez des couples en détresse

Cette thèse poursuit deux objectifs principaux. Le premier consiste à développer un modèle de la compatibilité conjugale fondé sur les notions d’attachement (évitement de la proximité et anxiété d’abandon) et de personnalité (névrotisme). Le deuxième objectif est d’examiner la validité prévisionnelle de ce modèle de compatibilité chez des couples en psychothérapie conjugale. Dans un premier temps, la présente thèse fait brièvement état de la situation des couples au Québec et des répercussions de la détresse conjugale. Par la suite, la recension de la documentation traite du concept de compatibilité entre conjoints en tant qu’alternative à la conceptualisation des dynamiques de couples. Cette analyse théorique montre ensuite la pertinence d’enrichir les modèles de compatibilité en y introduisant les notions d’attachement et de névrotisme. L’examen de ce modèle est suivi par une description des enjeux méthodologiques et statistiques à prendre en compte pour déterminer les fondements scientifiques des hypothèses sur la compatibilité conjugale. L’analyse de la validité prévisionnelle du modèle de compatibilité proposé compose le cœur de cette thèse. Pour ce faire, des couples effectuant une thérapie conjugale ont complété une série de questionnaires en début de suivi, dont l’Échelle d’ajustement dyadique (Spanier, 1976), le Questionnaire sur les expériences d’attachement amoureux (Brennan, Clark, & Shaver, 1998) et le NEO-FFI (Costa & McCrae, 1992). Les données des 365 couples de l’échantillon sont d’abord analysées en appliquant une méthode fondée sur les modèles d’interdépendance acteur-partenaire (APIM) (Kashy & Snyder, 1995). Les résultats démontrent que la présence d’évitement de la proximité est négativement liée à la satisfaction des conjoints eux-mêmes et à celle de leur partenaire. La méthode APIM révèle aussi que plus l’écart entre les conjoints sur l’évitement et le névrotisme est grand, plus les partenaires rapportent être insatisfaits de leur relation. Les résultats sont ensuite examinés à l’aide d’une technique statistique, l’analyse des regroupements naturels ou des clusters, susceptible de mieux examiner la notion de compatibilité. Cette analyse montre la présence de sept regroupements naturels de conjoints selon leurs scores d’attachement et de névrotisme. De plus, lorsque ces clusters sont croisés en fonction de la détresse conjugale, trois grands sous-types de couples qui engendrent des profils de détresse conjugale distincts émergent des analyses. Ces clusters présentent enfin des différences qualitatives quant à la nature des mandats thérapeutiques confiés aux thérapeutes. Les implications des résultats sont discutées en regard de la validation du modèle de compatibilité fondé sur les notions d’attachement et de névrotisme. Certaines données de la présente thèse suggèrent que ce ne sont pas les caractéristiques de l’un ou de l’autre des conjoints prises isolément, mais plutôt la combinaison des caractéristiques des conjoints qui explique le mieux la nature et la gravité de la détresse conjugale vécue. Plusieurs défis conceptuels, théoriques et méthodologiques sont discutés et des pistes de recherches futures sont proposées afin de consolider les assises scientifiques du modèle de compatibilité.

Las trayectorias de los estudiantes universitarios : un modelo integral = Les trajectoires des étudiants universitaires : un modèle intégré

Nous avons développé un modèle qui cherche à identifier les déterminants des trajectoires scolaires des élèves universitaires en articulant deux perspectives théoriques et en utilisant une approche méthodologique mixte en deux phases : quantitative et qualitative. La première phase est basée sur le modèle de Tinto (1992) avec l'incorporation d'autres variables de Crespo et Houle (1995). Cette étape a atteint deux objectifs. Dans le premier, on a identifié les différences entre les variables exogènes (indice économique, l'éducation parentale, moyen au lycée et moyenne dans l’examen d'entrée) et trois types de trajectoires: la persévérante, de décalage et d’abandon. Cette phase était basée sur les données d'un sondage administré à 800 étudiants à l'Université de Sonora (Mexique). Les résultats montrent que ceux qui ont quitté l'institution ont obtenu des scores significativement plus bas sur les variables exogènes. Le deuxième objectif a été atteint pour les trajectoires persévérantes et de décalage, en établissant que les étudiants ont une plus grande chance d’être persévérants lorsqu’ils présentent de meilleurs scores dans deux variables exogènes (l'examen d'entrée et être de genre féminin) et quatre viable endogènes (haute intégration académique, de meilleures perspectives d'emploi, ont une bourse). Dans la deuxième phase nous avons approfondi la compréhension (Verstehen) des processus d'articulation entre l'intégration scolaire et sociale à travers de trois registres proposés par Dubet (2005): l'intégration, le projet et la vocation. Cette phase a consisté dans 30 interviews avec étudiantes appartenant aux trois types de trajectoire. À partir du travail de Bourdages (1994) et Guzman (2004), nous avons cherché le sens de l'expérience attribuée par les étudiants au processus éducatif. Les résultats révèlent cinq groupes d’étudiantes avec des expériences universitaires identifiables : ceux qui ont une intégration académique et sociale plus grande, les femmes travailleuses intégrées académiquement, ceux qui ont les plus grandes désavantages économiques et d’intégration scolaire, ceux qui ont cherché leur vocation dans un autre établissement et ceux qui n'ont pas poursuivi leurs études. L'utilisation de différents outils statistiques (analyse de corrélation, analyse de régression logistique et analyse des conglomérats) dans la première phase a permis d’identifier des variables clés dans chaque type de trajectoire, lesquelles ont été validées avec les résultats de la phase qualitative. Cette thèse, en plus de montrer l'utilité d'une approche méthodologique mixte, étend le modèle de Tinto (1987) et confirme l'importance de l'intégration scolaire pour la persévérance à l'université.