Effect of modeling methods on the body and head-neck-trunck moments of inertia calculations in individuals of different morphology

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Analyse de la marche chez les adolescents sains et atteints de scoliose idiopathique : une étude cinétique et cinématique intégrée

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Analyse de la marche chez les adolescents sains et atteints de scoliose idiopathique : une étude cinétique et cinématique intégrée

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Modélisation de la diffraction des ondes de cisaillement en élastographie dynamique ultrasonore

L'élastographie ultrasonore est une technique d'imagerie émergente destinée à cartographier les paramètres mécaniques des tissus biologiques, permettant ainsi d’obtenir des informations diagnostiques additionnelles pertinentes. La méthode peut ainsi être perçue comme une extension quantitative et objective de l'examen palpatoire. Diverses techniques élastographiques ont ainsi été proposées pour l'étude d'organes tels que le foie, le sein et la prostate et. L'ensemble des méthodes proposées ont en commun une succession de trois étapes bien définies: l'excitation mécanique (statique ou dynamique) de l'organe, la mesure des déplacements induits (réponse au stimulus), puis enfin, l'étape dite d'inversion, qui permet la quantification des paramètres mécaniques, via un modèle théorique préétabli. Parallèlement à la diversification des champs d'applications accessibles à l'élastographie, de nombreux efforts sont faits afin d'améliorer la précision ainsi que la robustesse des méthodes dites d'inversion. Cette thèse regroupe un ensemble de travaux théoriques et expérimentaux destinés à la validation de nouvelles méthodes d'inversion dédiées à l'étude de milieux mécaniquement inhomogènes. Ainsi, dans le contexte du diagnostic du cancer du sein, une tumeur peut être perçue comme une hétérogénéité mécanique confinée, ou inclusion, affectant la propagation d'ondes de cisaillement (stimulus dynamique). Le premier objectif de cette thèse consiste à formuler un modèle théorique capable de prédire l'interaction des ondes de cisaillement induites avec une tumeur, dont la géométrie est modélisée par une ellipse. Après validation du modèle proposé, un problème inverse est formulé permettant la quantification des paramètres viscoélastiques de l'inclusion elliptique. Dans la continuité de cet objectif, l'approche a été étendue au cas d'une hétérogénéité mécanique tridimensionnelle et sphérique avec, comme objectifs additionnels, l'applicabilité aux mesures ultrasonores par force de radiation, mais aussi à l'estimation du comportement rhéologique de l'inclusion (i.e., la variation des paramètres mécaniques avec la fréquence d'excitation). Enfin, dans le cadre de l'étude des propriétés mécaniques du sang lors de la coagulation, une approche spécifique découlant de précédents travaux réalisés au sein de notre laboratoire est proposée. Celle-ci consiste à estimer la viscoélasticité du caillot sanguin via le phénomène de résonance mécanique, ici induit par force de radiation ultrasonore. La méthode, dénommée ARFIRE (''Acoustic Radiation Force Induced Resonance Elastography'') est appliquée à l'étude de la coagulation de sang humain complet chez des sujets sains et sa reproductibilité est évaluée.

Exploration de la dynamique entre les demandes, ressources au travail et la santé psychologique au travail.

Plusieurs interventions visant à améliorer la santé psychologique au travail reposent sur une conceptualisation pathogénique où celle-ci est représentée par une absence d’états psychologiques négatifs (Randall & Nielsen, 2010). Or, elle représenterait à la fois l’absence d’états négatifs de détresse psychologique au travail et la présence d’états positifs de bien-être psychologique au travail (Gilbert, Dagenais-Desmarais, & Savoie, 2011). Ceci suggère qu’afin de maximiser l’impact des interventions, il serait pertinent d’indiquer aux intervenants des leviers pouvant influencer les volets positifs et négatifs de la santé psychologique au travail. Parmi ces leviers, Gilbert (2009) a identifié les demandes et les ressources au travail. Cependant, les modèles théoriques traitant de l’impact de demandes et de ressources sur des états positifs et négatifs tendent à traiter de ces effets de manière indépendante et aucun ne formule de propositions concernant l’impact potentiel de ces leviers sur un état complet et unifié de santé psychologique au travail (e.g., Job Demand-Control(-Support) de Karasek & Theorell, 1990; Job Demands-Resources de Bakker & Demerouti, 2007). En considérant l’aspect interrelié et distinct de la facette positive et négative de la santé psychologique au travail, la présente thèse vise donc à explorer la dynamique entre les demandes, les ressources et un état complet et unifié de santé psychologique au travail. Pour ce faire, un article théorique et un article empirique sont présentés. L’article théorique intègre différentes théories afin d’apporter un éclairage sur l’incidence des demandes et ressources au travail sur un état complet et unifié de santé psychologique au travail, et d’expliquer simultanément l’influence de ces aspects du travail sur les facettes de bien-être et de détresse au travail. Il avance ainsi que, telles que définies par le modèle Job Demand-Resources (Bakker & Demerouti, 2007), les demandes tendraient a davantage représenter des menaces que des défis et auraient alors des effets néfastes sur un état complet de santé psychologique au travail et ses facettes positifs et négatifs. D’autre part, il est suggéré que lorsque les demandes sont élevées, avoir suffisamment de ressources pour se sentir capable de répondre avec succès aux demandes pourrait amener celles-ci à moins représenter des menaces et davantage représenter des défis. Comparativement à une situation où les ressources sont insuffisantes, cette première situation accroîtrait un état complet de santé psychologique au travail, de même que l’intensité de son volet positif, tandis que l’intensité de son volet négatif serait amoindrie. Enfin, il est suggéré que les ressources au travail faciliteraient la satisfaction des besoins psychologiques fondamentaux, ce qui aurait un effet bénéfique sur un état complet de santé psychologique au travail, de même que sur ses facettes. Pour sa part, l’article empirique vise à explorer empiriquement la dynamique entre les demandes, ressources et un état unifié et complet de santé psychologique au travail. Pour ce faire, deux études utilisant des modélisations par équations structurelles sont effectuées. La première utilise un devis transversal et deux échantillons de 302 et 384 enseignants. Elle montre que les demandes et ressources au travail ont une incidence directe respectivement nocive et bénéfique sur la santé psychologique au travail. Cependant, contrairement à ce qui était attendu, les ressources au travail n’auraient pas d’effet modérateur. Ces résultats sont similaires d’un échantillon à l’autre. La seconde étude utilise un devis longitudinal, deux temps de mesure avec une année d’intervalle et un échantillon de 158 enseignants. Suite à une comparaison des relations de causalité normale, inverse et réciproque; elle démontre que la causalité normale serait le type de relation qui expliquerait le mieux les données. Ce constat vient donc renforcer les résultats de l’étude précédente et suggère qu’une diminution des demandes et une augmentation des ressources s’accompagneraient d’une augmentation de la santé psychologique au travail. En explorant théoriquement et empiriquement la dynamique entre les demandes, les ressources et la santé psychologique au travail, la présente thèse offre des bases théoriques novatrices et des bases empiriques solides pour les recherches traitant de demandes et de ressources au travail qui désire étudier un état complet et unifié de santé psychologique au travail, et considérer l’aspect distinct et interdépendant de ses facettes positives et négatives. En pratique, une telle approche permettrait aux décideurs de plus facilement identifier les leviers sur lesquels il importe d’investir pour maximiser la santé psychologique, car cette dernière serait représentée par un critère unique plutôt que plusieurs critères séparés (Mihalopoulos, Carter, Pirkis, & Vos, 2013).

Analyse exploratoire de la dynamique des maladies infectieuses communes de l'enfance au Canada

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Analyse exploratoire de la dynamique des maladies infectieuses communes de l'enfance au Canada

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Inverse analysis FOR two-dimensional structures using the boundary element method

Inverse analysis is currently an important subject of study in several fields of science and engineering. The identification of physical and geometric parameters using experimental measurements is required in many applications. In this work a boundary element formulation to identify boundary and interface values as well as material properties is proposed. In particular the proposed formulation is dedicated to identifying material parameters when a cohesive crack model is assumed for 2D problems. A computer code is developed and implemented using the BEM multi-region technique and regularisation methods to perform the inverse analysis. Several examples are shown to demonstrate the efficiency of the proposed model. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved,

Leak detection by inverse transient analysis in an experimental PVC pipe system

Leakage reduction in water supply systems and distribution networks has been an increasingly important issue in the water industry since leaks and ruptures result in major physical and economic losses. Hydraulic transient solvers can be used in the system operational diagnosis, namely for leak detection purposes, due to their capability to describe the dynamic behaviour of the systems and to provide substantial amounts of data. In this research work, the association of hydraulic transient analysis with an optimisation model, through inverse transient analysis (ITA), has been used for leak detection and its location in an experimental facility containing PVC pipes. Observed transient pressure data have been used for testing ITA. A key factor for the success of the leak detection technique used is the accurate calibration of the transient solver, namely adequate boundary conditions and the description of energy dissipation effects since PVC pipes are characterised by a viscoelastic mechanical response. Results have shown that leaks were located with an accuracy between 4-15% of the total length of the pipeline, depending on the discretisation of the system model.

A simple and effective inverse projection scheme for void distribution control in topology optimization

The ability to control both the minimum size of holes and the minimum size of structural members are essential requirements in the topology optimization design process for manufacturing. This paper addresses both requirements by means of a unified approach involving mesh-independent projection techniques. An inverse projection is developed to control the minimum hole size while a standard direct projection scheme is used to control the minimum length of structural members. In addition, a heuristic scheme combining both contrasting requirements simultaneously is discussed. Two topology optimization implementations are contributed: one in which the projection (either inverse or direct) is used at each iteration; and the other in which a two-phase scheme is explored. In the first phase, the compliance minimization is carried out without any projection until convergence. In the second phase, the chosen projection scheme is applied iteratively until a solution is obtained while satisfying either the minimum member size or minimum hole size. Examples demonstrate the various features of the projection-based techniques presented.

Inverse aerodynamic design applications using the MGM hybrid formulation

The well-known modified Garabedian-Mcfadden (MGM) method is an attractive alternative for aerodynamic inverse design, for its simplicity and effectiveness (P. Garabedian and G. Mcfadden, Design of supercritical swept wings, AIAA J. 20(3) (1982), 289-291; J.B. Malone, J. Vadyak, and L.N. Sankar, Inverse aerodynamic design method for aircraft components, J. Aircraft 24(2) (1987), 8-9; Santos, A hybrid optimization method for aerodynamic design of lifting surfaces, PhD Thesis, Georgia Institute of Technology, 1993). Owing to these characteristics, the method has been the subject of several authors over the years (G.S. Dulikravich and D.P. Baker, Aerodynamic shape inverse design using a Fourier series method, in AIAA paper 99-0185, AIAA Aerospace Sciences Meeting, Reno, NV, January 1999; D.H. Silva and L.N. Sankar, An inverse method for the design of transonic wings, in 1992 Aerospace Design Conference, No. 92-1025 in proceedings, AIAA, Irvine, CA, February 1992, 1-11; W. Bartelheimer, An Improved Integral Equation Method for the Design of Transonic Airfoils and Wings, AIAA Inc., 1995). More recently, a hybrid formulation and a multi-point algorithm were developed on the basis of the original MGM. This article discusses applications of those latest developments for airfoil and wing design. The test cases focus on wing-body aerodynamic interference and shock wave removal applications. The DLR-F6 geometry is picked as the baseline for the analysis.

The generalized inverse Weibull distribution

The inverse Weibull distribution has the ability to model failure rates which are quite common in reliability and biological studies. A three-parameter generalized inverse Weibull distribution with decreasing and unimodal failure rate is introduced and studied. We provide a comprehensive treatment of the mathematical properties of the new distribution including expressions for the moment generating function and the rth generalized moment. The mixture model of two generalized inverse Weibull distributions is investigated. The identifiability property of the mixture model is demonstrated. For the first time, we propose a location-scale regression model based on the log-generalized inverse Weibull distribution for modeling lifetime data. In addition, we develop some diagnostic tools for sensitivity analysis. Two applications of real data are given to illustrate the potentiality of the proposed regression model.

A hybrid, inverse approach to the design of magnetic resonance imaging magnets

This paper describes a hybrid numerical method of an inverse approach to the design of compact magnetic resonance imaging magnets. The problem is formulated as a field synthesis and the desired current density on the surface of a cylinder is first calculated by solving a Fredholm equation of the first, kind. Nonlinear optimization methods are then invoked to fit practical magnet coils to the desired current density. The field calculations are performed using a semi-analytical method. The emphasis of this work is on the optimal design of short MRI magnets. Details of the hybrid numerical model are presented, and the model is used to investigate compact, symmetric MRI magnets as well as asymmetric magnets. The results highlight that the method can be used to obtain a compact MRI magnet structure and a very homogeneous magnetic field over the central imaging volume in clinical systems of approximately 1 m in length, significantly shorter than current designs. Viable asymmetric magnet designs, in which the edge of the homogeneous region is very close to one end of the magnet system are also presented. Unshielded designs are the focus of this work. This method is flexible and may be applied to magnets of other geometries. (C) 2000 American Association of Physicists in Medicine. [S0094-2405(00)00303-5].

A time-harmonic inverse methodology for the design of RF coils in MRI

An inverse methodology is described to assist in the design of radio-frequency (RF) coils for magnetic resonance imaging (MRI) applications. The time-harmonic electromagnetic Green's functions are used to calculate current on the coil and shield cylinders that will generate a specified internal magnetic field. Stream function techniques and the method of moments are then used to implement this theoretical current density into an RF coil. A novel asymmetric coil operating for a 4.5 T MRI machine was designed and constructed using this methodology and the results are presented.

QUADRANT-SEARCHING: A NEW TECHNIQUE TO REDUCE THE SEARCH SPACE OF THE INVERSE PROBLEM OF EIT USING BEM TO THE DIRECT PROBLEM

The image reconstruction using the EIT (Electrical Impedance Tomography) technique is a nonlinear and ill-posed inverse problem which demands a powerful direct or iterative method. A typical approach for solving the problem is to minimize an error functional using an iterative method. In this case, an initial solution close enough to the global minimum is mandatory to ensure the convergence to the correct minimum in an appropriate time interval. The aim of this paper is to present a new, simple and low cost technique (quadrant-searching) to reduce the search space and consequently to obtain an initial solution of the inverse problem of EIT. This technique calculates the error functional for four different contrast distributions placing a large prospective inclusion in the four quadrants of the domain. Comparing the four values of the error functional it is possible to get conclusions about the internal electric contrast. For this purpose, initially we performed tests to assess the accuracy of the BEM (Boundary Element Method) when applied to the direct problem of the EIT and to verify the behavior of error functional surface in the search space. Finally, numerical tests have been performed to verify the new technique.