Las técnicas ablativas basadas en energía por radiofrecuencia (RF) se emplean con el fin de lograr un calentamiento seguro y localizado en el tejido biológico. En los últimos años ha habido un rápido crecimiento en el número de nuevos procedimientos médicos que hacen uso de dichas técnicas, lo cual ha ido acompañado de la aparición de nuevos diseños de electrodos y protocolos de aplicación de energía. Sin embargo, existen todavía muchas incógnitas sobre el verdadero comportamiento electro-térmico de los aplicadores de energía, así como de la interacción energía-tejido en aplicaciones concretas. El principal propósito de esta Tesis Doctoral es adquirir un mejor conocimiento de los fenómenos eléctricos y térmicos involucrados en los procesos de calentamiento de tejidos biológicos mediante corrientes de RF. Esto permitirá, por un lado, mejorar la eficacia y seguridad de las técnicas actualmente empleadas en la clínica en campos tan diferentes como la cirugía cardiaca, oncológica o dermatológica; y por otro, sugerir mejoras tecnológicas para el diseño de nuevos aplicadores. La Tesis Doctoral combina dos metodologías ampliamente utilizadas en el campo de la Ingeniería Biomédica, como son el modelado computacional (matemático) y la experimentación (ex vivo e in vivo). En cuanto al área cardiaca, la investigación se ha centrado, por una parte, en mejorar la ablación intraoperatoria de la fibrilación auricular por aproximación epicárdica, es decir, susceptible de ser realizada de forma mínimamente invasiva. Para ello, se ha estudiado mediante modelos matemáticos un sistema de medida de la impedancia epicárdica como método de valoración de la cantidad de grasa previo a la ablación. Por otra parte, se ha estudiado cómo mejorar la ablación de la pared ventricular por aproximación endocárdica-endocárdica (septo interventricular) y endocárdica-epicárdica (pared libre del ventrículo). Con este objetivo, se han comparado mediante modelado por computador la eficacia de los modos de ablación bipolar y unipolar en términos de la transmuralidad de la lesión en la pared ventricular. En lo que respecta al área de cirugía oncológica, la investigación se ha centrado en la resección hepática asistida por RF. Las técnicas de calentamiento por RF deberían ser capaces de minimizar el sangrado intraoperatorio y sellar vasos y ductos mediante la creación de una necrosis coagulativa por calentamiento. Si este calentamiento se produce en las cercanías de grandes vasos, existe un problema potencial de daño a la pared de dicho vaso. En este sentido, se ha evaluado con modelos matemáticos y experimentación in vivo si el efecto del flujo de sangre dentro de un gran vaso es capaz de proteger térmicamente su pared cuando se realiza una resección asistida por RF en sus cercanías. Además, se ha realizado un estudio computacional y experimental ex vivo e in vivo del comportamiento electro-térmico de aplicadores de RF bipolares internamente refrigerados, puesto que representan una opción más segura frente a los monopolares en la medida en que las corrientes de RF fluyen casi exclusivamente por el tejido biológico situado entre ambos electrodos. Respecto al área dermatológica, la investigación se ha centrado en mejorar el tratamiento de enfermedades o desórdenes del tejido subcutáneo (tales como lipomatosis, lipedema, enfermedad de Madelung y celulitis) mediante el estudio teórico de la dosimetría correcta en cada caso. Para ello, se han evaluado los efectos eléctricos, térmicos y termo-elásticos de dos estructuras diferentes de tejido subcutáneo durante el calentamiento por RF, y se ha cuantificado el daño térmico producido en ambas estructuras tras dicho calentamiento / González Suárez, A. (2014). Computational Models and Experimentation for Radiofrequency-based Ablative Techniques [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/36502

Antecedentes: Existen hasta la fecha bastantes trabajos de la respuesta metabólica y cardiovascular en adultos y algunos menos en niños pero muy pocos se han centrado en investigar acerca de las alteraciones cardiorespiratorias y metabólicas que implica la obesidad infantil. Una auténtica epidemia del siglo XXI. Se hace necesario instaurar nuevos marcadores para adaptar los tratamientos en este campo Objetivo: Mejorar y avanzar en el conocimiento que permita proponer nuevos métodos para estimar patrones de actividad física del niño obeso en situaciones ambulatorias y clínicas y estudiar su respuesta cardiorrespiratoria en situaciones de reposo y de esfuerzo con el fin de generar marcadores que ayuden a caracterizarlo mejor permitiendo aumentar la eficacia del tratamiento aplicado. Métodos: Para ello tres tipos de estudios se llevaron a cabo. Durante los estudios un grupo de señales fisiológicas (electrocardiograma (ECG), frecuencia respiratoria (BR), pulsioximetría (SpO2 )), y señales de acelerometría (ACC) han sido medidas por una nueva plataforma de sensorización que en su última versión se ha integrado en un tejido inteligente (TIPS shirt). Acompañadas de datos clínicos, las medidas del TIPS han sido correlacionadas con el consumo metabólico y la respuesta ventilatoria medida con un calorímetro. En el estudio A se midieron a 27 niños obesos y 29 niños con peso normal para determinar y analizar el metabolismo basal. En el estudio B se midió el consumo energético de un grupo de 61 niños obesos y 31 niños con peso normal que completaron una prueba de esfuerzo y una serie de actividades cotidianas de un niño en reposo y por último en el estudio C, 60 niños obesos y 40 normo peso completaron una prueba de esfuerzo y recuperación para analizar la respuesta cardiorrespiratoria. Todos los estudios fueron llevados a cabo en el Hospital General Universitario de Valencia y en el colegio Max UAB de Valencia. Resultados En el estudio A se compararon los valores obtenidos de medida del metabolismo basal frente a los valores predichos por modelos de la literatura y se encontró una alta variabilidad en las predicciones que aconsejan la medición real de este parámetro. Además se apreciaron diferencias significativas entre el grupo obeso y el grupo normo peso en la respuesta autónoma en reposo. En el estudio B los modelos que combinaron frecuencia cardiaca y acelerometría mostraron la relación más fuerte con las variables metabólicas medidas por el equipo de calorimetría indirecta y en el estudio C se encontraron diferencias significativas en la recuperación del esfuerzo máximo del obeso frente al normo peso especialmente en la recuperación del tono parasimpático. Conclusión: En esta Tesis se ha demostrado que la inclusión de determinadas pruebas clínicas y de nuevas técnicas de procesamiento de las medidas realizadas aumentarán la eficacia de la intervención en el tratamiento del niño obeso. En las mediciones del metabolismo basal realizadas se ha observado que es necesario determinar la respuesta del metabolismo basal de cada sujeto mediante una medida real y no por medio de modelos predictivos. Por otro lado, el realizar una medida de esfuerzo ha permitido determinar como caracterizar la respuesta individual tanto metabólica como cardiovascular del sujeto con sistemas ambulatorios menos costosos y más sencillos de manejar que los calorímetros usados habitualmente en pruebas de esfuerzo, especialmente analizando parámetros de disfunción que han aparecido en esta Tesis del sistema autónomo y aplicando los nuevos modelos de predicción del consumo metabólico extraídos exclusivamente de población obesa haciendo uso de la señal cardiaca y de la señal de acelerometría. Estos indicadores extraídos de este tipo de pruebas ayudarán al profesional de la salud a adaptar y personalizar la intervención a aplicar en cada caso clínico a tratar. / Guixeres Provinciale, J. (2014). Estudio y caracterización de la respuesta fisiologíca y metabólica del niño obeso en reposo y esfuerzo [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39342

The aim of this work has been the design and demonstration of refractive devices, not only for acoustic waves, but also for flexural waves in thin plates. Mathematically these problems have been treated by means of the multiple scattering theory, because the geometries of the problems were mainly circular and such theory is the best one in these cases. The multiple scattering theory, previously stated, is here explained. Additionally, a multilayer scattering theory for flexural waves is here introduced and successfully used to numerically simulate their behavior. Therefore, this PhD thesis is divided in two parts. The first part is devoted to describe two acoustic refractive devices: a gradient index lens and an omnidirectional broadband acoustic absorber, or “acoustic black hole”. Both are based on sonic crystals consisting of of rigid cylinders immersed in a fluid background. As the homogenization method states, the desired refractive index can be obtained by tailoring the radii of the cylinders. Thereafter, numerical simulations and measurements were conducted to test the behavior of each device. For this purpose, two specific measuring systems were developed: the two-dimensional chamber and the impedance chamber. Both are here explained in detail. The second part describes the design of refractive devices for flexural waves. Instead of using “platonic crystals”, we made use of the peculiar dispersion relationship of flexural waves. As the equation states, the wave speed is modified not only by the elastic properties of the plate, but also from its thickness. Using the latest approach a set of numerical simulations of known circularly symmetrical gradient index lenses have been performed. Additionally, an omnidirectional broadband insulating device for flexural waves has been designed. It consist of a well-like thickness profile in an annular region of the plate, that mimics the combination of an attractive and repulsive potentials. The waves are focused at its bottom and dissipated by means of an absorptive layer placed on top. Numerical simulations are here presented and discussed. Finally, we present an in-plane flexural resonator, consisting of a hole in a thin plate traversed by a beam. Here, a closed form of the transfer matrix is obtained by coupling the Kirchhoff-Love and the Euler-Bernoulli motion equations. Numerical simulations, tested against a commercial finite element simulator, prove its efficiency / Climente Alarcón, A. (2015). Refractive devices for acoustical and flexural waves [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48536

[EN] The bidirectional DC-DC converters are being used more frequently in electric power systems. Bidirectional converters allows the incorporation of alternative and renewable energy sources at different voltage levels, by means of new power systems architectures now distributed not only centralized. The converters control is defined by function within the system, especially when there are large differences in voltage levels. It is desirable that the converter provide galvanic isolation, control current and / or voltage at one or both buses, and in some cases provide multi-port bidirectional conversion. One of the topologies with high power density is the single phase Dual Active Bridge (DAB). This thesis presents a study of a single phase DAB phase shifting controlled to meet the requirements of a bidirectional DC-DC converter for storage, parallel operation capability, high power density and fast dynamic response. The modularity of the DAB and the parallel operation arises from the conception of a control loop of Average Current Control (ACC), a double loop that controls the voltage and current of the high voltage side or controls the current and voltage at low voltage side. The dynamic response of a DAB to load steps are improved by means of a feedforward technique based on load current, an additional load-current feedforward control loop. An analytical study of the load-current feed-forward on DAB is presented and validated by means of both simulations and experimental results. The DAB topology exhibits a high input and output AC current ripple, especially at low voltage side. This thesis studies parallel connection by interleaving an average current control, based on two or more modules DAB operated synchronously but shifted in phase, in order to reduce the AC current and the capacitors size. The design has been validated by means of the implementation and testing on a 1 kW DAB converter at a switching frequency of 100 kHz. / [ES] Los convertidores DC-DC bidireccionales se están utilizando con mayor frecuencia en los sistemas de potencia eléctrica. Sus características permiten la incorporación de fuentes de energías alternativas y renovables de diferentes niveles de tensión, así como la propuesta de nuevas arquitecturas ahora distribuidas y no sólo centralizadas en los sistemas de potencia. El control de estos convertidores se realiza según su función dentro del sistema, en especial cuando hay grandes diferencias en los niveles de tensión. Es deseable que el convertidor ofrezca aislamiento galvánico, pueda tener funciones de control de corriente y/o de tensión en uno o en ambos puertos de conexión, y otros incluso tener más de dos puertos de intercambio de potencia eléctrica. Una de las topologías que ofrece la mejor densidad de potencia es la versión monofásica del puente activo dual DAB, de sus siglas del inglés "Dual Active Bridge". Se estudia en esta tesis doctoral un DAB monofásico con control por desplazamiento de fase para satisfacer los requerimientos de un convertidor DC-DC bidireccional con fines de almacenamiento, capacidad de operación en paralelo, alta densidad de potencia y rápida respuesta dinámica. La modularidad del DAB para operación en paralelo se plantea desde la concepción de un lazo de control de la corriente promedio ACC (Average Current Control), un lazo doble que controla la tensión y la corriente del lado de alta tensión ó controla la corriente y la tensión del lado de baja tensión. Para mejorar la dinámica del DAB se incluyó el análisis de una técnica de prealimentación basada en la inyección de la corriente de carga, load current feedforward. Esta mejora brinda una respuesta rápida ante variaciones de la carga. Un inconveniente que presenta el DAB por desplazamiento de fase es el alto rizado en las corrientes en los puertos de entrada y salida, especialmente en el lado de baja tensión. Se estudia para reducir este rizado el interleaving (entrelazado) con control de corriente media, basado en la conexión de dos o más módulos DAB en paralelo con disparos desfasados, logrando reducir el tamaño de los filtros. El diseño se ha validado mediante la construcción y experimentación en dos prototipos de potencia nominal de 1 kW con una frecuencia de conmutación de 100 kHz. / [CA] Els convertidors DC/DC bidireccionals s'estan emprant amb major freqüència en els sistemes de potencia elèctrica. Les seues característiques permeten la incorporació de fonts d'energia alternatives i renovables de diferents nivells de tensió. També es permet la implementació en els sistemes de potència de les noves arquitectures distribuïdes i no només arquitectures centralitzades. El control d'aquests convertidors es realitza segons la seua funció dins del sistema, especialment quan hi ha grans diferències en els nivells de tensió. Es desitjable que el convertidor oferisca aïllament galvànic. A més pot tindre funcions de control de corrent i/o de tensió en un o ambdós ports de connexió. Altres convertidors poden tindre més de dos ports d'intercanvi de potència. Una de les topologies que proporciona la millor densitat de potència es la versió monofàsica del pont actiu dual DAB, de les seues sigles en anglès Dual Active Bridge. S'estudia en esta tesi doctoral un DAB monofàsic amb control per desplaçament de la fase per satisfer els requeriments d'un convertidor DC-DC bidireccional amb fins de emmagatzemament, capacitat d'operació en paral·lel, alta densitat de potència i ràpida resposta dinàmica. La modularitat del DAB per l'operació en paral·lel es planteja des de la concepció d'un llaç de control de la corrent mitjana ACC (Average Current Control), un llaç doble que controla la tensió i la corrent del costat d'alta tensió o controla la corrent i la tensió del costat de baixa tensió. Per millorar la dinàmica del DAB es va incloure l'anàlisi dúna tècnicade prealimentació basada en la injecció de la corrent de càrrega, LCFF (Load Current FeedForward). Esta millora brinda una resposta ràpida davant de variacions de la càrrega. Un inconvenient que presenta el DAB amb control per desplaçament de fase es l'alt arrissat de les corrents en els ports déntrada i eixida, especialment al costat de baixa tensió S'estudia per a reduir este arrissat l'entrellaçat (interleaving) de les corrents d'eixida amb la connexió dos o més modules DAB en paral·lel, aconseguint reduir la mida dels filtres. El disseny s'ha validat mitjançant la construcció i l'experimentació en dos prototips de potència nominal de 1 kW amb una freqüència de commutació de 100 kHz. / Guacaneme Moreno, JA. (2016). Control de puentes activos duales (DABs) en sistemas bidireccionales de alimentación con alta densidad de potencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61627

[ES] En este trabajo se proponen técnicas de control específicas para la paralelización de inversores sin transformador conectados a red, en aplicaciones de interconexión de buses de microrredes híbridas e instalaciones fotovoltaicas de gran potencia. La paralelización de inversores presenta múltiples ventajas como la modularidad, la redundancia o la flexibilidad para ampliar la potencia de un sistema o de una instalación. En el caso de inversores fotovoltaicos centralizados, también permite la conexión/desconexión de módulos inversores conectados en paralelo permitiendo una mayor eficiencia global cuando se trabaja a bajas potencias. Sin embargo, la paralelización de inversores provoca la aparición de corrientes de circulación que pueden provocar efectos indeseables en el sistema o en la instalación. Las contribuciones que se llevan a cabo en esta tesis están todas ellas orientadas a la mejora de la operación de inversores en paralelo en las aplicaciones descritas y son las siguientes: 1) Se presenta un modelo preciso en pequeña señal de n inversores conectados en paralelo con filtro de conexión a red LCL, en el cual se tienen en consideración los términos de acoplamiento entre fases de los inductores trifásicos. 2) Se propone una técnica de control en la que se emplean n-1 lazos de regulación que controlan la componente homopolar de las corrientes e imponen un valor nulo en régimen permanente, a fin de eliminar las corrientes de circulación. 3) Se propone el uso de moduladores en espacio vectorial de tres dimensiones (3D-SVM) para implementar el control de la componente homopolar de las corrientes. 4) Se muestran resultados analíticos, de simulación y experimentales que validan el esquema de control propuesto considerando la aparición de corrientes de circulación debido a distintos factores: desbalanceo de inductancias entre las fases de un inversor y de distintos inversores, desbalanceo de potencia entre inversores y empleo de modulaciones distintas en los inversores conectados en paralelo. Los ensayos experimentales se realizan sobre un convertidor trifásico de 10 kW formado por la conexión en paralelo de dos módulos de 5 kW cada uno. 5) Se muestran resultados de simulación y experimentales de la aplicación de las técnicas de reducción de corrientes de circulación a convertidores de interconexión entre los buses de alterna y continua de microrredes híbridas. Los ensayos experimentales se particularizan a un convertidor trifásico de 7.5 kW formado por un módulo de 5 kW y otro de 2.5 kW conectados en paralelo, emulando una eventual ampliación de potencia del 50%. 6) Se lleva a cabo el estudio por simulación de un sistema fotovoltaico de 2 MW compuesto por cuatro inversores de 500 kW conectados en paralelo, demostrando que el control de las componentes homopolares de las corrientes reduce en gran medida el valor de las corrientes de circulación y mejora el desempeño de la instalación. 7) Por último, se propone una técnica de control para mejorar la eficiencia global de inversores fotovoltaicos centralizados de potencia elevada, el cual se basa en la utilización de modelos funcionales bidimensionales de eficiencia para activar/desactivar los módulos de potencia en función del punto de operación del campo fotovoltaico. / [CA] En aquest treball es proposen tècniques de control específiques per a la paral·lelització d'inversors sense transformador connectats a la xarxa, en aplicacions d'interconnexió de busos de micro-xarxes híbrides i instal·lacions fotovoltaiques de gran potència. La paral·lelització d'inversors presenta múltiples avantatges com ara són la modularitat, la redundància o la flexibilitat per ampliar la potència d'un sistema o d'una instal·lació. En el cas d'inversors fotovoltaics centralitzats, també es permet la connexió/desconnexió de mòduls inversors connectats en paral·lel permetent una major eficiència global quan es treballa a potències baixes. En canvi, la paral·lelització d'inversors provoca l'aparició de corrents de circulació que poden provocar efectes indesitjables en el sistema o en la instal·lació. Totes les contribucions que es porten a terme en aquesta tesi estan orientades a la millora de la operació de inversors en paral·lel en les aplicacions descrites i son les següents: 1)Es presenta un model precís en xicoteta senyal de n inversors connectats en paral·lel amb filtre LCL de connexió a xarxa, en el qual es tenen en consideració els termes d'acoblament entre fases dels inductors trifàsics. 2) Es proposa una tècnica de control en la que s'usen n-1 llaços de regulació que controlen la component homopolar de les corrents i imposen un valor nul en règim permanent, a la fi d'eliminar les corrents de circulació. 3) Es proposa l'ús de moduladors en espai vectorial de tres dimensions (3D SVM) per implementar el control de la component homopolar de les corrents. 4) Es mostren resultats analítics, de simulació i experimentals els quals validen l'esquema de control proposat considerant l'aparició de corrents de circulació degut a diversos factors: desbalanceig d'inductàncies entre les fases d'un inversor i de distints inversors, desbalanceig de potència entre inversors i ús de modulacions distintes en els inversors connectats en paral·lel. Els assajos experimentals es realitzen sobre un inversor trifàsic de 10 kW format per la connexió en paral·lel de dos mòduls de 5 kW cadascun. 5) Es mostren resultats de simulació i experimentals de l'aplicació de les tècniques de reducció de corrents de circulació a convertidors d'interconnexió entre els busos d'alterna i contínua de micro-xarxes híbrides. Els assajos experimentals es particularitzen a un convertidor trifàsic de 7.5 kW format per un mòdul de 5 kW i altre de 2.5 kW connectats en paral·lel, emulant una eventual ampliació de potència del 50 %. 6) Es duu a terme l'estudi per simulació d'un sistema fotovoltaic de 2 MW format per quatre inversors de 500 kW connectats en paral·lel demostrant que el control de les components homopolars de les corrents redueixen en gran mesura el valor de les corrents de circulació i millora l'acompliment de la instal·lació. 7) Per últim, es proposa una tècnica de control per a la millora de l'eficiència global d'inversors fotovoltaics centralitzats de potència elevada, el qual es basa en la utilització de models funcionals bidimensionals d'eficiència per activar/desactivar els mòduls de potència en funció del punt d'operació del camp fotovoltaic. / [EN] In this work they have been proposed specific control techniques for the parallelization of transformerless inverters connected to the grid in two specific applications: i) the interlinking converter between ac and dc bus of hybrid microgrids and ii) high power photovoltaic farms. Paralleling of inverters presents some advantages as modularity, redundancy or flexibility for increasing the power of a system or of a plant. In photovoltaic centralized inverters, the parallel inverters can be connected and disconnected in order to improve the global efficiency when the system works at low power. However, the inverters paralleling causes the appearance of circulating currents which can produce undesirable effects in the system or in the plant. The contributions that are carried out in this thesis are all of them aimed at improving the operation of parallel inverters in the described applications and they are as follows: 1) It has been presented an accurate small signal model of n parallel inverters with an LCL grid filter, in which the mutual coupling terms of the three-phase inductors has been considered. 2) It has been proposed a control technique with n-1 control loops that control the zero-sequence current component by setting a zero value in steady state, looking for eliminating the circulating currents. 3) It has been proposed the use of three-dimension space vector modulator (3D SVM) to implement the zero-sequence currents control. 4) The analytical results have been validated by means of simulation and experimental results, showing the performance of the proposed control scheme considering the appearance of circulating currents due to different factors: i) inductor imbalances between the phases of an inverter or ii) between different inverters, iii) power imbalances between inverters and iv) the use of different modulation techniques in the parallel inverters. The experimental tests have been carried out on a 10 kW three-phase converter composed by the parallel connection of two 5 kW modules. 5) They have been shown both simulation and experimental results of the application of circulating current reduction techniques to interlinking converters between the DC and the AC buses of hybrid microgrids. The experimental tests have been particularized to a 7.5 kW three-phase converter composed by a 5 kW and a 2.5 kW module connected in parallel, emulating an eventual 50 % power expansion. 6) Is has been carried out the simulation study of a 2 MW photovoltaic system composed by four 500 kW inverters connected in parallel, showing that the control of the zero-sequence currents greatly reduces the value of the circulating currents and improve the system performance. 7) Finally, it has been proposed a control technique for the improvement of the global efficiency of high power photovoltaic centralized inverters, which is based in the use of bidimensional functional efficiency models to activate/deactivate the power modules according to the operation point of the photovoltaic farm. / Liberos Mascarell, MA. (2021). Técnicas de control para la conexión en paralelo de inversores aplicadas a convertidores de interconexión entre los buses de CC y CA de microrredes híbridas e inversores fotovoltaicos centralizados de alta potencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/168190

[ES] La fibrilación auricular es la arritmia cardíaca más común. Durante la fibrilación auricular, el sustrato auricular sufre una serie de cambios o remodelados a nivel eléctrico y estructural. La remodelación eléctrica se caracteriza por la alteración de una serie de canales iónicos, lo que cambia la morfología del potential de transmembrana conocido como potencial de acción. La remodelación estructural es un proceso complejo que involucra la interacción de varios procesos de señalización, interacción celular y cambios en la matriz extracelular. Durante la remodelación estructural, los fibroblastos que abundan en el tejido cardíaco, comienzan a diferenciarse en miofibroblastos que son los encargados de mantener la estructura de la matriz extracelular depositando colágeno. Además, la señalización paracrina de los miofibroblastos afecta a los canales iónicos de los miocitos circundantes. Se utilizaron modelos computacionales muy detallados a diferentes escalas para estudiar la remodelación estructural inducida a nivel celular y tisular. Se realizó una adaptación de un modelo de fibroblastos humanos a nivel celular para reproducir la electrofisiología de los miofibroblastos durante la fibrilación auricular. Además, se evaluó la exploración de la interacción del calcio en la electrofisiología de los miofibroblastos ajustando el canal de calcio a los datos experimentales. A nivel tisular, se estudió la infiltración de miofibroblastos para cuantificar el aumento de vulnerabilidad a una arritmia cardíaca. Los miofibroblastos cambian la dinámica de la reentrada. Una baja densidad de miofibroblastos permite la propagación a través del área fibrótica y crea puntos de salida de actividad focal y roturas de ondas dentro de esta área. Además, las composiciones de fibrosis juegan un papel clave en la alteración del patrón de propagación. La alteración del patrón de propagación afecta a los electrogramas recogidos en la superficie del tejido. La morfología del electrograma se alteró dependiendo de la disposición y composición del tejido fibrótico. Se combinaron modelos detallados de tejido cardíaco con modelos realistas de los catéteres de mapeo disponibles comercialmente para comprender las señales registradas clínicamente. Se generó un modelo de ruido a partir de señales clínicas para reproducir los artefactos de señal en el modelo. Se utilizaron electrogramas de modelos de dos dominios altamente detallados para entrenar un algoritmo de aprendizaje automático para caracterizar el sustrato fibrótico auricular. Las características que cuantifican la complejidad de las señales fueron extraídas para identificar la densidad fibrótica y la transmuralidad fibrótica. Posteriormente, se generaron mapas de fibrosis utilizando el registro del paciente como prueba de concepto. El mapa de fibrosis proporciona información sobre el sustrato fibrótico sin utilizar un valor único de corte de 0,5 milivoltios. Además, utilizando la medición del flujo de información como la entropía de transferencia combinada con gráficos dirigidos, en este estudio, se siguió la dirección de propagación del frente de onda. La transferencia de entropía con gráficos dirigidos proporciona información crucial durante la electrofisiología para comprender la dinámica de propagación de ondas durante la fibrilación auricular. En conclusión, esta tesis presenta un estudio in silico multiescala que proporciona información sobre los mediadores celulares responsables de la remodelación de la matriz extracelular y su electrofisiología. Además, proporciona una configuración realista para crear datos in silico que pueden ser usados para aplicaciones clínicas y servir de soporte al tratamiento de ablación. / [CA] La fibril·lació auricular és l'arrítmia cardíaca més freqüent, en la qual el substrat auricular patix una sèrie de remodelacions elèctriques i estructurals. La remodelació de tipus elèctric es caracteritza per l'alteració d'un conjunt de canals iònics que modifica la morfologia del voltatge transmembrana, conegut com a potencial d'acció. La remodelació estructural és un fenomen complex que implica la relació entre diversos processos de senyalització, interaccions cel·lulars i canvis en la matriu extracel·lular. Durant la remodelació estructural, els abundants fibroblasts presents en el teixit cardíac comencen a diferenciar-se en miofibroblasts, els quals s'encarreguen de mantenir l'estructura de la matriu extracel·lular dipositant-hi col·lagen. A més, la senyalització paracrina dels miofibroblasts amb els miòcits circumdants també afectarà els canals iònics. Es van utilitzar models computacionals molt detallats a diferents escales per estudiar la remodelació estructural induïda a nivell tissular i cel·lular. Es va fer una adaptació a nivell cel·lular d'un model de fibroblasts humans per reproduir-hi l'electrofisiologia dels miofibroblasts durant la fibril·lació auricular. A més, l'exploració de la interacció del calci amb l'electrofisiologia dels miofibroblasts va ser avaluada mitjançant l'adequació del canal de calci a les dades experimentals. A nivell tissular es va estudiar la infiltració de miofibroblasts per tal de quantificar l'augment de vulnerabilitat que això conferia per patir una arrítmia cardíaca. Els miofibroblasts canvien la dinàmica de la reentrada, i presentar-ne una baixa densitat permet la propagació a través de la zona fibròtica, tot creant punts de sortida d'activitat focal i trencaments d'ones dins d'aquesta àrea. A més, les composicions de fibrosi tenen un paper clau en l'alteració del patró de propagació, afectant els electrogrames recollits en la superfície del teixit. La morfologia dels electrogrames es va veure alterada en funció de la disposició i la composició del teixit fibròtic. Per comprendre els senyals clínicament registrats es van combinar models detallats de teixits cardíacs amb models realistes dels catèters de cartografia disponibles comercialment. Es va generar un model de soroll a partir de senyals clínics per reproduir-hi els artefactes de senyal. Es van utilitzar electrogrames de models de bidominis molt detallats per entrenar un algoritme d'aprenentatge automàtic destinat a caracteritzar el substrat fibròtic auricular. Les característiques que quantifiquen la complexitat dels senyals van ser extretes per identificar la densitat i transmuralitat fibròtica. Posteriorment, es van generar mapes de fibrosi mitjançant la gravació del pacient com a prova de concepte. El mapa de fibrosi proporciona informació sobre el substrat fibròtic sense utilitzar un sol valor de tensió de tall de 0,5 mV. A més, utilitzant la mesura del flux d'informació com l'entropia de transferència combinada amb gràfics dirigits, en aquest estudi es va fer un seguiment de la direcció de propagació de l'ona. L'entropia de transferència amb gràfics dirigits proporciona informació crucial durant l'electrofisiologia per entendre la dinàmica de propagació d'ones durant la fibril·lació auricular. En conclusió, aquesta tesi presenta un estudi multi-escala in silico que proporciona informació sobre els mediadors cel·lulars responsables de la remodelació de la matriu extracel·lular i la seva electrofisiologia. A més, proporciona una configuració realista per crear dades in silico que es poden traduir a aplicacions clíniques que puguen donar suport al tractament de l'ablació. / [EN] Atrial fibrillation is the most common cardiac arrhythmia. During atrial fibrillation, the atrial substrate undergoes a series of electrical and structural remodeling. The electrical remodeling is characterized by the alteration of specific ionic channels, which changes the morphology of the transmembrane voltage known as action potential. Structural remodeling is a complex process involving the interaction of several signalling pathways, cellular interaction, and changes in the extracellular matrix. During structural remodeling, fibroblasts, abundant in the cardiac tissue, start to differentiate into myofibroblasts, which are responsible for maintaining the extracellular matrix structure by depositing collagen. Additionally, myofibroblasts paracrine signalling with surrounding myocytes will also affect ionic channels. Highly detailed computational models at different scales were used to study the effect of structural remodeling induced at the cellular and tissue levels.At the cellular level, a human fibroblast model was adapted to reproduce the myofibroblast electrophsyiology during atrial fibrillation. Additionally, the calcium handling in myofibroblast electrophysiology was assessed by fitting calcium ion channel to experimental data. At the tissue level, myofibroblasts infiltration was studied to quantify the increase of vulnerability to cardiac arrhythmia. Myofibroblasts alter the dynamics of reentry. A low density of myofibroblasts allows the propagation through the fibrotic area and creates focal activity exit points and wave breaks inside this area. Moreover, fibrosis composition plays a key role in the alteration of the propagation pattern. The alteration of the propagation pattern affects the electrograms computed at the surface of the tissue. Electrogram morphology was altered depending on the arrangement and composition of the fibrotic tissue. Detailed cardiac tissue models were combined with realistic models of the commercially available mapping catheters to understand the clinically recorded signals. A noise model from clinical signals was generated to reproduce the signal artifacts in the model. Electrograms from highly detailed bidomain models were used to train a machine learning algorithm to characterize the atrial fibrotic substrate. Features that quantify the complexity of the signals were extracted to identify fibrotic density and fibrotic transmurality. Subsequently, fibrosis maps were generated using patient recordings as a proof of concept. Fibrosis map provides information about the fibrotic substrate without using a single cut-off voltage value of 0.5 mV. Furthermore, in this study, using information theory measurements such as transfer entropy combined with directed graphs, the wave propagation direction was tracked. Transfer entropy with directed graphs provides crucial information during electrophysiology to understand wave propagation dynamics during atrial fibrillation. In conclusion, this thesis presents a multiscale in silico study atrial fibrillation mechanisms providing insight into the cellular mediators responsible for the extracellular matrix remodeling and its electrophysiology. Additionally, it provides a realistic setup to create in silico data that can be translated to clinical applications that could support ablation treatment. / Sánchez Arciniegas, JP. (2021). A Multiscale in Silico Study to Characterize the Atrial Electrical Activity of Patients With Atrial Fibrillation. A Translational Study to Guide Ablation Therapy [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171456

[ES] En las últimas décadas, el uso de la tecnología en el entorno sanitario ha aumentado vertiginosamente, con miles de recursos, herramientas y aplicaciones. Internet ofrece a las enfermeras y también, a médicos y otros profesionales de la salud, múltiples posibilidades para crear o recuperar recursos que pueden contribuir al empoderamiento de los pacientes. Sin embargo, para esto es imprescindible que los profesionales conozcan y manejen las herramientas disponibles. Durante la pandemia por Covid-19 se ha puesto de manifiesto, más que nunca, que otras vías para llegar al paciente son necesarias para favorecer el autocuidado y el empoderamiento del paciente. La hipótesis principal que se plantea en esta tesis es Formar a las enfermeras en el uso de las tecnologías de la información y la comunicación hará que éstas incrementen su frecuencia de uso y que las apliquen en su práctica profesional, recomendando recursos digitales a sus pacientes o incluso, creando recursos propios. El uso de estos recursos digitales por parte de las enfermeras con los pacientes que padecen alguna patología crónica hará que estos aumenten su nivel de empoderamiento. Para llevar a cabo esta investigación se han realizado diferentes análisis que se exponen en tres apartados. En el primero de ellos se ha concluido, tras un exhaustivo análisis, que los planes de estudio del Grado de Enfermería de las universidades españolas no cubren en la actualidad todas las competencias necesarias para trabajar en el ámbito digital. Esto confirma lo señalado por estudios anteriores tanto en España como a nivel internacional. En el caso de las enfermeras postgraduadas, según un pormenorizado estudio descriptivo, se ha observado que, a pesar de afirmar manejarse bien con las herramientas digitales, éstas apenas las utilizan para favorecer el empoderamiento de los pacientes. Además, la edad de la enfermera influye en las recomendaciones ofrecidas, siendo las más jóvenes las que menos aplican los recursos digitales con los pacientes. En el segundo de estos apartados se ha analizado, mediante revisión sistemática de la literatura existente, cómo es la formación en competencia digital ofrecida a las enfermeras, no encontrando evidencia suficiente para establecer un marco común en cuanto a contenidos, temporalización, modo de evaluación, metodología, entre otros parámetros. Tampoco se ha constatado una situación favorable al consultar a los profesionales de la salud, mediante cuestionario, sobre la formación en competencia digital ofrecida por las instituciones sanitarias en las que trabajan, habiendo recibido solo un tercio de un total de 1544 personas, alguna instrucción en esta temática. En el tercer apartado se ha examinado la transferencia a la práctica, observando que incluso después de haberse formado, solo una pequeña parte de los profesionales aplican lo aprendido. La causa que más empleada para explicar este hecho es, mayoritariamente, la situación actual de pandemia, seguida de la falta de tiempo y de recursos. Nuevamente son las enfermeras de mayor edad las que emplean más los recursos digitales. Por último, se ha llevado a cabo una revisión sistemática sobre el uso del vídeo como un potente recurso educativo para empoderar a los pacientes. Los resultados obtenidos en esta tesis muestran numerosas áreas de mejora en la formación digital de las enfermeras y otros profesionales de la salud, una escasa apuesta institucional desde las universidades y centros sanitarios para consolidar las competencias digitales de los profesionales, pero un manifiesto interés por parte de estos para afianzar su formación, así como la eficacia de los recursos digitales para empoderar al paciente. Esperamos que estos resultados ayudarán a las universidades, instituciones y profesionales a evaluar nuevas estrategias para planificar, implementar y consolidar la competencia digital como un recurso fundamental en el empoderamiento de los pacientes. / [CA] En les últimes dècades, l'ús de la tecnologia en l'entorn sanitari ha augmentat vertiginosament, amb milers de recursos, eines i aplicacions. Internet ofereix a les infermeres i també, a metges i altres professionals de la salut, múltiples possibilitats per a crear o recuperar recursos que poden contribuir a l'apoderament dels pacients. Tanmateix, per a això és imprescindible que els professionals coneguin i manegin les eines disponibles. Durant la pandèmia per Covid-19 s'ha posat de manifest, més que mai, que altres vies per a arribar al pacient són necessàries per a afavorir l'autocura i l'apoderament del pacient. La hipòtesi principal que es planteja en aquesta tesi és Formar a les infermeres en l'ús de les tecnologies de la informació i la comunicació farà que aquestes incrementin la seva freqüència d'ús i que les apliquin en la seva pràctica professional, recomanant recursos digitals als seus pacients o fins i tot, creant recursos propis. L'ús d'aquests recursos digitals per part de les infermeres amb els pacients que pateixen alguna patologia crònica farà que aquests augmentin el seu nivell d'apoderament. L'objectiu principal pretén analitzar l'ús d'internet i les seves eines per part dels professionals sanitaris a Espanya i avaluar si aquestes habilitats s'apliquen en benefici del pacient. Per a dur a terme aquesta recerca s'han realitzat diferents anàlisis que s'exposen al llarg de tres apartats. En el primer d'ells s'ha conclòs, després d'una exhaustiva anàlisi, que els plans d'estudi del Grau d'Infermeria de les universitats espanyoles no cobreixen en l'actualitat totes les competències necessàries per a treballar en l'àmbit digital. Això confirma l'assenyalat per estudis anteriors tant a Espanya com a nivell internacional. En el cas de les infermeres postgraduades, segons un detallat estudi descriptiu, s'ha observat que, malgrat afirmar manejar-se bé amb les eines digitals, aquestes a penes les utilitzen per a afavorir l'apoderament dels pacients. A més, l'edat de la infermera influeix en les recomanacions ofertes, sent les més joves les que menys apliquen els recursos digitals amb els pacients. En el segon d'aquests apartats s'ha analitzat, mitjançant revisió sistemàtica de la literatura existent, com és la formació en competència digital oferta a les infermeres, no trobant evidència suficient per a establir un marc comú quant a continguts, temporalització, manera d'avaluació, metodologia, entre altres paràmetres. Tampoc s'ha constatat una situació favorable en consultar als professionals de la salut, mitjançant qüestionari, sobre la formació en competència digital oferta per les institucions sanitàries en les quals treballen, havent rebut només un terç d'un total de 1544 persones, alguna instrucció en aquesta temàtica. En el tercer apartat s'ha examinat la transferència a la pràctica, observant que fins i tot després d'haver-se format, només una petita part dels professionals apliquen l'après. La causa que més emprada per a explicar aquest fet és, majoritàriament, la situació actual de pandèmia, seguida de la falta de temps i de recursos. Novament són les infermeres de major edat les que empren més els recursos digitals. Finalment, s'ha dut a terme una revisió sistemàtica sobre l'ús del vídeo com un potent recurs educatiu per a empoderar als pacients. Els resultats obtinguts en aquesta tesi mostren nombroses àrees de millora en la formació digital de les infermeres i altres professionals de la salut, una escassa aposta institucional des de les universitats i centres sanitaris per a consolidar les competències digitals dels professionals, però un manifest interès per part d'aquests per a afermar la seva formació, així com l'eficàcia dels recursos digitals per a empoderar al pacient. Esperem que aquests resultats ajudaran les universitats, institucions i professionals a avaluar noves estratègies per a planificar, implementar i consolidar la competència digital com un recurs fonamental en l'apoderament dels pacients. / [EN] In recent decades, the use of technology in the healthcare environment has exploded, with thousands of resources, tools and applications. The Internet offers nurses, as well as doctors and other health professionals, multiple possibilities to create or retrieve resources that can contribute to patient empowerment. However, for this it is essential that professionals know and use the available tools. During the Covid-19 pandemic, it has become clearer than ever that other ways of reaching patients are needed to support self-care and patient empowerment. The main hypothesis put forward in this thesis is that Training nurses in the use of information and communication technologies will lead them to increase their frequency of use and to apply them in their professional practice, recommending digital resources to their patients or even creating their own resources. The use of these digital resources by nurses with patients suffering from a chronic pathology will increase their level of empowerment. The main objective is to analyse the use of the Internet and its tools by healthcare professionals in Spain and to assess whether these skills are applied to the benefit of the patient. In order to carry out this research, different analyses have been carried out, which are set out in detail in this document in three sections. In the first of these, it has been concluded, after an exhaustive analysis, that the curricula for the Bachelor's Degree in Nursing at Spanish universities do not currently cover all the skills needed to work in the digital environment. This confirms the findings of previous studies both in Spain and internationally. In the case of postgraduate nurses, according to a detailed descriptive study, it has been observed that, despite claiming to have a good command of digital tools, they hardly use them to promote patient empowerment. Furthermore, the age of the nurse influences the recommendations offered, with the youngest nurses being the ones who least apply digital resources with patients. In the second of these sections, through a systematic review of the existing literature, we analysed the digital competence training offered to nurses, and found insufficient evidence to establish a common framework in terms of content, timing, assessment methods and methodology, among other parameters. Nor was a favourable situation found when health professionals were asked, by means of a questionnaire, about the training in digital competence offered by the health institutions in which they work, with only one third of a total of 1544 people having received any instruction in this area. In the third section, we examined the transfer to practice, observing that even after having received training, only a small proportion of professionals apply what they have learnt. The most common reason given for this is the current pandemic situation, followed by lack of time and resources. Once again, it is the older nurses who use digital resources the most. Finally, a systematic review has been carried out which extracts information on the use of video as a powerful educational resource to empower patients. The results obtained in this thesis show numerous areas for improvement in the digital training of nurses and other health professionals, a lack of institutional commitment from universities and health centres to consolidate the digital competencies of professionals, but a clear interest on the part of these to strengthen their training, as well as the effectiveness of digital resources to empower the patient. We hope that these results will help universities, institutions and professionals to evaluate new strategies for planning, implementing and consolidating digital competence as a fundamental resource in patient empowerment. / Navarro Martínez, O. (2022). Optimización de las actuaciones formativas en competencias digitales de los profesionales de Enfermería [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/184495

[ES] La fibrilación auricular (FA) es una de las arritmias más comunes en la práctica clínica cuyos mecanismos, hasta ahora, no han sido comprendidos en su totalidad. El estudio de dichos mecanismos mediante el estudio de la información clínica, la metodología de estudios computacionales y los algoritmos de inteligencia artificial (IA) que permiten la identificación de nuevos patrones para la personalización de los tratamientos es clave para desvelar las características de la arritmia. Actualmente, el tratamiento de preferencia para los pacientes con FA que ha presentado mayores ratios de efectividad ha sido la ablación cardiaca. Este procedimiento invasivo utiliza un catéter para ablacionar o quemar el área del tejido cardiaco que es responsable del mantenimiento de la arritmia. Para poder identificar dicha área, es indispensable realizar un estudio electrofisiológico para evaluar las señales eléctricas intracavitarias. En el campo de las simulaciones por ordenador, varios estudios han presentado abordajes personalizados que intentan establecer una plataforma complementaria para la planificación de la ablación. En este ámbito, la electrocardiografía por imagen se ha utilizado para la estratificación y caracterización previa de pacientes antes del procedimiento de ablación. Finalmente, los estudios observacionales clínicos permiten la caracterización de la población de FA, ayudando a recoger, no solo datos electrofisiológicos, sino también biomarcadores clínicos directamente relacionados con la prognosis del paciente. Dada toda la información producida durante este tipo de estudios, la IA se ha introducido paulatinamente en este tipo de estudios con el objetivo de identificar patrones o biomarcadores que permitan caracterizar a estos pacientes incluyendo toda la información recogida. Además, los algoritmos de predicción, que permiten estimar el éxito del tratamiento y la prognosis del paciente, han sido desarrollados. Debido a todas estas razones, estos campos han sido estudiados durante el desarrollo de este trabajo. En primer lugar, se realizaron simulaciones por ordenador utilizan-do una población de modelos que permitía evaluar la inducibilidad y mantenimiento de la arritmia en diferentes escenarios. Teniendo en cuenta la gran cantidad de datos derivados de las simulaciones, que incluían la variabilidad introducida en la población y diferentes fármacos, se implementaron algoritmos de IA que extrajeron patrones de los perfiles más proarrítmicos. En segundo lugar, se realizaron simulaciones personalizadas en una cohorte de pacientes, incluyendo las anatomías de las aurículas y considerando diferentes escenarios arrítmicos. Estos experimentos se realizaron con una carga computacional menor comparado con otros estudios y permitieron identificar un biomarcador obtenido de dichos datos que caracterizaba la actividad en la zona de las venas pulmonares y la comparaba con la evolución del paciente 12 meses tras el procedimiento de ablación. Finalmente, se analizó el estudio observacional STRATIFY-AF utilizando la información obtenida del ECGi y combinándola con datos clínicos. Como resultado, se obtuvo un score electrofisiológico que per-mite predecir el tratamiento más exitoso para cada paciente. Los resultados presentados en esta tesis ilustran un claro ejemplo de combinación de diferentes tecnologías, como las simulaciones in silico, con datos clínicos y algoritmos de IA, que pueden ser de gran utilidad para investigar los mecanismos de la arritmia cardiaca. / [CA] La fibril·lació auricular (FA) és una de les arítmies més comunes. En la pràctica clínica els mecanismes de la qual, fins ara, no han sigut compresos en la seua totalitat. L'estudi dels dits mecanismes per mitjà de l'estudi de la informació clínica, la metodologia d'estudis computacionals i els algoritmes d'intel·ligència artificial (IA) que permeten la identificació de nous patrons per a la personalització dels tractaments és clau per a desvelar les característiques de l'arítmia. Actualment, el tractament de preferència per als pacients amb FA que ha presentat majors ràtios d'efectivitat ha sigut l'ablació cardíaca. Este procediment invasiu utilitza un catèter per a ablacionar o cremar l'àrea del teixit cardíac que és responsable del manteniment de l'arítmia. Per a poder identificar la dita àrea, és indispensable realitzar un estudi electrofisiologia per a avaluar els senyals elèctrics intracavitarias. En el camp de les simulacions per ordinador, diversos estudis han presentat abordatges personalitzats que intenten establir una plataforma complementària per a la planificació de l'ablació. En este àmbit, l'electrocardiografia per imatge s'ha utilitzat per a l'estratificació i caracterització prèvia de pacients abans del procediment d'ablació. Finalment, els estudis observacionals clínics permeten la caracterització de la població de FA, ajudant a arreplegar, no sols dades electrofisiològiques, sinó també biomarcadores clínics directament relacionats amb la prognosi del pacient. Donada tota la informació produïda durant este tipus d'estudis, la IA s'ha introduït gradualment en este tipus d'estudis amb l'objectiu d'identificar patrons o biomarcadores que permeten caracteritzar estos pacients incloent tota la informació arreplegada. A més, els algoritmes de predicció, que permeten estimar l'èxit del tractament i la prognosi del pacient, han sigut desenrotllats. A causa de totes estes raons, estos camps han sigut estudiats durant el desenrotllament d'este treball. En primer lloc, es van utilitzar simulacions per ordinador utilitzant una població de models que permetia avaluar la inducibilidad i manteniment de l'arítmia en diferents escenaris. Donada la variabilitat introduïda en la població, en combinació amb diferents fàrmacs, els algoritmes d'IA es van utilitzar per a extraure patrons que identificaven els perfils més proarítmics. En segon lloc, es van realitzar simulacions personalitzades en una cohort de pacients, incloent les anatomies de les aurícules i considerant diferents escenaris arítmics. Estos experiments es van realitzar amb una càrrega computacional menor comparat amb altres estudis i van permetre identificar un biomarcador obtingut de les dits dades que caracteritzava l'activitat en la zona de les venes pulmonars i la comparava amb l'evolució del pacient 12 mesos després del procediment d'ablació. Finalment, l'estudi observacional STRATIFY-AF es va analitzar utilitzant la informació obtinguda de l'ECGi i combinant-la amb dades clíniques. Com resultat, es va obtindre un score electrofisiològic que permet predir el tractament més reeixit per a cada pacient. Els resultats presentats en esta tesi il·lustren, per tant, que la combinació de les tecnologies in silico, junt amb les dades clíniques i el processament de dades disponibles gràcies als algoritmes d'IA poden ser de gran utilitzar per a investigar els mecanismes de l'arítmia cardíaca. / [EN] Atrial Fibrillation (AF) is one of the most common arrhythmias in clinical practice and thus far, the electrophysiological mechanisms underlying its initiation and maintenance are not fully understood. The study of such mechanism including clinical information, computational models and artificial intelligence (AI) algorithms that enable the identification of new patterns for the personalization of the treatments is key to unveil the characteristics of the arrhythmia. At the present, the treatment of choice for AF patients with higher effectiveness has proved to be cardiac ablation. This invasive procedure uses a catheter to ablate or burn the area of the cardiac tissue that is responsible for the maintenance of the arrhythmia. In order to find this specific area, it is indispensable to perform an electrophysiological study to evaluate the intracavitary electrical signals. In the computational field, several studies have presented personalized approaches that aim to stablish a complimentary platform for ablation planning. In this area, electrocardiographic imaging has also been used for the stratification and prior characterization of patients before the ablation procedure. Finally, observational studies enable the characterization of the AF population, enabling to collect, not only electrophysiological data but clinical biomarkers that can be related with the prognosis of the patients. Due to all the information produced during this type of studies, AI has been recently incorporated into these studies, with the main objective of identifying patterns or biomarkers that are able to characterize these patients including all the collected information. In addition, prediction algorithms, that allow to estimate the success of the treatment and prognosis of the patient have also been developed. For this purpose, these three fields of study were explored in this thesis. First, computational simulations using a population of models were performed to evaluate arrhythmia inducibility and maintenance under different scenarios. Due to the variability introduced in the population of models in combination with different drugs, AI algorithms were applied to extract patterns that identified the most proarrhythmic profiles. Secondly, personalized simulations were performed in a cohort of patients including their anatomical cardiac geometries and considering different arrhythmic scenarios. These experiments were achieved with a lowered computational costs and included the identification of a biomarker extracted from the simulation analysis that characterized the activity in the pulmonary vein area and evaluating it with the 12-month ablation outcome. Finally, the STRATIFY-AF observational study was analyzed, using the ECGi information from the patients combined with clinical infor-mation. As a results, a stratification score was obtained to predict the most successful treatment for each of the patients. The results presented in this thesis illustrate that the combination of in silico technologies with clinical data and processing algorithms can be of great utility to further investigate the arrhythmic mechanisms. / Sánchez De La Nava, AM. (2022). Definition of a Sensitivity Profile for Drug Treatment and Identification on Clinical Biomarkers in Atrial Fibrillation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/184778

Tesis por compendio / [ES] La integración de electrónica en los tejidos para obtener nuevas funcionalidades es una de las apuestas de futuro de la industria textil y de la moda. Al estar compuestos parcialmente por tejido, los textiles electrónicos proporcionan a los usuarios un mayor confort, durabilidad y ligereza que otros dispositivos, manteniendo al mismo tiempo las propiedades electrónicas. No obstante, conseguir estas nuevas funcionalidades, a un coste asequible y asegurando la flexibilidad y ligereza propias de los tejidos, sigue siendo un reto para el sector. El área de la electrónica impresa ha permitido el desarrollo de una electrónica flexible combinando métodos de impresión tradicionales con el uso de tintas electrónicas. La técnica de impresión flexográfica destaca entre las demás por ofrecer altas velocidades de fabricación, calidad y alta productividad a bajo coste. En el ámbito textil, sin embargo, su incorporación es todavía muy reciente y no hay suficientes estudios para su aplicación. En este contexto, esta tesis doctoral tiene como objetivo fundamental estudiar la novedosa aplicación de la técnica de la flexografía sobre materiales textiles. Para ello, se ha tomado como base los actuales conocimientos de la autora en el área de la electrónica impresa textil empleando la tecnología serigráfica. Con este fin, durante el desarrollo de la tesis se realiza, en primer lugar, el estudio de los parámetros necesarios para la aplicación de dicha tecnología en diferentes substratos. Del estudio se obtienen diferentes valores adecuados para la impresión mediante flexografía según si el sustrato se trata de un tejido, un no-tejido, un sustrato polimérico o un papel siliconado. En segundo lugar, se definen los protocolos que permiten la integración de tintas con características eléctricas en las telas empleando la tecnología flexográfica. Por un lado, se estudia el impacto de los parámetros estructurales de un tejido de calada en la conductividad de la tinta impresa y, por otro lado, la influencia del material de la trama en la conductividad de elementos conductores-resistivos. Para ello, se realiza una impresión controlada sobre tejidos de calada utilizando la misma tinta conductora de plata y se analizan las propiedades físicas y eléctricas de las muestras resultantes. Se concluye que, cuanto mayor sea la densidad del textil, menor es la conductividad final de la impresión, y que el algodón es el material menos recomendable para la impresión electrónica mediante la técnica de la flexografía. Finalmente, se trabaja en el objetivo de desarrollar un sistema de medición de temperatura continuo mediante impresión electrónica sobre sustratos flexibles y elásticos mediante serigrafía para su traslación a flexografía. Se consigue desarrollar con éxito un sistema robusto, de bajo consumo y confortable para los pacientes que permite la adquisición de los datos de temperatura de forma continua. / [CAT] La integració d'electrònica en els teixits per a obtenir noves funcionalitats és una de les apostes de futur de la indústria tèxtil i de la moda. A l'estar compostos parcialment per teixit, els tèxtils electrònics proporcionen als usuaris un major confort, durabilitat i lleugeresa que altres dispositius, mentre mantenen les mateixes propietats electròniques. No obstant això, aconseguir aquestes noves funcionalitats, a un cost assequible i mantenint la flexibilitat i lleugeresa pròpies dels teixits, continua sent un repte per al sector. L'àrea de l'electrònica impresa ha permès el desenvolupament d'una electrònica flexible combinant mètodes d'impressió tradicionals amb l'ús de tintes electròniques. La tècnica d'impressió flexogràfica destaca entre les altres per oferir altes velocitats de fabricació, qualitat i alta productivitat a baix cost. En l'àmbit tèxtil, no obstant això, la seua incorporació és encara molt recent i no hi ha suficients estudis per a la seua aplicació. En este context, esta tesi doctoral té com a objectiu fonamental estudiar la nova aplicació de la tècnica de la flexografia sobre materials tèxtils. Per a això, s'ha pres com a base els actuals coneixements de l'autora en l'àrea de l'electrònica impresa tèxtil emprant la tecnologia serigràfica. Amb este fi, durant el desenrotllament de la tesi es realitza, en primer lloc, l'estudi dels paràmetres necessaris per a l'aplicació de la dita tecnologia en diferents substrats. De l'estudi s'obtenen diferents valors adequats per a la impressió per mitjà de flexografia segons si el substrat es tracta d'un teixit, un no-teixit, un substrat polimèric o un paper siliconat. En segon lloc, es defineixen els protocols que permeten la integració de tintes amb característiques elèctriques en les te les emprant la tecnologia flexogràfica. D'una banda, s'estudia l'impacte dels paràmetres estructurals d'un teixit de calada en la conductivitat de la tinta impresa i, d'altra banda, la influència del material de la trama en la conductivitat d'elements conductors-resistius. Per a això, es realitza una impressió controlada sobre teixits de calada utilitzant la mateixa tinta conductora de plata i s'analitzen les propietats físiques i elèctriques de les mostres resultants. Es conclou que, quant major siga la densitat del tèxtil, menor és la conductivitat final de la impressió, i que el cotó és el material menys recomanable per a la impressió electrònica per mitjà de la tècnica de la flexografia. Finalment, es treballa en l'objectiu de desenrotllar un sistema de mesurament de temperatura continu per mitjà d'impressió electrònica sobre substrats flexibles i elàstics per mitjà de serigrafia per a la seua translació a flexografia. S'aconsegueix desenrotllar amb èxit un sistema robust, de baix consum i confortable per als pacients que permet l'adquisició de les dades de temperatura de forma contínua. / [EN] Electronics' integration into textiles to obtain new functionalities is one of the bets for the future of the textile and fashion industry. Electronic textiles provide users greater comfort, durability, and lightness than other devices as they are partially made of fabric, while maintaining the same electronic properties. However, achieving these new functionalities, maintaining the flexibility and flexibility typical of the fabrics with at affordable cost, continues to be a challenge for the sector. The area of printed electronics has allowed the development of flexible electronics by combining traditional printing methods with the use of electronic inks. The flexographic printing technique stands out among the others for offering high manufacturing speeds, quality, and high productivity at low cost. In the textile field, however, its incorporation is still very recent and there are not enough studies for its application. In this context, this doctoral thesis fundamental objective is to study the novel application of the flexography technique on textile materials. For this, the current knowledge of the author about printed textile electronics using serigraphic technology has been taken as a basis. To this end, for the development of the thesis, in the first place the study of the necessary parameters for the application of this technology in different substrates has been carried out. Different suitable values for flexographic printing have been obtained from the study regarding whether the substrate is a fabric, a non-woven, a polymeric substrate or a silicone-coated paper. Secondly, the protocols that allow the integration of electrical inks with fabrics using flexographic technology have been defined. On the one hand, the impact of the structural parameters of a woven fabric on the conductivity of the printed ink has been studied. On the other hand, also the influence of the weft material on the conductivity of conductive-resistive elements was also studied. To do this, a controlled impression has been made on woven fabrics using the same conductive silver ink. Then both physical and electrical properties of the resulting samples have been analysed. It has been concluded that the higher the density of the textile, the lower final conductivity of the print is. Also, it has been defined that cotton is the least recommended material for electronic printing when using the flexography technique. Finally, towards the objective of developing a continuous temperature measurement system by electronic printing on flexible and elastic substrates, work has been carried out using screen printing for its translation into flexography. It has been possible to successfully develop a robust, low-consumption and comfortable system for patients that allows the continuous acquisition of temperature data. / Rodes Carbonell, AM. (2022). Dispositivos electrónicos impresos sobre sustratos textiles mediante la técnica de flexografía [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/189164 / Compendio

Tesis por compendio / [EN] Different electronic interfaces have been proposed to measure major parameters for the characterization of quartz crystal microbalance (QCM) during the last two decades. The measurement of the adequate parameters of the sensor for a specific application is very important, since an error in this measure can lead to an error in the interpretation of the results. The requirements of the system of characterization depend on the application. In this thesis we propose two characterization systems for two types of applications that involve the majority of sensor applications: 1) Characterization of materials under variable damping conditions and 2) Detection of substances with high measurement resolution. The proposed systems seek to solve the problems detected in the systems currently in use. For applications in which the sensor damping varies during the experiment, we propose a system based on a new configuration of the technique of automatic capacitance compensation (ACC). This new configuration provides the measure of the series resonance frequency, the motional resistance and the parallel capacitance of the sensor. Moreover, it allows an easy calibration of the system that improves the precision in the measurement. We show the experimental results for 9 and 10 MHz crystals in fluid media, with different capacitances in parallel, showing the effectiveness in the capacitance compensation. The system presents some deviation in frequency with respect to the series resonance frequency, as measured with an impedance analyser. These deviations are due to the non-ideal, specific behaviour of some of the components of the circuit. A new circuit is proposed as a possible solution to this problem. For high-resolution applications we propose an integrated platform to characterize high-frequency acoustic sensors. The proposed system is based on a new concept in which the sensor is interrogated by means of a very stable, low-noise external source at a constant frequency, while the changes provoked by the charge in the phase of the sensor are monitored. The use of high-frequency sensors enhances the sensitivity of the measure, whereas the design characterization system reduces the noise in the measurement. The result is an improvement in the limit of detection (LOD). This way, we achieve one of the challenges in the acoustic high-frequency devices. The validation of the platform is performed by means of an immunosensor based in high fundamental frequency QCM crystals (HFF-QCM) for the detection of two pesticides: carbaryl and thiabendazole. The results obtained for carbaryl are compared to the results obtained by another high-frequency acoustic technology based in Love sensors, with the optical technique based in surface plasmonic resonance and with the gold standard technique Enzyme Linked Immunoassay (ELISA). The LOD obtained with the acoustic sensors HFF-QCM and Love is similar to the one obtained with ELISA and improves by one order of magnitude the LOD obtained with SPR. The conceptual ease of the proposed system, its low cost and the possibility of miniaturization of the quartz resonator, allows the characterization of multiple sensors integrated in an array configuration, which will allow in the future to achieve the challenge of multianalyte detection for applications of High-Throughput Screening (HTS). / [ES] Durante las dos últimas décadas se han propuesto diferentes interfaces electrónicos para medir los parámetros más importantes de caracterización de los cristales de microbalanza de cuarzo (QCM). La medida de los parámetros adecuados del sensor para una aplicación específica es muy importante, ya que un error en la medida de dichos parámetros puede resultar en un error en la interpretación de los resultados. Los requerimientos del sistema de caracterización dependen de la aplicación. En esta tesis se proponen dos sistemas de caracterización para dos ámbitos de aplicación que comprenden la mayoría de las aplicaciones con sensores QCM: 1) Caracterización de materiales bajo condiciones de amortiguamiento variable y 2) detección de sustancias con alta resolución de medida. Los sistemas propuestos tratan de resolver la problemática detectada en los ya existentes. Para aplicaciones en las que el amortiguamiento del sensor varía durante el experimento, se propone un sistema basado en una nueva configuración de la técnica de compensación automática de capacidad (ACC). La nueva configuración proporciona la medida de la frecuencia de resonancia serie, la resistencia dinámica y la capacidad paralelo del sensor. Además, permite una fácil calibración del sistema que mejora la precisión en la medida. Se presentan resultados experimentales para cristales de 9 y 10MHz en medios fluidos, con diferentes capacidades en paralelo, demostrando la efectividad de la compensación de capacidad. El sistema presenta alguna desviación en frecuencia con respecto a la frecuencia resonancia serie, medida con un analizador de impedancias. Estas desviaciones son explicadas convenientemente, debidas al comportamiento no ideal específico de algunoscomponentes del circuito. Una nueva propuesta de circuito se presenta como posible solución a este problema. Para aplicaciones de alta resolución se propone una plataforma integrada para caracterizar sensores acústicos de alta frecuencia. El sistema propuesto se basa en un nuevo concepto en el que el sensor es interrogado, mediante una fuente externa muy estable y de muy bajo ruido, a una frecuencia constante mientras se monitorizan los cambios producidos por la carga en la fase del sensor. El uso de sensores de alta frecuencia aumenta la sensibilidad de la medida, por otro lado, el sistema de caracterización diseñado reduce el ruido en la misma. El resultado es una mejora del límite de detección (LOD). Se consigue con ello uno de los retos pendientes en los dispositivos acústicos de alta frecuencia. La validación de la plataforma desarrollada se realiza con una aplicación de un inmunosensor basado en cristales QCM de alta frecuencia fundamental (HFF-QCM) para la detección de dos pesticidas: carbaryl y tiabendazol. Los resultados obtenidos para el Carbaryl se comparan con los obtenidos con otra tecnología acústica de alta frecuencia basada en sensores Love, con la técnica óptica basada resonancia superficial de plasmones (SPR) y con la técnica de referencia Enzyme Linked Immuno Assay (ELISA). El LOD obtenido con los sensores acústicos HFFQCM y Love es similar al obtenido con las técnicas ELISA y mejora en un orden de magnitud al obtenido con SPR. La sencillez conceptual del sistema propuesto junto con su bajo coste, así como la capacidad de miniaturización del resonador de cuarzo hace posible la caracterización de múltiples sensores integrados en una configuración en array, esto permitirá en un futuro alcanzar el reto de la detección multianalito para aplicaciones High-Throughput Screening (HTS). / [CA] Durant les dues últimes dècades s'han proposat diferents interfases electrònics per a mesurar els paràmetres més importants de caracterització dels cristalls de microbalança de quars (QCM). La mesura dels paràmetres adequats del sensor per a una aplicació específica és molt important, perquè un error en la interpretació dels resultats pot resultar en un error en la interpretació dels resultats. Els requeriments del sistema de caracterització depenen de l'aplicació. En aquesta tesi, es proposen dos sistemes de caracterització per a dos àmbits d'aplicació que comprenen la majoria de les aplicacions amb sensors QCM: 1) Caracterització de materials sota condicions d'amortiment variable i 2) detecció de substàncies amb alta resolució de mesura. Els sistemes proposats tracten de resoldre la problemàtica detectada en els ja existents. Per a aplicacions en les quals l'amortiment del sensor varia durant l'experiment, es proposa un sistema basat en una nova configuració de la tècnica de compensació automàtica de capacitat (ACC). La nova configuració proporciona la mesura de la freqüència de ressonància sèrie, la resistència dinàmica i la capacitat paral¿lel del sensor. A més, permet un calibratge fàcil del sistema que millora la precisió de la mesura. Es presenten els resultats experimentals per a cristalls de 9 i 10 MHz en mitjans fluids, amb diferents capacitats en paral¿lel, demostrant l'efectivitat de la compensació de capacitat. El sistema presenta alguna desviació en freqüència respecte a la freqüència ressonància sèrie, mesurada amb un analitzador d'impedàncies. Aquestes desviacions són explicades convenientment, degudes al comportament no ideal específic d'alguns components del circuit. Una nova proposta de circuit es presenta com a possible solució a aquest problema. Per a aplicacions d'alta resolució es proposa una plataforma integrada per a caracteritzar sensors acústics d'alta freqüència. El sistema proposat es basa en un nou concepte en el qual el sensor és interrogat mitjançant una font externa molt estable i de molt baix soroll, a una freqüència constant mentre es monitoritzen els canvis produïts per la càrrega en la fase del sensor. L'ús de sensors d'alta freqüència augmenta la sensibilitat de la mesura, per altra banda, el sistema de caracterització dissenyat redueix el soroll en la mateixa. El resultat és una millora en el límit de detecció (LOD). S'aconsegueix amb això un dels reptes pendents en els dispositius acústics d'alta freqüència. La validació de la plataforma desenvolupada es realitza amb una aplicació d'un immunosensor basat en cristalls QCM d'alta freqüència fonamental (HFF-QCM) per a la detecció de dos pesticides: carbaryl i tiabendazol. Els resultats obtinguts per al carbaryl es comparen amb els obtinguts amb altra tecnologia acústica d'alta freqüència basada en sensors Love, amb la tècnica òptica basada en ressonància superficial de plasmons (SPR) i amb la tècnica de referència Enzyme Linked Immuno Assay (ELISA). El LOD obtingut amb els sensors acústics HFF-QCM i Love és similar al obtingut amb les tècniques ELISA i millora en un ordre de magnitud el obtingut amb SPR. La senzillesa conceptual del sistema proposat junt amb el seu baix cost, així com la capacitat de miniaturització del ressonador de quars fa possible la caracterització de múltiples sensors integrats en una configuració en array, el que permetrà en un futur assolir el repte de la detecció multianalit per a aplicacions High-Throughput Screening (HTS). / García Narbón, JV. (2016). Improved characterization systems for quartz crystal microbalance sensors: parallel capacitance compensation for variable damping conditions and integrated platform for high frequency sensors in high resolution applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63249 / Compendio