[EN] Shoulder pain is one of the most common conditions, affecting approximately 16% to 25% of the general population over the age of 50. Individualized treatment plans and preventative strategies are required using objective, reliable and accurate tools to detect minimal changes in patients' functional ability. However, the most commonly used tools for the functional assessment of shoulder pain patients have been shown to have limitations. The use of functional questionnaires may lead to subjective scoring and the reliability of goniometers is low. Human movement analysis using photogrammetry provides great accuracy and reliability. Although there is some evidence for the usefulness of this technique in the assessment of shoulder pain, the complexity of the technology and the measurement protocols have been an obstacle to its implantation within the clinical context. The purpose of this study is to develop a methodology for functional assessment of the shoulder joint based on kinematic analysis. The measurement procedures should meet the main requirements of the clinical setting and provide a differential value in comparison with the most commonly used clinical tools. With this aim, a simplified measurement procedure has been defined in order to measure the humeral elevation in the scapular plane executed with two different weights: 250 g and 1 kg. To assess shoulder functionality three types of variables were calculated: (i) descriptive movement variables; (ii) execution rhythm variables and iii) variability variables. A comparison of reliability in the description of humerothoracic motion during elevation in the scapular plane was made using the YX¿Y¿¿ and XZ¿Y¿¿ sequences and the attitude vector. A reproducibility study was performed in order to determine the reliability and agreement of the measurement procedure. The effect of age, gender, dominance and the magnitude of the weight handled in the motion of the healthy group was analyzed. Normal patterns were obtained to be used as a reference to evaluate the performance of subjects with shoulder pain. Finally, the sample of patients was divided into two levels of functionality (based on the DASH score) and, in a second study, the same sample was classified by diagnosis (tendinitis of the rotator cuff and rotator cuff tears). In both cases, we assessed the capacity of the kinematic variables to discriminate between groups, comparing the results with the outcomes of functional questionnaires, goniometry and dynamometry. The XZ¿Y¿¿ sequence presented the best results in the description of the humerothoracic elevation in the scapular plane. The measurement procedures presented high reliability and agreement in all the variables studied. The weight handled was the only factor that affected the motion of the healthy group, as no significant effect of gender, dominance and age was found. The comparison between healthy people and people with shoulder injuries showed differences in all the kinematic variables. Moreover, patients presented higher sensitivity to the increment of the weight handled. A larger effect was observed in the kinematic variables compared with the clinical variables when the pathologic group was divided according to level of functionality and diagnosis. The variability variables and the descriptive movement variables presented the best ability to differentiate between the two levels of functionality. In the analysis of the two diagnosis groups none of the clinical variables showed differences. In contrast, some of the kinematic variables were able to discriminate between the two groups. In particular, the execution rhythm variables presented the best results. The results of this study show promising progress in the development of objective methods of functional assessment of the shoulder with the aim of providing the clinical community with more precise and sensitive measures that enhance the management of rehabilitation treatments. / [ES] El dolor de hombro es una de las patologías que con más frecuencia afecta a la población ya que se estima que entre el 16% y 25% de los mayores de 50 años lo padecen. La eficacia de los planes de prevención y tratamiento depende de la existencia de herramientas objetivas, válidas y reproducibles y que sean capaces de detectar mínimos cambios en el estado funcional del paciente. Sin embargo, los instrumentos utilizados habitualmente presentan ciertas limitaciones. Los cuestionarios tienen la desventaja de la subjetividad en cuanto a la puntuación del paciente. Por otra parte, los goniómetros presentan una baja reproducibilidad. El análisis de movimientos humanos mediante fotogrametría tiene una alta precisión y fiabilidad y, existen evidencias de su utilidad para la valoración del hombro doloroso, pero la complejidad de la técnica y de los protocolos de medida ha sido un obstáculo para su implantación en el ámbito clínico. El objetivo del presente trabajo es desarrollar una metodología de valoración funcional de la articulación del hombro, basada en técnicas de análisis cinemático, que se adapte a los requerimientos fundamentales del ámbito clínico y que aporte un valor diferencial en comparación con las herramientas clínicas habituales. Con este fin se ha definido un procedimiento de medida simplificado, para medir la elevación humeral en el plano de la escápula, ejecutada con dos pesos distintos, de 250 g y 1 kg. Para valorar la funcionalidad del hombro se calcularon tres tipos de variables: (i) las descriptivas del movimiento; (ii) las de ritmo de ejecución del gesto y (iii) las variables de variabilidad. Se ha realizado una comparación de la fiabilidad en la descripción del movimiento usando las secuencias de Euler YX¿Y¿¿ y XZ¿Y¿¿ y el vector orientación. Se ha llevado a cabo un estudio de reproducibilidad del procedimiento de medida. Se ha analizado el efecto de la edad, el sexo, la dominancia y la magnitud de la carga levantada en sujetos sanos. Se ha comparado el movimiento de los pacientes con lesión del hombro, con los valores de referencia de sujetos sanos. Por último, se realizaron dos subgrupos de la muestra de sujetos con patología de hombro: (i) según el nivel de funcionalidad y (ii) según el diagnóstico. En cada caso, se analizó la capacidad de las variables cinemáticas para discriminar entre los subgrupos definidos, contrastando los resultados con las variables obtenidas de la valoración mediante cuestionarios, goniometría y dinamometría. Se seleccionó la secuencia de Euler XZ¿Y¿¿ para representar el movimiento, por presentar los errores más bajos. El procedimiento de medida demostró una elevada reproducibilidad en todas las variables. El análisis en personas sanas, indicó que no existe una influencia del sexo, la dominancia y la edad en el gesto estudiado. Sí se encontró un efecto significativo del peso levantado. La comparación entre personas sanas y con lesión del hombro mostró diferencias en todas las variables cinemáticas. Además, los pacientes mostraron mayor sensibilidad al peso manejado. Al dividir el grupo patológico, se observó un mayor efecto en las variables cinemáticas que en las variables clínicas, tanto del nivel de funcionalidad como del diagnóstico. Las variables de variabilidad y las descriptivas del movimiento fueron las que mejor discriminaron entre ambos niveles de funcionalidad. Al estudiar los dos subgrupos de diagnóstico no se encontró ninguna diferencia en las variables clínicas. Por el contrario, la valoración cinemática sí mostró resultados distintos, siendo las variables del ritmo de ejecución del movimiento las que mostraron mayores diferencias entre los dos grupos. Los resultados de este trabajo resultan prometedores para progresar en el desarrollo de métodos objetivos de valoración funcional del hombro que proporcionen a la comunidad clínica medidas más precisas y sensibles que permitan mejorar la / [CAT] El dolor de muscle és una de les patologies que amb més freqüència afecta la població ja que s'estima que entre el 16% i 25% dels majors de 50 anys el patixen. Este fet fa necessari que s'establisquen plans de prevenció i tractament individualitzats, per a la qual cosa és imprescindible disposar de ferramentes objectives, vàlides i reproduïbles i que siguen capaços de detectar mínims canvis en l'estat funcional del pacient. Els instruments utilitzats habitualment en l¿avaluació funcional del pacient amb dolor de muscle presenten certes limitacions. Els qüestionaris tenen el principal desavantatge de la subjectivitat en la puntuació del pacient. D'altra banda, els goniòmetres permeten una mesura objectiva del rang articular, encara que presenten una baixa reproduïbilitat. L'anàlisi de moviments humans amb fotogrametria té una alta precisió i fiabilitat i, a més, permet estudiar alteracions en el moviment del pacient al llarg de tot el gest i no únicament valorar el resultat final del mateix (i.e. rang articular). Hi ha evidències de la seua utilitat per a la valoració del muscle dolorós, però la complexitat de la tècnica i dels protocols de mesura han sigut un obstacle per a la seua implantació en l'àmbit clínic. L'objectiu del treball és desenvolupar una metodologia de valoració funcional de l'articulació del muscle, basada en tècniques d'anàlisi cinemàtic, que s'adapte als requeriments de l'àmbit clínic i que aporte un valor diferencial en comparació amb les ferramentes clíniques habituals. Amb aquesta finalitat s'ha definit un procediment de mesura de l¿elevació humeral en el plànol de l¿escàpula simplificat, executat amb dos pesos, 250 g i 1 kg. Per valorar-lo es van calcular tres tipus de variables: (i) descriptives del moviment; (ii) de ritme d'execució del gest i (iii) de variabilitat. S'ha realitzat una comparació de la fiabilitat en la descripció del moviment emprant les seqüències d'Euler YX¿Y¿¿ i XZ¿Y¿¿ i el vector orientació. S¿ha portat a terme un estudi de reproduïbilitat. S¿ ha analitzat el efecte dels factors edat, sexe, dominància i càrrega en subjectes sans. S¿han definit uns valors de referència en subjectes sans usats per avaluar el moviment d¿elevació humeral en el plànol escapular en pacients amb lesió de muscle. Per últim, s¿ha classificat la mostra amb patologia de muscle segons: (i) el nivell de funcionalitat i (ii) el diagnòstic, (tendinitis o trencament del maneguet rotador), amb dos categories cadascuna. En ambdues classificacions s¿ analitzà la capacitat de les variables cinemàtiques per discriminar entre categories. Els resultats es contrastaren amb les variables clíniques (qüestionaris, goniometria i dinamometria). Es va seleccionar la seqüència d'Euler XZ¿Y¿¿ per presentar uns errors més baixos. El procediment de mesura demostrà una elevada fiabilitat a totes les variables. L¿anàlisi amb persones sanes indicà que no existeix una influència significativa del sexe, la dominància i l¿edat en el gest però sí del pes. La comparació entre persones sanes i amb lesió de muscle mostrà diferències en totes les variables cinemàtiques. A més, els pacients presentaren una major sensibilitat al pes suportat. Quan es dividí el grup patològic, es va observar un major efecte en les variables cinemàtiques que en les clíniques, en ambdues classificacions (nivell de funcionalitat i diagnòstic). Les variables de variabilitat i descriptives del moviment foren les que millor discriminaren entre els nivells de funcionalitat. En estudiar els dos subgrups de diagnòstic no es va trobar cap diferència en les variables clíniques però sí amb la valoració cinemàtica, sent les variables del ritme d¿execució les més discriminants. Els resultats d¿aquest treball esdevenen prometedors per progressar en el desenvolupament de mètodes objectius de valoració funcional del muscle que proporcionen a la comunitat clínica / Lopez Pascual, J. (2015). Caracterización cinemática de la elevación humeral en el plano escapular. Definición de patrones de normalidad y análisis del gesto patológico [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48880 / TESIS

Introducción: La introducción de la tomografía computarizada de haz cónico (CBCT) y su aplicación clínica a la imagen craneofacial tridimensional (3D) supone una herramienta diagnóstica esencial para el clínico. Objetivos: 1-Evaluar la reproducibilidad en la localización de puntos cefalométricos pertenecientes a tejidos duros del cráneo sobre imágenes escaneadas con un equipo CBCT 2-Comprobar si los valores de diferentes mediciones de las reconstrucciones 3D del CBCT se pueden comparar a las mediciones realizadas sobre imágenes 2D de la telerradiografía lateral de cráneo y comparar también si existen diferencias entre dos tipos diferentes de software de CBCT. 3-Diseñar un método cefalométrico 3D y determinar tres planos de referencia en cada uno de los ejes del espacio. Aplicar dicho análisis sobre una muestra de pacientes a los que se les ha realizado un CBCT. Material y Método: Se recogió una muestra global de 90 pacientes que tenían realizado un CBCT i-Cat®. 1-Para hallar la reproducibilidad, 15 CBCTs fueron seleccionados. Dos observadores localizaron 41 puntos en 3 ocasiones con el software NemoCeph 3D®. Se calcularon los Coeficientes de Correlación Intraclase (ICC) intra e interexaminador y se hallaron los errores de localización y asociados al método de medida de cada uno de los puntos. 2-Se seleccionaron 8 casos que tenían realizado además del CBCT, una telerradiografía lateral de cráneo convencional. Las telerradiografías se tomaron con el cefalostato Orthophos Plus DS® y se evaluaron con el software Dental Studio NX®, mientras que las reconstrucciones 3D (CBCT) se evaluaron con dos software diferentes, NemoCeph 3D® e InVivo5®. Un observador midió en dos ocasiones 10 medidas angulares y 3 lineales en cada uno de los registros, hallándose las correlaciones entre los tres tipos de métodos. 3-Se diseñó una cefalometría 3D y se empleó la muestra de los 90 CBCT para hallar los valores cefalométricos descriptivos de cada una de las variables creadas en cada una de las áreas de estudio: patrón facial, clase esquelética, relación maxilo-mandibular, medidas transversales, asimetrías, proporción facial y análisis dentoalveolar; mediante el cálculo de medias y desviaciones típicas, así como correlaciones de las diferentes variables entre sí y en función de la edad y del sexo. Resultados: 1-La reproducibilidad en la localización de los puntos cefalométricos para todos los ejes fue elevada (ICC ≥0.9) en las medidas intraobservador e interobservador. Analizando cada uno de los puntos por separado se encontró que el valor promedio de su desviación típica en todos los ejes fue igual a 1.0 mm. 2-No se encontraron diferencias estadísticamente significativas para ninguna de las medidas entre la telerradiografía lateral de cráneo y los CBCT, siendo los niveles de significación para todas las mediciones ICC>0.65. 3-Se ha creado un plano vertical de referencia (Na, S, Ba) así como diversos planos auxiliares y medidas lineales. Se han establecido las medias y desviaciones típicas de cada una de las variables del análisis 3D estudiadas, estableciendo así mismo diferentes correlaciones que nos sirven para la posterior creación de una base de datos. Conclusiones: 1-Se encontró elevada reproducibilidad en la localización de todos los puntos cefalométricos. Los puntos nasion, silla, basion, suturas frontocigomáticas, puntos anteriores de la rama, primer molar superior izquierdo e incisivo superior se pueden considerar como puntos altamente reproducibles para poder ser empleados en los análisis cefalométricos tridimensionales. 2-Es posible emplear la mayor parte de los valores establecidos en 2D para las mediciones 3D. Así mismo, las mediciones 3D no difieren entre NemoCeph 3D e InVivo5®, pudiéndose realizar las mediciones indistintamente en cualquiera de los dos software. 3-Se ha diseñado un método cefalométrico tridimensional dividido por áreas de interés que puede servir como punto de partida para la evaluación y medición de las características craneofaciales de todos aquellos pacientes que precisen como registro diagnóstico un CBCT. / Introduction: Cone Beam Computerized Tomography (CBCT) allows the possibility of modifying some of the diagnostic tools used in orthodontics, such as cephalometry. The aims were 1-To assess intra and inter-observer reliability in the location of anatomical landmarks belonging to hard tissues of the skull in images taken with a CBCT device, 2-To assess whether the values of different measurements taken on 3D reconstructions from CBCT are comparable with those taken on 2D images from conventional lateral cephalometric radiographs (LCR) 3-To introduce planes of reference and create a cephalometric analysis appropriated to the 3D reality. Study design: 90 patients who had a CBCT (i-Cat®) as a diagnostic register were selected. 1-To assess the reproducibility 15 CBCT were analysed. 41 landmarks were defined on the three spatial axes (X,Y,Z) and located by two observers at different times with the NemoCeph 3D® software. 2-To compare 13 measurements between LCR (Orthophos Plus DS®) and CBCT, 8 patients who had both registers were selected. Measurements were done with softwares Dental Studio NX® (LCR), NemoCeph 3D® (CBCT) e InVivo5® (CBCT). 3-To create and evaluate three spatial planes and a 3D analysis divided in different areas of interest, the 90 CBCT were selected. Results: 1- Intra- and inter-examiner reliability was high, both being ICC ≥ 0.99, with the best frequency on axis Z. 2- No statistically significant differences were found for the angular and linear measurements between the LCR and the CBCTs for any measurement being the correlation levels ICC<0.65. 3- Mean values, standard deviations and correlations of each one of the measurements defined on the 3D analysis were evaluated for all patients. Conclusions: 1-High reliability was found for all the landmarks. The most reliable ones were: Nasion, Sella, Basion, left Porion, point A, anterior nasal spine, Pogonion, Gnathion, Menton, frontozygomatic sutures, first lower molars and upper and lower incisors. 2-No statistically significant differences were found between measurements taken on the LCR and CBCT and in those taken between the two CBCTs. 3-A new 3D analysis has been created and can be applied to measure and evaluate those patients who require a CBCT as a diagnostic register.

Hoy en día el tamaño del software es utilizado en la gestión y control de producción como uno de los parámetros esenciales de los modelos de estimación que contribuyen a la calidad de los proyectos de software y productos entregables. Aunque la importancia de la medición temprana del tamaño es evidente, actualmente esta medición es solamente alcanzada en fases tardías del ciclo de vida del software (análisis, diseño e implementación). El tamaño de software puede ser cuantificado usando diferentes técnicas, como las líneas de código y los métodos de medición de tamaño funcional. Un método de medición de tamaño funcional mide el tamaño del software cuantificando los requisitos funcionales. El método Análisis de Puntos de Función (FPA) es el método mayormente utilizado. Este método fue desarrollado para medir Sistemas de Información de Gestión desarrollados con metodos tradicionales. Aunque IFPUG FPA ha ido alcanzado mayor popularidad en la industria, este método carece de aplicabilidad a todo tipo de software y a nuevos paradigmas de desarrollo. Para direccionar estas debilidades, COSMIC-FFP ha surgido como un método de segunda generación y ha sido probado como un estandar internacional (ISO/IEC 19761). Sin embargo, la generalidad de COSMIC-FFP requiere ser instanciado por medio de un procedimiento más específico y sistemático en conjunción con un método de desarrollo de software. / Condori Fernández, ON. (2007). Un procedimiento de medición de tamaño funcional para especificaciones de requisitos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1998 / Palancia

[EN] Over the last 20 years health system has been revolutionized by imaging technology so diagnostic imaging has become the mainstay of the management of patients. Nowadays, degeneration of the intervertebral discs, herniation and spinal stenosis are very common entities that affect millions of people and cause back pain. The development of computer-aided diagnosis (CAD) methods for classifying and quantifying these pathologies has increased in the past decade as a way to assist radiologists in the diagnosis task. So, the main objective of the first part of this Doctoral Thesis is the development of a CAD software for the classification and quantification of spine disease by means of Magnetic Resonance image analysis. To this end, two different groups of patients have been used, one as training group (14 patients) and the other as testing group (53 patients). To classify disc degeneration according to the gold standard, Pfirrmann classification, a method mainly based on the measurement of disc signal intensity and structure has been developed. The method developed to detect disc herniations has been focused on disc segmentation and its approximation by an ellipse, in this way it is possible to extract disc shape features for detecting contour abnormalities. The method developed to detect spinal stenosis, based on signal intensity, has been developed to extract the spinal canal and, by applying different techniques, to detect spinal stenosis at every intervertebral disc level and quantify the severity of the pathology. The results have shown a segmentation inaccuracy below 1%. Regarding reproducibility, it has been obtained an almost perfect agreement (measured by the k and ICC statistics) for all the analysed pathologies. The results have shown that the developed methods can assist radiologists to perform their decision-making tasks, providing support for enhanced reproducibility of MRI reports and achieving greater objectivity. However, not only the intervertebral discs are susceptible to suffer several pathologies. The vertebral bodies are also subject to a wide variety of diseases because of different circumstances. So, prior to any diagnosis task, an accurate detection and segmentation of the vertebral bodies are the first crucial steps. Therefore, the main objective of the second part of this Doctoral Thesis is the development of an automatic method for the detection and segmentation of the spine in Computed Tomography imaging. Performing an automatic and robust segmentation is a very challenging task due to the difficulty discriminating between the ribs and the vertebral bodies. To overcome this problem, two different segmentation methods have been combined: the first method uses a Level-Set method to perform an initial segmentation; the second method uses a probabilistic atlas to refine the initial segmentation with a special focus on ribs suppression. So a 3D volume indicating the probability of each voxel of belonging to the spine has been developed, by means of a set of images, corresponding to 14 patients (training group), manually segmented by an expert. The generated probability map has been deformed and adapted to each testing case. To evaluate the segmentation results and the improvement obtained after applying the atlas to the initial segmentation, the Dice similarity coefficient (DSC) and the Hausdorff distance (HD) have been used. The results have shown up an average of 11 mm of improvement in segmentation accuracy in terms of HD, obtaining an overall final average of 14,98 ± 1,32 mm. A refinement of 1,3 % has been obtained in terms of DSC, with a global value of 91,75 ± 1,20 %. The study has demonstrated that the atlas is able to detect and appropriately eliminate the ribs while improving the segmentation accuracy. / [ES] En los últimos 20 años el sistema sanitario se ha visto revolucionado por la tecnología de la imagen, por lo que el diagnóstico por imagen se ha convertido en un pilar fundamental en el manejo de los pacientes. Hoy en día la degeneración de los discos intervertebrales, la hernia discal y la estenosis del canal vertebral, son tres patologías que afectan a millones de personas y causan dolor de espalda. El desarrollo de sistemas CAD para clasificar y cuantificar estas patologías se ha incrementado en la última década como una forma de ayuda al radiólogo en el diagnóstico. Por tanto, la primera parte de esta Tesis Doctoral tiene como objetivo el desarrollo de un sistema CAD para la clasificación y cuantificación de la patología discal por medio del análisis de Imagen por Resonancia Magnética. Con este fin se han utilizado dos grupos de pacientes, uno como grupo de entrenamiento (14 pacientes) y el otro como grupo de prueba (53 pacientes). Para la clasificación de la degeneración discal se ha desarrollado un método basado en el cálculo de la estructura del disco y de su señal de intensidad. El método de detección de herniaciones se ha centrado en la segmentación del disco y su aproximación por una elipse, para extraer así información sobre la forma del disco. El método de detección de estenosis, basado en la señal de intensidad, ha sido desarrollado para extraer el canal vertebral y, con la aplicación de diferentes técnicas, detectar estrechamientos a la altura de los discos y cuantificar la gravedad de los mismos. Los resultados han demostrado una alta precisión en la segmentación, con un error inferior al 1 %. En cuanto a la reproducibilidad, se ha obtenido un acuerdo casi perfecto (medido con los coeficientes CCI y k) para todas las patologías analizadas. Los resultados obtenidos demuestran que los métodos desarrollados pueden servir de ayuda al radiólogo en el diagnóstico, mejorando la reproducibilidad y logrando una mayor objetividad. Sin embargo, no sólo los discos intervertebrales son susceptibles de sufrir alguna patología. Los cuerpos vertebrales también pueden sufrir lesiones por diversas circunstancias. No obstante, antes de realizar cualquier tarea de diagnóstico, llevar a cabo una detección y segmentación precisa de los cuerpos vertebrales es un primer paso crucial. Así pues, la segunda parte de esta Tesis Doctoral tiene como objetivo el desarrollo de un método automático para la detección y segmentación de la columna vertebral por medio del análisis de Tomografía Computarizada. Llevar a cabo una segmentación automática y precisa es una tarea complicada debido principalmente a la gran dificultad para distinguir entre los cuerpos vertebrales y las costillas. Para solucionar este problema se han combinado dos métodos de segmentación diferentes: el primero utiliza un método Level-Set para llevar a cabo una segmentación inicial; el segundo utiliza un atlas probabilístico, para refinar la segmentación inicial, con un enfoque especial en la supresión de las costillas. Por tanto, se ha obtenido un volumen 3D indicando la probabilidad de cada voxel de pertenecer o no a la columna vertebral, por medio de un conjunto de imágenes correspondientes a 14 pacientes segmentadas manualmente por un experto. El mapa de probabilidad generado ha sido deformado y adaptado a cada uno de los 7 pacientes del grupo de prueba. Para evaluar los resultados de la segmentación y la mejora obtenida después de aplicar el atlas a la segmentación inicial, se ha utilizado el coeficiente Dice (DSC) y la distancia Hausdorff (HD). Los resultados han demostrado una mejora en la precisión de la segmentación de 11 mm de media en términos de HD, con una media global de 14,98 ± 1,32 mm. En términos de DSC se ha obtenido una mejora de un 1,3 % , con una media global de 91,75 ± 1,20 %. El estudio ha demostrado que el atlas es capaz de detectar y eliminar apropiadamente las estructuras costales / [CAT] En els últims 20 anys el sistema sanitari s'ha vist revolucionat per la tecnologia de la imatge, per la qual cosa el diagnòstic per imatge s'ha convertit en un pilar fonamental en el maneig dels pacients. Hui en dia la degeneració dels discos intervertebrals, l'hèrnia discal i l'estenosi del canal vertebral, són tres patologies molt comunes que afecten milions de persones i causen dolor d'esquena. El desenvolupament de sistemes CAD per a classificar i quantificar estes patologies s'ha incrementat en l'última dècada com una forma d'ajuda al radiòleg en el diagnòstic. Per tant, la primera part d'aquesta Tesi Doctoral té com a objectiu el desenvolupament d'un sistema CAD per a la classificació i quantificació de la patologia discal per mitjà de l'anàlisi d'Imatge per Ressonància Magnètica. Amb aquest fi s'han utilitzat dos grups de pacients distints, un com a grup d'entrenament (14 pacients) i l'altre com a grup de prova (53 pacients). Per a la classificació de la degeneració discal, s'ha desenvolupat un mètode basat en el càlcul de l'estructura del disc i del seu senyal d'intensitat. El mètode de detecció d'herniacions s'ha centrat en la segmentació del disc i la seua aproximació per una el·lipse, per a extraure així informació sobre la forma del disc. El mètode de detecció d'estenosi, basat en el senyal d'intensitat, ha sigut desenvolupat per a extraure el canal vertebral i amb l'aplicació de diferents tècniques detectar estrenyiments a l'altura dels discos i quantificar la gravetat dels mateixos. Els resultats han demostrat una alta precisió en la segmentació, amb un error inferior a l'1 %. En quant a la reproduïbilitat, s'ha obtingut un acord quasi perfecte (mesurat amb els coeficients CCI i k) per a totes les patologies analitzades. Els resultats obtinguts demostren que els mètodes desenvolupats poden servir d'ajuda al radiòleg en el diagnòstic, millorant la reproduïbilitat i aconseguint una major objectivitat. No obstant això, no sols els discos intervertebrals són susceptibles de patir alguna patologia. Els cossos vertebrals també poden patir lesions per diverses circumstàncies. Per tant, abans de realitzar qualsevol tasca de diagnòstic, dur a terme una detecció i segmentació precisa dels cossos vertebrals és un primer pas crucial. Així, doncs, la segona part d'aquesta Tesi Doctoral té com a objectiu el desenvolupament d'un mètode automàtic per a la detecció i segmentació de la columna vertebral per mitjà de l'anàlisi de Tomografia Computada. Dur a terme una segmentació automàtica i precisa és una tasca complicada degut principalment a la gran dificultat per a distingir entre els cossos vertebrals i les costelles. Per a solucionar aquest problema s'han combinat dos mètodes de segmentació diferents: el primer utilitza un mètode Level-Set per a dur a terme una segmentació inicial; el segon utilitza un atles probabilístic, per a refinar la segmentació inicial amb un enfocament especial en la supressió de les costelles. Per tant, s'ha obtingut un volum 3D indicant la probabilitat de cada voxel de pertànyer o no a la columna vertebral, per mitjà d'un conjunt d'imatges corresponents a 14 pacients (grup d'entrenament) segmentades manualment per un expert. El mapa de probabilitat generat ha sigut deformat i adaptat a cadascun dels 7 pacients del grup de prova. Per a avaluar els resultats de la segmentació i la millora obtinguda després d'aplicar l'atles a la segmentació inicial, s'ha utilitzat el coeficient Dice (DSC) i la distància Hausdorff (HD). Els resultats han demostrat una millora en la precisió de la segmentació d'11 mm de mitja en termes de HD, amb una mitja global de 14,98 ± 1,32 mm. S'ha obtingut una millora d'un 1,3 % en termes de DSC, amb una mitja global de 91,75 ± 1,20 %. L'estudi ha demostrat que l'atles és capaç de detectar i eliminar apropiadament les estructures costals alhora que millora la precisió de la segmentació. / Ruiz España, S. (2016). CARACTERIZACIÓN CUANTITATIVA DE LA PATOLOGÍA DISCAL Y LUMBAR DEGENERATIVA MEDIANTE ANÁLISIS DE IMAGEN POR RESONANCIA MAGNÉTICA Y DETECCIÓN Y SEGMENTACIÓN DE LA COLUMNA VERTEBRAL EN PACIENTES ONCOLÓGICOS A PARTIR DEL ANÁLISIS DE IMAGEN EN TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/68485 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] La tesis presentada se enmarca dentro del ámbito de la ciencia computacional. Dentro de esta, se centra en el desarrollo de herramientas para la ejecución de experimentación científica computacional, el impacto de la cual es cada vez mayor en todos los ámbitos de la ciencia y la ingeniería. Debido a la creciente complejidad de los cálculos realizados, cada vez es necesario un mayor conocimiento de las técnicas y herramientas disponibles para llevar a cabo este tipo de experimentos, ya que pueden requerir, en general, una gran infraestructura computacional para afrontar los altos costes de cómputo. Más aún, la reciente popularización del cómputo en la Nube ofrece una gran variedad de posibilidades para configurar nuestras propias infraestructuras con requisitos específicos. No obstante, el precio a pagar es la complejidad de configurar dichas infraestructuras en este tipo de entornos. Además, el aumento en la complejidad de configuración de los entornos en la nube no hace más que agravar un problema ya existente en el ámbito científico, y es el de la reproducibilidad de los resultados publicados. La falta de documentación, como las versiones de software que se han usado para llevar a cabo el cómputo, o los datos requeridos, provocan que una parte significativa de los resultados de experimentos computacionales publicados no sean reproducibles por otros investigadores. Como consecuencia, se produce un derroche de recursos destinados a la investigación. Como respuesta a esta situación, existen, y continúan desarrollándose, diferentes herramientas para facilitar procesos como el despliegue y configuración de infraestructura, el acceso a los datos, el diseño de flujos de cómputo, etc. con el objetivo de que los investigadores puedan centrarse en el problema a abordar. Precisamente, esta es la base de los trabajos desarrollados en la presente tesis, el desarrollo de herramientas para facilitar que el cómputo científico se beneficie de entornos de computación en la Nube de forma eficiente. El primer trabajo presentado empieza con un estudio exhaustivo de las prestaciones d'un servicio relativamente nuevo, la ejecución serverless de funciones. En este, se determinará la conveniencia de usar este tipo de entornos en el cálculo científico midiendo tanto sus prestaciones de forma aislada, como velocidad de CPU y comunicaciones, como en conjunto mediante el desarrollo de una aplicación de procesamiento MapReduce para entornos serverless. En el siguiente trabajo, se abordará una problemática diferente, y es la reproducibilidad de experimentos computacionales. Para conseguirlo, se presentará un entorno, basado en Jupyter, donde se encapsule tanto el proceso de despliegue y configuración de infraestructura computacional como el acceso a datos y la documentación de la experimentación. Toda esta información quedará registrada en el notebook de Jupyter donde se ejecuta el experimento, permitiendo así a otros investigadores reproducir los resultados simplemente compartiendo el notebook correspondiente. Volviendo al estudio de las prestaciones del primer trabajo, teniendo en cuenta las medidas y bien estudiadas fluctuaciones de éstas en entornos compartidos, como el cómputo en la Nube, en el tercer trabajo se desarrollará un sistema de balanceo de carga diseñado expresamente para este tipo de entornos. Como se mostrará, este componente es capaz de gestionar y corregir de forma precisa fluctuaciones impredecibles en las prestaciones del cómputo en entornos compartidos. Finalmente, y aprovechando el desarrollo anterior, se diseñará una plataforma completamente serverless encargada de repartir y balancear tareas ejecutadas en múltiples infraestructuras independientes. La motivación de este último trabajo viene dada por los altos costes computacionales de ciertos experimentos, los cuales fuerzan a los investigadores a usar múltiples infraestructuras que, en general, pertenecen a diferentes organizaciones. / [CA] La tesi presentada a aquest document s'emmarca dins de l'àmbit de la ciència computacional. Dintre d'aquesta, es centra en el desenvolupament d'eines per a l'execució d'experimentació científica computacional, la qual té un impacte cada vegada major en tots els àmbits de la ciència i l'enginyeria. Donada la creixent complexitat dels càlculs realitzats, cada vegada és necessari un major coneixement sobre les tècniques i eines disponibles per a dur a terme aquestes experimentacions, ja que poden requerir, en general, una gran infraestructura computacional per afrontar els alts costos de còmput. Més encara, la recent popularització del còmput en el Núvol ofereix una gran varietat de possibilitats per a configurar les nostres pròpies infraestructures amb requisits específiques. No obstant, el preu a pagar és la complexitat de configurar les esmenades infraestructures a aquest tipus d'entorns. A més, l'augment de la complexitat de configuració dels entorns de còmput no ha fet més que agreujar un problema ja existent a l'àmbit científic, i és la reproductibilitat de resultats publicats. La manca de documentació, com les versions del programari emprat per a dur a terme el còmput, o les dades requerides ocasionen que una part no negligible dels resultats d'experiments computacionals publicats no siguen reproduïbles per altres investigadors. Com a conseqüència, es produeix un malbaratament dels recursos destinats a la investigació. Com a resposta a aquesta situació, existeixen, i continuen desenvolupant-se, diverses eines per facilitar processos com el desplegament i configuració d'infraestructura, l'accés a les dades, el disseny de fluxos de còmput, etc. amb l'objectiu de que els investigadors puguen centrar-se en el problema a abordar. Precisament, aquesta és la base dels treballs desenvolupats durant la tesi que segueix, el desenvolupar eines per a facilitar que el còmput científic es beneficiar-se d'entorns de computació en el Núvol d'una forma eficient. El primer treball presentat comença amb un estudi exhaustiu de les prestacions d'un servei relativament nou, l'execució serverless de funcions. En aquest, es determinarà la conveniència d'emprar este tipus d'entorns en el càlcul científic mesurant tant les seues prestacions de forma aïllada, com velocitat de CPU i la velocitat de les comunicacions, com en conjunt a través del desenvolupament d'una aplicació de processament MapReduce per a entorns serverless. Al següent treball, s'abordarà una problemàtica diferent, i és la reproductibilitat dels experiments computacionals. Per a aconseguir-ho, es presentarà una entorn, basat en Jupyter, on s'englobe tant el desplegament i configuració d'infraestructura computacional, com l'accés a les dades requerides i la documentació de l'experimentació. Tota aquesta informació quedarà registrada al notebook de Jupyter on s'executa l'experiment, permetent així a altres investigadors reproduir els resultats simplement compartint el notebook corresponent. Tornant a l'estudi de les prestacions del primer treball, donades les mesurades i ben estudiades fluctuacions d'aquestes en entorns compartits, com en el còmput en el Núvol, al tercer treball es desenvoluparà un sistema de balanceig de càrrega dissenyat expressament per aquest tipus d'entorns. Com es veurà, aquest component és capaç de gestionar i corregir de forma precisa fluctuacions impredictibles en les prestacions de còmput d'entorns compartits. Finalment, i aprofitant el desenvolupament anterior, es dissenyarà una plataforma completament serverless per a repartir i balancejar tasques executades en múltiples infraestructures de còmput independents. La motivació d'aquest últim treball ve donada pels alts costos computacionals de certes experimentacions, els quals forcen als investigadors a emprar múltiples infraestructures que, en general, pertanyen a diferents organitzacions. Es demostrarà la capacitat de la plataforma per balancejar treballs i minimitzar el malbaratament de recursos / [EN] This document is focused on computational science, specifically in the development of tools for executions of scientific computational experiments, whose impact has increased, and still increasing, in all scientific and engineering scopes. Considering the growing complexity of scientific calculus, it is required large and complex computational infrastructures to carry on the experimentation. However, to use this infrastructures, it is required a deep knowledge of the available tools and techniques to be handled efficiently. Moreover, the popularity of Cloud computing environments offers a wide variety of possible configurations for our computational infrastructures, thus complicating the configuration process. Furthermore, this increase in complexity has exacerbated the well known problem of reproducibility in science. The lack of documentation, as the used software versions, or the data required by the experiment, produces non reproducible results in computational experiments. This situation produce a non negligible waste of the resources invested in research. As consequence, several tools have been developed to facilitate the deployment, usage and configuration of complex infrastructures, provide access to data, etc. with the objective to simplify the common steps of computational experiments to researchers. Moreover, the works presented in this document share the same objective, i.e. develop tools to provide an easy, efficient and reproducible usage of cloud computing environments for scientific experimentation. The first presented work begins with an exhaustive study of the suitability of the AWS serverless environment for scientific calculus. In this one, the suitability of this kind of environments for scientific research will be studied. With this aim, the study will measure the CPU and network performance, both isolated and combined, via a MapReduce framework developed completely using serverless services. The second one is focused on the reproducibility problem in computational experiments. To improve reproducibility, the work presents an environment, based on Jupyter, which handles and simplify the deployment, configuration and usage of complex computational infrastructures. Also, includes a straight forward procedure to provide access to data and documentation of the experimentation via the Jupyter notebooks. Therefore, the whole experiment could be reproduced sharing the corresponding notebook. In the third work, a load balance library has been developed to address fluctuations of shared infrastructure capabilities. This effect has been wide studied in the literature and affects specially to cloud computing environments. The developed load balance system, as we will see, can handle and correct accurately unpredictable fluctuations in such environments. Finally, based on the previous work, a completely serverless platform is presented to split and balance job executions among several shared, heterogeneous and independent computing infrastructures. The motivation of this last work is the huge computational cost of many experiments, which forces the researchers to use multiple infrastructures belonging, in general, to different organisations. It will be shown how the developed platform is capable to balance the workload accurately. Moreover, it can fit execution time constrains specified by the user. In addition, the platform assists the computational infrastructures to scale as a function of the incoming workload, avoiding an over-provisioning or under-provisioning. Therefore, the platform provides an efficient usage of the available resources. / This study was supported by the program “Ayudas para la contratación de personal investigador en formación de carácter predoctoral, programa VALi+d” under grant number ACIF/2018/148 from the Conselleria d’Educació of the Generalitat Valenciana. The authors would also like to thank the Spanish "Ministerio de Economía, Industria y Competitividad"for the project “BigCLOE” with reference number TIN2016-79951-R. / Giménez Alventosa, V. (2022). Plataformes avançades en el Núvol per a la reproductibilitat d'experiments computacionals [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/184010 / TESIS / Compendio