[ES] Las zeolitas son sólidos cristalinos microporosos con canales y cavidades de tamaños moleculares, que pueden presentar gran variedad de estructuras y composición química, lo que las hace útiles como catalizadores en gran variedad de procesos químicos. En la presente tesis doctoral, se han estudiado en profundidad las propiedades estructurales de zeolitas con estructura RTH y MFI pura sílice y aluminosilicato, utilizando fundamentalmente la técnica de resonancia magnética nuclear (RMN). Además, se han estudiado catalizadores zeolíticos tipo Ag-FAU para una reacción de interés medioambiental como la Oxidación Catalítica Selectiva de NH3 (NH3-SCO). En esta tesis, las zeolitas tipo MFI y RTH se han sintetizado utilizando tetraalquilamonios y tetralquilfosfonios como ADEs y HF como agente mineralizante. Los resultados referentes a la zeolita MFI pura sílice indican que el ADE utilizado afecta al orden local de la estructura, a la distribución de flúor y a la formación de defectos de red. En la síntesis de la zeolita tipo MFI aluminosilicato, se ha observado que el ADE utilizado y la relación Si/Al produce diferencias significativas en los espectros de RMN de 27Al, que se atribuyen normalmente a variaciones en la distribución del aluminio en diferentes sitios cristalográficos. Sin embargo, las diferencias desaparecen después de la calcinación, lo que cuestiona esta interpretación. La zeolita tipo RTH pura sílice se ha sintetizado con el catión iPr3MeP+ variando los tiempos y la temperatura de síntesis. Estos parámetros afectan tanto a la estructura local de los átomos de silicio como a la distribución del flúor en la zeolita. Se ha observado también la transformación de la estructura tipo STF a RTH durante la síntesis. La modificación con fósforo de zeolitas tipo aluminosilicato, que normalmente se realiza por impregnación, estabiliza el aluminio de la red en condiciones hidrotermales, lo que tiene importantes implicaciones en las aplicaciones industriales. En esta tesis, se han incorporado cantidades variables de fósforo en las zeolitas MFI y RTH aluminosilicatos utilizando mezclas de alquilamonios y alquilfosfonios como ADEs. Los resultados indican que el fósforo permanece en las zeolitas después de la calcinación estabilizando el aluminio de red. La caracterización detallada de las muestras ha permitido proponer las especies Al-P formadas, responsables de la estabilización de la red. Además, las zeolitas P-RTH y P-ZSM-5 se han utilizado como catalizadores para la reacción de metanol a olefinas. Por último, se ha estudiado la influencia de diferentes parámetros como la relación Ag/Al, la presencia de cationes alcalinos o la acidez Brønsted en zeolitas Ag-FAU y sus repercusiones en el comportamiento catalítico para la reacción de NH3-SCO. Los catalizadores se han caracterizado exhaustivamente antes, durante y después de la reacción, observándose que las partículas de plata metálica, que son los centros activos, se re-dispersan y oxidan en condiciones de reacción. / [CA] Les zeolites són sòlids cristal·lins i microporosos amb canals i cavitats de dimensions moleculars, que poden presentar una gran varietat d' estructures i composició química, això les fa molt interessants com a catalitzadors en un ampli nombre de reaccions químiques. En la present tesi doctoral, s'ha estudiat en profunditat les propietats estructurals de les zeolites amb estructura RTH i MFI pura sílice i amb sílici i alumini, utilitzant fonamentalment la tècnica de ressonància magnètica nuclear. A més, s'han estudiat catalitzadors basats en Ag-FAU zeolites per a una reacció d'interès mediambiental com es l' Oxidació Catalítica Selectiva d'amoníac (NH3-SCO). En aquesta tesi, les zeolites tipus MFI i RTH s'han sintetitzat amb l'ús de cations tetraalquilamoni i tetraalquilfosfoni i HF com agent mineralitzant. Els resultats obtinguts per a la zeolita MFI pura sílice mostren com l'ADE utilitzat juga un paper important en l'ordre local dels àtoms de silici, la distribució de fluor i la formació de defectes zeolítics. En la síntesi de la zeolita MFI aluminosilicat, s'ha observat que la natura dels ADEs i la relació Si/Al produeix diferències significatives a l'espectre de 27Al de RMN, normalment associades a una localització diferent de l'alumini. Però eixes diferències desapareixen amb la calcinació de les zeolites. La zeolita RTH pura sílice ha sigut sintetitzada amb el catió iPr3MeP+ modificant les condicions de síntesi (temps i temperatura). Els resultats mostren que l'ordre local dels àtoms de l' estructura zeolítica o la distribució de fluor es veu influenciada per aquests paràmetres. També s'ha pogut observar que en determinades condicions de síntesi es produeix la transformació de la estructura tipus STF en RTH en el procés de síntesi. La modificació amb fòsfor de les zeolites que contenen alumini, que normalment es realitza per impregnació, estabilitza l'alumini de l'estructura zeolítica en condicions hidrotermals, la qual cosa té una importància crucial per a les aplicacions industrials d'aquests materials. En aquesta tesi, s'han incorporat quantitats creixents de fòsfor a les zeolites RTH i MFI aluminosilicats utilitzant mescles d'alquilamonis i alquilfosfonis com ADEs. Els resultats indiquen que tot el fòsfor introduït roman a la zeolita després de la calcinació, estabilitzant l'alumini en la zeolita. La caracterització dels materials ha permès proposar les espècies Al-P formades a l'interior de les zeolites, que són les responsables de l'alta estabilitat hidrotermal de l'alumini a l'estructura zeolítica. A més, les zeolites RTH i MFI modificades amb fòsfor han sigut utilitzades com a catalitzadors en la reacció de metanol a olefines (MTO). Per últim, s'ha estudiat la influència de alguns paràmetres com la relació Ag/Al, la presència de cations alcalins o centres àcids de BrØnsted als catalitzadors tipus Ag-FAU i les seues repercussions per a la reacció de NH3-SCO. Els catalitzadors s'han caracteritzat abans, durant i després de la reacció i els resultats mostren que les nanopartícules de plata metàl·lica són el centre actiu de la reacció i que es re-dispersen i oxiden en condicions de reacció. / [EN] Zeolites are microporous crystalline solids containing channels and cavities of molecular dimensions, which can present different structures and chemical composition, making them especially interesting as catalysts in several chemical processes. In this doctoral thesis, we have deeply studied the structural properties of pure silica and aluminosilicate RTH- and MFI-type zeolites mainly using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Moreover, we have studied the properties of Ag-FAU zeolites as catalysts for the selective catalytic oxidation of ammonia (NH3-SCO), which is a reaction of great interest for the environmental. Here, zeolites RTH and MFI have been synthesized in the presence of tetraalkilammonium and phosphonium cations as OSDAs and in fluoride media. The results obtained for the MFI zeolites show that the OSDAs has a strong influence on the local order of the framework, the fluorine distribution and the formation of siloxy/silanol defects. The results for the aluminosilicate MFI-type (ZSM-5) zeolite show that the shape of the 27Al NMR spectrum changes depending on both the OSDA and the Si/Al ratio, which is usually attributed to a different Al sitting in the zeolite. These differences disappear after the calcination of the zeolites, questioning the classical interpretation. RTH-type zeolite has been synthesized using the iPr3MeP+ cation varying the synthesis conditions (time and temperature). The results show that these parameters affect the local environment of the silicon atoms and the fluorine distribution inside the zeolite. It has been also possible to identify the zeolitic transformation of the STF structure into the RTH-type during the synthesis. The introduction of phosphorus in the aluminosilicate zeolites, usually done by the impregnation procedure, stabilizes the framework aluminium under steam conditions, with important implications in industrial processes. In this doctoral thesis, we have varied the P/Al molar ratios using the dual-template synthesis technique. All phosphorus from the P-based OSDAs remain inside the zeolites after the thermal/hydrothermal treatments. The exhaustive characterization of the materials has allowed us to propose the Al-P species formed inside the zeolites responsible of the aluminium stabilization. Moreover, some phosphorus modified RTH and MFI zeolites were tested in the methanol to olefins (MTO) reaction. Finally, we have studied the influence of different parameters such as the Ag/Al ratio, the alkali cations or the presence of BrØnsted acid sites in the Ag-FAU zeolites and its implications in the NH3-SCO reaction. The Ag-FAU catalysts have been deeply characterized before, during and after the catalytic tests, identifying the Ag0 specie, which is the active centre for this reaction, and that metal particles are re-dispersed and oxidized under reaction conditions. / Martínez Ortigosa, J. (2021). Caracterización estructural de zeolitas por Resonancia Magnetica Nuclear y su aplicación como catalizadores [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165576

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sergioramin_tese.pdf: 5594028 bytes, checksum: 78bfa3ad01874a071e27eb7637a874df (MD5) Previous issue date: 2003-11-21 / Proton magnetic resonance spectroscopy is an noninvasive method that allows the detection of metabolic and biochemical detection of areas of the brain. This investigation focused on the clinical applications of proton MR spectroscopy in patients with focal brain lesions, considering the possibility of differentiate the normal brain tissue of pathological, neoplasic of non-neoplasic disorders, brain neoplasms to each other and similar lesions identified by the magnetic resonance imaging. A total of 308 proton magnetic resonance spectroscopies in 287 patients with focal brain lesions, 147 (51.2%) males and 140 (48.8%) females, was divided into three groups: Group I - 169 exams of patients with brain neoplasic; Group II - 58 exams of patients with non-neoplasic focal brain lesions, and Group III - 32 exams of individuals without lesions. Single voxel proton MR spectroscopy with echo time 136 ms was the method used. The qualitative analysis of the peaks of metabolites N-acetyl aspartate (Naa - 2,0 ppm), creatine (Cr - 3,0 ppm) and choline (Cho - 3,2ppm), expressed in graph, and quantitative by means of the calculation of the ratios Naa/Cr, Co/Cr and Co/Naa through height measurement of the peaks in the graph. The statistical analysis included Kruskal-Wallis test and principal component analysis. In most of spectroscopies performed in patients of Group I, there was an accentuated increase of Cho peak and reduction of Naa; in Group II slight increase of Cho and decrease of Naa was observed, while in the individuals of Group III Naa was the larger peak, corresponding to the double of the height of the Cho and Cr peaks. Lipids (0.9 and 1.3 ppm), that generally indicate necrosis, was detected more usually in malignant neoplasms (multiforme glioblastoma and metastases) and inflammatory process by toxoplasmosis. Aminoacids (0.9 ppm inverted) were detected only in pyogenic abscesses. Median values of Naa/Cr, Co/Cr and Cho/Naa ratios in Group I were 0.75, 3.00, and 4.00; 1.13, 1.20, and 0.92 in Group II; and 2.00, 0.76, and 0.40 in group III, respectively. With the ratios studied, it was possible differentiate significantly the three groups (p<0.001). The clinical application of the proton MR spectroscopy is useful to the elucidation of the etiological diagnosis of focal brain lesions. Metabolic pattern obtained by proton spectroscopy is distinct between normal brain tissue and pathological, occurring significant difference between neoplasic of non-neoplasic disorders. Proton magnetic resonance spectroscopy contribute to differentiate focal brain lesions similar to the magnetic resonance imaging exam. / A espectroscopia de prótons por ressonância magnética é um método não invasivo que possibilita a detecção de alterações metabólicas e bioquímicas de áreas do encéfalo. Este estudo teve como objetivo avaliar a aplicação clínica da espectroscopia de prótons por ressonância magnética em pacientes com lesões encefálicas focais, considerando-se a possibilidade de diferenciar tecido encefálico normal do patológico, lesões neoplásicas de não neoplásicas, neoplasias encefálicas entre si e lesões similares identificadas pela imagem por ressonância magnética. Foram estudados prospectivamente 308 exames de espectroscopia de prótons por ressonância magnética em 287 pacientes com lesões encefálicas focais, sendo 147 do sexo masculino (51,2%) e 140 do feminino (48,8%). Os exames foram divididos em três grupos: Grupo I - 169 exames de pacientes com neoplasias encefálicas; Grupo II - 58 exames de pacientes com lesões encefálicas focais não neoplásicas e Grupo III - 32 exames como grupo controle. Para realização da espectroscopia de prótons por RM foi utilizado o método single voxel com tempo de eco de 136 ms. Foram feitas análises qualitativa do comportamento dos picos dos metabólitos N-acetilaspartato (Naa - 2,0 ppm), creatina (Cr - 3,0ppm) e colina (Co - 3,2 ppm), expressos em gráfico, e quantitativa por meio do cálculo das razões Naa/Cr Co/Cr e Co/Naa, efetuado com base na amplitude do pico. A análise estatística incluiu teste de Kruskal-Wallis e análise de componentes principais. Na maioria das espectroscopias feitas em pacientes do Grupo I, houve aumento acentuado do pico de Co e redução do pico de Naa, nos exames do grupo II, leve aumento Co e redução de Naa, enquanto nos indivíduos do Grupo III nos exames o pico de Naa sempre foi o maior, correspondendo ao dobro da altura dos picos de Co e Cr. O metabólito lipídios (0,9 e 1,3 ppm), que geralmente indica necrose, foi detectado mais comumente em neoplasias malignas (glioblastoma multiforme e metástases) e processo inflamatório por toxoplasmose. Os aminoácidos (0,9 ppm invertido) foram detectados exclusivamente em abscessos piogênicos. Os valores das medianas das razões Naa/Cr, Co/Cr e Co/Naa nos exames dos pacientes do grupo I foram 0,75, 3,00 e 4,00; no grupo II 1,13, 1,20 e 0,92 e no grupo III 2,00, 0,76 e 0,40, respectivamente. Com as razões estudadas, foi possível diferenciar significantemente os três grupos (p<0,001). A aplicação clínica da espectroscopia de prótons por ressonância magnética é útil para a elucidação do diagnóstico etiológico de lesões encefálicas focais. O padrão metabólico obtido pela espectroscopia de prótons é distinto entre tecido encefálico normal e patológico, havendo também diferença significante entre lesões neoplásicas e não neoplásicas. A espectroscopia de prótons por ressonância magnética contribui para diferenciar lesões encefálicas focais similares ao exame de imagem por ressonância magnética

Diffusion Tensor Imaging (DTI) is a new magnetic resonance imaging modality capable of producing quantitative maps of microscopic natural displacements of water molecules that occur in brain tissues as part of the physical diffusion process. This technique has become a powerful tool in the investigation of brain structure and function because it allows for in vivo measurements of white matter fiber orientation. The application of DTI in clinical practice requires specialized processing and visualization techniques to extract and represent acquired information in a comprehensible manner. Tracking techniques are used to infer patterns of continuity in the brain by following in a step-wise mode the path of a set of particles dropped into a vector field. In this way, white matter fiber maps can be obtained. / La imatge amb tensor de difusió (DTI) és una nova modalitat de ressonància magnètica capaç de generar mapes del desplaçament a nivell microscòpic de l’aigua a dins del teixits del cervell com a part del procés físic de la difusió. Aquesta tècnica ha esdevingut una important eina en la investigació de les estructures i funcions cerebrals perquè ens permet tenir dades in vivo de l’orientació de les fibres de matèria blanca. Per aplicar el DTI en la pràctica clínica cal extreure i representar la informació de forma entenedora aplicant tècniques i processos de visualització especialitzats. Es poden utilitzar tècniques de tractografia per tal de trobar patrons de continuïtat dins del cervell, a partir de fer el seguiment pas a pas del camí seguit per un conjunt de partícules que es deixen en un camp vectorial. D’aquesta forma és com s’obtenen els mapes de fibres de matèria blanca.

Prostate segmentation in trans rectal ultrasound (TRUS) and magnetic resonance images (MRI) facilitates volume estimation, multi-modal image registration, surgical planing and image guided prostate biopsies. The objective of this thesis is to develop computationally efficient prostate segmentation algorithms in both TRUS and MRI image modalities. In this thesis we propose a probabilistic learning approach to achieve a soft classification of the prostate for automatic initialization and evolution of a deformable model for prostate segmentation. Two deformable models are developed for the TRUS segmentation. An explicit shape and region prior based deformable model and an implicit deformable model guided by an energy minimization framework. Besides, in MRI, the posterior probabilities are fused with the soft segmentation coming from an atlas segmentation and a graph cut based energy minimization achieves the final segmentation. In both image modalities, statistically significant improvement are achieved compared to current works in the literature. / La segmentació de la pròstata en imatge d'ultrasò (US) i de ressonància magnètica (MRI) permet l'estimació del volum, el registre multi-modal i la planificació quirúrgica de biòpsies guiades per imatge. L'objectiu d'aquesta tesi és el desenvolupament d'algorismes automàtics per a la segmentació de la pròstata en aquestes modalitats. Es proposa un aprenentatge automàtic inical per obtenir una primera classificació de la pròstata que permet, a continuació, la inicialització i evolució de diferents models deformables. Per imatges d'US, es proposen un model explícit basat en forma i informació regional i un model implícit basat en la minimització d'una funció d'energia. En MRI, les probalitats inicials es fusionen amb una imatge de probabilitat provinent d'una segmentació basada en atlas, i la minimització es realitza mitjançant tècniques de grafs. El resultat final és una significant millora dels algorismes actuals en ambdues modalitats d'imatge.

La investigación y desarrollo de líquidos iónicos a temperatura ambiente (RTILsl va cobrando mayor importancia, como una necesidad de contar con materiales y sustancias químicas apropiados para diversos procesos químico-industriales, así como al creciente uso de ciertas fuentes alternativas de energía, más llevaderos con nuestro medio ambiente. En este artículo se hace una reseña sobre los líquidos iónicos, sus propiedades físicas y de transporte, aplicaciones presentes y futuras. / Room temperature ionic liquids (RTILs): Properties, applieations and future prospeetsResearch and development of room-temperatureionic I iquids (RTILs) is becoming more important, as a need to count with materials and chemical substances suitable for several processes in chemical industries, as well as for the growing use of alternative sources of energy, much more friendly with our environment. In this paper is presented a review on ionic liquids, their physical and transport properties, current and future applications

Algunas rocas débiles son frecuentemente utilizadas como material de construcción en la ejecución de obra nueva o en la restauración de construcciones patrimoniales y constituyen el cimiento de numerosas edificaciones y vías de comunicación en el sudeste de España. Estos materiales suelen estar expuestos a ambientes húmedos y/o en contacto directo con el agua. Sin embargo, su caracterización mecánica suele realizarse en laboratorio en estado seco o sin control de la humedad. A este respecto, investigaciones recientes han demostrado que propiedades mecánicas como la resistencia a compresión uniaxial o el módulo de elasticidad estático de este tipo de rocas pueden sufrir importantes reducciones cuando se saturan completamente. Sin embargo, los efectos de la saturación parcial, de la humedad relativa ambiental o de la distribución del agua intersticial sobre éstos y otros parámetros mecánicos han sido escasamente estudiados. En esta tesis se realiza un estudio detallado de estos aspectos en varios tipos de rocas sedimentarias débiles presentes en la provincia de Alicante. Por un lado, se han empleado tres variedades de la denominada “Piedra Bateig”, que es una biocalcarenita que se utilizado en el pasado para la construcción de una gran cantidad de edificios históricos y emblemáticos de toda de España (especialmente de la Comunidad Valenciana y Madrid) y que actualmente se comercializa a nivel mundial debido a su abundancia, belleza y calidad para su empleo en revestimientos de fachadas, muros de mampostería o elementos ornamentales. Por otro lado, se han estudiado otras rocas carbonáticas (calcarenitas y limolitas amarillentas) y yesíferas, que se utilizan mayoritariamente en obra civil, principalmente para la construcción de muros de contención o como escollera. Los objetivos principales de la presente tesis doctoral son: (1) la caracterización petrológica y físico-mecánica de estos materiales pétreos sedimentarios porosos; (2) el análisis de los procedimientos de humectación existentes y el desarrollo de nuevas técnicas de saturación parcial; (3) la evaluación de la variación de las propiedades mecánicas de estos materiales con el grado de saturación y la humedad relativa ambiental; (4) el estudio del efecto de la distribución del agua intersticial en su comportamiento mecánico; (5) la propuesta de correlaciones entre las propiedades mecánicas y las propiedades físicas u otros parámetros de fácil y rápida determinación y; (6) la discusión de los principales mecanismos de deterioro mecánico causados por el agua que afectan a estos materiales. En primer lugar, se realizó un estudio petrológico y físico general de estas rocas mediante la determinación de: su composición química y mineralógica empleando las técnicas de difracción y fluorescencia de rayos X o el calcímetro de Bernard; su distribución del tamaño de poros, superficie específica, tortuosidad, porosidades intrapartícula e interpartícula y otras características de su red porosa mediante la realización de porosimetrías de intrusión de mercurio; su textura, ordenación de granos y cristales y morfología de los poros utilizando las técnicas de microscopía óptica y electrónica; sus densidades real y aparente, porosidades abierta y total, y capacidad de absorción de agua usando métodos tradicionales. En segundo lugar, se obtuvieron diversas propiedades físicas y mecánicas de estos materiales en los estados seco y completamente saturado, tales como: la velocidad de paso de las ondas P y S, el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson dinámicos, las resistencias a compresión uniaxial y triaxial, el módulo de elasticidad estático, la resistencia a tracción indirecta, el índice de resistencia frente a carga puntual, el índice de resistencia frente a la penetración de aguja y los parámetros de resistencia al corte de la matriz rocosa. En tercer lugar, se evaluó la influencia de la saturación parcial y la distribución del agua intersticial en las propiedades mecánicas de algunas de estas rocas. Para ello, se prepararon probetas parcialmente saturadas con diferentes grados de saturación utilizando dos procedimientos distintos: (1) la inmersión de probetas completamente secas en agua a presión atmosférica durante diferentes periodos de tiempo, y (2) el secado progresivo de probetas inicialmente completamente saturadas en estufa a 50º C durante diferentes periodos de tiempo. A continuación, se determinó la distribución del agua intersticial en las probetas acondicionadas mediante ambos métodos a través de la obtención de imágenes de resonancia magnética nuclear (RMN) y se ensayaron mecánicamente para obtener su resistencia a compresión uniaxial, su módulo de elasticidad estático, su resistencia a tracción indirecta y su resistencia frente a carga puntual. En cuarto lugar, se estudió el impacto de la humedad relativa ambiental en el comportamiento mecánico de los materiales pétreos. Con este propósito, las muestras se sometieron a ambientes de humedad relativa controlada del 20, 40, 60, 80 y 98% usando una modificación de la técnica de equilibrio de vapor (VET). El método consistió en introducir las probetas de roca junto con disoluciones de glicerol de diferente concentración en recipientes cerrados herméticamente dentro de una estufa a temperatura constante, promoviendo el intercambio de agua en forma de vapor entre la atmósfera creada y las probetas hasta que se alcanzó el contenido de agua de equilibrio en las mismas. Tras ello, las muestras se ensayaron mecánicamente. Finalmente, se realizó un análisis de regresión para establecer relaciones entre las propiedades mecánicas y las propiedades físicas u otros parámetros de fácil obtención, menos costosos o no destructivos que pudiesen ser útiles desde un punto de vista ingenieril. Los resultados obtenidos mostraron que, en las rocas estudiadas, la saturación total generaba importantes variaciones de propiedades físicas como la velocidad de paso de las ondas P y S y de los parámetros dinámicos asociados, así como una reducción muy significativa de todas las propiedades mecánicas analizadas. Además, se observó que ocurría una importante caída de estos parámetros mecánicos cuando estos materiales se saturaban con contenidos de agua pequeños (grados de saturación inferiores al 50%) y que, posteriormente, el valor de estas propiedades se mantenía constante para contenidos de agua superiores (grados de saturación iguales o superiores al 75%). En consecuencia, las variaciones de las propiedades mecánicas con el contenido de agua se modelaron de manera precisa empleando funciones exponenciales decrecientes. Otro resultado relevante de la investigación fue que la distribución del agua intersticial y, por ende, el procedimiento empleado para saturar parcialmente las probetas jugaba un papel importante en el comportamiento mecánico observado. En concreto, para pequeños contenidos de agua, el debilitamiento mecánico experimentado por las muestras preparadas mediante el procedimiento de secado era frecuentemente superior al de las muestras acondicionadas a través del procedimiento de inmersión. Este hallazgo pudo explicarse en base a que en el primer caso las moléculas de agua ocupaban una región más amplia de la probeta (incluyendo la zona central de la misma), mientras que en el segundo caso el agua se encontraba concentrada exclusivamente en la zona más externa, permaneciendo el núcleo de la probeta en estado seco. En cambio, para elevados contenidos de agua, los valores de las propiedades mecánicas en las muestras preparadas por ambos procedimientos fueron parecidos, debido a que el agua intersticial ocupaba una región más amplia y similar. Además, se observó que las propiedades mecánicas de las rocas se reducían linealmente conforme aumentaba la humedad relativa del ambiente al que estaban expuestas, pues esto generaba un incremento del contenido de agua dentro de su red porosa. Por otro lado, el análisis de regresión realizado permitió obtener correlaciones entre las propiedades mecánicas y las propiedades físicas u otros índices de fácil determinación en los estados seco y saturado. Estas relaciones son de gran utilidad para seleccionar bloques de roca de alta calidad a nivel de cantera o para realizar auscultaciones preventivas en edificaciones patrimoniales de piedra de una forma rápida, sencilla, barata y no destructiva. Finalmente, el análisis conjunto de las características petrológicas y el impacto de la saturación total y parcial y la distribución de agua intersticial sobre las propiedades mecánicas permitió esclarecer que las causas del debilitamiento ocasionadas por el agua que afectaban a estos materiales eran variadas. Se podrían destacar la reducción de la succión capilar y efectos físico-químicos como el deterioro de la cementación entre los granos, la disolución de algunos minerales (calcita y clorita), el hinchamiento de la fracción arcillosa, la reducción de la energía superficial de fractura o la corrosión bajo tensión del cuarzo presente en estos materiales. / Esta tesis ha sido financiada por el Vicerrectorado de Investigación y Transferencia del Conocimiento de la Universidad de Alicante a través del Contrato Predoctoral FPUUA53-2018 y las Ayudas UAEEBB2018-09, UAUSTI18-21 y UAUSTI19-25.

Tesis por compendio / [ES] La Tomografía por Emisión de Positrones (PET) es una de las técnicas más importantes en la medicina de diagnóstico actual y la más representativa en el campo de la Imagen Molecular. Esta modalidad de imagen es capaz de producir información funcional única, que permite la visualización en detalle, cuantificación y conocimiento de una variedad de enfermedades y patologías. Áreas como la oncología, neurología o la cardiología, entre otras, se han beneficiado en gran medida de esta técnica. A pesar de que un elevado número de avances han ocurrido durante el desarrollo del PET, existen otros que son de gran interés para futuras investigaciones. Uno de los principales pilares actualmente en PET, tanto en investigación como en desarrollo, es la obtención de la información del tiempo de vuelo (TOF) de los rayos gamma detectados. Cuando esto ocurre, aumenta la sensibilidad efectiva del PET, mejorando la calidad señal-ruido de las imágenes. Sin embargo, la obtención precisa de la marca temporal de los rayos gamma es un reto que requiere, además de técnicas y métodos específicos, compromisos entre coste y rendimiento. Una de las características que siempre se ve afectada es la resolución espacial. Como discutiremos, la resolución espacial está directamente relacionada con el tipo de centellador y, por lo tanto, con el coste del sistema y su complejidad. En esta tesis, motivada por los conocidos beneficios en imagen clínica de una medida precisa del tiempo y de la posición de los rayos gamma, proponemos configuraciones de detectores TOF- PET novedosos capaces de proveer de ambas características. Sugerimos el uso de lo que se conoce como métodos de "light-sharing", tanto basado en cristales monolíticos como pixelados de tamaño diferente al del fotosensor. Estas propuestas hacen que la resolución espacial sea muy alta. Sin embargo, sus capacidades temporales han sido muy poco abordadas hasta ahora. En esta tesis, a través de varios artículos revisados, pretendemos mostrar los retos encontrados en esta dirección, proponer determinadas configuraciones y, además, indagar en los límites temporales de éstas. Hemos puesto un gran énfasis en estudiar y analizar las distribuciones de la luz centellante, así como su impacto en la determinación temporal. Hasta nuestro conocimiento, este es el primer trabajo en el que se estudia la relación de la determinación temporal y la distribución de luz de centelleo, en particular usando SiPM analógicos y ASICs. Esperamos que esta tesis motive y permita otros muchos trabajos orientados en nuevos diseños, útiles para instrumentación PET, así como referencia para otros trabajos. Esta tesis esta organizada como se describe a continuación. Hay una introducción compuesta por tres capítulos donde se resumen los conocimientos sobre imagen PET, y especialmente aquellos relacionados con la técnica TOF-PET. Algunos trabajos recientes, pero aún no publicados se muestran también, con el objetivo de corroborar ciertas ideas. En la segunda parte se incluyen las cuatro contribuciones que el candidato sugiere para el compendio de artículos. / [CA] La Tomografia per Emissió de Positrons (PET) és una de les tècniques més importants en la medicina de diagnòstic actual i la més representativa en el camp de la Imatge Molecular. Esta modalitat d'imatge és capaç de produir informació funcional única, que permet la visualització en detall, quantificació i coneixement d'una varietat de malalties i patologies. Àrees com l'oncologia, neurologia o la cardiologia, entre altres, s'han beneficiat en gran manera d'aquesta tècnica. Tot i que un elevat nombre d'avanços han ocorregut durant el desenvolupament del PET, hi ha altres que són de gran interés per a futures investigacions. Un dels principals pilars actuals en PET, tant en investigació com en desenvolupament, és l'obtenció de la informació del temps de vol (TOF en anglès) dels raigs gamma detectats. Quan açò ocorre, augmenta la sensibilitat efectiva del PET, millorant la qualitat senyal-soroll de les imatges. No obstant això, l'obtenció precisa de la marca temporal dels raigs gamma és un repte que requerix, a més de tècniques i mètodes específics, compromisos entre cost i rendiment. Una de les característiques que sempre es veu afectada és la resolució espacial. Com discutirem, la resolució espacial està directament relacionada amb el tipus de centellador, i per tant, amb el cost del sistema i la seua complexitat. En aquesta tesi, motivada pels coneguts beneficis en imatge clínica d'una mesura precisa del temps i de la posició dels raigs gamma, proposem nouves configuracions de detectors TOF-PET capaços de proveir d'ambduess característiques. Suggerim l'ús del que es coneix com a mètodes de "light-sharing", tant basat en cristalls monolítics com pixelats de diferent tamany del fotosensor. Aquestes propostes fan que la resolució espacial siga molt alta. No obstant això, les seues capacitats temporals han sigut molt poc abordades fins ara. En aquesta tesi, a través de diversos articles revisats, pretenem mostrar els reptes trobats en aquesta direcció, proposar determinades configuracions i, a més, indagar en els límits temporals d'aquestes. Hem posat un gran èmfasi a estudiar i analitzar les distribucions de la llum centellejant, així com el seu impacte en la determinació temporal. Fins al nostre coneixement, aquest és el primer treball en què s'estudia la relació de la determinació temporal i la distribució de llum de centelleig, en particular utilitzant SiPM analògics i ASICs. Esperem que aquesta tesi motive i permeta molts altres treballs orientats en nous dissenys, útils per a instrumentació PET, així com referència per a altres treballs. Aquesta tesi esta organitzada com es descriu a continuació. Hi ha una introducció composta per tres capítols on es resumeixen els coneixements sobre imatge PET i, especialmente, aquells relacionats amb la tècnica TOF-PET. Alguns treballs recents, però encara no publicats es mostren també, amb l'objectiu de corroborar certes idees. La segona part de la tesi conté els quatre articles revisats que el candidat suggereix. / [EN] Positron Emission Tomography (PET) is one of the greatest tools of modern diagnostic medicine and the most representative in the field of molecular imaging. This imaging modality, is capable of providing a unique type of functional information which permits a deep visualization, quantification and understanding of a variety of diseases and pathologies. Areas like oncology, neurology, or cardiology, among others, have been well benefited by this technique. Although numerous important advances have already been achieved in PET, some other individual aspects still seem to have a great potential for further investigation. One of the main trends in modern PET research and development, is based in the extrapolation of the Time- Of-Flight (TOF) information from the gamma-ray detectors. In such case, an increase in the effective sensitivity of PET is accomplished, resulting in an improved image signal-to-noise ratio. However, the direction towards a precise decoding of the photons time arrival is a challenging task that requires, besides specific approaches and techniques, tradeoffs between cost and performance. A performance characteristic very habitually compromised in TOF-PET detector configurations is the spatial resolution. As it will be discussed, this feature is directly related to the scintillation materials and types, and consequently, with system cost and complexity. In this thesis, motivated by the well-known benefits in clinical imaging of a precise time and spatial resolution, we propose novel TOF-PET detector configurations capable of inferring both characteristics. Our suggestions are based in light sharing approaches, either using monolithic detectors or crystal arrays with different pixel-to-photosensor sizes. These approaches, make it possible to reach a precise impact position determination. However, their TOF capabilities have not yet been explored in depth. In the present thesis, through a series of peer-reviewed publications we attempt to demonstrate the challenges encountered in these kinds of configurations, propose specific approaches improving their performance and eventually reveal their limits in terms of timing. High emphasis is given in analyzing and studying the scintillation light distributions and their impact to the timing determination. To the best of our knowledge, this is one of the first works in which such detailed study of the relation between light distribution and timing capabilities is carried out, especially when using analog SiPMs and ASICs. Hopefully, this thesis will motivate and enable many other novel design concepts, useful in PET instrumentation as well as it will serve as a helpful reference for similar attempts. The present PhD thesis is organized as follows. There is an introduction part composed by three detailed sections. We attempt to summarize here some of the knowledge related to PET imaging and especially with the technique of TOF-PET. Some very recent but still unpublished results are also presented and included in this part, aiming to support statements and theories. The second part of this thesis lists the four peer-reviewed papers that the candidate is including. / This project has received funding from the European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program (grant agreement No 695536). It has also been supported by the Spanish Ministerio de Economía, Industria y Competitividad under Grants No. FIS2014-62341-EXP and TEC2016-79884-C2-1-R. Efthymios Lamprou has also been supported by Generalitat Valenciana under grant agreement GRISOLIAP-2018-026. / Lamprou, E. (2021). Development and Performance Evaluation of High Resolution TOF-PET Detectors Suitable for Novel PET Scanners [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/162991 / Compendio

[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 / [CA] 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]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/68485

Tesis por compendio / Food industry has evolved remarkably during the last decades due to the need to technify the production with the aim of reducing processing times and to increase industry profits, without this implying a decrease of the product quality. In this context, the use of spectrophotometric monitoring and treatment techniques for the optimization of production processes can represent a great progress for agri-food industry. In block 1, animal tissues were studied. Firstly, the use of spectrophotometric sensors for the control of pork meat drying. In this context, two techniques were used, infrared thermography and microwave monitoring. This study, coupled to a thermodynamic model and some physicochemical determinations have shown that infrared thermography is a suitable technique able to monitor drying process, identifying each drying stage. On the other hand, in microwave range, (500 MHz to 20 GHz) and it was demonstrated that the loss factor in gamma-dispersion has a direct relation with the number of molecules on the meat sample surface. A non-destructive and easy-to-use sensor in radiofrequency range able to detect if meat samples has been suffered freeze/thaw cycles has been developed. An exhaustive study was carried out to solve the problems resulting from the strong technification and intensification in poultry industry, such as low-quality meats (PSE and DFD), the white striping and the deep pectoral myopathies, mainly produced because of the use of hypertrophic strains. For each of these problems, spectrophotometric studies were performed in the radiofrequency and microwave ranges and they were related to physicochemical and biochemical parameters, obtaining the relaxation parameters for alfa, beta and gamma-dispersions by using a logistic model. Sensors were developed in radiofrequency range, and in addition, for the myopathy studies, the developed sensors were able even to measure through the skin in whole chicken carcasses. In Block 2 plant tissues were studied. Firstly, the tissues that compose the mandarin were characterized spectrophotometrically. Due to this, a physicochemical and structural study were coupled with the permittivity obtained in radiofrequency and microwave ranges. As one of the most important results of this research, a tool based on the dielectric relaxation constant in the gamma-dispersion able to predict the moisture of the samples was obtained. Secondly, the study of the application of pulsed electric fields as a pre-treatment to the osmotic dehydration of kiwifruit was carried out. This technique, coupled with physicochemical determinations and a thermodynamic study, has demonstrated that the pulsed electric fields accelerate the osmotic dehydration process, mainly due to the cells plasmolyzation. In addition, the monitoring of the process was carried out with NMR, where the internal transports and the transformations that the plant tissue suffers were analysed. Finally, it has been possible to conclude that NMR is a suitable technique to quantify the water molecules according to their location in the tissue and to obtain sorption isotherms throughout the complete range of water activities. Finally, block 3 focuses on colloidal systems. Particularly, the stability of high-value bioactive compounds (beta-galactosidase) by its encapsulation in alginate-Ca(II) hydrogels with and without the addition of secondary excipients was studied. In this study, the microstrucure by SAXS and SEM was analyzed, also enzimatic activity against thermal treatments and by NMR. / La industria agroalimentaria ha evolucionado notablemente durante las últimas décadas debido a la necesidad de tecnificar la producción con el objetivo de reducir los tiempos del proceso y aumentar las ganancias de las industrias, sin que ello suponga una disminución de la calidad del producto. En este contexto, la utilización de técnicas espectrofotométricas de monitorización y tratamiento para la optimización de procesos productivos pueden suponer un gran avance para la industria agroalimentaria. En el bloque 1, se realizaron estudios en tejidos animales. En primer lugar, se analizó la utilización de sensores espectrofotométricos para el control del secado de la carne de cerdo. Para ello, se utilizaron dos técnicas, la termografía infrarroja y la monitorización por microondas. Este estudio, acoplado a un modelo termodinámico y determinaciones fisicoquímicas han demostrado que la termografía infrarroja es una técnica capaz de monitorizar el proceso de secado, identificando cada etapa del mismo. En el rango de las microondas (500 MHz a 20 GHz) ha sido posible demostrar que el factor de pérdidas en la dispersión-gamma presenta una relación directa con el número de moléculas de agua en la superficie de la muestra de carne. Se ha desarrollado un sensor no destructivo y de fácil utilización en el rango de la radiofrecuencia, capaz de detectar si las muestras de carne de cerdo han sufrido ciclos de congelación/descongelación. Se realizó un exhaustivo estudio que solventa las problemáticas resultantes de una fuerte tecnificación e intensificación en la industria avícola, como son las carnes de baja calidad (PSE y DFD), la miopatía de las estrías blancas y del pectoral profundo, producidas principalmente como consecuencia de la utilización de estirpes hipertróficas. Para cada una de estas problemáticas, se realizaron estudios espectrofotométricos en los rangos de la radiofrecuencia y de las microondas y se relacionaron con parámetros fisicoquímicos y bioquímicos, obteniendo los parámetros de relajación para las dispersiones alfa, beta y gamma mediante un modelo logístico. Se desarrollaron sensores en el rango de la radiofrecuencia capaces de detectarlas, y además, para el estudio de las miopatías, los sensores desarrollados son capaces de medir inclusive a través de la piel en carcasas de pollo enteras. En el bloque 2 se abordan estudios en tejidos vegetales. En primer lugar, se caracterizaron espectrofotométricamente los tejidos que componen la mandarina. Es por ello, que de forma conjunta a un estudio fisicoquímico y estructural se obtuvieron los valores de la permitividad en radiofrecuencia y microondas. Como uno de los resultados más importantes de esta investigación se obtuvo una herramienta basada en la constante dieléctrica de relajación en la dispersión-gamma capaz de predecir la humedad de las muestras. En segundo lugar, se abordó el estudio de la aplicación de campos eléctricos pulsados como pre-tratamiento a la deshidratación osmótica del kiwi. Esta técnica, acoplada a determinaciones fisicoquímicas y un estudio termodinámico han permitido acelerar el proceso de deshidratación osmótica debido principalmente a la plasmolización de las células. La monitorización del proceso mediante NMR, para analizar los transportes internos y las transformaciones que sufre el tejido en su interior. Por último, se ha podido concluir que la NMR es una técnica adecuada para cuantificar las moléculas de agua de acuerdo a su situación dentro del tejido además de poder ser utilizada para obtener isotermas de sorción en todo el rango de actividades de agua. El bloque 3 se centra en los sistemas coloidales. Se busca aumentar la estabilidad de compuestos bioactivos de alto valor (beta-galactosidasa) mediante su encapsulación en hidrogeles de alginato-Ca(II) con y sin el agregado de excipientes secundarios. En este estudio se evaluó la microestructura mediante SAXS y SEM y / La indústria agroalimentària ha evolucionat notablement durant les últimes dècades a causa de la necessitat de tecnificar la producció amb l'objectiu de reduir els temps del procés i augmentar els guanys de les indústries, sense que això suposi una disminució de la qualitat del producte. En aquest context, la utilització de tècniques espectrofotomètriques de monitorització i tractament per a l'optimització de processos productius poden suposar un gran avanç per a la indústria agroalimentària. Al bloc 1, es van realitzar estudis en teixits animals. En primer lloc, es va analitzar la utilització de sensors espectrofotomètrics per al control de l'assecat de la carn de porc. Per a això, es van utilitzar dues tècniques, la termografia infraroja i el monitoratge per microones. Aquest estudi, acoblat a un model termodinàmic i determinacions fisicoquímiques han demostrat que la termografia infraroja és una tècnica capaç de monitoritzar el procés d'assecat, identificant cada etapa del mateix. En el rang de les microones (500 MHz a 20 GHz) ha estat possible demostrar que el factor de pèrdues en la dispersió-gamma presenta una relació directa amb el nombre de molècules d'aigua a la superfície de la mostra de carn. S'ha desenvolupat un sensor no destructiu i de fàcil utilització en el rang de la radiofreqüència, capaç de detectar si les mostres de carn de porc han patit cicles de congelació / descongelació. Es va realitzar un exhaustiu estudi que soluciona les problemàtiques resultants d'una forta tecnificació i intensificació en la indústria avícola, com són les carns de baixa qualitat (PSE i DFD), la miopatia de les estries blanques i del pectoral profund, produïdes principalment com a conseqüència de la utilització d'estirps hipertròfiques. Per a cadascuna d'aquestes problemàtiques, es van realitzar estudis espectrofotomètrics en els rangs de la radiofreqüència i de les microones i es van relacionar amb paràmetres fisicoquímics i bioquímics, obtenint els paràmetres de relaxació per a les dispersions alfa, beta i gamma mitjançant un model logístic. Es van desenvolupar sensors en el rang de la radiofreqüència capaços de detectar-les, ia més, per a l'estudi de les miopaties, els sensors desenvolupats són capaços de mesurar inclusivament a través de la pell en carcasses de pollastre senceres. Al bloc 2 s'aborden estudis en teixits vegetals. En primer lloc, es van caracteritzar espectrofotomètricament els teixits que componen la mandarina. És per això, que de manera conjunta a un estudi fisicoquímic i estructural es van obtenir els valors de la permitivitat en radiofreqüència i microones. Com un dels resultats més importants d'aquesta investigació es va obtenir una eina basada en la constant dielèctrica de relaxació a la dispersió-gamma capaç de predir la humitat de les mostres. En segon lloc, es va abordar l'estudi de l'aplicació de camps elèctrics premuts com pretractament a la deshidratació osmòtica del kiwi. Aquesta tècnica, acoblada a determinacions fisicoquímiques i un estudi termodinàmic han permès accelerar el procés de deshidratació osmòtica degut principalment a la plasmolización de les cèl·lules. El monitoratge del procés mitjançant NMR, per analitzar els transports interns i les transformacions que pateix el teixit al seu interior. Finalment, s'ha pogut concloure que la NMR és una tècnica adequada per quantificar les molècules d'aigua d'acord a la seva situació dins el teixit més de poder ser utilitzada per obtenir isotermes de sorció en tot el rang d'activitats d'aigua. El bloc 3 se centra en els sistemes col·loïdals. Es busca augmentar l'estabilitat de compostos bioactius d'alt valor (beta-galactosidasa) mitjançant la seva encapsulació en hidrogels d'alginat-Ca (II) amb i sense l'agregat d'excipients secundaris. En aquest estudi es va avaluar la microestructura mitjançant SAXS i SEM i es va estudiar l'activitat enzimàtic / Traffano Schiffo, MV. (2017). Espectrofotometría de baja frecuencia aplicada a sistemas alimentarios [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90441 / Compendio

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 joserobertolopesferrazfilho_tese.pdf: 1409103 bytes, checksum: de6715f2f3059b0c5617f571b89bfdbd (MD5) Previous issue date: 2011-10-21 / Neurofibromatosis type 1 (NF1) in children and adolescents is frequently associated with the appearance of focal lesion hyperintensities on T2-weighted images seen in the brain which are called Unidentified Bright Objects (UBOs). These lesions are not an accepted criterion in the diagnosis of NF1 and the exact nature of UBOs remains unclear. Objectives: article 1: This study employed diffusion tensor imaging (DTI) to evaluate the relation among fractional anisotropy (FA) patterns with the findings of T2 sequences in individuals with NF1; article 2: To evaluate the evolution of UBOs in individuals with NF1 by serial MRI, and to relate this to regional fractional anisotropy (FA); article 3: To evaluate the metabolic patterns by magnetic resonance spectroscopy (MRS) of the brain, in the presence of UBOS in patients with NF1. Methods: article 1: Forty-four individuals with NF1 and 20 control subjects were evaluated. The comparative analysis of FA between NF1 and control groups was based on four pre-determined anatomic regions of the brain and related to the presence or absence of UBOs; article 2: The signal pattern of the T2-weighted sequences in the basal ganglia, thalamus, brain stem, and cerebellum for 27 NF1 individuals and a control group were analyzed by DTI. The presence or absence of UBOs in 2 consecutive MRI examinations were related to FA. article 3: Forty-two individuals with NF1 and 25 control subjects were evaluated by examination of ERM univoxel placed in the region of the globus pallidus. Automated quantitative analysis was made of the relationship of the metabolites choline/creatine (Co / Cr), N-acetyl aspartate/creatine (NAA / Cr) and myoinositol/creatine (MI / Cr) and related to the occurrence of UBOS in region of the globus pallidus. Results: article 1: The FA values between the groups demonstrated statistically significant differences (p &#8804; 0.05) for the cerebellum and thalamus in NF1 patients, independent of the occurrence of UBOs; article 2: We demonstrated statistically significant differences in FA for the basal ganglia, cerebellum, and thalamus between NF1 patients and controls (P &#8804; 0.05), even with a reduction or disappearance of UBOs; article 3: We demonstrated statistically significant differences between of patients with NF1 and control groups as the average values Mi/Cr and Co/Cr (P<0.05) in the region of the globus pallidus. Conclusions: article 1: MR imaging using DTI technique suggests that UBOs are due to microstructural defect of the brain tissue in NF1 patients. article 2: MRI allows for adequate monitoring of the temporal and spatial distribution of UBOs in patients with NF1. DTI confirmed changes in FA despite the disappearance or reduction of UBOs. article 3: MR spectroscopy allows the characterization of the tissue abnormalities not demonstrable in the conventional MR sequences of patients with NF1 by analysis of metabolites Co and Mi. / A neurofibromatose tipo 1 (NF1) em crianças e adolescentes está frequentemente associada com o aparecimento ou desaparecimento de lesões focais de hipersinal no encéfalo na ponderação T2 (FHE-T2). Estas lesões não são aceitas como critério diagnóstico para NF1 e sua natureza exata ainda não está clara. Objetivos: artigo 1: Avaliar a relação entre a presença dos FHE-T2 e padrões de anisotropia fracionada (FA) em uma série de pacientes com NF1; artigo 2: Demonstrar o padrão de evolução dos FHE-T2 por exame de Ressonância Magnética (RM) em indivíduos com NF1 e relacionar com o valor regional de FA; artigo 3: Avaliar os padrões metabólicos por meio da espectroscopia por ressonância magnética (ERM) do encéfalo na presença dos FHE-T2 em pacientes com NF1. Métodos: artigo 1: Analisou-se uma série de 44 indivíduos com NF1, e 20 controles. A análise quantitativa do FA foi definida em quatro regiões anatômicas pré-determinadas e relacionada à presença de FHE-T2; artigo 2: Analisou-se com imagem de tensor de difusão (DTI) a evolução dos FHE-T2 nas regiões de núcleos da base, tálamos, cerebelo e tronco encefalico de um grupo de 27 pacientes com NF1 e 20 controles. A presença de FHE-T2 em dois exames de RM encefálica consecutivos foram relacionados com o valor de FA; artigo 3: Analisou-se 42 indivíduos com NF1, e 25 controles saudáveis por exame de ERM univoxel na região do globo pálido. Foi feita análise automatizada quantitativa da relação dos metabólitos colina/creatina (Co/Cr), N-acetil aspartato/creatina (Naa/Cr) e Mioinositol/creatina (Mi/Cr) e relacionada à ocorrência de FHE-T2 na região do globo pálido. Resultados: artigo 1: Os FHE-T2 foram diagnosticados em 50% dos pacientes com NF1. Observou-se redução do valor de FA nas regiões do cerebelo e tálamo de aparência normal ou com FHE-T2 de pacientes com NF1 em relação ao controle (P &#8804;.05); artigo 2: Houve redução significativa no valor de FA nas regiões de núcleos da base, cerebelo e tálamos em pacientes com NF1 em relação ao grupo controle (P &#8804;.05) mesmo com redução ou desaparecimento dos FHE-T2; artigo 3: Houve diferença estatisticamente significante entre os grupos de pacientes com NF1 e o controle quanto aos valores médios ( ) de Mi/Cr e Co/Cr (P<0,05) na região do globo pálido. Conclusões: artigo 1: A técnica de DTI confirma que os FHE-T2 estejam relacionados às alterações da microestrutura do tecido cerebral em pacientes NF1. artigo 2: A RM possibilita o adequado monitoramento da distribuição no tempo e espaço dos FHE-T2 em pacientes com NF1. DTI evidencia alterações no valor de FA mesmo com o desaparecimento ou redução dos FHE-T2; artigo 3: A ERM permite a caracterização de anormalidades teciduais não demonstráveis nas sequências convencionais de RM de pacientes com NF1 por meio da análise dos metabólitos Co e Mi.