Semiautomatic Detection of Scoliotic Rib Borders From Posteroanterior Chest Radiographs

3-D assessment of scoliotic deformities relies on an accurate 3-D reconstruction of bone structures from biplanar X-rays, which requires a precise detection and matching of anatomical structures in both views. In this paper, we propose a novel semiautomated technique for detecting complete scoliotic rib borders from PA-0° and PA-20° chest radiographs, by using an edge-following approach with multiple-path branching and oriented filtering. Edge-following processes are initiated from user starting points along upper and lower rib edges and the final rib border is obtained by finding the most parallel pair among detected edges. The method is based on a perceptual analysis leading to the assumption that no matter how bent a scoliotic rib is, it will always present relatively parallel upper and lower edges. The proposed method was tested on 44 chest radiographs of scoliotic patients and was validated by comparing pixels from all detected rib borders against their reference locations taken from the associated manually delineated rib borders. The overall 2-D detection accuracy was 2.64 ± 1.21 pixels. Comparing this accuracy level to reported results in the literature shows that the proposed method is very well suited for precisely detecting borders of scoliotic ribs from PA-0° and PA-20° chest radiographs.CIHR / IRS

Développement d'une méthodologie d'estimation de l'utilisation des ressources mémoires sur une puce DSP multi-noyaux

Ce mémoire présente le développement d'une méthodologie d'estimation des ressources mémoires utilisées par des applications de traitement du signal sur un circuit DSP multinoyaux. L'estimation est effectuée à partir de représentations haut niveau des applications dans l'environnement de modélisation Matlab/Simulink. Le domaine d'application visé par la méthodologie est celui des communicafions numériques sans fil. Ainsi, la méthodologie a été vérifiée sur plusieurs fonctions de traitement du signal numérique couramment utilisé dans ce domaine d'application. Il est démontré qu'il est possible, à partir de représentations Embedded Matlab Function, d'estimer la quantité de mémoire requise par les fonctions sur un noyau de processeur DSP

Impacts of intraguild predation on Arctic copepod communities

Communities of large copepods form an essential hub of matter and energy fluxes in Arctic marine food webs. Intraguild predation on eggs and early larval stages occurs among the different species of those communities and it has been hypothesized to impact its structure and function. In order to better understand the interactions between dominant copepod species in the Arctic, we conducted laboratory experiments that quantified intraguild predation between the conspicuous and omnivorous Metridia longa and the dominant Calanus hyperboreus. We recorded individual egg ingestion rates for several conditions of temperature, egg concentration, and alternative food presence. In each of these experiments, at least some females ingested eggs but individual ingestion rates were highly variable. The global mean ingestion rate of M. longa on C. hyperboreus eggs was 5.8 eggs ind−1 d−1, or an estimated 37% of M. longa daily metabolic need. Among the different factors tested and the various individual traits considered (prosome length, condition index), only the egg concentration had a significant and positive effect on ingestion rates. We further explored the potential ecological impacts of intraguild predation in a simple 1D numerical model of C. hyperboreus eggs vertical distribution in the Amundsen Gulf. Our modeling results showed an asymmetric relationship in that M. longa has little potential impact on the recruitment of C. hyperboreus (<3% egg standing stock removed by IGP at most) whereas the eggs intercepted by the former can account for a significant portion of its metabolic requirement during winter (up to a third)

COMPUTATIONAL INVESTIGATIONS OF PYROLYSIS IN POROUS MEDIA:IMPACT OF HEAT AND MASS TRANSFER

ABSTRACT The present paper deals with impact of heat and mass transfer on pyrolysis mechanisms in a porous media. Importance of porous medium anisotropy is addressed by using a twodimensional simulation of the problem. To do so, the energy equation is discretized in space by a central differencing while modeling of mass transfer is based on pressure instead of velocity formulation. The kinetics is assumed to follow the lumped-parameter model which is mainly described by a three competitive reactions scheme. Results shed light on the role of grain over the pyrolytic behavior. The grain structure is found to strongly affect heat conduction as well as flows of volatile products through the pores. KEYWORD

Fine tuning Exo2, a small molecule inhibitor of secretion and retrograde trafficking pathways in mammalian cells

The small molecule 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde (5,6,7,8-tetrahydro[1]benzothieno[2,3- d]pyrimidin-4-yl)hydrazone (Exo2) stimulates morphological changes at the mammalian Golgi and trans-Golgi network that are virtually indistinguishable from those induced by brefeldin A. Both brefeldin A and Exo2 protect cells from intoxication by Shiga(-like) toxins by acting on other targets that operate at the early endosome, but do so at the cost of high toxicity to target cells. The advantage of Exo2 is that it is much more amenable to chemical modification and here we report a range of Exo2 analogues produced by modifying the tetrahydrobenzothienopyrimidine core, the vanillin moiety and the hydrazone bond that links these two. These compounds were examined for the morphological changes they stimulated at the Golgi stack, the trans Golgi network and the transferrin receptor-positive early endosomes and this activity correlated with their inherent toxicity towards the protein manufacturing ability of the cell and their protective effect against toxin challenge. We have developed derivatives that can separate organelle morphology, target specificity, innate toxicity and toxin protection. Our results provide unique compounds with low toxicity and enhanced specificity to unpick the complexity of membrane trafficking networks

Détection semi-automatique des contours des côtes à partir de radiographies thoraciques postéro-antérieures de patients scoliotiques

Anatomie du squelette du tronc -- Scoliose -- Reconstruction 3D par stéréoradiographie -- Détection anatomique des côtes -- Objectifs de recherche -- Détection semi-automatique des contours de côtes scoliotiques à partir de radiographies thoraciques postéro-antérieures -- Semi-automatic detection of scoliotic rib borders from postero-anterior chest radiographs -- Éléments complémentaires de méthodologie -- Suppression des objets de calibrage -- Récupération automatique des côtes incomplètes -- Interface graphique et correction manuelle -- Méthode de validation -- Résultats visuels additionnels -- Résultats comparatifs selon le niveau de correction manuelle -- Temps de calcul

Modélisation numérique multiphysiques couplés (application à un projectile en écoulement supersonique)

POITIERS-ENS Mécanique Aérot (860622301) / SudocSudocFranceF

Analyse numérique des écoulements internes au sein des moteurs à propergol solide. Vers une prise en compte des mécanismes instationnaires couplés

La caractérisation et la simulation des écoulements internes au sein des moteurs àpropergol solide, en considérant des mécanismes physiques fortement couplés, constituentl objectif principal de ce mémoire de thèse. Dans cette optique, la conjonction entrefluide/régression de surface/couplage fluide structure a imposé de déployer une stratégiepropre lors du développement de la modélisation numérique. En effet, le modèle intègre untraitement de frontière immergée couplé avec un suivi de frontière mobile afin de pouvoirrendre compte de la formidable variation géométrique interne subie au cours d un tir. Côtéfluide, un maillage automatique est nécessaire et la gestion de ce dernier s appuie sur undéveloppement récursif avec structure hiérarchisée de type 2n tree. Une attention particulièrea été portée sur le solveur lui-même avec une approche explicite en temps et un schémanumérique basé sur l approche de Roe avec limiteur de flux au second ordre. Des cas testsont été réalisés afin de valider le solveur et les différentes conditions aux limites introduites,notamment des conditions spécifiques développées pour les besoins de simulation. Lespremiers résultats soulignent tout l intérêt du modèle proposé et sauf erreur de notre part,pour la première fois, l analyse des sources tourbillonnaires responsables des instabilités ausein de ces moteurs a été étudiée en intégrant les effets du changement continu de géométrie.Finalement, la faisabilité d une interaction forte entre solveur fluide et solveur solide a étéréalisée sur un modèle simplifié d un moteur segmenté.L ensemble des développements permet un accès aux mécanismes couplés complexeset aux fortes interactions au sein des moteurs à propergol solide et offre de nouvellesperspectives dans la caractérisation des mécanismes fortement couplés.Characterization and simulation of internaI flow within the solid rocket motors, considering the physicalmechanisms strongly coupled, are the main focus of this thesis objective. In this context, the conjunctionbetween fluid/regression surface/fluid coupling structure imposed deploy c1ean during the development ofnumerical modeling strategy. Indeed, the model incorporates treatment coupled with an immersed boundarytracking moving boundary in order to realize the tremendous internai geometric variation experienced during ashot. Fluid side, an automatic mesh is required and the management of the latter is based on a recursivehierarchical structure development with type 2" tree. Particular attention was paid to the solver itself with anexplicit approach to time and a numerical scheme based on the approach of Roe with flow limiter in the secondorder. Tests cases were conducted to validate the sol ver and different boundary conditions introduced, inc1udingspecific conditions developed for the purpose of simulation. The first results emphasize the interest of theproposed and unless our error model, for the first time, the analysis of the sources responsible vortex instabilitiesin these engines has been studied by incorporating the effects of continuous change in geometry. Finally, thefeasibility of a strong interaction between fluid and solid solver was conducted on a simplified model of a multiengine.AlI the developments allows access to complex mechanisms coupled and strong interactions in solidrocket motors and off ers new insights into the characterization of strongly coupled mechanisms.POITIERS-ENS Mécanique Aérot (860622301) / SudocSudocFranceF

Etude par simulations numériques instationnaires de l'écoulement dans les moteurs à propergol solide

Cette étude est consacrée à l'analyse par simulations numériques instationnaires tridimensionnelles LES de la transition laminaire-turbulent dans un canal à injection pariétale représentatif de l'écoulement dans les chambres de moteurs à propergol solide. Pour déclencher le phénomène de transition vers la turbulence avec la méthode LES, il a été nécessaire d'introduire des fluctuations dans l'écoulement. Cette étude se focalise sur la recherche d'une méthodologie de calcul permettant de générer des perturbations dans l'écoulement. Une première méthode, basée sur le comportement du schéma numérique du code de calcul CEDRE de l'ONERA, a été utilisée pour générer des fluctuations dans l'écoulement. Une deuxième méthode prenant en compte les données expérimentales relevées sur le montage en gaz froid VECLA de l'ONERA a ensuite 't' développée. Cette dernière utilise une modélisation stochastique dans le cadre de l'equation de Langevin. Après implantation de cette méthode de calcul stochastique dans le code CEDRE, une étude spécifique a été menée pour analyser le comportement du modèle en relation avec la problématique de l'écoulement transitionnel dans le canal avec injection pariétale. Les simulations numériques instationnaires LES de l'écoulement en transition dans le montage VECLA ont ensuite été réalisées avec le code de calcul CEDRE. Les résultats ont été confrontés aux données expérimentales ainsi qu'a une simulation stationnaire RANS de l'écoulement. Les résultats mettent en évidence l'intérêt de la modélisation stochastique de Langevin sur la description du champ fluctuant dans le canal avec injection pariétale.This study focuses on the analysis of the laminar-turbulent transition of the flowfield in a channel with fluid injection through a porous wall. Such a configuration is representative of the flowfield inside solid rocket motors. The flowfield is obtained thanks to unsteady three-dimensional LES numerical computations. In order to trigger the transition from a laminar state to a turbulent one using LES approach, it turns out to be necessary to introduce some perturbation in the flowfield. This study concentrates on searching a method to generate such perturbations. A first attempt has been made using the properties of the numerical scheme of the CEDRE CFD code of ONERA. A second approach that enables to take into account some experimental data has been developed. The experimental data is provided from the VECLA cold-gas setup of ONERA. This second method is based on the stochastic model from the Langevin equation. This equation has been implemented in the CEDRE code. A numerical study of the behaviour of such a model for the simulation of the transitional state of the flowfield obtained in channel with fluid injection through a porous wall has been done. The three-dimensional unsteady LES simulations of the flowfield in the VECLA setup have then been carried out using the CEDRE code. The results have been compared with the experimental data and with the results from a RANS computation. The benefit of using the stochastic equation of Langevin for the simulation of the turbulent quantities of such a flowfield has been pointed out.POITIERS-ENS Mécanique Aérot (860622301) / SudocPOITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF

Caractérisation d'un milieu poreux réactif soumis à de forts flux de chaleur (application au bois Redwood)

La compréhension des processus de dégradation thermique en milieu poreux réactif est l'objectif principal de ce mémoire. Le comportement d'un échantillon de redwood soumis à de forts flux de chaleur a été étudié numériquement et expérimentalement. Le modèle numérique développé permet de décrire les principaux modes de transferts, la réaction de pyrolyse et la transformation de la matrice solide associée. Il conduit à la résolution d'un système différentiel, non linéaire, couplé. L'anisotropie du matériau a également été prise en compte grâce à une modélisation bidimensionnelle. Expérimentalement, deux bancs d'essais ont été développés afin d étudier la pyrolyse sous atmosphère inerte et oxydante. L'étude de la pyrolyse sous atmosphère inerte a fait ressortir le phénomène de propagation du front de réaction, modulé en intensité par un amortissement progressif du processus. Une analyse détaillée des transferts a permis d expliciter le mécanisme de propagation. Une vitesse caractérisant cette propagation a été définie, numériquement et expérimentalement. Sous atmosphère oxydante, il a été montré que les réactions d'oxydation du charbon en surface constituent un apport de chaleur trois fois plus important que le flux incident, permettant ainsi le déclenchement et la propagation de la pyrolyse dès les faibles flux. Enfin, la prise en compte de l'anisotropie de la structure a soulevé un résultat paradoxal: le front de pyrolyse se propage plus vite dans la direction perpendiculaire aux fibres (direction caractérisée par une conductivité thermique plus faible).The major purpose of this study is a better understanding of mechanisms involved in thermal degradation of porous medium (wood for instance). Numerical and experimental investigations have been carried out. A non linear coupled differential set of equations had to be solved to describe heat and mass transfer, pyrolysis reaction and the induced solid matrix transformation. Inclusion of anisotropy has been performed using 2D-simulation. Two experimental set up have been used to investigate pyrolysis under inert and ambient atmosphere. The reactive zone has been found to be very thin compared to slab length and to propagate into the sample as time proceeds. A pyrolysis front velocity has been defined experimentally and numerically. A detailed analysis of heat and mass transfer in the sample provided an improved understanding of the front propagation mechanism. Heat conduction has been found to play a major role in the heat balance whereas chemical reactions contribution has been shown to be negligible. Under oxidative atmosphere, smoldering combustion occurs at the irradiated surface and has been shown to supply three times more heat than incident heat flux so that pyrolysis starts at lower incident heat fluxes. Inclusion of structure anisotropy leads to a paradox: pyrolysis front propagates more rapidly across than along the fibres (although heat conductivity is lower across than along fibres).POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF