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.

Le potentiel des technologies de l’information et des communications pour le renforcement de la résilience organisationnelle lors des opérations d’évacuation : é́tude de cas de la ville de New York

Lorsque les ouragans entrent en contact avec l'environnement bâti et naturel, les autorités publiques n'ont parfois d'autre choix que de déclarer l'évacuation obligatoire de la population située en zone à risque. En raison de l'imprévisibilité du déroulement d'une catastrophe et des comportements humains, les opérations d'évacuation sont confrontées à une incertitude significative. Les expériences passées ont montré que les technologies de l'information et des communications (TIC) ont le potentiel d'améliorer l'état de l'art en gestion des évacuations. Malgré cette reconnaissance, les recherches empiriques sur ce sujet sont à ce jour limitées. La présente étude de cas de la ville de New York explore comment l'intégration des TIC dans la planification opérationnelle des organisations ayant des responsabilités en matière de transport peut améliorer leurs réponses aux événements et influencer le succès global du système de gestion des catastrophes. L'analyse est basée sur les informations recueillies au moyen d'entretiens semi-dirigés avec les organisations de transport et de gestion des catastrophes de la ville de New York ainsi qu’avec des experts du milieu universitaire. Les résultats mettent en lumière le potentiel des TIC pour la prise de décision en interne. Même s’il est largement reconnu que les TIC sont des moyens efficaces d'échanger de l'information en interne et entre les organisations, ces usages sont confrontés à certaines contraintes technologique, organisationnelle, structurelle et systémique. Cette observation a permis d'identifier les contraintes vécues dans les pratiques usuelles de gestion des systèmes urbains.

Destruction, puissance et limites du cinéma dans les films d'Ozu Yasujirô

Cette thèse de doctorat se rapporte aux films du cinéaste japonais Ozu Yasujirô (1903-1963) suivant l'hypothèse principale que les enjeux de la destruction qui y sont mis en scène, sous la forme de la disparition des liens familiaux et de la mort, ne peuvent être éclairés par la narration, dont le caractère non dramatique est notoire. En figurant la dislocation de la famille, les films d'Ozu rendent plutôt compte de la vulnérabilité du monde à la prise cinématographique : la destructivité du médium s'y énonce comme sa capacité à mobiliser ce qui entre dans son champ et à le transformer en faire-valoir de son aptitude à produire des effets. Cette étude fait ainsi apparaître les images animées, en tant qu'elles relèvent de la logique technique régie par la modernité, comme une forme de désastre, qui atteint la famille comme expérience de la communauté, c'est-à-dire comme rapport constitutif à un hors-de-soi. Mais à cette destructivité fait également face, au sein même de la pratique cinématographique d'Ozu, une autre possibilité du cinéma, qui peut restaurer ces liens menacés. Cette étude du cinéma d'Ozu montre sa profonde affinité avec la pensée du désœuvrement élaborée par Giorgio Agamben, les films du cinéaste et les travaux du philosophe s'éclairant mutuellement. Le concept de désœuvrement permet de reconsidérer les enjeux essentiels des films d'Ozu à un niveau à la fois thématique et formel, immatériel et matériel, articulant ces deux facettes pour en considérer le registre proprement médiatique. Le propos n'est pas essentiellement esthétique ou formaliste, mais s'intéresse avant tout au travail d'Ozu du point de vue des enjeux éthiques du cinéma, qui se formulent en termes de relation à sa puissance. Celle-ci concerne aussi bien l'attention d'Ozu à la vie collective que le soin qu'il porte aux potentialités expressives du cinéma, c'est-à-dire à la manière dont il se rapporte aux limites de son médium.

Rôles de la protéine tyrosine phosphatase DEP-1 dans l'angiogenèse, la perméabilité vasculaire et la progression tumorale

L’angiogenèse et l’augmentation de la perméabilité vasculaire sont des éléments clés pour la croissance et la progression tumorale. Par conséquent, de nombreux efforts sont déployés à comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la formation et le remodelage des vaisseaux sanguins de manière à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. De cette optique, les travaux de cette thèse se sont concentrés sur la protéine tyrosine phosphatase DEP-1, initialement identifiée comme un régulateur négatif de la prolifération et de la phosphorylation du VEGFR2 lorsque fortement exprimée dans les cellules endothéliales. Toutefois, en utilisant une approche d’ARNi, il a été démontré que via sa capacité à déphosphoryler la tyrosine inhibitrice de Src (Y529), DEP-1 était également un régulateur positif de l’activation de Src dans les cellules endothéliales stimulées au VEGF. Puisque Src joue un rôle central dans la promotion de l’angiogenèse et la perméabilité vasculaire, nous avons en plus démontré que DEP-1 était un promoteur de ces fonctions in vitro et que la tyrosine phosphorylation de sa queue C-terminale, permettant l’interaction et l’activation de Src, était requise. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse démontrent dans un premier temps à partir d’une souris Dep1 KO, dont le développement ne présente aucun phénotype apparent, que la perte de l’expression de DEP-1 se traduit en une inhibition de l’activation de Src et de l’un de ses substrats, la VE-Cadherine, en réponse au VEGF chez la souris adulte. Nos résultats démontrent donc, pour la première fois, le rôle primordial de DEP-1 dans l’induction de la perméabilité vasculaire et de la formation de capillaires in vivo. Conséquemment, la croissance tumorale et la formation de métastases aux poumons sont réduites due à une inhibition de leur vascularisation ce qui se traduit par une diminution de la prolifération et une augmentation de l’apoptose des cellules cancéreuses. De façon intéressante, l’expression élevée de DEP-1 dans les vaisseaux sanguins tumoraux de patientes atteintes du cancer du sein corrèle avec une vascularisation accrue de la tumeur. En plus du rôle de DEP-1 dans la réponse angiogénqiue à l’âge adulte, nos travaux ont également démontré le rôle important de DEP-1 lors de la vascularisation de la rétine, un modèle in vivo d’angiogenèse développementale. Dans ce contexte, DEP-1 inhibe la prolifération des cellules endothéliales et limite leur bourgeonnement et la complexification du réseau vasculaire rétinien en permettant l’expression adéquate du Dll4, un régulateur crucial de l’organisation de la vascularisation développementale. Cette expression du Dll4 découlerait de la stabilisation de la β-caténine par l’inactivation de la GSK3β, un régulateur important de la dégradation de la β-caténine, en réponse au VEGF selon la voie de signalisation VEGFR2-Src-PI3K-Akt-GSK3β. Ainsi, ces travaux identifient DEP-1 comme un régulateur important de l’organisation vasculaire rétinienne. Les rôles positifs de DEP-1 dans les cellules endothéliales découlent principalement de sa capacité à lier et activer la kinase Src. En plus de contribuer à la réponse angiogénique, Src est également un oncogène bien caractérisé notamment pour sa contribution au programme invasif des cellules cancéreuses mammaires. Les travaux de cette thèse illustrent que DEP-1 est préférentiellement exprimée dans les cellules cancéreuses mammaires invasives et qu’il régule l’activation de Src, de voies de signalisation invasives et, par le fait même, de l’invasivité de ces cellules in vitro et in vivo. De façon intéressante, ces observations corrèlent avec des données cliniques où l’expression modérée de DEP-1 est associée à un mauvais pronostic de survie et de rechute. Ces résultats démontrent donc, pour la première fois, le rôle positif de DEP-1 dans l’activation de Src au niveau des cellules endothéliales et des cellules cancéreuses mammaires ce qui permet la régulation du bourgeonnement endothélial, de la perméabilité vasculaire, de l’angiogenèse normale et pathologique en plus de l’invasion tumorale.

Time-dependent heat capacity of Mn12 clusters

In this paper we discuss both theoretical and experimental results on the time dependence of the heat capacity of oriented Mn12 magnetic clusters when a magnetic field is applied along their easy axis. Our calculations are based on the existence of two contributions. The first one is associated with the thermal populations of the 21 different Sz levels in the two potential wells of the magnetic uniaxial anisotropy and the second one is related to the transitions between the Sz levels. We compare our theoretical predictions with experimental data on the heat capacity for different resolution times at different fields and temperatures.

Theoretical Studies on Air Pollution Meteorology in South India

Man's inadvertent interference with the environment by way of indiscreL¢ industrflflization has led to the deteriorating air quality in the recent times. The search is on to find the remedies to confine the air pollution levels with in their thershold limits. Theoretical studies play A crucial role in the control and for abatment of air pollution. Improper siting of industry is one of the most common reasons for the increased levels of air pollution in urban environments. A proper and effective ecological planning is an essential first step for any region in order to reduce the effects of air pollution. By means of theoretical models one can obtain the pollutant distribution in any urban area, provided the necessary data are available with the help of which the sites for new industries could be suggested, given the emission inventory. Studies on air pollution meteorology serve and aid the planners to initate remedial actions to bring down the levels of pollution and also to out—line the control strategy. In the present thesis some theoretical studies on air pollution meteorology over South India are made. The thesis is divided into six chapters

Paper industry in Kerala: An evaluation of labour absorption,capacity utilisation, and environmental pollution

Paper industry is one of the oldest and largest industries in Kerala. Despite the developments in the industry in terms of growth in output , value added and employment generation, many of the units face grave problems. Irrespective of the size of the plant, the problems of the industry are general in nature. The problems are galore in the supply, not the demand side. Amomg the problems, the important ones are: raw material scarcity, energy deficiency and obsolete technology. Further, the industry is subject to many controls by the Government — price control, product control and raw materials control — which result in the dwindling of profits and investments. Equally important are the reservations against the industry for polluting the environment byeffluent disposal on the one hand and affecting ecological balance by depleting the existing forest on the other. Apart from the large, medium and small pulp and paper mills, there are about 30 hand made paper units in Kerala which can be categorised as village and cottage industry. Almost all of these units began at the initiative and support of Khadi and Village Industries Commission. The primary purpose of these units is employment generation, and not profit making. Currently many of these units are in the red and many others are on the verge of closure. Therefore, a separate analysis of the growth performance, and problems and prospects of the hand made paper industry has also been attempted. It is analysed separately because of the very small size of the hand made paper units

Design and Development of Compact Chipless RFID Tags with High Data Encoding Capacity

The main objective of this thesis is to develop a compact chipless RFID tag with high data encoding capacity. The design and development of chipless RFID tag based on multiresonator and multiscatterer methods are presented first. An RFID tag using using SIR capable of 79bits is proposed. The thesis also deals with some of the properties of SIR like harmonic separation, independent control on resonant modes and the capability to change the electrical length. A chipless RFID reader working in a frequency band of 2.36GHz to 2.54GHz has been designed to show the feasibility of the RFID system. For a practical system, a new approach based on UWB Impulse Radar (UWB IR) technology is employed and the decoding methods from noisy backscattered signal are successfully demonstrated. The thesis also proposes a simple calibration procedure, which is able to decode the backscattered signal up to a distance of 80cm with 1mW output power.

Evaluation of Stress Reducing Capacity of Selected Anaesthetics for the Live Transportation of Green Chromide Etroplus suratensis

Transport of live aquatic organisms which is more than a century old, perhaps started in the 1870's (Norris et al, 1960). Live fish transportation is an essential practice in aquaculture particularly in rural areas of developing countries representing the only means of supplying fry to small scale aqua culturists (Taylor and Ross, 1988). Very often, large numbers of fry, fingerlings, juveniles and adult fish are being transported from the hatchery to fish farms, fish farms to market, processors and consumers. Live fish command large economic importance in the fresh fish market than dead and iced fish. Medina Pizzali (2001) observed that live fish in the Kolkata market was usually sold at higher prices than dead fish and most consumers were prepared to pay premium prices for live fish, which is considered as the best guarantee of freshness, quality, and intrinsic characteristics of its flesh (better texture and delicate flavour) in comparison with fresh/chilled seafood. Various government and private agencies undertake transport of live fish for commercial live fish market or for artificial propagation of game

Seismic behavior of capacity designed masonry walls in low seismicity regions

Eurocode 8 representing a new generation of structural design codes in Europe defines ‎requirements for the design of buildings against earthquake action. In Central and ‎Western Europe, the newly defined earthquake zones and corresponding design ground ‎acceleration values, will lead in many cases to earthquake actions which are remarkably ‎higher than those defined so far by the design codes used until now in Central Europe. ‎ In many cases, the weak points of masonry structures during an earthquake are the corner ‎regions of the walls. Loading of masonry walls by earthquake action leads in most cases ‎to high shear forces. The corresponding bending moment in such a wall typically causes a ‎significant increase of the eccentricity of the normal force in the critical wall cross ‎section. This in turn leads ultimately to a reduction of the size of the compression zone in ‎unreinforced walls and a high concentration of normal stresses and shear stresses in the ‎corner regions. ‎ Corner-Gap-Elements, consisting of a bearing beam located underneath the wall and ‎made of a sufficiently strong material (such as reinforced concrete), reduce the effect of ‎the eccentricity of the normal force and thus restricts the pinching effect of the ‎compression zone. In fact, the deformation can be concentrated in the joint below the ‎bearing beam. According to the principles of the Capacity Design philosophy, the ‎masonry itself is protected from high stresses as a potential cause of brittle failure. ‎ Shaking table tests at the NTU Athens Earthquake Engineering Laboratory have proven ‎the effectiveness of the Corner-Gap-Element. The following presentation will cover the ‎evaluation of various experimental results as well as a numerical modeling of the ‎observed phenomena.‎

Simulative Risikoanalyse von Biomethanprojekten

Im Zuge der Novellierung der Gasnetzzugangsverordnung sowie des Erneuerbare-Energien-Gesetzes entwickelte sich die Einspeisung von Biomethan in das Erdgasnetz als alternative Investitionsmöglichkeit der Erneuerbare-Energien-Branche. Als problematisch erweist sich dabei die Identifikation und Strukturierung einzelner Risikofaktoren zu einem Risikobereich, sowie die anschließende Quantifizierung dieser Risikofaktoren innerhalb eines Risikoportfolios. Darüber hinaus besteht die Schwierigkeit, diese Risikofaktoren in einem cashflowbasierten und den Ansprüchen der Investoren gewachsenem Risikomodell abzubilden. Zusätzlich müssen dabei Wechselwirkungen zwischen einzelnen Risikofaktoren berücksichtigt werden. Aus diesem Grund verfolgt die Dissertation das Ziel, die Risikosituation eines Biomethanprojektes anhand aggregierter und isolierter Risikosimulationen zu analysieren. Im Rahmen einer Diskussion werden Strategien und Instrumente zur Risikosteuerung angesprochen sowie die Implementierungsfähigkeit des Risikomodells in das Risikomanagementsystem von Investoren. Die Risikomaße zur Beschreibung der Risikoauswirkung betrachten die Shortfälle einer Verteilung. Dabei beziehen sich diese auf die geplanten Ausschüttungen sowie interne Verzinsungsansprüche der Investoren und die von Kreditinstituten geforderte minimale Schuldendienstdeckungsrate. Im Hinblick auf die Risikotragfähigkeit werden liquiditätsorientierte Kennzahlen hinzugezogen. Investoren interessieren sich vor dem Hintergrund einer gezielten Risikosteuerung hauptsächlich für den gefahrvollsten Risikobereich und innerhalb dessen für den Risikofaktor, der die größten Risikoauswirkungen hervorruft. Zudem spielt der Zeitpunkt maximaler Risikoauswirkung eine große Rolle. Als Kernaussage dieser Arbeit wird festgestellt, dass in den meisten Fällen die Aussagefähigkeit aggregierter Risikosimulationen durch Überlagerungseffekte negativ beeinträchtigt wird. Erst durch isoliert durchgeführte Risikoanalysen können diese Effekte eliminiert werden. Besonders auffällig gestalten sich dabei die Ergebnisse der isoliert durchgeführten Risikoanalyse des Risikobereichs »Politik«. So verursacht dieser im Vergleich zu den übrigen Risikobereichen, wie »Infrastruktur«, »Rohstoffe«, »Absatzmarkt« und »Finanzmarkt«, die geringsten Wahrscheinlichkeiten avisierte Planwerte der Investoren zu unterschreiten. Kommt es jedoch zu einer solchen Planwert-Unterschreitung, nehmen die damit verbundenen Risikoauswirkungen eine überraschende Position im Risikoranking der Investoren ein. Hinsichtlich der Aussagefähigkeit des Risikomodells wird deutlich, dass spezifische Risikosichtweisen der Investoren ausschlaggebend dafür sind, welche Strategien und Instrumente zur Risikosenkung umgesetzt werden. Darüber hinaus wird festgestellt, dass die Grenzen des Risikomodells in der Validität der Expertenmeinungen und dem Auffinden einer Optimallösung zu suchen sind.

Evaluation of water retention capacity and flood control function of the forest catchment

This research quantitatively evaluates the water retention capacity and flood control function of the forest catchments by using hydrological data of the large flood events which happened after the serious droughts. The objective sites are the Oodo Dam and the Sameura Dam catchments in Japan. The kinematic wave model, which considers saturated and unsaturated sub-surface soil zones, is used for the rainfall-runoff analysis. The result shows that possible storage volume of the Oodo Dam catchment is 162.26 MCM in 2005, while that of Samerua is 102.83 MCM in 2005 and 102.64 MCM in 2007. Flood control function of the Oodo Dam catchment is 173 mm in water depth in 2005, while the Sameura Dam catchment 114 mm in 2005 and 126 mm in 2007. This indicates that the Oodo Dam catchment has more than twice as big water capacity as its capacity (78.4 mm), while the Sameura Dam catchment has about one-fifth of the its storage capacity (693 mm).

Right to Food, Food Security and Food Aid Under International Law, or the Limits of a right-based approach

The right to food has become a pillar of international humanitarian and human rights law. The increasing number of food-related emergencies and the evolution of the international order brought the more precise notion of food security and made a potential right to receive food aid emerge. Despite this apparent centrality, recent statistics show that a life free from hunger is for many people all over the world still a utopian idea. The paper will explore nature and content of the right to food, food security and food aid under international law in order to understand the reasons behind the substantial failure of this right-centred approach, emphasising the lack of legal effects of many food-related provisions because of excessive moral connotations of the right to be free from hunger. Bearing in mind the three-dimensional nature of food security, the paper will also suggest that all attention has been focused on the availability of food, while real difficulties arise in terms of accessibility and adequacy. Emergency situations provide an excellent example of this unbalance, as the emerging right to receive food aid focus itself on the availability of food, without improving local production and adequacy. Looking at other evolving sectors of international law, such as the protection of the environment, and particularly the safeguard of biological diversity, alternative solutions will be envisaged in order to “feed” the right to food.

Relationship between physical capacity and quality of life in workers university

Aim: Examine the relationship between the functional capacity and the quality of life related to health in university workers. Methodology: Cross-sectional study in 146 subjects, divided in two groups: Low functional Capacity (< 9 METs) and High functional Capacity (> 9.1 METs). We evaluated quality of life related to health (HRQOL-Health Questionnaire SF-12) and functional capacity (Questionnaire PAR/PAF) as indicators of health status. Results: 47.3% (69 men) and 52.7% (78 women). The average age of the groups was 35.0 ± 9.7 years (range 19,0-60,0 years). For HRQOL, the average found in the population assessed was 45.2 ± 4.42 (range 33,0-58,1) and 43.8 ± 6.87 (range 19,8-43,8) in components Physical Component Summary (PCS-12) and Mental Component Summary (MCS-12), respectively p = NS. Significant differences were found when comparing functional ability and sex, p<0,001 in both groups. Similarly, sex and mental component MCS-12 (group of Lower Functional) p = 0,049 as well as women and the physical component PCS-12, p = 0,05 between groups. Finally, a better score in HRQL observed in the group of High Capacity and functional components in both sex OR 0.59 (0.25-1.38). Conclusions: The results of this study demonstrate the relationship between High functional Capacity and a better HRQOL in this population.