A model category structure on the category of simplicial multicategories

We establish a Quillen model structure on simplicial(symmetric) multicategories. It extends the model structure on simplicial categories due to J. Bergner [2]. We observe that our technique of proof enables us to prove a similar result for (symmetric) multicategories enriched over other monoidal model categories than simplicial sets. Examples include small categories, simplicial abelian groups and compactly generated Hausdorff spaces.

Condensation of polyhedric structures onto soap films

We study the existence of solutions to general measure-minimization problems over topological classes that are stable under localized Lipschitz homotopy, including the standard Plateau problem without the need for restrictive assumptions such as orientability or even rectifiability of surfaces. In case of problems over an open and bounded domain we establish the existence of a “minimal candidate”, obtained as the limit for the local Hausdorff convergence of a minimizing sequence for which the measure is lower-semicontinuous. Although we do not give a way to control the topological constraint when taking limit yet— except for some examples of topological classes preserving local separation or for periodic two-dimensional sets — we prove that this candidate is an Almgren-minimal set. Thus, using regularity results such as Jean Taylor’s theorem, this could be a way to find solutions to the above minimization problems under a generic setup in arbitrary dimension and codimension.

When is the second local multiplier algebra of a C*-algebra equal to the first?

We discuss necessary as well as sufficient conditions for the second iterated local multiplier algebra of a separable C*-algebra to agree with the first.

Pediatric parapneumonic empyema, Spain

Pediatric parapneumonic empyema (PPE) has been increasing in several countries including Spain. Streptococcus pneumoniae is a major PPE pathogen; however, antimicrobial pretreatment before pleural fluid (PF) sampling frequently results in negative diagnostic cultures, thus greatly underestimating the contribution of pneumococci, especially pneumococci susceptible to antimicrobial agents, to PPE. The study aim was to identify the serotypes and genotypes that cause PPE by using molecular diagnostics and relate these data to disease incidence and severity. A total of 208 children with PPE were prospectively enrolled; blood and PF samples were collected. Pneumococci were detected in 79% of culture-positive and 84% of culture-negative samples. All pneumococci were genotyped by multilocus sequence typing. Serotypes were determined for 111 PPE cases; 48% were serotype 1, of 3 major genotypes previously circulating in Spain. Variance in patient complication rates was statistically significant by serotype. The recent PPE increase is principally due to nonvaccine serotypes, especially the highly invasive serotype 1.

Distortion theorems for quasiconformal mappings

L'any 1994, Astala publicà el reconegut teorema de distorió de l'àrea per aplicacions quasiconformes, un resultat innovador que va permetre que n'apareguessin nombrosos més dins d'aquest camp de l'anàlisi durant la darrera dècada. Ens centrem en les conseqüències que té en la distorsió de la mesura de Hausdorff. Seguim la demostració de Lacey, Sawyer i Uriarte-Tuero per la distorsió del contingut de Hausdorff, clarificant-ne alguns punts i canviant l'enfocament per l'acotació de la transformada de Beurling, on prenem les idees d'Astala, Clop, Tolsa, Uriarte-Tuero i Verdera.

A comparative long-memory Analysis between Spanish, Mexican and U.S. interest rates

Evidence exists that many natural facts are described better as a fractal. Although fractals are very useful for describing nature, it is also appropiate to review the concept of random fractal in finance. Due to the extraordinary importance of Brownian motion in physics, chemistry or biology, we will consider the generalization that supposes fractional Brownian motion introduced by Mandelbrot.The main goal of this work is to analyse the existence of long range dependence in instantaneous forward rates of different financial markets. Concretelly, we perform an empirical analysis on the Spanish, Mexican and U.S. interbanking interest rate. We work with three time series of daily data corresponding to 1 day operations from 28th March 1996 to 21st May 2002. From among all the existing tests on this matter we apply the methodology proposed in Taqqu, Teverovsky and Willinger (1995).

Fractal dimension for Gaussian colored processes

The exact analytical expression for the Hausdorff dimension of free processes driven by Gaussian noise in n-dimensional space is obtained. The fractal dimension solely depends on the time behavior of the arbitrary correlation function of the noise, ranging from DX=1 for Orstein-Uhlenbeck input noise to any real number greater than 1 for fractional Brownian motions.

A comparative long-memory Analysis between Spanish, Mexican and U.S. interest rates

Evidence exists that many natural facts are described better as a fractal. Although fractals are very useful for describing nature, it is also appropiate to review the concept of random fractal in finance. Due to the extraordinary importance of Brownian motion in physics, chemistry or biology, we will consider the generalization that supposes fractional Brownian motion introduced by Mandelbrot.The main goal of this work is to analyse the existence of long range dependence in instantaneous forward rates of different financial markets. Concretelly, we perform an empirical analysis on the Spanish, Mexican and U.S. interbanking interest rate. We work with three time series of daily data corresponding to 1 day operations from 28th March 1996 to 21st May 2002. From among all the existing tests on this matter we apply the methodology proposed in Taqqu, Teverovsky and Willinger (1995).

Fractalidad y comportamiento psicosocial: análisis de relaciones posibles

En este trabajo se describen los antecedentes, conceptos básicos y aplicaciones de la teoría de fractales de Mandelbrot en Psicología y Psicología Social. A partir de esto se analiza qué elementos de esta teoría son útiles para el estudio de la interacción social, sugiriéndose una forma en que esto puede hacerse.

Criteria for hitting probabilities with applications to systems of stochastic wave equations

We develop several results on hitting probabilities of random fields which highlight the role of the dimension of the parameter space. This yields upper and lower bounds in terms of Hausdorff measure and Bessel-Riesz capacity, respectively. We apply these results to a system of stochastic wave equations in spatial dimension k >- 1 driven by a d-dimensional spatially homogeneous additive Gaussian noise that is white in time and colored in space.

Segmentation of Head and Neck Lymph Node Regions for Radiotherapy Planning Using Active Contour-Based Atlas Registration

In this paper, we present the segmentation of the headand neck lymph node regions using a new active contourbased atlas registration model. We propose to segment thelymph node regions without directly including them in theatlas registration process; instead, they are segmentedusing the dense deformation field computed from theregistration of the atlas structures with distinctboundaries. This approach results in robust and accuratesegmentation of the lymph node regions even in thepresence of significant anatomical variations between theatlas-image and the patient's image to be segmented. Wealso present a quantitative evaluation of lymph noderegions segmentation using various statistical as well asgeometrical metrics: sensitivity, specificity, dicesimilarity coefficient and Hausdorff distance. Acomparison of the proposed method with two other state ofthe art methods is presented. The robustness of theproposed method to the atlas selection, in segmenting thelymph node regions, is also evaluated.

Characterization of the unfolding of a weak focus and modulus of analytic classification

La thèse présente une description géométrique d’un germe de famille générique déployant un champ de vecteurs réel analytique avec un foyer faible à l’origine et son complexifié : le feuilletage holomorphe singulier associé. On montre que deux germes de telles familles sont orbitalement analytiquement équivalents si et seulement si les germes de familles de difféomorphismes déployant la complexification de leurs fonctions de retour de Poincaré sont conjuguées par une conjugaison analytique réelle. Le “caractère réel” de la famille correspond à sa Z2-équivariance dans R^4, et cela s’exprime comme l’invariance du plan réel sous le flot du système laquelle, à son tour, entraîne que l’expansion asymptotique de la fonction de Poincaré est réelle quand le paramètre est réel. Le pullback du plan réel après éclatement par la projection monoidal standard intersecte le feuilletage en une bande de Möbius réelle. La technique d’éclatement des singularités permet aussi de donner une réponse à la question de la “réalisation” d’un germe de famille déployant un germe de difféomorphisme avec un point fixe de multiplicateur égal à −1 et de codimension un comme application de semi-monodromie d’une famille générique déployant un foyer faible d’ordre un. Afin d’étudier l’espace des orbites de l’application de Poincaré, nous utilisons le point de vue de Glutsyuk, puisque la dynamique est linéarisable auprès des points singuliers : pour les valeurs réels du paramètre, notre démarche, classique, utilise une méthode géométrique, soit un changement de coordonée (coordonée “déroulante”) dans lequel la dynamique devient beaucoup plus simple. Mais le prix à payer est que la géométrie locale du plan complexe ambiante devient une surface de Riemann, sur laquelle deux notions de translation sont définies. Après avoir pris le quotient par le relèvement de la dynamique nous obtenons l’espace des orbites, ce qui s’avère être l’union de trois tores complexes plus les points singuliers (l’espace résultant est non-Hausdorff). Les translations, le caractère réel de l’application de Poincaré et le fait que cette application est un carré relient les différentes composantes du “module de Glutsyuk”. Cette propriété implique donc le fait qu’une seule composante de l’invariant Glutsyuk est indépendante.

Grothendieck et les topos : rupture et continuité dans les modes d'analyse du concept d'espace topologique

La thèse présente une analyse conceptuelle de l'évolution du concept d'espace topologique. En particulier, elle se concentre sur la transition des espaces topologiques hérités de Hausdorff aux topos de Grothendieck. Il en ressort que, par rapport aux espaces topologiques traditionnels, les topos transforment radicalement la conceptualisation topologique de l'espace. Alors qu'un espace topologique est un ensemble de points muni d'une structure induite par certains sous-ensembles appelés ouverts, un topos est plutôt une catégorie satisfaisant certaines propriétés d'exactitude. L'aspect le plus important de cette transformation tient à un renversement de la relation dialectique unissant un espace à ses points. Un espace topologique est entièrement déterminé par ses points, ceux-ci étant compris comme des unités indivisibles et sans structure. L'identité de l'espace est donc celle que lui insufflent ses points. À l'opposé, les points et les ouverts d'un topos sont déterminés par la structure de celui-ci. Qui plus est, la nature des points change: ils ne sont plus premiers et indivisibles. En effet, les points d'un topos disposent eux-mêmes d'une structure. L'analyse met également en évidence que le concept d'espace topologique évolua selon une dynamique de rupture et de continuité. Entre 1945 et 1957, la topologie algébrique et, dans une certaine mesure, la géométrie algébrique furent l'objet de changements fondamentaux. Les livres Foundations of Algebraic Topology de Eilenberg et Steenrod et Homological Algebra de Cartan et Eilenberg de même que la théorie des faisceaux modifièrent profondément l'étude des espaces topologiques. En contrepartie, ces ruptures ne furent pas assez profondes pour altérer la conceptualisation topologique de l'espace elle-même. Ces ruptures doivent donc être considérées comme des microfractures dans la perspective de l'évolution du concept d'espace topologique. La rupture définitive ne survint qu'au début des années 1960 avec l'avènement des topos dans le cadre de la vaste refonte de la géométrie algébrique entreprise par Grothendieck. La clé fut l'utilisation novatrice que fit Grothendieck de la théorie des catégories. Alors que ses prédécesseurs n'y voyaient qu'un langage utile pour exprimer certaines idées mathématiques, Grothendieck l'emploie comme un outil de clarification conceptuelle. Ce faisant, il se trouve à mettre de l'avant une approche axiomatico-catégorielle des mathématiques. Or, cette rupture était tributaire des innovations associées à Foundations of Algebraic Topology, Homological Algebra et la théorie des faisceaux. La théorie des catégories permit à Grothendieck d'exploiter le plein potentiel des idées introduites par ces ruptures partielles. D'un point de vue épistémologique, la transition des espaces topologiques aux topos doit alors être vue comme s'inscrivant dans un changement de position normative en mathématiques, soit celui des mathématiques modernes vers les mathématiques contemporaines.

Suivi des vaisseaux sanguins en temps réel à partir d’images ultrasonores mode-B et reconstruction 3D : application à la caractérisation des sténoses artérielles

La maladie des artères périphériques (MAP) se manifeste par une réduction (sténose) de la lumière de l’artère des membres inférieurs. Elle est causée par l’athérosclérose, une accumulation de cellules spumeuses, de graisse, de calcium et de débris cellulaires dans la paroi artérielle, généralement dans les bifurcations et les ramifications. Par ailleurs, la MAP peut être causée par d`autres facteurs associés comme l’inflammation, une malformation anatomique et dans de rares cas, au niveau des artères iliaques et fémorales, par la dysplasie fibromusculaire. L’imagerie ultrasonore est le premier moyen de diagnostic de la MAP. La littérature clinique rapporte qu’au niveau de l’artère fémorale, l’écho-Doppler montre une sensibilité de 80 à 98 % et une spécificité de 89 à 99 % à détecter une sténose supérieure à 50 %. Cependant, l’écho-Doppler ne permet pas une cartographie de l’ensemble des artères des membres inférieurs. D’autre part, la reconstruction 3D à partir des images échographiques 2D des artères atteintes de la MAP est fortement opérateur dépendant à cause de la grande variabilité des mesures pendant l’examen par les cliniciens. Pour planifier une intervention chirurgicale, les cliniciens utilisent la tomodensitométrie (CTA), l’angiographie par résonance magnétique (MRA) et l’angiographie par soustraction numérique (DSA). Il est vrai que ces modalités sont très performantes. La CTA montre une grande précision dans la détection et l’évaluation des sténoses supérieures à 50 % avec une sensibilité de 92 à 97 % et une spécificité entre 93 et 97 %. Par contre, elle est ionisante (rayon x) et invasive à cause du produit de contraste, qui peut causer des néphropathies. La MRA avec injection de contraste (CE MRA) est maintenant la plus utilisée. Elle offre une sensibilité de 92 à 99.5 % et une spécificité entre 64 et 99 %. Cependant, elle sous-estime les sténoses et peut aussi causer une néphropathie dans de rares cas. De plus les patients avec stents, implants métalliques ou bien claustrophobes sont exclus de ce type d`examen. La DSA est très performante mais s`avère invasive et ionisante. Aujourd’hui, l’imagerie ultrasonore (3D US) s’est généralisée surtout en obstétrique et échocardiographie. En angiographie il est possible de calculer le volume de la plaque grâce à l’imagerie ultrasonore 3D, ce qui permet un suivi de l’évolution de la plaque athéromateuse au niveau des vaisseaux. L’imagerie intravasculaire ultrasonore (IVUS) est une technique qui mesure ce volume. Cependant, elle est invasive, dispendieuse et risquée. Des études in vivo ont montré qu’avec l’imagerie 3D-US on est capable de quantifier la plaque au niveau de la carotide et de caractériser la géométrie 3D de l'anastomose dans les artères périphériques. Par contre, ces systèmes ne fonctionnent que sur de courtes distances. Par conséquent, ils ne sont pas adaptés pour l’examen de l’artère fémorale, à cause de sa longueur et de sa forme tortueuse. L’intérêt pour la robotique médicale date des années 70. Depuis, plusieurs robots médicaux ont été proposés pour la chirurgie, la thérapie et le diagnostic. Dans le cas du diagnostic artériel, seuls deux prototypes sont proposés, mais non commercialisés. Hippocrate est le premier robot de type maitre/esclave conçu pour des examens des petits segments d’artères (carotide). Il est composé d’un bras à 6 degrés de liberté (ddl) suspendu au-dessus du patient sur un socle rigide. À partir de ce prototype, un contrôleur automatisant les déplacements du robot par rétroaction des images échographiques a été conçu et testé sur des fantômes. Le deuxième est le robot de la Colombie Britannique conçu pour les examens à distance de la carotide. Le mouvement de la sonde est asservi par rétroaction des images US. Les travaux publiés avec les deux robots se limitent à la carotide. Afin d’examiner un long segment d’artère, un système robotique US a été conçu dans notre laboratoire. Le système possède deux modes de fonctionnement, le mode teach/replay (voir annexe 3) et le mode commande libre par l’utilisateur. Dans ce dernier mode, l’utilisateur peut implémenter des programmes personnalisés comme ceux utilisés dans ce projet afin de contrôler les mouvements du robot. Le but de ce projet est de démontrer les performances de ce système robotique dans des conditions proches au contexte clinique avec le mode commande libre par l’utilisateur. Deux objectifs étaient visés: (1) évaluer in vitro le suivi automatique et la reconstruction 3D en temps réel d’une artère en utilisant trois fantômes ayant des géométries réalistes. (2) évaluer in vivo la capacité de ce système d'imagerie robotique pour la cartographie 3D en temps réel d'une artère fémorale normale. Pour le premier objectif, la reconstruction 3D US a été comparée avec les fichiers CAD (computer-aided-design) des fantômes. De plus, pour le troisième fantôme, la reconstruction 3D US a été comparée avec sa reconstruction CTA, considéré comme examen de référence pour évaluer la MAP. Cinq chapitres composent ce mémoire. Dans le premier chapitre, la MAP sera expliquée, puis dans les deuxième et troisième chapitres, l’imagerie 3D ultrasonore et la robotique médicale seront développées. Le quatrième chapitre sera consacré à la présentation d’un article intitulé " A robotic ultrasound scanner for automatic vessel tracking and three-dimensional reconstruction of B-mode images" qui résume les résultats obtenus dans ce projet de maîtrise. Une discussion générale conclura ce mémoire. L’article intitulé " A 3D ultrasound imaging robotic system to detect and quantify lower limb arterial stenoses: in vivo feasibility " de Marie-Ange Janvier et al dans l’annexe 3, permettra également au lecteur de mieux comprendre notre système robotisé. Ma contribution dans cet article était l’acquisition des images mode B, la reconstruction 3D et l’analyse des résultats pour le patient sain.

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.