Quality estimation of synthesis methods of fractional Brownian motion

This work presents a set of tests which allows to estimate the quality of synthesis methods of fractional Brownian motion . Three statistical tests are necessary and sufficient . The first one is to check that the random process is Gaussian, the second one is a stationarity test of the process increments and the last one is to verify that these increments are statistically similar. Five synthesis methods among the most well known are implemented : the midpoint displacement method, the synthesis by inverse fast Fourie r transform, the simulation by Cholesky decomposition of the increments covariance matrix, the Weierstrass–Mandelbrot functio n and finally a wavelets synthesis . Only the Weierstrass—Mandelbrot function and the Cholesky decomposition method give prope r results .Cet article a pour but de présenter un ensemble de tests permettant d'évaluer la qualité des méthodes de synthèse du mouvement brownien fractionnaire. Pour ce faire, trois tests statistiques sont nécessaires et suffisants. Le premier consiste à vérifier que le processus aléatoire synthétisé est gaussien, le deuxième est un test de stationnarité des incréments du processus et le dernier permet de vérifier que ces mêmes incréments sont statistiquement similaires. A l'aide de ces tests, cinq méthodes de synthèse parmi les plus connues sont évaluées: la méthode du «midpoint displacement», la la synthèse par transformée de Fourier rapide inverse, la génération par décomposition de Cholesky de la matrice de covariance des incréments, la synthèse par la fonction de Weierstrass-Mandelbrot et enfin une synthèse par ondelettes. Les résultats montrent que seules les syntheses par la fonction de Weierstrass-Mandelbrot et par décomposition de Cholesky sont globallement satisfaisantes

Nouvelle approche de modélisation de milieux poreux. Application à l'os trabéculaire

Dans de nombreux domaines tels que la science des matériaux ou l'imagerie médicale, il est intéressant d'évaluer les propriétés mécaniques d'une structure. Pour ce faire, l'analyse par éléments finis est souvent utilisée. Cependant, son application à des milieux poreux complexes est limitée, car le nombre d'éléments nécessaires pour représenter la structure interne est très grand. Dans cette communication, nous proposons une nouvelle approche par éléments finis qui prend en compte la topologie de la structure étudiée. Pour cela, nous implémentons et améliorons une technique récente basée sur le squelette 3D, permettant de caractériser des milieux poreux complexes. Chaque travée de la structure interne peut alors être représentée par une chaîne de poutres rectilignes auxquelles sont attribuées les propriétés de l'arche. Cette approche permet de réduire considérablement le temps de calcul nécessaire à la simulation mécanique par éléments finis tout en présentant une bonne adéquation avec une technique de référence. Nous avons évalué cette technique sur des vecteurs de test, puis appliqué notre méthode sur des échantillons d'os trabéculaire afin d'en quantifier précisément l'élasticité. Ce nouveau procédé de modélisation donne de meilleurs résultats de rigidité par rapport aux techniques à éléments poutre existantes sur des vecteurs de test. Cette tendance se confirme également lors de son application à l'étude de la microarchitecture de l'os trabéculaire

Analyse fractale par morceaux de radiographies osseuses

- L'objectif de cette étude est de proposer, à partir du mouvement brownien fractionnaire (fBm) de paramètre H, un modèle plus général qui puisse englober des phénomènes présentant un caractère fractal par morceaux lors d'une analyse en fréquence. Ce nouveau modèle est appelé pfBm de paramètres Ho en basse fréquence, Hi en haute fréquence, ces deux régimes étant séparés par une fréquence de coupure γ. Pour Ho=Hi=H, le pfBm se réduit au fBm, lui même étant le mouvement brownien pour H=0.5. Nous pensons que le pfBm fournit ainsi un outil plus flexible que le fBm pour l'expérimentateur. Nous avons montré que ce processus a des incréments stationnaires et qu'il est autosimilaire de paramètre Ho pour les basses fréquences et de paramètre Hi pour les hautes fréquences. Nous avons alors étudié des radiographies trabéculaires osseuses qui présentent ce caractère bifractal. Les résultats montrent que l'analyse fractale par morceaux est plus efficace que l'analyse fractale standard pour diagnostiquer les modifications de la micro-architecture osseuse liées à l'ostéoporose

Caractérisation de milieux poreux par étude de leur géométrie 3D : Application à l'os trabéculaire

Cette communication présente le développement d'un ensemble d'outils permettant de caractériser un milieu poreux tel que l'os trabéculaire. Ce travail est basé sur une nouvelle technique permettant de localiser et d'individualiser les arches du milieu poreux. Nous nous intéressons principalement à la mesure d'anisotropie en 3 dimensions et au calcul d'indices d'orientation et de courbure pour chaque travée. Les différentes techniques mises en place sont comparées sur 2 populations différentes composées d'échantillons osseux ostéoporotiques et coxarthriques. Nous montrons que seuls les indices de courbure des travées permettent de discriminer de manière significative les 2 populations étudiées

Relation entre la régularité de fractals 3D et celle de leurs projections 2D. Application à l'os trabéculaire

Deux des auteurs ont récemment établi que la régularité Rn d'un fractal continu isotrope de dimension n (nD) est égale à celle sa projection Rn-1 dans un espace (n-1)D diminuée de 0.5, ou plus clairement, Rn = Rn-1 - 0.5. Dans un premier temps, l'objectif de cette étude est d'expliquer brièvement ce résultat et de l'illustrer sur des volumes fractals synthétiques, continus et binaires, et leurs projections. Pour les fractals continus, les résultats sont proches de eux qu'il convient de trouver pour H faible. Pour H élevé, il apparaît des difficultés liées essentiellement aux défauts de la méthode de synthèse retenue. Pour les fractals binaires, l'écart de 0.5 qu'il est possible de trouver entre la régularité du volume et celle de sa projection n'est pas clairement établie. Dans un deuxième temps, nous avons expérimentalement étudié si cette relation est valide pour l'os trabéculaire et sa projection. Nous avons analysé 22 échantillons de tête de fémur imagés par micro-scanner. Nous trouvons une différence entre la régularité 2D et celle en 3D de 0.53 ± 0.046. Ceci indique que le la relation qui lie la régularité 3D d'un volume fractal à celle de sa projection s'applique pour cet objet binaire. Une simple mesure 2D permettrait alors de quantifier la structure trabéculaire 3D et pourrait se révéler d'une grande force pour le diagnostic précoce de l'ostéoporose

mRNA accumulation in the Cajal bodies of the diplotene larch microsporocyte

In microsporocytes of the European larch, we demonstrated the presence of several mRNAs in spherical nuclear bodies. In the nuclei of microsporocytes, we observed up to 12 bodies, ranging from 0.5 to 6 μm in diameter, during the prophase of the first meiotic division. Our previous studies revealed the presence of polyadenylated RNA (poly(A) RNA) in these bodies, but did not confirm the presence of nascent transcripts or splicing factors of the SR family. The lack of these molecules precludes the bodies from being the sites of synthesis and early maturation of primary transcripts (Kołowerzo et al., Protoplasma 236:13–19, 2009). However, the bodies serve as sites for the accumulation of splicing machinery, including the Sm proteins and small nuclear RNAs. Characteristic ultrastructures and the molecular composition of the nuclear bodies, which contain poly(A) RNA, are indicative of Cajal bodies (CBs). Here, we demonstrated the presence of several housekeeping gene transcripts—α-tubulin, pectin methylesterase, peroxidase and catalase, ATPase, and inositol-3-phosphate synthase—in CBs. Additionally, we observed transcripts of the RNA polymerase II subunits RPB2 and RPB10 RNA pol II and the core spliceosome proteins mRNA SmD1, SmD2, and SmE. The co-localization of nascent transcripts and mRNAs indicates that mRNA accumulation/storage, particularly in CBs, occurs in the nucleus of microsporocytes

Gonadectomy in conditions affecting sex development: a registry-based cohort study

Objectives To determine trends in clinical practice for individuals with DSD requiring gonadectomy. Design Retrospective cohort study. Methods Information regarding age at gonadectomy according to diagnosis; reported sex; time of presentation to specialist centre; and location of centre from cases reported to the International DSD Registry and who were over 16 years old in January 2019. Results Data regarding gonadectomy were available in 668 (88%) individuals from 44 centres. Of these, 248 (37%) (median age (range) 24 (17, 75) years) were male and 420 (63%) (median age (range) 26 (16, 86) years) were female. Gonadectomy was reported from 36 centres in 351/668 cases (53%). Females were more likely to undergo gonadectomy (n = 311, P < 0.0001). The indication for gonadectomy was reported in 268 (76%). The most common indication was mitigation of tumour risk in 172 (64%). Variations in the practice of gonadectomy were observed; of the 351 cases from 36 centres, 17 (5%) at 9 centres had undergone gonadectomy before their first presentation to the specialist centre. Median age at gonadectomy of cases from high-income countries and low-/middle-income countries (LMIC) was 13.0 years (0.1, 68) years and 16.5 years (1, 28), respectively (P < 0.0001) with the likelihood of long-term retention of gonads being higher in LMIC countries. Conclusions The likelihood of gonadectomy depends on the underlying diagnosis, sex of rearing and the geographical setting. Clinical benchmarks, which can be studied across all forms of DSD will allow a better understanding of the variation in the practice of gonadectomy

Subchondral tibial bone texture predicts the incidence of radiographic knee osteoarthritis: data from the Osteoarthritis Initiative

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A discriminative shape-texture convolutional neural network for early diagnosis of knee osteoarthritis from X-ray images.

Knee Osteoarthritis (OA) is one of the most common causes of physical disability worldwide associated with a significant personal and socioeconomic burden. Deep Learning approaches based on Convolutional Neural Networks (CNNs) achieved remarkable improvements in knee OA detection. Despite this success, the problem of early knee OA diagnosis from plain radiographs remains a challenging task. This is due to the high similarity between the X-ray images of OA and non-OA subjects and the disappearance of texture information regarding bone microarchitecture changes in the top layers during the learning process of the CNN models. To address these issues, we propose a Discriminative Shape-Texture Convolutional Neural Network (DST-CNN), which automatically diagnoses early knee OA from X-ray images. The proposed model incorporates a discriminative loss to improve class separability and deal with high inter-class similarities. In addition, a new Gram Matrix Descriptor (GMD) block is embedded in the CNN architecture to compute texture features from several intermediate layers and combine them with the shape features in the top layers. We show that merging texture features with deep ones leads to better prediction of the early stages of OA. Comprehensive experimental results on two large public databases, Osteoarthritis Initiative (OAI) and Multicenter Osteoarthritis Study (MOST) demonstrate the potential of the proposed network. Ablation studies and visualizations are provided for a detailed understanding of our proposed approach