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Climate change adaptation policy formulation among local governments: A policy instruments approach
No full textThe consequences of rising greenhouse gas emissions are already being experienced around the world in the form of increasingly frequent and intense extreme weather events, fluctuating precipitation levels and prolonged droughts, changing patterns of vector-borne diseases, and growing pressures on species and natural habitats. Our ability to successfully adapt to the changing environment is one of the most significant challenges facing communities and governments in this century. Scientific interest in climate change adaptation has grown dramatically over the past two decades, and a distinct literature has emerged around adaptation policy that aims to understand why and how governments are engaging with adaptation. The growth of empirical adaptation research, however, has largely outpaced conceptual and theoretical development in our understanding of what defines adaptation as a policy issue. This is resulting in a fragmented literature that makes knowledge accumulation across studies challenging.The aim of this thesis is to advance the conceptual foundations of adaptation policy research by proposing an approach that is rooted in public policy theories on policy instrument choice. This research is guided by three overarching objectives:1.To overcome the ‘dependent variable problem’ in adaptation research, which is reflected in ambiguity over exactly what it is that adaptation policy scholars seek to understand and explain;2.To apply theory on policy instrument choice to explain emerging adaptation policy approaches at the local government level; and3.To continue developing comparative perspectives on adaptation policy research. Findings from this work indicate that emerging local adaptation policy approaches are highly complex in nature, with policy goals and instruments spanning a number of climate change impacts and administrative units. Policy instrument choices are influenced both by local and country-level contextual circumstances, underlining the influence of inter-governmental institutional arrangements on local policy development. Furthermore, differences in adaptation policy framing by local governments are observable across country contexts, which suggests that distinct adaptation policy approaches may be emerging across countries. Chapter 3 situates the analytical focus of this research on local governments within the emerging multilevel governance landscape of climate change adaptation that is being formalized through international climate change agreements. Chapter 4 of the thesis develops a conceptualization of adaptation policy that is grounded in the idea of policy mixes and demonstrates this approach by characterizing the nature of adaptation policy portfolios across 125 local governments in Canada, France, Germany, Netherlands, and the United Kingdom. Chapter 5 seeks to explain policy instrument choices among these local governments using a model of policy implementation styles proposed in the policy instruments literature. Chapter 6 of the thesis turns to consider the current state of comparative research methods in adaptation governance research and proposes that the introduction of computational text analysis techniques, specifically topic modelling, can contribute new perspectives in adaptation policy research. Chapter 7 of the thesis uses topic modelling to identify adaptation policy frames from the local policy documents analyzed in Chapters 4 and 5. Chapter 8 concludes the thesis with a reflection on key findings and contributions, policy implications, and needs for future research.Les conséquences de l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre se font déjà ressentir dans le monde entier, sous forme d'événements météorologiques extrêmes de plus en plus fréquents et intenses, de fluctuations au niveau des précipitations et des sécheresses prolongées, de changements à l’étendue des maladies à vecteur et de pressions croissantes sur des habitats naturels. Notre capacité à nous adapter avec succès à un environnement en mutation est l'un des défis les plus importants auxquels les communautés et les gouvernements doivent faire face au cours de ce siècle. L’intérêt scientifique pour l’adaptation aux changements climatiques a considérablement augmenté, et une littérature distincte est apparue autour des politiques d’adaptation qui visent à comprendre pourquoi et comment les gouvernements s’intéressent à l’adaptation. Le but de cette thèse est de faire progresser les fondements conceptuels de la recherche sur les politiques d’adaptation en proposant une approche enracinée dans les théories des politiques publiques sur le choix des instruments politiques. Cette recherche est guidée par trois objectifs généraux:1.Surmonter le problème de «variable dépendante» dans la recherche sur l’adaptation, ce qui se traduit par une ambiguïté quant à ce que les spécialistes de la politique de l’adaptation cherchent à comprendre et à expliquer;2.Appliquer la théorie sur le choix des instruments de politique pour expliquer les nouvelles approches en matière de politique d'adaptation au niveau des administrations locales; et3.Continuer à développer des perspectives comparatives en matière de recherche sur les politiques d’adaptation.Les résultats de ces travaux indiquent que les approches politiques émergentes en matière d’adaptation locale sont de nature très complexe, avec des objectifs et des instruments politiques couvrant un certain nombre d’impacts des changements climatiques et d’entités administratives. Les choix d’instruments politiques sont influencés à la fois par les circonstances contextuelles locales et nationales, soulignant l’influence des arrangements institutionnels intergouvernementaux sur l’élaboration des politiques locales. En outre, les différences de formulation des politiques d'adaptation par les gouvernements locaux sont observables d'un contexte national à l'autre, ce qui suggère que des approches distinctes en matière de politique d'adaptation pourraient émerger d'un pays à l'autre.Le chapitre 3 place l’accent analytique de cette recherche sur les gouvernements locaux dans le paysage émergent de la gouvernance à plusieurs niveaux de l'adaptation aux changements climatiques, en cours de formalisation dans le cadre des accords internationaux sur les changements climatiques. Le chapitre 4 développe une conceptualisation de la politique d’adaptation fondée sur l’idée de mélanges de politiques et démontre cette approche en caractérisant la nature des portfolios de politiques d’adaptation de 125 administrations locales au Canada, en Allemagne, aux Pays-Bas, au Royaume-Uni et en France. Le chapitre 5 cherche à expliquer les choix d’instruments politiques de ces administrations locales en utilisant un modèle de styles de mise en œuvre des politiques proposé dans la littérature sur les instruments politiques. Le chapitre 6 aborde l’état actuel des méthodes de recherche comparatives en recherche sur la gouvernance de l’adaptation et propose que l’introduction de techniques d’analyse de texte computationnelles, en particulier la modélisation de thèmes, puisse apporter de nouvelles perspectives à la recherche sur les politiques d’adaptation. Le chapitre 7 utilise la modélisation par sujet pour identifier les cadres de politique d’adaptation à partir des documents de politique locale analysés aux chapitres 4 et 5. Le chapitre 8 conclut la thèse par une réflexion sur les principaux résultats et contributions, les implications politiques et les besoins en matière de recherche future
NK cell subset responses to HIV
No full textIn 2017 around 37 million people worldwide were living with HIV and 1.8 million new infections occurred. Therefore, HIV infection continues to be an important global human pathogen. Although there have been remarkable achievements in treatment and strategies designed to develop effective vaccines against this virus, these have been insufficient to eradicate this virus for several reasons such as this virus’ high rate of mutation/recombination. Several epidemiological and functional studies have highlighted the role of NK cells in inhibition of HIV viral replication. Some Killer Immunoglobulin-like Receptors//human leukocyte antigen (KIR/HLA) genotypes contribute to protection from HIV infection in individuals who remain uninfected despite HIV exposure and to HIV control as seen by slower time to AIDS in HIV infected persons who carry these genotypes. Of note, NK cells acquire their functional potential through a process called education, which requires the interaction of inhibitory NK receptors (NKR) with their cognate ligands.In this thesis, I studied the role of NKRs in anti-HIV responses. The role of activating NKRs (aNKRs) in NK cell education is not fully understood. Nevertheless, based on NK education principles, if the ligand is constitutively expressed, the presence of aNKRs should tune down NK cell functional potential. However, in this thesis we demonstrated that NK cells bearing KIR3DS1, an activating KIR, responded more potently than KIR3DS1- NK cells, to HLA null cells and to autologous HIV infected CD4 cells by producing higher levels of CCL4, IFN-γ and CD107a. I also showed that the functionality of KIR3DS1+ NK cells was not due to co-expression of other activating/inhibitory NKRs. Rather, the activation of KIR3DS1+ NK cells was due to the interaction between KIR3DS1 on NK cells and HLA-F expressed on HLA null and autologous HIV infected CD4 T cells. I also showed that NK cell education influenced NK cells responses to HIV infected cells. In this thesis, I reported that NK cell education through KIR2DL receptor interactions with HLA-C calibrated anti-HIV NK responses. A higher frequency of educated, than uneducated, KIR2DL1+ NK cells responded to autologous HIV-infected cells by secreting CCL4 and IFN-γ. I also showed that a higher frequency of educated, than uneducated, KIR2DL2+ and KIR2DL3+ NK cells produced CCL4 in response to autologous HIV infected cells. Using an antibody panel, flow cytometry and a gating strategy that I designed and optimized to gate on single positive KIR2DL1+, KIR2DL2+ and KIR2DL3+ NK cells, I eliminated the effect of signals received through other inhibitory/activating NKRs. Furthermore, I confirmed that the HIV strain that we used in this study was able to reduce the expression of HLA-A, B and C on the surface of HIV infected CD4 T cells.I demonstrated that the density of expression of both NKRs and their ligands and the avidity of NKR/ligand interactions affected NK cell education potency and the magnitude of the responses to HIV infected cells. For example, a KIR/HLA genotype combination called 3DL1high/Bw480I, encodes a receptor and ligand with high cell surface expression levels that have a high affinity for one another, A higher frequency of NK cells from carriers of this genotype combination secreted CCL4 than NK cells from carriers of the other tested KIR/HLA genotypes. Altogether, results presented in my thesis provide insights into functional mechanisms explaining the results of epidemiological studies that found associations between the carriage of certain KIR/HLA genotypes and HIV disease outcomes. These results highlight the important role of NK cells against HIV. More broadly, the data I have presented in this thesis on the effect of education on NK cell responses inform the role played by NK cells not only in infections such as HIV, but also in cancer, transplantation and pregnancy in which NK cells are determinants of clinical outcomes.En 2017, environ 37 million de personne sont infectées par le virus de l’immunodéficience humain (VIH) et il y a eu 1,8 million de nouvelles infections. Alors, l’infection par VIH reste un problèma majeure de santé publique. La disponibilité des traitements efficaces contre le virus ainsi que les stratégies employer pour le développement d’un vaccin restent insuffisantes pour éradiquer le virus. Plusieurs études ont reporté le rôle des cellules Natural Killer (NK) dans l’inhibition de la réplication du VIH. L’expression de quelques génotypes KIR/HLA, « Killer Immunoglobulin-like Receptors/human leukocyte antigen », contribue soit à la protection contre l’infection par VIH chez des individus exposés, ou à retarder le développement du SIDA chez les individus infectés. les cellules NK acquièrent leur potentiel fonctionnel grâce à leur éducation, un processus qui nécessite l’interaction entre des récepteurs inhibiteurs des cellules NK (iNKR) et leurs ligands. J’ai étudiée le rôle des NKRs dans la réponse anti-VIH. Selon le principe de l’éducation des cellules NK, l’expression des NKRs activateurs (aNKRs) diminuera le potentiel fonctionnel des cellules NK. Cependant, nous avons démontré que les cellules NK portant le aNKR KIR3DS1 à leur surface (NK KIR3DS1+) réagissent plus fortement que les cellules dépourvues de ce récepteur (NK KIR3DS1-) aux cellules HLA-nulles, et aux lymphocytes T CD4 autologues infectées par VIH (iCD4). Cette réponse est marquée par la production à des niveaux plus élevés de CCL4, IFN-γ et CD107a. La fonction des cellules NK KIR3DS1+ n’est pas due à l’expression d’autres aNKRs/iNKR, mais plutôt à l’interaction entre KIR3DS1 des cellules NK et HLA-F exprimés à la surface des cellules HLA-nulles et des lymphocytes iCD4 autologues.Nous avons montré aussi que l’éducation des cellules NK influence leur réponse contre les iCD4s. Dans cette thèse, j’ai rapporté que l’éducation des cellules NK via l’interaction entre les récepteurs KIR2DL et HLA-C ajuste la réponse anti-VIH des cellules NK. Une fréquence plus élevée de cellules NK KIR2DL1+, KIR2DL2+ et KIR2DL3+ éduquées par rapport aux cellules non éduquées induit une réponse contre les iCD4s autologue via la sécrétion de CCL4 et/ou IFN γ. En utilisant une liste d’anticorps, un cytométrie de flux et une stratégie de sélection optimisé, j’ai analysé les cellules NK exprimant individuellement les récepteurs KIR2DL1, KIR2DL2 et KIR2DL3 et ainsi éliminer l’effet des signaux reçus via d’autres aNKRs/iNKR. La souche du VIH utilisé dans cette étude diminue l’expression du HLA-A, B et C à la surface des lymphocytes iCD4. J’ai ensuite démontrée que la densité de l’expression des NKRs et de leurs ligands ainsi que l’avidité de l’interaction NKR/ligand affecte le potentiel éducatif des cellules NK et l’ampleur de leur réponse aux cellules iCD4. Par exemple, la combinaison de génotype KIR/HLA 3DL1high/Bw4*80I, code pour un récepteur et un ligand qui ont un taux d’expression élevé à la surface des cellules et une forte affinité l’un pour l’autre. Une fréquence plus élevée de cellules NK exprimant le génotype 3DL1high/Bw4*80I secrétent CCL4 comparer au cellules NK portant autres génotypes KIR/HLA testés. Les résultats présentés dans ma thèse démontrent des nouvelles données sur les mécanismes fonctionnels expliquant les observations épidémiologiques qui ont montrés des associations entre l’expression de certains génotypes KIR/HLA et la susceptibilité à l’infection par VIH ainsi que la progression du SIDA. Ces résultats mettent en évidence le rôle important des cellules NK contre l’infection par VIH. Plus généralement, les données que j'ai présentées dans cette thèse sur l'effet de l'éducation sur les réponses des cellules NK, nous informent non seulement sur le rôle joué par les cellules NK dans des infections telles que le VIH, mais aussi dans les cancers, les greffes et la grossesse dans lesquels les cellules NK sont déterminantes pour des meilleurs résultats cliniques
Multi-objective optimization of dimpled sheets for high temperature loading conditions
No full textThis thesis investigates and optimizes aerothermal turbulator features which are designed with the added functionality of reducing stress under thermal loading conditions. The study is motivated by gas turbine components which are exposed to extreme loads and temperature leading to low service life or a reduction in engine efficiency. Previous work has shown that optimized porous void shapes can improve component life by orders of magnitude; however, non-porous components are also needed for applications which do not allow porosity. Recent findings showed a dimpled sheet structure which provides tunable mechanical behavior but which has not been optimized for peak stress or for aerothermal performance. This thesis investigates the mechanical and aerothermal behavior of a dimpled sheet, defined as a sheet with alternating indentations and protrusions of spherical caps in a square array, in high temperature loading conditions, such as those seen occurring in gas turbines. The dimpled sheet is first optimized independently for stress reduction in a single-objective problem formulation and then optimized for stress and thermal performance concurrently in a multi-objective optimization.Results of the single-objective stress optimization are presented and optimal regions in the design space are identified. The design space of thermal performance is also mapped. As expected, the optimal design regions for the thermal and stress objectives were not equivalent, highlighting the conflict between the two objectives and motivating the multi-objective study. The multi-objective study was carried out using surrogate models due to excessive costs to run physical simulations. The low cost of evaluation of the surrogate models enabled implementation of alternative schemes for multi-objective optimization. The results of each method are presented individually and collectively to assess the performance of each method and to construct the Pareto front showing the trade-off between stress reduction and improved heat transfer.While none of the selected schemes showed superiority over the others, the genetic and hybrid algorithms performed relatively better, while the gradient-based methods performed notably worst. The Pareto front representing the trade-off between stress and thermal performance was constructed by combining results from all algorithms and eliminating any dominated solutions. The Pareto front provides guidelines to select an optimal dimple geometry for a given gas turbine component based on the component requirements for stress and thermal performance.Cette thèse a pour but d’explorer et d’optimiser les différentes caractéristiques d’un turbulateur aérothermique qui a aussi pour fonction de réduire les contraintes en situation de charges thermo-mécaniques importantes. L’étude a des implications importantes dans le domaine des turbines à gaz, où les composantes doivent fonctionner dans des conditions de température et de contraintes mécaniques élevées. Ces conditions affectent la durée de vie utile des pièces, et impose aussi des limites sur la performance thermodynamique du moteur. Des études antérieures ont démontré que certains modèles de structures poreuses pour le refroidissement peuvent augmenter la durabilité des composantes de plusieurs ordres de grandeur; cependant, il existe des composantes pour lesquelles l’inclusion de pores de refroidissement est inacceptable. La recherche semble indiquer qu’une surface à fossettes peut permettre d’ajuster les propriétés mécaniques des composantes. Cependant, ces résultats ne prennent pas en compte la contrainte maximale induite sur la composante ni l’optimisation des performances aérothermiques.Cette thèse étudie le comportement mécanique et aérothermique d’une surface à fossette, définie comme une surface carrée ayant une alternance de protubérance et d’indentation sphérique, sous forte contrainte thermique telle que rencontrée à l’intérieur d’une turbine au gaz. L’étude se déroule en deux temps: la surface à fossette est premièrement optimisée dans l’unique but de réduire les contraintes induites sur la composante. Par la suite, l’optimisation prend compte conjointement des contraintes ainsi que de la performance aerothermique de la surface.Dans la première partie de l’étude, les résultats de la minimisation de contraintes sont présentés, avec les régions optimales de l’enveloppe de conception. L’enveloppe de conception pour la performance aerothermique est aussi présentée. Tel qu’attendu, la conception optimale par rapport au contrainte induit sur la surface seulement est différente que celle permettant uniquement l’optimisation des performances thermiques; cette différence nous amène donc à vouloir optimiser la surface à fossette en prenant compte des deux contraintes simultanément.Comme les coûts élevés nous empêchent de faire des simulations physiques, la deuxième partie de l’étude fut produite en utilisant des modèles d’ordre réduit. Les faibles coûts de cette technique nous permettent d’utiliser plusieurs algorithmes alternatifs pour performer l’optimisation multidisciplinaire. Les résultats obtenus à partir de chaque algorithme sont d’abord présentés individuellement et ensuite collectivement dans le but de démontrer les performances de chaque méthode. Ensuite, la frontière de Pareto est construite pour mettre en évidence les différences entre les différents facteurs étudiés et leur effet sur la réduction du contrainte par rapport à leur performance aerothermique.Bien qu’aucun des algorithmes choisis n’ait été vastement supérieur aux autres, deux algorithmes semblent offrir de meilleures performances: l’algorithme génétique et l’algorithme hybride. De son côté, l’algorithme basé sur les gradients semble offrir des performances nettement inférieures à la moyenne. La frontière de Pareto représentant la différence entre les contraintes subies et les performances aerothermiques a ensuite été construite en combinant les résultats de tous les algorithmes, tout en éliminant les solutions dominantes. La frontière de Pareto offre donc des pistes pour la conception d’une surface a fossette optimale pour une turbine à gaz qui tiens compte des compromis entre la résistance aux contraintes et la performance aerothermique
Urban traffic emissions cost estimation based on an integrated modeling approach
No full textAccording to Canadian Environmental Sustainability Indicators (CESI), in 2015, the transport sector was the 4th leading source of PM2.5 emissions in Canada. Vehicular emissions contribute significantly to air quality problems and public health issues in urban areas. Nevertheless, previous studies have shown that transport users do not perceive their travel-related emissions as out of pocket costs. In addition, travelers prefer emissions’ information in monetary values rather than in their own units (tons or grams of emissions). In this study, I estimate the health-related costs of transport emissions for Montreal residents. In addition, I examine the use of an air dispersion model (AERMOD) in estimating travel-related air pollution concentrations for four intersections in Bucaramanga, Columbia.In the second chapter, I estimate and quantify emissions generated on the Montreal road network. First, I transform the emissions rates estimated from the MOVES software into air pollution concentrations. Then, I convert the concentrations into health outcomes. Finally, I valuate these health outcomes in monetary terms. My results show that among three key emission types, NOx has the highest emission cost (up to 0.31/km) and CO (0,38/km), suivi de PM2.5 (0,0074/km). De plus, les régions du centre-ville et du Plateau ont les coûts d’émissions par km.Dans la deuxième partie, j’ai appliqué AERMOD pour simuler le mouvement des polluants atmosphérique aux quatre intersections à Bucaramanga, en Colombie. Mes résultats démontrent que la quantité de véhicules est directement reliée aux taux d’émission de PM2.5 et de carbone noir, à l’exception d’un pourcentage élevé de camions. L’intersection La Provenza a les taux d’émission de PM2.5 (90g/h les heures de pointe, 16g/h les heures creuses) et de Carbone Noir (15g/h les heures de pointe, 3g/h les heures creuses) les plus élevés. Parmi les intersections étudiées, les concentrations sont les plus élevées aux liaisons les plus fréquentées. De plus, les concentrations de PM2.5 et de carbone noir diminuent à partir du centre de l’intersection, puis diminuent graduellement après 50 mètres. En outre, par rapport aux mesures réelles (à l’aide des équipements installés aux intersections), l’ensemble de modèles proposé (MOVES + AERMOD) capture la plupart des tendances générales concernant les PM2.5 et le noir de carbone. Cependant, les concentrations prévues sont inférieures aux observations. Cela pourrait être dû au fait que non seulement les sources mobiles routières et industrielles routières peuvent influer sur la concentration de pollution atmosphérique, notamment les émissions générées par les autres activités de la vie quotidienne (par exemple, la cuisine), le véhicule relativement ancien. Flotte en Colombie (différente de la flotte de MOVES), etc. J’ai entrepris des analyses de sensibilité dans cette étude pour mieux comprendre le comportement du modèle de dispersion AERMOD lors de l'estimation des concentrations de PM2.5 en altérant les données d'entrée. Mes résultats indiquent qu’AERMOD est très sensible aux conditions de vent. Mes résultats indiquent que la température avait une corrélation négative avec la concentration en PM2.5. Mes résultats pourraient être utilisés pour sensibiliser le public aux conséquences de la pollution de l'air par la circulation, sur la santé, et pourraient éventuellement changer le comportement des voyageurs urbains en matière de voyages.Mots-clés- Coût des émissions liées à la santé de la circulation urbaine; usagers du transport de Montréal; MOVES; taux d’émission; intersections Bucaramanga, Colombie; modèle de dispersion de la pollution atmosphérique et concentration de la pollution atmosphérique
Horizontal single belt casting process of AA2024. A numerical and physical modelling study
No full textHorizontal Single Belt Casting (HSBC) is an emerging Near Net Shape Casting process, for strip production. A thorough understanding of the heat, mass and fluid flow during casting process is necessary to determine the feasibility and quality of strip products in the production of aluminum alloys. In the following study, numerical and physical model studies were performed on the production of AA2024 using the HSBC process. A two-dimensional transient, turbulent CFD model was produced using ANSYS Fluent to evaluate the fluid flow and heat transfer during casting. The results were then experimentally validated using the HSBC simulator as well as the HSBC pilot scale system. From these, the interfacial heat flux values were calculated using Inverse Heat Conduction Problem (IHCP) methods. Macro and micro analyses on strip product, including surface quality, microstructure and porosity were evaluated. Top surface quality was shown to be dependent on both the Froude number and the velocity gradient at the interface, as determined by the Kelvin Helmholtz Instability. The following study concludes that the HSBC process can produce high quality AA2024 strips, given its improved interfacial heat fluxes and cast microstructure in comparison to traditional Direct Chill (DC) cast products.Le procédé de coulée continue à bande horizontale est un procédé innovant pour la production de bandes métalliques. Dans cette ètude, des modèles numériques de la mécanique des fluides et du transfert de chaleur ont été développés pour étudier la production de l’alliage AA2024 avec le procédé de coulée continue à bande horizontale. Des modèles deux dimensions et du turbulence avec les deux phases sont basés avec ANSYS Fluent et ont été validés avec des expériences du simulateur et du pilote. Des résultats pour les flux de chaleur sont déterminés avec la méthode IHCP. Les propriétés du macro et micro, y compris de la rugosité de surface, la microstructure et la porosité, ont été évaluées. Les résultats ont montré un flux de chaleur élevé et une bonne microstructure par rapport au la coulée en métal conventionnelle. Les résultats ont montré que la rugosité de la surface dépendait du nombre de Froude et l`instabilité de Kelvin-Helmholtz. La rugosité de la surface inférieure était similaire aux expériences précédentes en raison de l`évolution de l`entrefer. Cette étude conclut que le procédé de coulée continue à bande horizontale est une bonne alternative au la coulée en métal conventionnelle en raison des qualités des produits et le flux de chaleur élevé
Efficient whole-brain orientation-specific T1 mapping at 3 tesla
No full textQuantitative magnetic resonance imaging (qMRI) techniques such as T1 mapping are used to probe the microstructure of white matter in the human brain. However, these methods cannot disentangle the unique microstructural features of different white matter fibre populations, also called tracts, inside the voxel. This is a significant problem for qMRI because 60 to 90 % of MR image voxels in white matter contain complex configurations of multiple fibres. This calls for new qMRI methods that can disentangle the microstructure of individual tracts in a voxel. A recent MRI method combines inversion recovery (IR) and diffusion-weighted imaging (DWI) to measure tract-specific T1 relaxation times inside the voxel. In human brain white matter, T1 is sensitive to tract myelination, and DWI is sensitive to tract geometry. IR-DWI was used at 7 tesla (T) to resolve multiple diffusion orientation-specific T1 values in phantoms (test objects) and in healthy human subjects. This original implementation is limited, however, by a long scan time, requiring over two hours for a whole-brain acquisition. An accelerated IR-DWI method applicable in more common 3 T MRI systems was developed in this thesis work at the McConnell Brain Imaging Centre of McGill University in collaboration with researchers at the Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging in Charlestown, Massachusetts, USA. Accelerated IR-DWI combines a slice-shuffled readout and simultaneous multi-slice imaging to enable whole-brain scanning in under 15 minutes. Accelerated IR-DWI was used to extract multiple orientation-specific T1 values in voxels with crossing fibres in a phantom and in the healthy human brain. This thesis demonstrates the feasibility of accelerated IR-DWI at 3 T and validates the technique. Future studies will use accelerated IR-DWI to examine how altered myelination in specific tracts affects structural connectivity in the brain and, ultimately, behaviour.Les techniques quantitatives d'imagerie par résonance magnétique (IRM), telles que la cartographie du temps de relaxation longitudinale T1, sont utilisées pour sonder la microstructure de la substance blanche dans le cerveau humain. Cependant, ces méthodes ne permettent pas de démêler les caractéristiques microstructurales de différentes populations de fibres nerveuses, également appelées faisceaux, de la substance blanche à l'intérieur d’un voxel. Ceci est un problème important pour l’IRM car 60 à 90 % des voxels dans la substance blanche contiennent des configurations multifibres complexes. Cela nécessite de nouvelles méthodes quantitatives d’IRM capables de démêler les caractéristiques microstructurales des différents faisceaux d'un voxel. Une méthode récente combine une séquence d’inversion-récupération (IR) et l’IRM de diffusion (DWI) pour mesurer le T1 de chaque faisceau dans un voxel. Dans la substance blanche du cerveau humain, T1 est sensible à la myélinisation et DWI est sensible à la géométrie des faisceaux. L'IR-DWI a été implémentée à 7 tesla (T) pour mesurer plusieurs valeurs de T1 spécifiques à l'orientation de la diffusion chez des objets (fantômes) et des sujets humains sains. Cette mise en oeuvre initiale était toutefois limitée par une longue durée d’acquisition, nécessitant plus de deux heures pour acquérir le cerveau complet. Une méthode accélérée IR-DWI à 3 T a été développée dans le cadre de cette thèse au Centre d'Imagerie Cérébrale McConnell en collaboration avec des chercheurs du Centre d'Imagerie Biomédicale Athinoula A. Martinos à Charlestown, Massachusetts, USA. L’IR-DWI accélérée combine un moyen efficace de mesurer la récupération d'inversion de chaque tranche d'un volume avec une acquisition simultanée de plusieurs tranches pour réduire le temps d'acquisition du cerveau entier à moins de 15 minutes. L’IR-DWI accélérée a été utilisée pour extraire de multiples valeurs de T1 spécifiques à une orientation de diffusion dans un fantôme contenant des fibres croisées et dans le cerveau humain sain. Cette thèse démontre la faisabilité de l’IR-DWI accélérée à 3 T et valide la technique. De nouvelles études utiliseront l'IR-DWI accélérée pour examiner l’impact de la myélinisation des faisceaux de la substance blanche sur la connectivité des réseaux structurels du cerveau et le comportement
Our Future (Executive Summary-ENG)
No full textTahapkuat Kitikmeot tagiumi tagiuqnilu uumayut atuqpiaqtut nunaliuyunut tahamani nunaliit avikhimaniani piplugit ikayuqni aaniaqtailiniqmun inuuhugikniqmutlu amihunut pityuhiqnut. Iqalukhiurniq Ukiurtaqtumi iqalukpiknik angunahuarniqlu tagiuqni mitquliknik atuqpiaqtut pitaqvi aaniaqtailiniqmun tagiuqni niqikhanik. Iqalukhiurniq angunahuarniqlu piqagutauyut havakhanik maniktanutlu, taimatut atugauyunik talvani Ikaluktutiak maniliugutit iqalukhiurniq, tamna anginiqpaq Nunavutmi. Ukiungani, aularniq tagiup hikuagut tahamani Kitikmeot tagiungani pipkaiyut tikilaqninik angunahuaqviuyut ahiinutlu nunaliuyut. Nunalikni inuit aliagiyat tahamna Kitikmeot Tagiunga pihukvigiyami hinaagut qayartuqviunialu. Tamaita tahapkuat tagiuqni-tugangayut huliniit pivaluqtitat ilitquhiq, inuliqutit inuuhit, hunaunit, pitquhiitlu. Taimaittumik, ahianguqni tahaphuma Kitikmeot Tagiunga tagiuqnilu uumayut pityutauniaq atuqpiaqtunik qanugityutauni nunaliknut aaniaqtailini inuuhigiknitlu. [...
Modelling the mechanics of the coupling between the incus and stapes in the middle ear
No full textA simple finite-element model which includes the pedicle and the incudostapedial joint was created and used for a preliminary analysis of the mechanics of the coupling between the incus and the stapes. Possible values for the Young's moduli of the joint, joint capsule and pedicle were tested under simple static loading conditions to investigate the interaction between the pedicle and the joint. The results suggest that load transmission from the incus to the stapes is affected by both the pedicle and the incudostapedial joint
Non-linear registration of histological images for 3-D middle-ear modelling
No full textThe adaptation of the non-linear warping algorithm for registration of a human middle-ear histological data set was investigated. The histological block was cut into 20-μm-thick sections and every tenth slice was stained with hamatoxylin and eosin to yield a total of 56 slices. Each slice was digitized using a slide scanner to form images of size 3644×2152 pixels. The non-linear warping algorithm used is a variant of the Automatic Nonlinear image Matching and Anatomical Labelling (ANIMAL) algorithm. The quality of the non-linear transformation can be altered by three parameters such as the similarity cost ratio, the stiffness and the weight. The application of the registration algorithm resulted in good report for some structures but poor results for other structures
Spatial vibration patterns of the Gerbil eardrum
No full textLaser Doppler Vibrometry (LDV) displacement measurements for the better understanding of middle-ear mechanics in mammals were carried out on Mongolian gerbils to measure the velocity of a vibrating surface at the nanometer level without mass loading. Displacements were measured at multiple points along the manubrium of the malleus and along a line on the eardrum perpendicular to the manubrium, in order to study the spatial vibration patterns. The spatial vibration patterns across the eardrum and along the manubrium were analyzed over the frequency range form 0.15 to 10 KHz. The similarity of the shapes of the frequency responses at all points of measurements indicates that the motion of the gerbil eardrum follows a simple pattern, with all points vibrating in phase. The manubrial displacements observed are consistent with the traditional concept of a simple rotation around a fixed axis extending from the anterior mallear ligament to the posterior includal ligament