Efficacité du corset dynamique de correction SpineCor pour le traitement conservateur de la scoliose idiopathique de l'adolescent

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

Inverse Association Between Gluteofemoral Obesity and Risk of Barrett's Esophagus in a Pooled Analysis

BACKGROUND & AIMS: Gluteofemoral obesity (determined by measurement of subcutaneous fat in hip and thigh regions) could reduce risks of cardiovascular and diabetic disorders associated with abdominal obesity. We evaluated whether gluteofemoral obesity also reduces risk of Barrett's esophagus (BE), a premalignant lesion associated with abdominal obesity.

METHODS: We collected data from non-Hispanic white participants in 8 studies in the Barrett's and Esophageal Adenocarcinoma Consortium. We compared measures of hip circumference (as a proxy for gluteofemoral obesity) from cases of BE (n=1559) separately with 2 control groups: 2557 population-based controls and 2064 individuals with gastroesophageal reflux disease (GERD controls). Study-specific odds ratios (OR) and 95% confidence intervals (95% CI) were estimated using individual participant data and multivariable logistic regression and combined using random effects meta-analysis.

RESULTS: We found an inverse relationship between hip circumference and BE (OR per 5 cm increase, 0.88; 95% CI, 0.81-0.96), compared with population-based controls in a multivariable model that included waist circumference. This association was not observed in models that did not include waist circumference. Similar results were observed in analyses stratified by frequency of GERD symptoms. The inverse association with hip circumference was only statistically significant among men (vs population-based controls: OR, 0.85; 95% CI, 0.76-0.96 for men; OR, 0.93; 95% CI, 0.74-1.16 for women). For men, within each category of waist circumference, a larger hip circumference was associated with decreased risk of BE. Increasing waist circumference was associated with increased risk of BE in the mutually adjusted population-based and GERD control models.

CONCLUSIONS: Although abdominal obesity is associated with increased risk of BE, there is an inverse association between gluteofemoral obesity and BE, particularly among men.

VLSI design and implementation of 2-D Inverse Discrete Wavelet Transform

This paper proposes a JPEG-2000 compliant architecture capable of computing the 2 -D Inverse Discrete Wavelet Transform. The proposed architecture uses a single processor and a row-based schedule to minimize control and routing complexity and to ensure that processor utilization is kept at 100%. The design incorporates the handling of borders through the use of symmetric extension. The architecture has been implemented on the Xilinx Virtex2 FPGA.

Avoiding Overfitting in Inverse Modeling of Chloride Migration in Concrete

Inverse analysis for reactive transport of chlorides through concrete in the presence of electric field is presented. The model is solved using MATLAB’s built-in solvers “pdepe.m” and “ode15s.m”. The results from the model are compared with experimental measurements from accelerated migration test and a function representing the lack of fit is formed. This function is optimised with respect to varying amount of key parameters defining the model. Levenberg-Marquardt trust-region optimisation approach is employed. The paper presents a method by which the degree of inter-dependency between parameters and sensitivity (significance) of each parameter towards model predictions can be studied on models with or without clearly defined governing equations. Eigen value analysis of the Hessian matrix was employed to investigate and avoid over-parametrisation in inverse analysis. We investigated simultaneous fitting of parameters for diffusivity, chloride binding as defined by Freundlich isotherm (thermodynamic) and binding rate (kinetic parameter). Fitting of more than 2 parameters, simultaneously, demonstrates a high degree of parameter inter-dependency. This finding is significant as mathematical models for representing chloride transport rely on several parameters for each mode of transport (i.e., diffusivity, binding, etc.), which combined may lead to unreliable simultaneous estimation of parameters.

Least Squares Approach to Inverse Problems in Musculoskeletal Biomechanics

Inverse simulations of musculoskeletal models computes the internal forces such as muscle and joint reaction forces, which are hard to measure, using the more easily measured motion and external forces as input data. Because of the difficulties of measuring muscle forces and joint reactions, simulations are hard to validate. One way of reducing errors for the simulations is to ensure that the mathematical problem is well-posed. This paper presents a study of regularity aspects for an inverse simulation method, often called forward dynamics or dynamical optimization, that takes into account both measurement errors and muscle dynamics. The simulation method is explained in detail. Regularity is examined for a test problem around the optimum using the approximated quadratic problem. The results shows improved rank by including a regularization term in the objective that handles the mechanical over-determinancy. Using the 3-element Hill muscle model the chosen regularization term is the norm of the activation. To make the problem full-rank only the excitation bounds should be included in the constraints. However, this results in small negative values of the activation which indicates that muscles are pushing and not pulling. Despite this unrealistic behavior the error maybe small enough to be accepted for specific applications. These results is a starting point start for achieving better results of inverse musculoskeletal simulations from a numerical point of view.

Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

Dynamique des ambiances lumineuses - approche basée sur la photométrie vidéo d’espaces de transition

Les variations de la lumière naturelle lors du passage d’un espace à un autre caractérisent de manière complexe, mais importante le design d’un bâtiment. Cette adaptation visuelle s’inscrit dans un processus spatiotemporel et influe sur le confort et le bien-être de ses occupants. La littérature fait état du peu de connaissances de la relation lumière espace-temps. Cette recherche propose donc d’étudier cette relation spatio-temporelle existant entre la lumière et l’espace, afin de qualifier un parcours architectural au moyen d’une expérimentation in situ et de segments filmiques. La recherche combine l’utilisation d’un luminance-mètre, d’une caméra vidéo et d’une méthode d’analyse d’images numériques afin de permettre l’évaluation des qualités spatio-temporelles de la lumière. Le parcours architectural est analysé selon la diversité et l’intensité des ambiances lumineuses en fonction du temps permettant de décrire les perceptions visuelles d’espaces transitions. Cette méthode dynamique offre un potentiel d’analyse et de création aux concepteurs désireux d’enrichir le design de séquences spatiales en favorisant la diversité lumineuse dans l’expérience architecturale. Mots clefs: adaptation visuelle, analyse d’images, ambiance lumineuse, contraste, éclairage naturel, espaces transitions, lumière perception visuelle, vidéo, spatio-temporel.

Dynamique holocène d'une tourbière à palses de la région du lac à l'Eau-Claire (Nunavik)

Cette recherche porte sur l’étude paléoécologique d’une tourbière à palses, située à l’intérieur des terres, au-delà de la limite marine de la mer de Tyrrell, sur la rive nord du lac à l’Eau-Claire (Wiyâshâkimî en langue crie). L’objectif principal est de retracer l’impact des changements climatiques sur l’évolution temporelle de cet écosystème. L’analyse de macrorestes végétaux extraits de la tourbe accumulée depuis la déglaciation nous a permis de reconstituer l’évolution des conditions trophiques de la tourbière depuis sa formation. L’accumulation de la matière organique a débuté vers 6290 ans BP (années étalonnées). Par la suite l’évolution de la tourbière a suivi trois étapes successives: une étape d’étang (de 6290 à 5790 ans étal. BP), une étape de tourbière minérotrophe (de 5790 à 4350 ans étal. BP) et une étape de tourbière ombrotrophe (à partir de 4350 ans étal. BP). L’installation du pergélisol menant à la formation de la palse est survenue vers 160 ans étal. BP. La dégradation des palses et la formation subséquente d’une mare de thermokarst auraient été engendrées par le réchauffement climatique qui a commencé au début du siècle. Ainsi, l’étude de l’évolution de la mare de thermokarst située en marge de la tourbière à palse indique la succession de trois phases distinctes, subaquatique, minérotrophe et ombrotrophe. La comparaison de nos résultats avec ceux portant sur les tourbières à palses situées près de la baie d’Hudson et de la baie de James suggère que la continentalité n’a pas influencé d’une façon significative l’évolution de la tourbière du Lac à l’Eau-Claire.

Les profils motivationnels des étudiants de première année de licence de l'Université Catholique de Lille : autodétermination envers les études et dynamique motivationnelle envers les activités pédagogiques

Les étudiants de première année de licence de l’Université Catholique de Lille (UCL) constituent une population à part. D’une part, ils sont inscrits dans l’enseignement supérieur privé associatif, qui constitue une part minoritaire, mais croissante du paysage de l’enseignement supérieur français. D’autre part, leurs caractéristiques socio-économiques et leurs antécédents scolaires ne semblent pas suffisants pour expliquer leur taux de réussite plus élevé que l’ensemble des étudiants de première année de licence. Or, dans les pays occidentaux, les taux d’échecs observés en première année d’université ont généré une large littérature scientifique cherchant à mieux comprendre quelles caractéristiques étaient en mesure d’expliquer l’échec ou la réussite étudiante. Parmi les pistes proposées, l’étude des caractéristiques motivationnelles semble prometteuse. Nous nous sommes donc demandé quelles étaient les caractéristiques motivationnelles, que nous avons appelées profils, des étudiants de première année de licence de l’UCL. Pour répondre à cette question, nous avons essayé de savoir si les activités pédagogiques proposées habituellement en première année pouvaient se révéler un élément déterminant au niveau de la motivation. Le contexte de l’UCL, misant fortement sur l’innovation pédagogique pour l’avenir, rend cet éclairage particulièrement intéressant pour les responsables pédagogiques et les enseignants. Mais la particularité du système d’accès au supérieur et la spécificité de l’enseignement supérieur privé associatif nous ont également amené à questionner la motivation à effectuer des études de ces étudiants. En effet, il est difficile de s’imaginer mesurer la motivation dans une activité pédagogique sans tenir compte des motivations à s’engager dans les études de manière générale. Nous nous sommes appuyés sur un cadre de référence original empruntant à la fois à la théorie de l’autodétermination (Deci et Ryan, 1985) et de la dynamique motivationnelle au sein d’une activité pédagogique (Viau, 2009). Si l’objectif général est d’établir les profils motivationnels des étudiants de première année de licence de l’UCL, nous nous sommes demandé quelles caractéristiques personnelles (âge, sexe, origine sociale, antécédents scolaires, discipline, type d’établissement, choix et type de sélection) significatives influencent les profils motivationnels. Les résultats de l’étude portant sur 457 étudiants montrent une motivation très élevée envers les études, soutenue par des motifs à la fois intrinsèques et extrinsèques, pourtant opposés selon la théorie de l’autodétermination. Les étudiants montrent une motivation élevée envers les travaux dirigés qui allient théorie et pratique mais aussi envers les activités pédagogiques avec lesquelles ils sont familiers. Les étudiants de faculté sont motivés envers les cours magistraux et moins envers les projets, ce qui est l’inverse des étudiants en école. Notons que le résultat le plus original provient de l’étude des caractéristiques faisant varier les profils. En effet, aucune des caractéristiques personnelles étudiées ne fait varier les profils à l’exception des disciplines et du type d’établissement (école ou faculté) où sont observées des variations statistiques. En outre, au sein d’une même discipline, les différences existent en fonction du type d’établissement. Autrement dit, des facteurs contextuels propres aux établissements ou à la culture disciplinaire sont à l’origine des différents profils motivationnels. Ces conclusions renforcent le rôle de l’institution et des facteurs environnementaux propres aux établissements dans les niveaux de motivation des étudiants. Notre recherche donne également des données importantes aux acteurs de terrain en contact direct avec les étudiants.

Some Inverse Problems in Analysis and Geometry

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

A domain decomposition based algorithm for non-linear 2D inverse heat conduction problems

Inverse heat conduction problems (IHCPs) appear in many important scientific and technological fields. Hence analysis, design, implementation and testing of inverse algorithms are also of great scientific and technological interest. The numerical simulation of 2-D and –D inverse (or even direct) problems involves a considerable amount of computation. Therefore, the investigation and exploitation of parallel properties of such algorithms are equally becoming very important. Domain decomposition (DD) methods are widely used to solve large scale engineering problems and to exploit their inherent ability for the solution of such problems.

The Inverse Jacobian Control Method Applied to a Four Degree of Freedom Confined Space Robot

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06