The use of artificial intelligence algorithms to guide surgical treatment of adolescent idiopathic scoliosis

La scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est une déformation tri-dimensionelle du rachis. Son traitement comprend l’observation, l’utilisation de corsets pour limiter sa progression ou la chirurgie pour corriger la déformation squelettique et cesser sa progression. Le traitement chirurgical reste controversé au niveau des indications, mais aussi de la chirurgie à entreprendre. Malgré la présence de classifications pour guider le traitement de la SIA, une variabilité dans la stratégie opératoire intra et inter-observateur a été décrite dans la littérature. Cette variabilité s’accentue d’autant plus avec l’évolution des techniques chirurgicales et de l’instrumentation disponible. L’avancement de la technologie et son intégration dans le milieu médical a mené à l’utilisation d’algorithmes d’intelligence artificielle informatiques pour aider la classification et l’évaluation tridimensionnelle de la scoliose. Certains algorithmes ont démontré être efficace pour diminuer la variabilité dans la classification de la scoliose et pour guider le traitement. L’objectif général de cette thèse est de développer une application utilisant des outils d’intelligence artificielle pour intégrer les données d’un nouveau patient et les évidences disponibles dans la littérature pour guider le traitement chirurgical de la SIA. Pour cela une revue de la littérature sur les applications existantes dans l’évaluation de la SIA fut entreprise pour rassembler les éléments qui permettraient la mise en place d’une application efficace et acceptée dans le milieu clinique. Cette revue de la littérature nous a permis de réaliser que l’existence de “black box” dans les applications développées est une limitation pour l’intégration clinique ou la justification basée sur les évidence est essentielle. Dans une première étude nous avons développé un arbre décisionnel de classification de la scoliose idiopathique basé sur la classification de Lenke qui est la plus communément utilisée de nos jours mais a été critiquée pour sa complexité et la variabilité inter et intra-observateur. Cet arbre décisionnel a démontré qu’il permet d’augmenter la précision de classification proportionnellement au temps passé à classifier et ce indépendamment du niveau de connaissance sur la SIA. Dans une deuxième étude, un algorithme de stratégies chirurgicales basé sur des règles extraites de la littérature a été développé pour guider les chirurgiens dans la sélection de l’approche et les niveaux de fusion pour la SIA. Lorsque cet algorithme est appliqué à une large base de donnée de 1556 cas de SIA, il est capable de proposer une stratégie opératoire similaire à celle d’un chirurgien expert dans prêt de 70% des cas. Cette étude a confirmé la possibilité d’extraire des stratégies opératoires valides à l’aide d’un arbre décisionnel utilisant des règles extraites de la littérature. Dans une troisième étude, la classification de 1776 patients avec la SIA à l’aide d’une carte de Kohonen, un type de réseaux de neurone a permis de démontrer qu’il existe des scoliose typiques (scoliose à courbes uniques ou double thoracique) pour lesquelles la variabilité dans le traitement chirurgical varie peu des recommandations par la classification de Lenke tandis que les scolioses a courbes multiples ou tangentielles à deux groupes de courbes typiques étaient celles avec le plus de variation dans la stratégie opératoire. Finalement, une plateforme logicielle a été développée intégrant chacune des études ci-dessus. Cette interface logicielle permet l’entrée de données radiologiques pour un patient scoliotique, classifie la SIA à l’aide de l’arbre décisionnel de classification et suggère une approche chirurgicale basée sur l’arbre décisionnel de stratégies opératoires. Une analyse de la correction post-opératoire obtenue démontre une tendance, bien que non-statistiquement significative, à une meilleure balance chez les patients opérés suivant la stratégie recommandée par la plateforme logicielle que ceux aillant un traitement différent. Les études exposées dans cette thèse soulignent que l’utilisation d’algorithmes d’intelligence artificielle dans la classification et l’élaboration de stratégies opératoires de la SIA peuvent être intégrées dans une plateforme logicielle et pourraient assister les chirurgiens dans leur planification préopératoire.

Early adversity, brain development and emotion processing in monozygotic twins

Il existe actuellement de nombreuses preuves démontrant que des facteurs génétiques et environnementaux interagissent pendant des périodes spécifiques du développement pour rendre une personne vulnérable aux troubles psychologiques via diverses adaptations physiologiques. Cette thèse porte sur l'impact de l’adversité prénatale (représentée par le petit poids à la naissance, PPN) et de l’adversité postnatale précoce (symptômes dépressifs maternels et comportements maternels négatifs), sur le développement du cerveau, particulièrement les régions fronto-limbiques impliquées dans le traitement des émotions, pendant l'enfance et l'adolescence. Des jumeaux monozygotes (MZ) sont utilisés, lorsque possible, afin de contrôler pour les effets génétiques. Les chapitres 1 et 2 présentent les résultats de la vérification de l'hypothèse que l’adversité prénatale et postnatale précoce sont associées à une altération du fonctionnement des régions fronto-limbique tels que l’amygdale, l’hippocampe, l’insula, le cortex cingulaire antérieur et le cortex préfrontal, en réponse à des stimuli émotifs chez des enfants et des adolescents. On observe que les symptômes dépressifs maternels sont associés à une activation plus élevée des régions fronto-limbiques des enfants en réponse à la tristesse. Les résultats de l’étude avec des adolescents suggèrent que le PPN, les symptômes dépressifs et les comportements maternels négatifs sont associés à une fonction altérée des régions fronto-limbiques en réponse à des stimuli émotionnels. Chez les jumeaux MZ on observe également que la discordance intra-paire de PPN et de certains comportements maternels est associée à une discordance intra-paire du fonctionnement du cerveau et que ces altérations diffèrent selon le sexe. Le chapitre 3 présente les résultats de la vérification de l'hypothèse que l’adversité prénatale et postnatale précoce sont associées à un volume total réduit du cerveau et de l’hypothèse que les comportements maternels peuvent servir de médiateur ou de modérateur de l'association entre le PPN et le volume du cerveau. Avec des jumeaux MZ à l’adolescence on observe a) que le PPN est effectivement associé à une diminution du volume total du cerveau et b) que la discordance intra-paire de PPN est associée à une discordance du volume du cerveau. En somme, cette thèse présente un ensemble de résultats qui soutiennent deux hypothèses importantes pour comprendre les effets de l’environnement sur le développement du cerveau : que l’environnement prénatal et postnatal précoce ont un impact sur le développement du cerveau indépendamment du code génétique et que les mécanismes impliqués peuvent différer entre les garçons et les filles. Finalement, l’ensemble de ces résultats sont discutés à la lumière des autres travaux de recherche dans ce domaine et des avenues à explorer pour de la recherche ultérieure sont proposées.

Emotional Intelligence and Organisational Role Stress — A study among managers in selected industrial organisations in Kerala

Emotional intelligence is very important in organisations and the ability to manage feelings and handle stress is an important aspect of El. Even though a number of studies have been done to prove that E1 is related to organisationally relevant variables like leadership effectiveness, job satisfaction, performance, career success etc., and the theoretical grounding for emotional intelligence-stress-relationship seems sound, only a few studies have been done to establish this linkage. This study is an attempt to measure emotional intelligence and organisational role stress of managers working in industrial organisations and to examine the relationship between Emotional Intelligence and Organisational Role Stress. It also attempts to explore the influence of personal and occupational variables viz., age, education, gender, marital status, experience, department, type of organisation and designation on emotional intelligence. The investigator has also examined the difference in the level of role stress experienced by junior, middle and senior-level managers. The main objective of the study is to examine the relationship between emotional intelligence and organisational role stress.

Building Grounded Abstractions for Artificial Intelligence Programming

Most Artificial Intelligence (AI) work can be characterized as either ``high-level'' (e.g., logical, symbolic) or ``low-level'' (e.g., connectionist networks, behavior-based robotics). Each approach suffers from particular drawbacks. High-level AI uses abstractions that often have no relation to the way real, biological brains work. Low-level AI, on the other hand, tends to lack the powerful abstractions that are needed to express complex structures and relationships. I have tried to combine the best features of both approaches, by building a set of programming abstractions defined in terms of simple, biologically plausible components. At the ``ground level'', I define a primitive, perceptron-like computational unit. I then show how more abstract computational units may be implemented in terms of the primitive units, and show the utility of the abstract units in sample networks. The new units make it possible to build networks using concepts such as long-term memories, short-term memories, and frames. As a demonstration of these abstractions, I have implemented a simulator for ``creatures'' controlled by a network of abstract units. The creatures exist in a simple 2D world, and exhibit behaviors such as catching mobile prey and sorting colored blocks into matching boxes. This program demonstrates that it is possible to build systems that can interact effectively with a dynamic physical environment, yet use symbolic representations to control aspects of their behavior.

Electrical Design: A Problem for Artificial Intelligence Research

This report outlines the problem of intelligent failure recovery in a problem-solver for electrical design. We want our problem solver to learn as much as it can from its mistakes. Thus we cast the engineering design process on terms of Problem Solving by Debugging Almost-Right Plans, a paradigm for automatic problem solving based on the belief that creation and removal of "bugs" is an unavoidable part of the process of solving a complex problem. The process of localization and removal of bugs called for by the PSBDARP theory requires an approach to engineering analysis in which every result has a justification which describes the exact set of assumptions it depends upon. We have developed a program based on Analysis by Propagation of Constraints which can explain the basis of its deductions. In addition to being useful to a PSBDARP designer, these justifications are used in Dependency-Directed Backtracking to limit the combinatorial search in the analysis routines. Although the research we will describe is explicitly about electrical circuits, we believe that similar principles and methods are employed by other kinds of engineers, including computer programmers.

Colour image processing

In the context of the round table the following topics related to image colour processing will be discussed: historical point of view. Studies of Aguilonius, Gerritsen, Newton and Maxwell. CIE standard (Commission International de lpsilaEclaraige). Colour models. RGB, HIS, etc. Colour segmentation based on HSI model. Industrial applications. Summary and discussion. At the end, video images showing the robustness of colour in front of B/W images will be presented

Neuroticism, intelligence, and intra-individual variability in elementary cognitive tasks : Testing the mental noise hypothesis. 'Neuroticismo, inteligencia y variabilidad intra-individual en tareas cognitivas elementales : contraste de la hip??tesis del ruido neuronal'

Resumen tomado de la publicaci??n

Assessment of the global intelligence and selective cognitive capacities in preterm 8-year-old children

Resumen tomado de la publicaci??n

Emotional intelligence and enterprise handbook : tools and techniques to help students succeed in life and work.

Manual diseñado para que profesores de enseñanza secundaria ayuden y apoyen el desarrollo de la inteligencia emocional, que abarca la conciencia y la responsabilidad, la actitud positiva y apreciativa, la empatía y el respeto, la motivación y la persistencia. Las actividades para nueve sesiones desarrollan la inteligencia con respecto a uno mismo, otras personas, el empleo y el futuro.

101 games and activities for children with aurism, Asperger's and sensory processing disorders.

Una de las mejores maneras para que los niños con autismo, Asperger, trastornos sensoriales aprendan es a través del juego, sin embargo, los mayores desafíos a los que padres y maestros se enfrentan con estos niños es la manera de hacerlos participar con éxito en el juego. En este manual, se ofrece más de un centenar de juegos que ayudan al niño: hacer contacto visual, mantenerse concentrado, y fortalecer sus habilidades motoras; asociar las palabras con los objetos y mejorar las habilidades lingüísticas y numéricas; aprender a interactuar con otras personas, como tomar turnos, y otras habilidades sociales necesarias para asistir a la escuela preescolar.

Relationship among otoacoustic emission suppression and auditory processing measures in adults

The purpose of this Capstone Project is to help determine whether performing otoacoustic emissions with contralateral noise may be used in the diagnosis of Auditory Processing Disorder.

Artificial Cavities and Nest Site Selection by Puerto Rican Parrots: a Multiscale Assessment

We examined nest site selection by Puerto Rican Parrots, a secondary cavity nester, at several spatial scales using the nest entrance as the central focal point relative to 20 habitat and spatial variables. The Puerto Rican Parrot is unique in that, since 2001, all known nesting in the wild has occurred in artificial cavities, which also provided us with an opportunity to evaluate nest site selection without confounding effects of the actual nest cavity characteristics. Because of the data limitations imposed by the small population size of this critically endangered endemic species, we employed a distribution-free statistical simulation approach to assess site selection relative to characteristics of used and unused nesting sites. Nest sites selected by Puerto Rican Parrots were characterized by greater horizontal and vertical visibility from the nest entrance, greater density of mature sierra palms, and a more westerly and leeward orientation of nest entrances than unused sites. Our results suggest that nest site selection in this species is an adaptive response to predation pressure, to which the parrots respond by selecting nest sites offering advantages in predator detection and avoidance at all stages of the nesting cycle. We conclude that identifying and replicating the “nest gestalt” of successful nesting sites may facilitate conservation efforts for this and other endangered avian species.

A geostatistical analysis of soil, vegetation, and image data characterizing land surface variation

The elucidation of spatial variation in the landscape can indicate potential wildlife habitats or breeding sites for vectors, such as ticks or mosquitoes, which cause a range of diseases. Information from remotely sensed data could aid the delineation of vegetation distribution on the ground in areas where local knowledge is limited. The data from digital images are often difficult to interpret because of pixel-to-pixel variation, that is, noise, and complex variation at more than one spatial scale. Landsat Thematic Mapper Plus (ETM+) and Satellite Pour l'Observation de La Terre (SPOT) image data were analyzed for an area close to Douna in Mali, West Africa. The variograms of the normalized difference vegetation index (NDVI) from both types of image data were nested. The parameters of the nested variogram function from the Landsat ETM+ data were used to design the sampling for a ground survey of soil and vegetation data. Variograms of the soil and vegetation data showed that their variation was anisotropic and their scales of variation were similar to those of NDVI from the SPOT data. The short- and long-range components of variation in the SPOT data were filtered out separately by factorial kriging. The map of the short-range component appears to represent the patterns of vegetation and associated shallow slopes and drainage channels of the tiger bush system. The map of the long-range component also appeared to relate to broader patterns in the tiger bush and to gentle undulations in the topography. The results suggest that the types of image data analyzed in this study could be used to identify areas with more moisture in semiarid regions that could support wildlife and also be potential vector breeding sites.