Apport d’une évaluation biomécanique 3D du genou dans la prise en charge orthopédique de patients ayant une rupture du ligament croisé antérieur

Parmi les blessures sportives reliées au genou, 20 % impliquent le ligament croisé antérieur (LCA). Le LCA étant le principal stabilisateur du genou, une lésion à cette structure engendre une importante instabilité articulaire influençant considérablement la fonction du genou. L’évaluation clinique actuelle des patients ayant une atteinte au LCA présente malheureusement des limitations importantes à la fois dans l’investigation de l’impact de la blessure et dans le processus diagnostic. Une évaluation biomécanique tridimensionnelle (3D) du genou pourrait s’avérer une avenue innovante afin de pallier à ces limitations. L’objectif général de la thèse est de démontrer la valeur ajoutée du domaine biomécanique dans (1) l’investigation de l’impact de la blessure sur la fonction articulaire du genou et dans (2) l’aide au diagnostic. Pour répondre aux objectifs de recherche un groupe de 29 patients ayant une rupture du LCA (ACLD) et un groupe contrôle de 15 participants sains ont pris part à une évaluation biomécanique 3D du genou lors de tâches de marche sur tapis roulant. L’évaluation des patrons biomécaniques 3D du genou a permis de démontrer que les patients ACLD adoptent un mécanisme compensatoire que nous avons intitulé pivot-shift avoidance gait. Cette adaptation biomécanique a pour objectif d’éviter de positionner le genou dans une condition susceptible de provoquer une instabilité antérolatérale du genou lors de la marche. Par la suite, une méthode de classification a été développée afin d’associer de manière automatique et objective des patrons biomécaniques 3D du genou soit au groupe ACLD ou au groupe contrôle. Pour cela, des paramètres ont été extraits des patrons biomécaniques en utilisant une décomposition en ondelettes et ont ensuite été classifiés par la méthode du plus proche voisin. Notre méthode de classification a obtenu un excellent niveau précision, de sensibilité et de spécificité atteignant respectivement 88%, 90% et 87%. Cette méthode a donc le potentiel de servir d’outil d’aide à la décision clinique. La présente thèse a démontré l’apport considérable d’une évaluation biomécanique 3D du genou dans la prise en charge orthopédique de patients présentant une rupture du LCA; plus spécifiquement dans l’investigation de l’impact de la blessure et dans l’aide au diagnostic.

Des typologies mécaniques à l'expérience esthétique : fonctions et mutations du genre dans le jeu vidéo

Cette thèse examine en profondeur la nature et l’application du concept de genre en jeu vidéo. Elle se divise en trois parties. La première fait l’inventaire des théories des genres en littérature et en études cinématographiques. Les propriétés essentielles du genre comme concept sont identifiées : il s’agit d’une catégorisation intuitive et irraisonnée, de nature discursive, qui découle d’un consensus culturel commun plutôt que de systèmes théoriques, et qui repose sur les notions de tradition, d’innovation et d’hybridité. Dans la deuxième partie, ces constats sont appliqués au cas du genre vidéoludique. Quelques typologies sont décortiquées pour montrer l’impossibilité d’une classification autoritaire. Un modèle du développement des genres est avancé, lequel s’appuie sur trois modalités : l’imitation, la réitération et l’innovation. Par l’examen de l’histoire du genre du first-person shooter, la conception traditionnelle du genre vidéoludique basée sur des mécanismes formels est remplacée par une nouvelle définition centrée sur l’expérience du joueur. La troisième partie développe l’expérience comme concept théorique et la place au centre d’une nouvelle conception du genre, la pragmatique des effets génériques. Dans cette optique, tout objet est une suite d’amorces génériques, d’effets en puissance qui peuvent se réaliser pourvu que le joueur dispose des compétences génériques nécessaires pour les reconnaître. Cette nouvelle approche est démontrée à travers une étude approfondie d’un genre vidéoludique : le survival horror. Cette étude de cas témoigne de l’applicabilité plus large de la pragmatique des effets génériques, et de la récursivité des questions de genre entre le jeu vidéo, la littérature et le cinéma.

Méthode numérique d'estimation du mouvement des masses molles

L’analyse biomécanique du mouvement humain en utilisant des systèmes optoélectroniques et des marqueurs cutanés considère les segments du corps comme des corps rigides. Cependant, le mouvement des tissus mous par rapport à l'os, c’est à dire les muscles et le tissu adipeux, provoque le déplacement des marqueurs. Ce déplacement est le fait de deux composantes, une composante propre correspondant au mouvement aléatoire de chaque marqueur et une composante à l’unisson provoquant le déplacement commun des marqueurs cutanés lié au mouvement des masses sous-jacentes. Si nombre d’études visent à minimiser ces déplacements, des simulations ont montré que le mouvement des masses molles réduit la dynamique articulaire. Cette observation est faite uniquement par la simulation, car il n'existe pas de méthodes capables de dissocier la cinématique des masses molles de celle de l’os. L’objectif principal de cette thèse consiste à développer une méthode numérique capable de distinguer ces deux cinématiques. Le premier objectif était d'évaluer une méthode d'optimisation locale pour estimer le mouvement des masses molles par rapport à l’humérus obtenu avec une tige intra-corticale vissée chez trois sujets. Les résultats montrent que l'optimisation locale sous-estime de 50% le déplacement des marqueurs et qu’elle conduit à un classement de marqueurs différents en fonction de leur déplacement. La limite de cette méthode vient du fait qu'elle ne tient pas compte de l’ensemble des composantes du mouvement des tissus mous, notamment la composante en unisson. Le second objectif était de développer une méthode numérique qui considère toutes les composantes du mouvement des tissus mous. Plus précisément, cette méthode devait fournir une cinématique similaire et une plus grande estimation du déplacement des marqueurs par rapport aux méthodes classiques et dissocier ces composantes. Le membre inférieur est modélisé avec une chaine cinématique de 10 degrés de liberté reconstruite par optimisation globale en utilisant seulement les marqueurs placés sur le pelvis et la face médiale du tibia. L’estimation de la cinématique sans considérer les marqueurs placés sur la cuisse et le mollet permet d'éviter l’influence de leur déplacement sur la reconstruction du modèle cinématique. Cette méthode testée sur 13 sujets lors de sauts a obtenu jusqu’à 2,1 fois plus de déplacement des marqueurs en fonction de la méthode considérée en assurant des cinématiques similaires. Une approche vectorielle a montré que le déplacement des marqueurs est surtout dû à la composante à l’unisson. Une approche matricielle associant l’optimisation locale à la chaine cinématique a montré que les masses molles se déplacent principalement autour de l'axe longitudinal et le long de l'axe antéro-postérieur de l'os. L'originalité de cette thèse est de dissocier numériquement la cinématique os de celle des masses molles et les composantes de ce mouvement. Les méthodes développées dans cette thèse augmentent les connaissances sur le mouvement des masses molles et permettent d’envisager l’étude de leur effet sur la dynamique articulaire.

On the dynamic effects of fiscal policy

Dans le sillage de la récession mondiale de 2008-09, plusieurs questions ont été soulevées dans la littérature économique sur les effets à court et à long terme de la politique budgétaire sur l’activité économique par rapport à son signe, sa taille et sa durée. Ceux-ci ont des implications importantes pour mieux comprendre les canaux de transmission et l’efficacité des politiques budgétaires, avec la politique monétaire étant poursuivi, ainsi que pour leurs retombées économiques. Cette thèse fait partie de ce regain d’intérêt de la littérature d’examiner comment les changements dans la politique budgétaire affectent l’activité économique. Elle repose alors sur trois essais: les effets macroéconomiques des chocs de dépenses publiques et des recettes fiscales, les résultats macroéconomiques de l’interaction entre les politiques budgétaire et monétaire et le lien entre la politique budgétaire et la répartition des revenus. Le premier chapitre examine les effets des chocs de politique budgétaire (chocs de dépenses publiques et chocs de recettes fiscales) sur l’économie canadienne au cours de la période 1970-2010, en s’appuyant sur la méthode d’identification des restrictions de signe développée par Mountford et Uhlig [2009]. En réponse à la récession mondiale, les autorités fiscales dans les économies avancées, dont le Canada ont généralement mis en oeuvre une approche en deux phases pour la politique budgétaire. Tout d’abord, ils ont introduit des plans de relance sans précédent pour relancer leurs économies. Par exemple, les mesures de relance au Canada, introduites à travers le Plan d’action économique du Canada, ont été projetées à 3.2 pour cent du PIB dans le budget fédéral de 2009 tandis que l’ "American Recovery and Reinvestment Act"(ARRA) a été estimé à 7 pour cent du PIB. Par la suite, ils ont mis en place des plans d’ajustement en vue de réduire la dette publique et en assurer la soutenabilité à long terme. Dans ce contexte, évaluer les effets multiplicateurs de la politique budgétaire est important en vue d’informer sur l'efficacité de telles mesures dans la relance ou non de l'activité économique. Les résultats montrent que les multiplicateurs d'impôt varient entre 0.2 et 0.5, tandis que les multiplicateurs de dépenses varient entre 0.2 et 1.1. Les multiplicateurs des dépenses ont tendance à être plus grand que les multiplicateurs des recettes fiscales au cours des deux dernières décennies. Comme implications de politique économique, ces résultats tendent à suggérer que les ajustements budgétaires par le biais de grandes réductions de dépenses publiques pourraient être plus dommageable pour l'économie que des ajustements budgétaires par la hausse des impôts. Le deuxième chapitre, co-écrit avec Constant Lonkeng Ngouana, estime les effets multiplicateurs des dépenses publiques aux Etats-Unis en fonction du cycle de la politique monétaire. Les chocs de dépenses publiques sont identifiés comme étant des erreurs de prévision du taux de croissance des dépenses publiques à partir des données d'Enquêtes des prévisionnistes professionnels et des informations contenues dans le "Greenbook". L'état de la politique monétaire est déduite à partir de la déviation du taux des fonds fédéraux du taux cible de la Réserve Fédérale, en faisant recours à une fonction lisse de transition. L'application de la méthode des «projections locales» aux données trimestrielles américaines au cours de la période 1965-2012 suggère que les effets multiplicateurs des dépenses fédérales sont sensiblement plus élevées quand la politique monétaire est accommodante que lorsqu'elle ne l'est pas. Les résultats suggèrent aussi que les dépenses fédérales peuvent stimuler ou non la consommation privée, dépendamment du degré d’accommodation de la politique monétaire. Ce dernier résultat réconcilie ainsi, sur la base d’un cadre unifié des résultats autrement contradictoires à première vue dans la littérature. Ces résultats ont d'importantes implications de politique économique. Ils suggèrent globalement que la politique budgétaire est plus efficace lorsqu'on en a le plus besoin (par exemple, lorsque le taux de chômage est élevé), si elle est soutenue par la politique monétaire. Ils ont également des implications pour la normalisation des conditions monétaires dans les pays avancés: la sortie des politiques monétaires non-conventionnelles conduirait à des multiplicateurs de dépenses fédérales beaucoup plus faibles qu'autrement, même si le niveau de chômage restait élevé. Ceci renforce la nécessité d'une calibration prudente du calendrier de sortie des politiques monétaires non-conventionnelles. Le troisième chapitre examine l'impact des mesures d'expansion et de contraction budgétaire sur la distribution des revenus dans un panel de 18 pays d'Amérique latine au cours de la période 1990-2010, avec un accent sur les deniers 40 pour cent. Il explore alors comment ces mesures fiscales ainsi que leur composition affectent la croissance des revenus des dernier 40 pour cent, la croissance de leur part de revenu ainsi que la croissance économique. Les mesures d'expansion et de contraction budgétaire sont identifiées par des périodes au cours desquels il existe une variation significative du déficit primaire corrigé des variations conjoncturelles en pourcentage du PIB. Les résultats montrent qu'en moyenne l'expansion budgétaire par la hausse des dépenses publiques est plus favorable à la croissance des revenus des moins bien-nantis que celle par la baisse des impôts. Ce résultat est principalement soutenu par la hausse des dépenses gouvernementales de consommation courante, les transferts et subventions. En outre ces mesures d’expansion budgétaire sont favorables à la réduction des inégalités car elles permettent d'améliorer la part des revenus des moins bien-nantis tout en réduisant la part des revenus des mieux-nantis de la distribution des revenus. En outre ces mesures d’expansion budgétaire sont favorables à la réduction des inégalités car elles permettent d'améliorer la part des revenus des moins bien-nantis tout en réduisant la part des revenus des mieux-nantis de la distribution des revenus. Cependant, l'expansion budgétaire pourrait soit n'avoir aucun effet sur la croissance économique ou entraver cette dernière à travers la hausse des dépenses en capital. Les résultats relatifs à la contraction budgétaire sont quelque peu mitigés. Parfois, les mesures de contraction budgétaire sont associées à une baisse de la croissance des revenus des moins bien nantis et à une hausse des inégalités, parfois l'impact de ces mesures est non significatif. Par ailleurs, aucune des mesures n’affecte de manière significative la croissance du PIB. Comme implications de politique économique, les pays avec une certaine marge de manœuvre budgétaire pourraient entamer ou continuer à mettre en œuvre des programmes de "filets de sauvetage"--par exemple les programmes de transfert monétaire conditionnel--permettant aux segments vulnérables de la population de faire face à des chocs négatifs et aussi d'améliorer leur conditions de vie. Avec un potentiel de stimuler l'emploi peu qualifié, une relance budgétaire sage par les dépenses publique courantes pourrait également jouer un rôle important pour la réduction des inégalités. Aussi, pour éviter que les dépenses en capital freinent la croissance économique, les projets d'investissements publics efficients devraient être prioritaires dans le processus d'élaboration des politiques. Ce qui passe par la mise en œuvre des projets d'investissement avec une productivité plus élevée capable de générer la croissance économique nécessaire pour réduire les inégalités.

Action following the discovery of a global association between the whole genome and adverse event risk in a clinical drug-development programme

Observation of adverse drug reactions during drug development can cause closure of the whole programme. However, if association between the genotype and the risk of an adverse event is discovered, then it might suffice to exclude patients of certain genotypes from future recruitment. Various sequential and non-sequential procedures are available to identify an association between the whole genome, or at least a portion of it, and the incidence of adverse events. In this paper we start with a suspected association between the genotype and the risk of an adverse event and suppose that the genetic subgroups with elevated risk can be identified. Our focus is determination of whether the patients identified as being at risk should be excluded from further studies of the drug. We propose using a utility function to? determine the appropriate action, taking into account the relative costs of suffering an adverse reaction and of failing to alleviate the patient's disease. Two illustrative examples are presented, one comparing patients who suffer from an adverse event with contemporary patients who do not, and the other making use of a reference control group. We also illustrate two classification methods, LASSO and CART, for identifying patients at risk, but we stress that any appropriate classification method could be used in conjunction with the proposed utility function. Our emphasis is on determining the action to take rather than on providing definitive evidence of an association. Copyright (C) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.

Probability density function estimation using orthogonal forward regression

Using the classical Parzen window estimate as the target function, the kernel density estimation is formulated as a regression problem and the orthogonal forward regression technique is adopted to construct sparse kernel density estimates. The proposed algorithm incrementally minimises a leave-one-out test error score to select a sparse kernel model, and a local regularisation method is incorporated into the density construction process to further enforce sparsity. The kernel weights are finally updated using the multiplicative nonnegative quadratic programming algorithm, which has the ability to reduce the model size further. Except for the kernel width, the proposed algorithm has no other parameters that need tuning, and the user is not required to specify any additional criterion to terminate the density construction procedure. Two examples are used to demonstrate the ability of this regression-based approach to effectively construct a sparse kernel density estimate with comparable accuracy to that of the full-sample optimised Parzen window density estimate.

Towards natural human computer interaction in BCI

BCI systems require correct classification of signals interpreted from the brain for useful operation. To this end this paper investigates a method proposed in [1] to correctly classify a series of images presented to a group of subjects in [2]. We show that it is possible to use the proposed methods to correctly recognise the original stimuli presented to a subject from analysis of their EEG. Additionally we use a verification set to show that the trained classification method can be applied to a different set of data. We go on to investigate the issue of invariance in EEG signals. That is, the brain representation of similar stimuli is recognisable across different subjects. Finally we consider the usefulness of the methods investigated towards an improved BCI system and discuss how it could potentially lead to great improvements in the ease of use for the end user by offering an alternative, more intuitive control based mode of operation.

An orthogonal forward regression technique for sparse kernel density estimation

Using the classical Parzen window (PW) estimate as the desired response, the kernel density estimation is formulated as a regression problem and the orthogonal forward regression technique is adopted to construct sparse kernel density (SKD) estimates. The proposed algorithm incrementally minimises a leave-one-out test score to select a sparse kernel model, and a local regularisation method is incorporated into the density construction process to further enforce sparsity. The kernel weights of the selected sparse model are finally updated using the multiplicative nonnegative quadratic programming algorithm, which ensures the nonnegative and unity constraints for the kernel weights and has the desired ability to reduce the model size further. Except for the kernel width, the proposed method has no other parameters that need tuning, and the user is not required to specify any additional criterion to terminate the density construction procedure. Several examples demonstrate the ability of this simple regression-based approach to effectively construct a SKID estimate with comparable accuracy to that of the full-sample optimised PW density estimate. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Sparse modeling using orthogonal forward regression with PRESS statistic and regularization

The paper introduces an efficient construction algorithm for obtaining sparse linear-in-the-weights regression models based on an approach of directly optimizing model generalization capability. This is achieved by utilizing the delete-1 cross validation concept and the associated leave-one-out test error also known as the predicted residual sums of squares (PRESS) statistic, without resorting to any other validation data set for model evaluation in the model construction process. Computational efficiency is ensured using an orthogonal forward regression, but the algorithm incrementally minimizes the PRESS statistic instead of the usual sum of the squared training errors. A local regularization method can naturally be incorporated into the model selection procedure to further enforce model sparsity. The proposed algorithm is fully automatic, and the user is not required to specify any criterion to terminate the model construction procedure. Comparisons with some of the existing state-of-art modeling methods are given, and several examples are included to demonstrate the ability of the proposed algorithm to effectively construct sparse models that generalize well.

The neuropsychology of male adults with High-Functioning Autism or Asperger Syndrome

Autism Spectrum Disorder (ASD) is diagnosed on the basis of behavioral symptoms, but cognitive abilities may also be useful in characterizing individuals with ASD. One hundred seventy-eight high-functioning male adults, half with ASD and half without, completed tasks assessing IQ, a broad range of cognitive skills, and autistic and comorbid symptomatology. The aims of the study were, first, to determine whether significant differences existed between cases and controls on cognitive tasks, and whether cognitive profiles, derived using a multivariate classification method with data from multiple cognitive tasks, could distinguish between the two groups. Second, to establish whether cognitive skill level was correlated with degree of autistic symptom severity, and third, whether cognitive skill level was correlated with degree of comorbid psychopathology. Fourth, cognitive characteristics of individuals with Asperger Syndrome (AS) and high-functioning autism (HFA) were compared. After controlling for IQ, ASD and control groups scored significantly differently on tasks of social cognition, motor performance, and executive function (P's < 0.05). To investigate cognitive profiles, 12 variables were entered into a support vector machine (SVM), which achieved good classification accuracy (81%) at a level significantly better than chance (P < 0.0001). After correcting for multiple correlations, there were no significant associations between cognitive performance and severity of either autistic or comorbid symptomatology. There were no significant differences between AS and HFA groups on the cognitive tasks. Cognitive classification models could be a useful aid to the diagnostic process when used in conjunction with other data sources-including clinical history.

Spatio-temporal variability of polynya dynamics and ice production in the Laptev Sea between the winters of 1979/80 and 2007/08

Polynyas in the Laptev Sea are examined with respect to recurrence and interannual wintertime ice production.We use a polynya classification method based on passive microwave satellite data to derive daily polynya area from long-term sea-ice concentrations. This provides insight into the spatial and temporal variability of open-water and thin-ice regions on the Laptev Sea Shelf. Using thermal infrared satellite data to derive an empirical thin-ice distribution within the thickness range from 0 to 20 cm, we calculate daily average surface heat loss and the resulting wintertime ice formation within the Laptev Sea polynyas between 1979 and 2008 using reanalysis data supplied by the National Centers for Environmental Prediction, USA, as atmospheric forcing. Results indicate that previous studies significantly overestimate the contribution of polynyas to the ice production in the Laptev Sea. Average wintertime ice production in polynyas amounts to approximately 55 km39 27% and is mostly determined by the polynya area, wind speed and associated large-scale circulation patterns. No trend in ice production could be detected in the period from 1979/80 to 2007/08.

Lot sizing and furnace scheduling in small foundries

A lot sizing and scheduling problem prevalent in small market-driven foundries is studied. There are two related decision levels: (I the furnace scheduling of metal alloy production, and (2) moulding machine planning which specifies the type and size of production lots. A mixed integer programming (MIP) formulation of the problem is proposed, but is impractical to solve in reasonable computing time for non-small instances. As a result, a faster relax-and-fix (RF) approach is developed that can also be used on a rolling horizon basis where only immediate-term schedules are implemented. As well as a MIP method to solve the basic RF approach, three variants of a local search method are also developed and tested using instances based on the literature. Finally, foundry-based tests with a real-order book resulted in a very substantial reduction of delivery delays and finished inventory, better use of capacity, and much faster schedule definition compared to the foundry`s own practice. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Hyperfine interaction studies with (181)Ta and (111)Cd probes in the compound Ti(2)Ag

By using the time-differential perturbed angular correlation technique, the electric field gradients (EFG) at (181)Hf/(181)Ta and (111)In/(111)Cd probe sites in the MoSi(2)-type compound Ti(2)Ag have been measured as a function of temperature in the range from 24 to 1073 K. Ab initio EFG calculations have been performed within the framework of density functional theory using the full-potential augmented plane wave + local orbitals method as implemented in the WIEN2k package. These calculations allowed assignments of the probe lattice sites. For Ta, a single well-defined EFG with very weak temperature dependence was established and attributed to the [4(e)4mm] Ti site. For (111)Cd probes, two of the three measured EFGs are well defined and correlated with substitutional lattice sites, i.e. both the [4(e)4mm] Ti site and the [2(a)4/mmm] Ag site.

ENHANCING MULTISCALE FRACTAL DESCRIPTORS USING FUNCTIONAL DATA ANALYSIS

This work presents a novel approach in order to increase the recognition power of Multiscale Fractal Dimension (MFD) techniques, when applied to image classification. The proposal uses Functional Data Analysis (FDA) with the aim of enhancing the MFD technique precision achieving a more representative descriptors vector, capable of recognizing and characterizing more precisely objects in an image. FDA is applied to signatures extracted by using the Bouligand-Minkowsky MFD technique in the generation of a descriptors vector from them. For the evaluation of the obtained improvement, an experiment using two datasets of objects was carried out. A dataset was used of characters shapes (26 characters of the Latin alphabet) carrying different levels of controlled noise and a dataset of fish images contours. A comparison with the use of the well-known methods of Fourier and wavelets descriptors was performed with the aim of verifying the performance of FDA method. The descriptor vectors were submitted to Linear Discriminant Analysis (LDA) classification method and we compared the correctness rate in the classification process among the descriptors methods. The results demonstrate that FDA overcomes the literature methods (Fourier and wavelets) in the processing of information extracted from the MFD signature. In this way, the proposed method can be considered as an interesting choice for pattern recognition and image classification using fractal analysis.

On estimation and influence diagnostics for the Grubbs` model under heavy-tailed distributions

The Grubbs` measurement model is frequently used to compare several measuring devices. It is common to assume that the random terms have a normal distribution. However, such assumption makes the inference vulnerable to outlying observations, whereas scale mixtures of normal distributions have been an interesting alternative to produce robust estimates, keeping the elegancy and simplicity of the maximum likelihood theory. The aim of this paper is to develop an EM-type algorithm for the parameter estimation, and to use the local influence method to assess the robustness aspects of these parameter estimates under some usual perturbation schemes, In order to identify outliers and to criticize the model building we use the local influence procedure in a Study to compare the precision of several thermocouples. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.