Gastrointestinal diseases have a complicated diagnosis and a delay in treatment can lead to an aggravation of the disease, as is the case of intestinal ischemia, intestinal obstruction or paralytic ileus. These pathologies are revealed in intestinal motility which is determined by the myoelectric activity of the small intestine. EEnG is the signal associated to the recording of myoelectrical activity generated in the muscular layers of the small bowel, and electroenterography is a technique for the study of intestinal motility. At present, there is no non-invasive system for use in clinical settings that allow the recording of myoelectric intestinal activity. In the first part of this doctoral thesis, it has been tested an array of 3 active flexible concentric electrodes, which preamplifies and conditions the intestinal myoelectric signal captured on the surface as close as possible to the recording area. The results show that in the Laplacian recordings there was a better behavior against the influence of cardiac and respiratory interference with respect to bipolar with disc electrodes. However, in respect to low frequency interferences, concentric dry recording electrodes presented poorer performance than the gel recording disc electrodes. On the other hand, it was possible to identify the slow intestinal wave in about 93% of the analysis windows of the records with the matrix of concentric electrodes, compared to 88% of the bipolar records with disc electrodes. In the second part of the thesis, it has been attempted to improve the quality of the EEnG signals already achieved with the flexible concentric electrodes presented before with the design and implementation of flexible, self-adhesive flexible multi-ring concentric electrodes that can work in wet conditions (impregnation with electrolytic gel) and using two different substrates for the adhesive (adhesive-only and foam). Also it is aimed to determine the optimal configuration (monopolar vs bipolar concentric, MC vs BC) and dimension of ring, the appropriate material and the ideal position for picking up the slow intestinal wave. The adhesive material in concentric bipolar configuration and 30 mm ring diameter was most suitable to capture the slow intestinal wave; with an ability to detect the frequency of slow intestinal wave in a 95% of the cases. Improving 90% of the bipolar registers with conventional disc electrodes in the same position, and the results of the electrode matrix of the first part of the thesis. This work demonstrates the feasibility of recording the abdominal surface EEnG for the noninvasive monitoring of the slow intestinal wave and the better performance of the flexible substrate concentric electrodes compared to that of conventional disc electrodes. This is a further step to bring EEnG closer to clinical use and to the future development of diagnostic applications. In addition, the developed electrode can be used in other applications associated with the recording, monitoring and analysis of bioelectrical signals such as the fields of electrocardiography, uterine electromyography, respiratory muscle, etc. / Las patologías gastrointestinales son complicadas en su diagnóstico, y un retraso en el tratamiento puede llevar a un agravamiento de la enfermedad, como ocurre con la isquemia intestinal, la obstrucción intestinal o el íleo paralítico. Estas patologías se ven reflejadas en la motilidad intestinal y ésta está determinada por la actividad mioeléctrica del intestino delgado. El electroenterograma (EEnG) es la señal bioeléctrica asociada al registro de la actividad mioeléctrica intestinal generada en las capas del músculo liso; siendo la electroenterografía una técnica para el estudio de la motilidad intestinal. En la actualidad, no existe un sistema no invasivo de uso en entornos clínicos que permita registrar la actividad mioeléctrica intestinal. En la primera parte de la presente tesis doctoral, se ha ensayado una matriz de 3 electrodos anulares concéntricos, flexibles y activos, que preamplifica y acondiciona la señal mioeléctrica intestinal captada en superficie lo más cerca posible de la zona de captación. Los resultados muestran que en los registros laplacianos se tiene un mejor comportamiento frente a influencia de la interferencia cardiaca y respiratoria con respecto a los bipolares con electrodos de disco. Sin embargo, respecto a las interferencias de baja frecuencia los electrodos concéntricos de registro en seco presentaron peor comportamiento que los electrodos de disco de registro con gel. Por otro lado, fue posible identificar la onda lenta intestinal en alrededor del 93% de las ventanas de análisis de los registros con la matriz de electrodos concéntricos, frente al 88% de los registros bipolares con electrodos de disco. En la segunda parte de la tesis se ha pretendido mejorar la calidad en la captación de las señales EEnG captada con los electrodos concéntricos flexibles presentados anteriormente, con el diseño e implementación de electrodos concéntricos multianulares flexibles, autoadhesivos, que puedan trabajar en húmedo (impregnación con gel electrolítico) y empleando dos sustratos diferentes para el adhesivo (solo-adhesivo vs foam). Asimismo, se pretende determinar la dimensión y configuración (monopolar vs bipolar concéntrico, MC vs BC) óptima, el material adecuado y la posición idónea para la captación de la onda lenta intestinal con electrodos anulares. El material adhesivo en configuración bipolar concéntrica y de diámetro de 30 mm fue el más idóneo para captar la onda lenta intestinal, con una capacidad de detectar la frecuencia asociada a la onda lenta intestinal en un 95% de los casos; mejorando el 90% de los registros bipolares con electrodos convencionales de disco en la misma posición, y los resultados de la matriz de electrodos de la primera parte de la tesis. Con este trabajo se pone de manifiesto la viabilidad del registro del EEnG en superficie abdominal para la monitorización no invasiva de la onda lenta intestinal y las mejores prestaciones de los electrodos concéntricos de sustrato flexible frente a los convencionales electrodos de disco. Esto supone un paso más para acercar el EEnG al uso clínico y al desarrollo de futuras aplicaciones diagnósticas. Además, el electrodo desarrollado es susceptible de ser empleado en otras aplicaciones asociadas al registro, monitorización y análisis de señales bioeléctricas como la electrocardiografía, electromiografía uterina, de músculo respiratorio, etc / Les patologies gastrointestinals són complicades en el seu diagnòstic, i un retard en el tractament pot portar a un agreujament de la malaltia, com passa amb la isquèmia intestinal, l'obstrucció intestinal o l'ili paralític. Aquestes patologies es veuen reflectides en la motilitat intestinal i aquesta està determinada per l'activitat mioelèctrica de l'intestí prim. L'electroenterograma (EEnG) és el senyal bioelèctric associat al registre de l'activitat mioelèctrica intestinal generada a les capes del múscul llis; sent la electroenterografia una tècnica per a l'estudi de la motilitat intestinal. A la primera part de la present tesi doctoral, s'ha assajat una matriu de 3 elèctrodes anulars concèntrics, flexibles i actius, que preamplifica i condiciona els senyals mioelèctrics intestinals captats en superfície el més a prop possible de la zona de captació. Els resultats mostren que als registres laplacians es té un millor comportament enfront de influència de la interferència cardíaca i respiratòria respecte dels senyals bipolars captats amb elèctrodes de disc. No obstant això, respecte a les interferències de baixa freqüència, els elèctrodes concèntrics de registre en sec van presentar pitjor comportament que els elèctrodes de disc de registre amb gel. D'altra banda, va ser possible identificar l'ona lenta intestinal en al voltant del 93% de les finestres d'anàlisi dels registres realitzats amb la matriu d'elèctrodes concèntrics, enfront del 88% dels registres bipolars amb elèctrodes de disc. A la segona part de la tesi s'ha pretès millorar la qualitat en la captació dels senyals EEnG captada amb els elèctrodes concèntrics flexibles presentats anteriorment, amb el disseny i la implementació d'elèctrodes concèntrics multianulars flexibles, autoadhesius, que puguin treballar en humit (impregnació amb gel electrolític) i emprant dos substrats diferents per l'adhesiu (només-adhesiu vs foam). Així mateix, es pretén determinar la dimensió i configuració (monopolar vs bipolar concèntric, MC vs BC) òptima, el material adequat i la posició idònia per a la captació de l'ona lenta intestinal amb elèctrodes anulars. El material adhesiu en configuració bipolar concèntrica i de diàmetre de 30 mm era el més idoni per captar l'ona lenta intestinal, amb una capacitat de detectar la freqüència associada a l'ona lenta intestinal en un 95% dels casos; millorant el 90% dels registres bipolars amb elèctrodes convencionals de disc en la mateixa posició, i els resultats de la matriu d'elèctrodes de la primera part de la tesi. Amb aquest treball es posa de manifest la viabilitat del registre de l'EEnG en superfície abdominal per a la monitorització no invasiva de l'ona lenta intestinal i les millors prestacions dels elèctrodes concèntrics de substrat flexible enfront dels convencionals elèctrodes de disc. Això suposa un pas més per apropar el EEnG a l'ús clínic i al desenvolupament de futures aplicacions diagnòstiques. A més, l'elèctrode desenvolupat és susceptible de ser emprat en altres aplicacions associades al registre, monitorització i anàlisi de senyals bioelèctrics com a l'electrocardiografia, electromiografia uterina, de múscul respiratori, etc. / Zena Giménez, VF. (2017). Diseño e implementación de un sensor Laplaciano activo flexible. Aplicación al estudio del EENG humano en superficie [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86171

Health and sociological indicators confirm that life expectancy is increasing, and so, the years that patients have to live with chronic diseases and co-morbidities. Type 2 Diabetes is one of the most common chronic diseases, specially linked to overweight and ages over sixty. As a metabolic disease, Type 2 Diabetes affects multiple organs by causing damage in blood vessels and nervous system at micro and macro scale. Mortality of subjects with diabetes is three times higher than the mortality for subjects with other chronic diseases. On the one hand, the management of diabetes is focused on the maintenance of the blood glucose levels under a threshold by the prescription of anti-diabetic drugs and a combination of healthy food habits and moderate physical activity. Recent studies have demonstrated the effectiveness of new strategies to delay and even prevent the onset of Type 2 Diabetes by a combination of active and healthy lifestyle on cohorts of mid to high risk subjects. On the other hand, prospective research has been driven on large groups of population to build risk scores which aim to obtain a rule for the classification of patients according to the odds for developing the disease. Currently there are more than two hundred models and risk scores for doing this, but a few have been properly evaluated in external groups and, to date, none of them has been tested on a population based study. The research study presented in this doctoral thesis strives to use externally validated risk scores for the prediction and detection of Type 2 Diabetes on a population data base in Hospital La Fe (Valencia, Spain). The study hypothesis is that the integration of existing prediction and detection risk scores on Electronic Health Records increases the early-detection of high risk cases. To evaluate this hypothesis three studies on the clinical, user and technology dimensions have been driven to evaluate the extent to which the models and the hospital is ready to exploit such models to identify high risk groups and drive efficient preventive strategies. The findings presented in this thesis suggest that Electronic Health Records are not prepared to massively feed risk models. Some of the evaluated models have shown a good classification performance, which accompanied to the well-acceptance of web-based tools and the acceptable technical performance of the information and communication technology system, suggests that after some work these models can effectively drive a new paradigm of active screening for Type 2 Diabetes. / Los indicadores de salud y sociológicos confirman que la esperanza de vida está aumentando, y por lo tanto, los años que los pacientes tienen que vivir con enfermedades crónicas y comorbilidades. Diabetes tipo 2 es una de las enfermedades crónicas más comunes, especialmente relacionadas con el sobrepeso y edades superiores a los sesenta años. Como enfermedad metabólica, la diabetes tipo 2 afecta a múltiples órganos causando daño en los vasos sanguíneos y el sistema nervioso a escala micro y macro. La mortalidad de sujetos con diabetes es tres veces mayor que la mortalidad de sujetos con otras enfermedades crónicas. Por un lado, la estrategia de manejo se centra en el mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre bajo un umbral mediante la prescripción de fármacos antidiabéticos y una combinación de hábitos alimentarios saludables y actividad física moderada. Estudios recientes han demostrado la eficacia de nuevas estrategias para retrasar e incluso prevenir la aparición de la diabetes tipo 2 mediante una combinación de estilo de vida activo y saludable en cohortes de sujetos de riesgo medio a alto. Por otro lado, la investigación prospectiva se ha dirigido a grupos de la población para construir modelos de riesgo que pretenden obtener una regla para la clasificación de las personas según las probabilidades de desarrollar la enfermedad. Actualmente hay más de doscientos modelos de riesgo para hacer esta identificación, no obstante la inmensa mayoría no han sido debidamente evaluados en grupos externos y, hasta la fecha, ninguno de ellos ha sido probado en un estudio poblacional. El estudio de investigación presentado en esta tesis doctoral pretende utilizar modelos riesgo validados externamente para la predicción y detección de la Diabetes Tipo 2 en una base de datos poblacional del Hospital La Fe de Valencia (España). La hipótesis del estudio es que la integración de los modelos de riesgo de predicción y detección existentes la práctica clínica aumenta la detección temprana de casos de alto riesgo. Para evaluar esta hipótesis, se han realizado tres estudios sobre las dimensiones clínicas, del usuario y de la tecnología para evaluar hasta qué punto los modelos y el hospital están dispuestos a explotar dichos modelos para identificar grupos de alto riesgo y conducir estrategias preventivas eficaces. Los hallazgos presentados en esta tesis sugieren que los registros de salud electrónicos no están preparados para alimentar masivamente modelos de riesgo. Algunos de los modelos evaluados han demostrado un buen desempeño de clasificación, lo que acompañó a la buena aceptación de herramientas basadas en la web y el desempeño técnico aceptable del sistema de tecnología de información y comunicación, sugiere que después de algún trabajo estos modelos pueden conducir un nuevo paradigma de la detección activa de la Diabetes Tipo 2. / Els indicadors sociològics i de salut confirmen un augment en l'esperança de vida, i per tant, dels anys que les persones han de viure amb malalties cròniques i comorbiditats. la diabetis de tipus 2 és una de les malalties cròniques més comunes, especialment relacionades amb l'excés de pes i edats superiors als seixanta anys. Com a malaltia metabòlica, la diabetis de tipus 2 afecta múltiples òrgans causant dany als vasos sanguinis i el sistema nerviós a escala micro i macro. La mortalitat de subjectes amb diabetis és tres vegades superior a la mortalitat de subjectes amb altres malalties cròniques. D'una banda, l'estratègia de maneig se centra en el manteniment dels nivells de glucosa en sang sota un llindar mitjançant la prescripció de fàrmacs antidiabètics i una combinació d'hàbits alimentaris saludables i activitat física moderada. Estudis recents han demostrat l'eficàcia de noves estratègies per a retardar i fins i tot prevenir l'aparició de la diabetis de tipus 2 mitjançant una combinació d'estil de vida actiu i saludable en cohorts de subjectes de risc mitjà a alt. D'altra banda, la investigació prospectiva s'ha dirigit a grups específics de la població per construir models de risc que pretenen obtenir una regla per a la classificació de les persones segons les probabilitats de desenvolupar la malaltia. Actualment hi ha més de dos-cents models de risc per fer aquesta identificació, però la immensa majoria no han estat degudament avaluats en grups externs i, fins ara, cap d'ells ha estat provat en un estudi poblacional. L'estudi d'investigació presentat en aquesta tesi doctoral utilitza models de risc validats externament per a la predicció i detecció de diabetis de tipus 2 en una base de dades poblacional de l'Hospital La Fe de València (Espanya). La hipòtesi de l'estudi és que la integració dels models de risc de predicció i detecció existents la pràctica clínica augmenta la detecció de casos d'alt risc. Per avaluar aquesta hipòtesi, s'han realitzat tres estudis sobre les dimensions clíniques, de l'usuari i de la tecnologia per avaluar fins a quin punt els models i l'hospital estan disposats a explotar aquests models per identificar grups d'alt risc i conduir estratègies preventives. Les troballes presentades sugereixen que els registres de salut electrònics no estan preparats per alimentar massivament models de risc. Alguns dels models avaluats han demostrat una bona classificació, el que va acompanyar a la bona acceptació d'eines basades en el web i el rendiment tècnic acceptable del sistema de tecnologia d'informació i comunicacions implementat. La conclusió es que encara es necesari treball per que aquests models poden conduir un nou paradigma de la detecció activa de la diabetis de tipus 2. / Martínez Millana, A. (2017). ASSESSMENT OF RISK SCORES FOR THE PREDICTION AND DETECTION OF TYPE 2 DIABETES MELLITUS IN CLINICAL SETTINGS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86209

ABSTRACT Lung cancer (LC) is one of the most frequent types of cancer and the one with the highest mortality. Its prognosis is directly related to the stage of the disease at the time of diagnosis. We propose that a well-structured diagnostic protocol based on low-dose radiation tomography (LDCT), such as the one developed by I-ELCAP and aimed at a population at risk, is a useful tool in the early diagnosis of this disease, which can improve their survival. Material and methods. Asymptomatic persons >50 years, smokers or ex-smokers of at least 10 pack-years, with no oncological personal history (except basal cell carcinomas of the skin) are included. A baseline and annual TCBD (<120 kVps and <30 mAs) is performed, which identifies all pulmonary nodules. An algorithm of evaluation according to size criteria and morphological characteristics of the nodules is established following the one proposed by I-ELCAP. In those cases that due to their size, evidence of growth, etc. there is malignancy suspicion, histological study is performed. Before the diagnosis of LC, the appropriate treatment is established. All cases of LC are followed for at least 5 years. Results: A total of 4,951 people (65.4% males) were studied, being their age average of 56.89 ± 5.26 years. The average consumption of tobacco was 37.45 ± 23.41 pack-years, with 54.8% smokers active in the baseline study. In the baseline study 550 subjects were identified as positive. From 3,891 nodules detected, 692 (19.57%) were considered positive (solids <5 mm or non solids <8 mm), of which 38 tumors (36 LC). In the annual study, 224 subjects showed one or more nodules. Of the detected nodules, 288 (7.91%) were considered positive. In 80% of the cases the control was performed with TCBD. In 5,8 and 7,6% of the positive nodules, in basal and annual study respectively, biopsy was indicated. The sensitivity (S), specificity (E), PPV and NPV in the baseline study were 92.31, 89.54, 6.55 and 99.93% respectively (E and PPV discretely inferior when considering nodules). These values in the annual study were 76.92, 95.7, 4.52 and 99.94% respectively. Fifty-two tumors were detected, 49 of them LC (79.17% adenocarcinomas), 25 (52.08%) of them in stage I. The overall survival of LC was 58.5% at 5 years and 67.1 % cancer-specific survival (75.8% in surgical patients). Discussion: We studied volunteers, mostly males, with demographic characteristics similar to other series. The study and the LDCT showed high values of S, E and NPV. The high S resulted in a high number of false-positives. About positive cases, only between 90-94% of those needed to be follow-up with imaging tests. In less than 5% biopsy was indicated, with hardly any iatrogenic complications. The prevalence of LC was lower than other studies, justified by the age of the population. 77.92% of LC underwent into surgical treatment, and their 5-year survival rate was 75.8%. Conclusions: The LDCT integrated in an elaborate nodule detection and evaluation program allows the diagnosis of early-stage LC, when surgical treatment may improve the overall survival of the at-risk population. / "DIAGNÓSTICO PRECOZ DEL CÁNCER DE PULMÓN: UTILIDAD DE LA TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTARIZADA DE BAJA DOSIS DE RADIACIÓN" El cáncer de pulmón (CP) es uno de los tipos de cáncer más frecuente y el que presenta una mayor mortalidad. Su pronóstico está relacionado directamente con el estadio de la enfermedad en el momento del diagnóstico. Planteamos que un protocolo de diagnóstico bien estructurado basado en la tomografía computarizada de baja dosis de radiación (TCBD), como el desarrollado por I-ELCAP y dirigido a una población de riesgo, es una herramienta útil en el diagnóstico precoz de esta enfermedad, que puede mejorar su supervivencia. Material y métodos. Se incluyen personas asintomáticas >50 años, fumadores o exfumadores de, al menos, 10 paquetes-año, sin antecedentes personales oncológicos (salvo carcinomas basocelulares de piel). Se realiza una TCBD (<120 kVps y <30 mAs) basal y anual, que identifica todos los nódulos pulmonares. Se establece un algoritmo de evaluación según criterios de tamaño y características morfológicas de los nódulos siguiendo el propuesto por I-ELCAP. En aquellos casos que por su tamaño, evidencia de crecimiento, etc. hay sospecha de malignidad, se realiza estudio histológico. Ante diagnóstico de CP se establece el tratamiento adecuado. Todos los casos de CP son seguidos durante, al menos, 5 años. Resultados: Se estudió a 4.951 personas (65,4% varones) con una media de edad de 56,89±5,26 años. El consumo medio de tabaco fue de 37,45±23,41 paquetes-año, siendo el 54,8% fumadores activos en el estudio basal. En el estudio basal 550 sujetos se identificaron como positivos. De 3.891 nódulos detectados, 692 (19,57%) fueron considerados positivos (sólidos <5 mm o no sólidos <8 mm), de ellos, 38 tumores (36 CP). En el estudio anual, 224 sujetos mostraban uno o más nódulos. De los nódulos detectados, 288 (7,91%) fueron considerados positivos, con 13 CP. En el 80% de los casos el control se realizó con TCBD. En 5,8 y 7,6% de los nódulos positivos, en estudio basal y anual respectivamente, se indicó biopsia. La prevalencia fue del 0,89 y la incidencia del 0,1%. La sensibilidad (S), especificidad (E), VPP y VPN en el estudio basal fue del 92,31, 89,54, 6,55 y 99,93% respectivamente (E y VPP discretamente inferiores al considerar nódulos). Estos valores en el estudio anual fueron 76,92, 95,7, 4,52 y 99,94% respectivamente. Se detectó 52 tumores, 49 de ellos CP (79,17% adenocarcinomas), 25 (52,08%) de ellos en estadio I. La supervivencia global de los CP fue de 58,5% a los 5 años y 67,1% la supervivencia cáncer específica (75,8% en los pacientes quirúrgicos). Discusión: Estudiamos voluntarios, en su mayoría varones, con características demográficas similares a otras series. El estudio y la TCBD mostraron unos valores elevados de S, E y VPN. La elevada S resultó en un número elevado de FP. Entre el 90 - 94% de los casos positivos sólo precisaron seguimiento con pruebas de imagen. En menos del 5% se indicó biopsia, sin apenas complicaciones iatrogénicas. La prevalencia de CP fue inferior a otros estudios, justificada por la edad de la población. El 77,92% de los CP fueron sometidos a tratamiento quirúrgico, siendo su supervivencia a 5 años, del 75,8%. Conclusiones: La TCBD integrada en un programa elaborado de detección y evaluación de nódulos, permite diagnosticar CP en estadio precoz, cuando el tratamiento quirúrgico puede mejorar la supervivencia global de la población de riesgo. / RESUM El càncer de pulmó (CP) és un dels tipus de càncer més freqüents i el que presenta una major mortalitat. El seu pronòstic està relacionat directament amb l'estadi de la malaltia en el moment del diagnòstic. Plantegem que un protocol de diagnòstic ben estructurat basat en la tomografia computada de baixa dosi de radiació (TCBD), com el desenvolupat per I-ELCAP i dirigit a una població de risc, és una eina útil en el diagnòstic precoç d'aquesta malaltia, que pot millorar la seua supervivència. Material i mètodes. S'inclouen persones asimptomàtiques >50 anys, fumadors o exfumadors de, almenys, 10 paquets-any, sense antecedents personals oncològics (excepte carcinomes basocel¿lulars de pell). Es realitza una TCBD (<120 kVps i <30 mAs) basal i anual, que identifica tots els nòduls pulmonars. S'estableix un algoritme d'avaluació segons criteris de mida i característiques morfològiques dels nòduls seguint el proposat per I-ELCAP. En aquells casos que per la seua grandària, evidència de creixement, etc. hi ha sospita de malignitat, es realitza estudi histològic. Davant el diagnòstic de CP s'estableix el tractament adequat. Tots els casos de CP són seguits durant, almenys, 5 anys. Resultats: Es va estudiar a 4.951 persones (65,4% homes) amb una mitjana d'edat de 56,89 ± 5,26 anys. El consum mitjà de tabac va ser de 37,45 ± 23,41 paquets-any, sent el 54,8% fumadors actius en l'estudi basal. En l'estudi basal 550 subjectes es van identificar com a positius. De 3.891 nòduls detectats, 692 (19,57%) van ser considerats positius (sòlids <5 mm o no sòlids <8 mm), d'aquests, 38 tumors (36 CP). En l'estudi anual, 224 subjectes mostraven un o més nòduls. Dels nòduls detectats, 288 (7,91%) van ser considerats positius. En el 80% dels casos el control es va realitzar amb TCBD. En 5,8 i 7,6% dels nòduls positius, en estudi basal i anual respectivament, es va indicar biòpsia. La prevalença va ser del 0,89 i la incidència del 0,1% La sensibilitat (S), especificitat (E), VPP i VPN en l'estudi basal va ser del 92,31, 89,54, 6,55 i 99,93% respectivament (E i VPP discretament inferiors en considerar nòduls). Aquests valors en l'estudi anual van ser 76,92, 95,7, 4,52 i 99,94% respectivament. Es va detectar 52 tumors, 49 d'ells CP (79,17% adenocarcinomes), 25 (52,08%) d'ells en estadi I. La supervivència global dels CP va ser de 58,5% als 5 anys i 67,1 % la supervivència càncer específica (75,8% en els pacients quirúrgics). Discussió: Estudiem voluntaris, majoritàriament homes, amb característiques demogràfiques similars a altres sèries. L'estudi i la TCBD van mostrar uns valors elevats de S, E i VPN. L'elevada S va resultar en un nombre elevat de FP. Entre el 90 - 94% dels casos positius només van precisar seguiment amb proves d'imatge. En menys del 5% es va indicar biòpsia, gairebé sense complicacions iatrogèniques. La prevalença de CP va ser inferior a altres estudis, justificada per l'edat de la població. El 77,92% dels CP van ser sotmesos a tractament quirúrgic, sent la seua supervivència a 5 anys, del 75,8%. Conclusions: La TCBD integrada en un programa elaborat de detecció i avaluació de nòduls, permet diagnosticar CP en estadi precoç, quan el tractament quirúrgic pot millorar la supervivència global de la població de risc. / Martínez Pérez, E. (2017). Diagnóstico precoz del cáncer de pulmón: Utilidad de la tomografía axial computarizada de baja dosis de radiación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/88398

A better understanding of the electrical activity of the heart under physiological and pathological conditions has always been key for clinicians and researchers. Over the last years, the information in the P-wave signals has been extensively analysed to un-cover the mechanisms underlying atrial arrhythmias by localizing ectopic foci or high-frequency rotors. However, the relationship between the activation of the different areas of the atria and the characteristics of the P-wave signals or body surface poten-tial maps are still far from being completely understood. Multiscale anatomical and functional models of the heart are a new technological framework that can enable the investigation of the heart as a complex system. This thesis is centred in the construction of a multiscale framework that allows the realistic simulation of atrial and torso electrophysiology and integrates all the anatom-ical and functional descriptions described in the literature. The construction of such model involves the development of heterogeneous cellular and tissue electrophysiolo-gy models fitted to empirical data. It also requires an accurate 3D representation of the atrial anatomy, including tissue fibre arrangement, and preferential conduction axes. This multiscale model aims to reproduce faithfully the activation of the atria under physiological and pathological conditions. We use the model for two main applica-tions. First, to study the relationship between atrial activation and surface signals in sinus rhythm. This study should reveal the best places for recording P-waves signals in the torso, and which are the regions of the atria that make the most significant contri-bution to the body surface potential maps and determine the main P-wave characteris-tics. Second, to spatially cluster and classify ectopic atrial foci into clearly differenti-ated atrial regions by using the body surface P-wave integral map (BSPiM) as a bi-omarker. We develop a machine-learning pipeline trained from simulations obtained from the atria-torso model aiming to validate whether ectopic foci with similar BSPiM naturally cluster into differentiated non-intersected atrial regions, and whether new BSPiM could be correctly classified with high accuracy. / En la actualidad, una mejor compresión de la actividad eléctrica del corazón en condi-ciones fisiológicas y patológicas es clave para médicos e investigadores. A lo largo de los últimos años, la información derivada de la onda P se ha utilizado para intentar descubrir los mecanismos subyacentes a las arritmias auriculares mediante la localiza-ción de focos ectópicos y rotores de alta frecuencia. Sin embargo, la relación entre la activación de distintas regiones auriculares y las características tanto de las ondas P como de la distribución de potencial en la superficie del torso está lejos de entenderse completamente. Los modelos cardíacos funcionales y anatómicos son una nueva he-rramienta que puede facilitar la investigación relativa al corazón entendido como sis-tema complejo. La presente tesis se centra en la construcción de un modelo multiescala para la simula-ción realista de la electrofisiología cardíaca tanto a nivel auricular como de torso, integrando toda la información anatómica y funcional disponible en la literatura. La construcción de este modelo implica el desarrollo, en base a datos experimentales, de modelos electrofisiológicos heterogéneos tanto celulares como tisulares. Así mismo, es imprescindible una representación tridimensional precisa de la anatomía auricular, incluyendo la dirección de fibras y los haces de conducción preferentes. Este modelo multiescala busca reproducir fielmente la activación auricular en condiciones fisiológi-cas y patológicas. Su uso se ha centrado fundamentalmente en dos aplicaciones. En primer lugar, estudiar la relación entre la activación auricular en ritmo sinusal y las señales en la superficie del torso. Este estudio busca definir la mejor ubicación para el registro de las ondas P en el torso así como determinar aquellas regiones auriculares que contribuyen fundamentalmente a la formación y distribución de potenciales super-ficiales así como a las características de las ondas P. En segundo lugar, agrupar y cla-sificar espacialmente los focos ectópicos en regiones auriculares claramente diferen-ciables empleando como biomarcador los mapas superficiales de integral de la onda P (BSPiM). Se ha desarrollado para ello una metodología de aprendizaje automático en la que las simulaciones obtenidas con el modelo multiescala aurícula-torso sirven de entrenamiento, permitiendo validar si los focos ectópicos cuyos BSPiMs son similares se agrupan de forma natural en regiones auriculares no intersectadas y si BSPiMs nue-vos podrían ser clasificados prospectivamente con gran precisión. / Avui en dia, una millor comprenssió de l'activitat elèctrica del cor en condicions fisio-lògiques i patològiques és clau per a metges i investigadors. Al llarg dels últims anys, la informació derivada de l'ona P s'ha utilitzat per intentar descobrir els mecanismes subjacents a les arítmies auriculars mitjançant la localització de focus ectòpics i rotors d'alta freqüència. No obstant això, la relació entre l'activació de diferents regions auri-culars i les característiques tant de les ones P com de la distribució de potencial en la superfície del tors està lluny d'entendre's completament. Els models cardíacs funcionals i anatòmics són una nova eina que pot facilitar la recerca relativa al cor entès com a sistema complex. La present tesi es centra en la construcció d'un model multiescala per a la simulació realista de la electrofisiologia cardíaca tant a nivell auricular com de tors, integrant tota la informació anatòmica i funcional disponible en la literatura. La construcció d'aquest model implica el desenvolupament, sobre la base de dades experimentals, de models electrofisiològics heterogenis, tant cel·lulars com tissulars. Així mateix, és imprescindible una representació tridimensional precisa de l'anatomia auricular, in-cloent la direcció de fibres i els feixos de conducció preferents. Aquest model multies-cala busca reproduir fidelment l'activació auricular en condicions fisiològiques i pa-tològiques. El seu ús s'ha centrat fonamentalment en dues aplicacions. En primer lloc, estudiar la relació entre l'activació auricular en ritme sinusal i els senyals en la superfí-cie del tors. A més a més, amb aquest estudi també es busca definir la millor ubicació per al registre de les ones P en el tors, així com, determinar aquelles regions auriculars que contribueixen fonamentalment a la formació i distribució de potencials superfi-cials a l'hora que es caracteritzen les ones P. En segon lloc, agrupar i classificar espa-cialment els focus ectòpics en regions auriculars clarament diferenciables emprant com a biomarcador els mapes superficials d'integral de l'ona P (BSPiM). És per això que s'ha desenvolupat una metodologia d'aprenentatge automàtic en la qual les simulacions obtingudes amb el model multiescala aurícula-tors serveixen d'entrenament, la qual cosa permet validar si els focus ectòpics, llurs BSPiMs són similars, s'agrupen de for-ma natural en regions auriculars no intersectades i si BSPiMs nous podrien ser classifi-cats de manera prospectiva amb precisió. / Ferrer Albero, A. (2017). Three-dimensional Multiscale Modelling and Simulation of Atria and Torso Electrophysiology [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/88402

[EN] Atrial fibrilation (AF) is the most common cardiac arrhythmia, however, the knowledge about its causes and mechanisms is still uncompleted. Several studies suggest that atrial structural and electrophysiological remodeling are directly related to its development and perpetuation. To this respect, ECG and preoperative clinical data have been studied to analyze different aspects of atrial remodeling. Nonetheless, there is a lack of studies using ECG parameters to provide valuable clinical information in the study of AF aggressive treatments, such as the Cox-Maze surgery. In this work, ECG parameters such as fibrillatory (f) waves organization and amplitude are studied to predict patient's rhythm from the discharge after the Cox-Maze surgery until a twelve months follow up period. On the other hand, widely used clinical parameters such as age, AF duration and left atrial size (LA size) are studied to assess electrocardiographic results. In addition, clinical information known as a risk factor to develop AF such as weight and body mass index has also been analyze. After assess the individual indices, classification models were created in order to optimize the prediction capability. The results obtained reported that the ECG indices outperform the cinical indices. Nevertheless, the information contained in both types of indices is complementary as the generation of a classification model combining the indices shows. This model exceeded 90% accuracy in each period analyzed. In conclusion, studying the AF information contained in an ECG could provide new data to understand the AF and also could help to develop a reliable method to predict preoperatively the Cox-Maze outcome. / [ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia cardiaca más comúnmente encontrada en la práctica clínica diaria, sin embargo, todavía no se comprenden completamente los mecanismos fisiológicos que causan el inicio y la perpetuación de la FA. Diversos estudios sugieren que el remodelado estructural y electrofisiológico de la aurícula está relacionado directamente con el desarrollo y perpetuación de la FA. En este sentido, se ha estudiado el ECG e información clínica preoperatoria para analizar distintos aspectos del remodelado. Sin embargo, hay una falta de estudios usando parámetros electrocardiográficos para proporcionar información clínica valiosa en el estudio de tratamientos agresivos de la FA como la cirugía Cox-Maze. En este trabajo, se estudian parámetros electrocardiográficos como la organización de las ondas fibrilatorias y su amplitud para predecir el ritmo de los pacientes desde el momento del alta, tras la cirugía Cox-Maze hasta 12 meses después de la operación. Por otro lado, para evaluar la capacidad de dichos índices, se han utilizado parámetros clínicos ampliamente utilizados como la edad, el tamaño de la aurícula izquierda y el tiempo en FA. Además, se han estudiado también parámetros clínicos conocidos como factores de riesgo para desarrollar FA como son el peso y el índice de masa corporal. Tras analizar la capacidad predictiva de los índices individualmente, éstos se han combinado mediante la generación de modelos de predicción para optimizar la precisión de las predicciones. Los resultados obtenidos señalan que la información contenida en el ECG obtuvo resultados estadísticamente significativos y predicciones más precisas que los índices clínicos. No obstante, el desarrollo de modelos de predicción combinando ambos tipos de índices superó al uso de éstos por separado, con resultados por encima del 90% en todos los períodos estudiados. En conclusión, el análisis del ECG podría aportar nuevos enfoques a la hora de estudiar la FA, y su uso como herramienta de predicción podría ayudar a desarrollar tratamientos más eficientes y personalizados. / [CA] La fibril·lació auricular (FA) és l'arítmia cardíaca més comunament trobada en la pràctica clínica diària, no obstant això, encara no es comprenen completament els mecanismes fisiològics que causen l'inici i la perpetuació de la FA. Diversos estudis suggerixen que el remodelat estructural i electrofisiològic de l'aurícula està relacionat directament amb el desenrotllament i perpetuació de la FA. En este sentit, s'ha estudiat l'ECG i informació clínica preoperatòria per a analitzar distints aspectes del remodelat. No obstant això, hi ha una falta d'estudis usant paràmetres electrocardiográficos per a proporcionar informació clínica valuosa en l'estudi de tractaments agressius de la FA com la cirurgia Cox-Maze. En este treball, s'estudien paràmetres electrocardiográficos com l'organització de les ones fibrilatorias i la seua amplitud per a predir el ritme dels pacients des del moment de l'alta, després de la cirurgia Cox-Maze fins a 12 mesos després de l'operació. Per un altre costat per a avaluar la capacitat dels dits índexs, s'han utilitzat paràmetres clínics àmpliament utilitzats com l'edat, la grandària de l'aurícula esquerra i el temps en FA. A més, s'han estudiat també paràmetres clínics coneguts com a factors de risc per a desenrotllar FA com són el pes i l'índex de massa corporal. Després d'analitzar la capacitat predictiva dels índexs individualment, estos s'han combinat per mitjà de la generació de models de predicció per a optimitzar la precisió de les prediccions. Els resultats obtinguts assenyalen que la informació continguda en l'ECG va obtindre resultats estadísticament significatius i prediccions més precises que els índexs clínics. No obstant això, el desenrotllament de models de predicció combinant ambdós tipus d'índexs va superar a l'ús d'estos per separat, amb resultats per damunt del 90% en tots els períodes estudiats. En conclusió, l'anàlisi de l'ECG podria aportar nous enfocaments a l'hora d'estudiar la FA, i el seu ús com a ferramenta de predicció podria ajudar a desenrotllar tractaments més eficients i personalitzats. / Hernández Alonso, A. (2017). Development of new signal analysis methods as preoperative predictors of the Cox-Maze procedure outcome in atrial fibrillation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90491

[EN] Alcohol abuse is one of the most alarming issues for the health authorities. It is estimated that at least 23 million of European citizens are affected by alcoholism causing a cost around 270 million euros. Excessive alcohol consumption is related with physical harm and, although it damages the most of body organs, liver, pancreas, and brain are more severally affected. Not only physical harm is associated to alcohol-related disorders, but also other psychiatric disorders such as depression are often comorbiding. As well, alcohol is present in many of violent behaviors and traffic injures. Altogether reflects the high complexity of alcohol-related disorders suggesting the involvement of multiple brain systems. With the emergence of non-invasive diagnosis techniques such as neuroimaging or EEG, many neurobiological factors have been evidenced to be fundamental in the acquisition and maintenance of addictive behaviors, relapsing risk, and validity of available treatment alternatives. Alterations in brain structure and function reflected in non-invasive imaging studies have been repeatedly investigated. However, the extent to which imaging measures may precisely characterize and differentiate pathological stages of the disease often accompanied by other pathologies is not clear. The use of animal models has elucidated the role of neurobiological mechanisms paralleling alcohol misuses. Thus, combining animal research with non-invasive neuroimaging studies is a key tool in the advance of the disorder understanding. As the volume of data from very diverse nature available in clinical and research settings increases, an integration of data sets and methodologies is required to explore multidimensional aspects of psychiatric disorders. Complementing conventional mass-variate statistics, interests in predictive power of statistical machine learning to neuroimaging data is currently growing among scientific community. This doctoral thesis has covered most of the aspects mentioned above. Starting from a well-established animal model in alcohol research, Marchigian Sardinian rats, we have performed multimodal neuroimaging studies at several stages of alcohol-experimental design including the etiological mechanisms modulating high alcohol consumption (in comparison to Wistar control rats), alcohol consumption, and treatment with the opioid antagonist Naltrexone, a well-established drug in clinics but with heterogeneous response. Multimodal magnetic resonance imaging acquisition included Diffusion Tensor Imaging, structural imaging, and the calculation of magnetic-derived relaxometry maps. We have designed an analytical framework based on widely used algorithms in neuroimaging field, Random Forest and Support Vector Machine, combined in a wrapping fashion. Designed approach was applied on the same dataset with two different aims: exploring the validity of the approach to discriminate experimental stages running at subject-level and establishing predictive models at voxel-level to identify key anatomical regions modified during the experiment course. As expected, combination of multiple magnetic resonance imaging modalities resulted in an enhanced predictive power (between 3 and 16%) with heterogeneous modality contribution. Surprisingly, we have identified some inborn alterations correlating high alcohol preference and thalamic neuroadaptations related to Naltrexone efficacy. As well, reproducible contribution of DTI and relaxometry -related biomarkers has been repeatedly identified guiding further studies in alcohol research. In summary, along this research we demonstrate the feasibility of incorporating multimodal neuroimaging, machine learning algorithms, and animal research in the advance of the understanding alcohol-related disorders. / [ES] El abuso de alcohol es una de las mayores preocupaciones de las autoridades sanitarias en la Unión Europea. El consumo de alcohol en exceso afecta en mayor o menor medida la totalidad del organismo siendo el páncreas e hígado los más severamente afectados. Además de estos, el sistema nervioso central sufre deterioros relacionados con el alcohol y con frecuencia se presenta en paralelo con otras patologías psiquiátricas como la depresión u otras adicciones como la ludopatía. La presencia de estas comorbidades demuestra la complejidad de la patología en la que multitud de sistemas neuronales interaccionan entre sí. El uso imágenes de resonancia magnética (RM) han ayudado en el estudio de enfermedades psiquiátricas facilitando el descubrimiento de mecanismos neurológicos fundamentales en el desarrollo y mantenimiento de la adicción al alcohol, recaídas y el efecto de los tratamientos disponibles. A pesar de los avances, todavía se necesita investigar más para identificar las bases biológicas que contribuyen a la enfermedad. En este sentido, los modelos animales sirven, por lo tanto, a discriminar aquellos factores únicamente relacionados con el alcohol controlando otros factores que facilitan el desarrollo del alcoholismo. Estudios de resonancia magnética en animales de laboratorio y su posterior evaluación en humanos juegan un papel fundamental en el entendimiento de las patologías psiquatricas como la addicción al alcohol. La imagen por resonancia magnética se ha integrado en entornos clínicos como prueba diagnósticas no invasivas. A medida que el volumen de datos se va incrementando, se necesitan herramientas y metodologías capaces de fusionar información de muy distinta naturaleza y así establecer criterios diagnósticos cada vez más exactos. El poder predictivo de herramientas derivadas de la inteligencia artificial como el aprendizaje automático sirven de complemento a tradicionales métodos estadísticos. En este trabajo se han abordado la mayoría de estos aspectos. Se han obtenido datos multimodales de resonancia magnética de un modelo validado en la investigación de patologías derivadas del consumo del alcohol, las ratas Marchigian-Sardinian desarrolladas en la Universidad de Camerino (Italia) y con consumos de alcohol comparables a los humanos. Para cada animal se han adquirido datos antes y después del consumo de alcohol y bajo dos condiciones de abstinencia (con y sin tratamiento de Naltrexona, una medicaciones anti-recaídas usada como farmacoterapia en el alcoholismo). Los datos de resonancia magnética multimodal consistentes en imágenes de difusión, de relaxometría y estructurales se han fusionado en un esquema analítico multivariable incorporando dos herramientas generalmente usadas en datos derivados de neuroimagen, Random Forest y Support Vector Machine. Nuestro esquema fue aplicado con dos objetivos diferenciados. Por un lado, determinar en qué fase experimental se encuentra el sujeto a partir de biomarcadores y por el otro, identificar sistemas cerebrales susceptibles de alterarse debido a una importante ingesta de alcohol y su evolución durante la abstinencia. Nuestros resultados demostraron que cuando biomarcadores derivados de múltiples modalidades de neuroimagen se fusionan en un único análisis producen diagnósticos más exactos que los derivados de una única modalidad (hasta un 16% de mejora). Biomarcadores derivados de imágenes de difusión y relaxometría discriminan estados experimentales. También se han identificado algunos aspectos innatos que están relacionados con posteriores comportamientos con el consumo de alcohol o la relación entre la respuesta al tratamiento y los datos de resonancia magnética. Resumiendo, a lo largo de esta tesis, se demuestra que el uso de datos de resonancia magnética multimodales en modelos animales combinados en esquemas analíticos multivariados es una herramienta válida en el entendimiento de patologías / [CAT] L'abús de alcohol es una de les majors preocupacions per part de les autoritats sanitàries de la Unió Europea. Malgrat la dificultat de establir xifres exactes, se estima que uns 23 milions de europeus actualment sofreixen de malalties derivades del alcoholisme amb un cost que supera els 150.000 milions de euros per a la societat. Un consum de alcohol en excés afecta en major o menor mesura el cos humà sent el pàncreas i el fetge el més afectats. A més, el cervell sofreix de deterioraments produïts per l'alcohol i amb freqüència coexisteixen amb altres patologies com depressió o altres addiccions com la ludopatia. Tot aquest demostra la complexitat de la malaltia en la que múltiple sistemes neuronals interactuen entre si. Tècniques no invasives com el encefalograma (EEG) o imatges de ressonància magnètica (RM) han ajudat en l'estudi de malalties psiquiàtriques facilitant el descobriment de mecanismes neurològics fonamentals en el desenvolupament i manteniment de la addició, recaiguda i la efectivitat dels tractaments disponibles. Tot i els avanços, encara es necessiten més investigacions per identificar les bases biològiques que contribueixen a la malaltia. En aquesta direcció, el models animals serveixen per a identificar únicament dependents del abús del alcohol. Estudis de ressonància magnètica en animals de laboratori i posterior avaluació en humans jugarien un paper fonamental en l' enteniment de l'ús del alcohol. L'ús de probes diagnostiques no invasives en entorns clínics has sigut integrades. A mesura que el volum de dades es incrementa, eines i metodologies per a la fusió d' informació de molt distinta natura i per tant, establir criteris diagnòstics cada vegada més exactes. La predictibilitat de eines desenvolupades en el camp de la intel·ligència artificial com la aprenentatge automàtic serveixen de complement a mètodes estadístics tradicionals. En aquesta investigació se han abordat tots aquestes aspectes. Dades multimodals de ressonància magnètica se han obtingut de un model animal validat en l'estudi de patologies relacionades amb el consum d'alcohol, les rates Marchigian-Sardinian desenvolupades en la Universitat de Camerino (Italià) i amb consums d'alcohol comparables als humans. Per a cada animal es van adquirir dades previs i després al consum de alcohol i dos condicions diferents de abstinència (amb i sense tractament anti-recaiguda). Dades de ressonància magnètica multimodal constituides per imatges de difusió, de relaxometria magnètica i estructurals van ser fusionades en esquemes analítics multivariats incorporant dues metodologies validades en el camp de neuroimatge, Random Forest i Support Vector Machine. Nostre esquema ha sigut aplicat amb dos objectius diferenciats. El primer objectiu es determinar en quina fase experimental es troba el subjecte a partir de biomarcadors obtinguts per neuroimatge. Per l'altra banda, el segon objectiu es identificar el sistemes cerebrals susceptibles de ser alterats durant una important ingesta de alcohol i la seua evolució durant la fase del tractament. El nostres resultats demostraren que l'ús de biomarcadors derivats de varies modalitats de neuroimatge fusionades en un anàlisis multivariat produeixen diagnòstics més exactes que els derivats de una única modalitat (fins un 16% de millora). Biomarcadors derivats de imatges de difusió i relaxometria van contribuir de distints estats experimentals. També s'han identificat aspectes innats que estan relacionades amb posterior preferències d'alcohol o la relació entre la resposta al tractament anti-recaiguda i les dades de ressonància magnètica. En resum, al llarg de aquest treball, es demostra que l'ús de dades de ressonància magnètica multimodal en models animals combinats en esquemes analítics multivariats són una eina molt valida en l'enteniment i avanç de patologies psiquiàtriques com l'alcoholisme. / Cosa Liñán, A. (2017). Analytical fusion of multimodal magnetic resonance imaging to identify pathological states in genetically selected Marchigian Sardinian alcohol-preferring (msP) rats [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90523

La hipertermia es una técnica de aplicación oncológica comúnmente utilizada en la lucha contra el cáncer que consiste en el calentamiento de los tejidos enfermos a una temperatura entre 40 oC a 48 oC. Su finalidad es la de debilitar y conducir a una muerte natural las células enfermas mediante apoptosis. Desde las primeras aplicaciones de esta técnica, la hipertermia ha progresado sustancialmente, focalizándose cada vez más en la zona tumoral. En dicha evolución, la nanotecnología ha supuesto un gran avance. El reducido tamaño de estos nuevos materiales ha permitido realizar tratamientos mucho más focalizados, pudiendo trabajar incluso a nivel celular. Al contrario que ocurría con las técnicas convencionales, en la hipertermia mediada por nanopartículas, el calor producido mana de dentro de tumor hacia fuera, mejorando sustancialmente la técnica. El presente trabajo se centra en el desarrollo de dos equipos capaces de interactuar sobre nanocompuestos diseñados en laboratorio. Ambos han sido confeccionados para ser utilizados en ensayos in vitro de hipertermia y de liberación controlada de medicamentos. Para ello se ha desarrollado un dispositivo láser, capaz de interaccionar con nanopartículas de oro y un equipo de inducción electromagnética, útil para la excitación de nanopartículas magnéticas. Tras su implementación se han realizado distintas experiencias, destinadas por un lado a verificación de las especificaciones y a la validación en pruebas de campo de los prototipos. A lo largo de los distintos capítulos se explica de forma razonada su elaboración e implementación, tanto de los equipos principales como la de sus accesorios auxiliares. / Hyperthermia is an oncological treatment frequently used that consists of warming ill tissues above 40oC to 48oC. The purpose of this is to weaken and lead the ill cells into a natural death by apoptosis. Hyperthermia has successfully progressed since its first applications focussing more on the tumour area. In this evolution nanotechnology has supposed a huge improvement. The small size of these new materials has allowed to carry out treatments much more focussed. In contrast to conventional techniques, in hyperthermia by nanoparticles, the heat produced flows from inside to outside of the tumour, which substantially improves the technique. This work is focussed on the development of two devices capable to interact with designed nano-composite in laboratory. Both devices have been made to be used in vitro hyperthermia essays and controlled release drug. To get these results a laser device able to interact with gold nanoparticles and an induction electromagnetic device has been developed, useful for exciting magnetic nanoparticles. After its implementation different experiences have been performed, on the one hand to verify the specifications and on the other hand to validate the prototypes in field tests. Through the different chapters, the elaboration and implementation of both the main equipment and its auxiliary accessories are well-reasoned. / La hipertèrmia és una tècnica d'aplicació oncològica comunament utilitzada en la lluita contra el càncer que consisteix en el calfament dels teixits malalts a una temperatura entre 40 °C a 48 °C. La seua finalitat és la de debilitar i conduir a una mort natural les cèl·lules malaltes per mitjà d'apoptosi. Des de les primeres aplicacions d'aquesta tècnica, la hipertèrmia ha progressat substancialment, focalitzant-se cada vegada més en la zona tumoral. En aquesta evolució, la nanotecnologia ha suposat un gran avanç. La reduïda dimensió d'aquests nous materials ha permés realitzar tractaments molt més focalitzats, podent treballar inclús a escala cel·lular. Al contrari que ocorria amb les tècniques convencionals, en la hipertèrmia mitjançada per nanopartícules, la calor produïda brolla de dins de tumor cap a fora, millorant substancialment la tècnica. El present treball se centra en el desenrotllament de dos equips capaços d'interactuar sobre nano compostos dissenyats en laboratori. Ambdós han sigut confeccionats per a ser utilitzats en assajos in vitro d'hipertèrmia i d'alliberament controlada de medicaments. Per això s'ha desenvolupat un dispositiu làser, capaç d'interaccionar amb nanopartícules d'or i un equip d'inducció electromagnètica, útil per a l'excitació de nanopartícules magnètiques. Després de la seua implementació s'han realitzat distintes experiències, destinades per un costat a la verificació de les especificacions i a la validació en proves de camp dels prototips. Al llarg dels distints capítols s'explica de forma raonada la seua elaboració i implementació, tant dels equips principals com la dels seus accessoris auxiliars. / Montes Robles, R. (2018). Diseño y desarrollo de sistemas electrónicos de hipertermia y liberación controlada para aplicaciones bioquímicas y farmacológicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/101285

Las inundaciones pluviales en zonas urbanas ocurren cuando lluvias intensas y de corta duración no pueden ser evacuadas lo suficientemente rápido por el sistema de drenaje o infiltrado del suelo, por lo tanto, el agua fluye hacia las calles y las estructuras cercanas. A menudo, en zonas donde el sistema de drenaje urbano es deficiente, las inundaciones pluviales se convierten en inundaciones repentinas peligrosas a los pocos minutos con altos valores de velocidad y nivel del agua. Una medida de disminución del riesgo generado por las inundaciones pluviales repentinas es la implementación de sistemas de alerta temprana para el envío de información oportuna a la comunidad en riesgo. Esta tesis doctoral llevó a cabo el diseño e implementación de un sistema de alerta temprana (SAT) para la detección del nivel de peligrosidad de inundaciones pluviales repentinas en cuencas urbanas. El SAT desarrollado mide en tiempo real la cantidad de lluvia que cae sobre una cuenca urbana y a través de un modelo hidrológico-hidráulico estima el nivel y la velocidad del flujo en las calles. Posteriormente, estos datos son utilizados para genera las alertas de peligrosidad las cuales son visualizadas a través de una aplicación Web y enviadas por redes sociales a los usuarios suscritos. Este sistema de alerta temprana está dividido en dos secciones: diseño del sistema y modelo hidrológico-hidráulico. El diseño del sistema describe los sistemas de adquisición de datos, comunicación, alimentación y visualización de la información. El modelo hidrológico-hidráulico explica el proceso de transformación de la lluvia en niveles de peligrosidad y su variación espacial y temporal. Este SAT fue implementado como ejemplo en la ciudad de Barranquilla (Colombia), el cual es la ciudad de Colombia más afectada por inundaciones pluviales repentinas, conocidas como arroyos peligrosos. Se tomó como objeto de estudio el arroyo peligroso conocido como "La 65" que tiene una longitud aproximada de 4.5 Km. Se compararon los datos nivel del agua, velocidad del agua y peligrosidad obtenida por los sensores y el modelo propuesto durante eventos de lluvia fuertes comprobando la efectividad del modelo para emitir alertas oportunas a la comunidad en riesgo. / Les inundacions pluvials en zones urbanes ocorren quan pluges intenses i de curta durada no poden ser evacuades prou ràpid pel sistema de drenatge o infiltrat del sòl, per tant, l'aigua flueix cap als carrers i les estructures properes. Sovint, en zones on el sistema de drenatge urbà és deficient, les inundacions pluvials es converteixen en inundacions sobtades perilloses als pocs minuts amb alts valors de velocitat i nivell de l'aigua. Una mesura de disminució del risc generat per les inundacions pluvials sobtades és la implementació de sistemes d'alerta primerenca per a l'enviament d'informació oportuna a la comunitat en risc. Aquesta tesi doctoral va dur a terme el disseny i implementació d'un sistema d'alerta primerenca (SAP) per a la detecció del nivell de perillositat d'inundacions pluvials sobtades en conques urbanes. El SAP desenvolupat mesura en temps real la quantitat de pluja que cau sobre una conca urbana i a través d'un model hidrològic-hidràulic estima el nivell i la velocitat del flux en els carrers. Posteriorment, aquestes dades són utilitzades para genera les alertes de perillositat les quals són visualitzades a través d'una aplicació Web i enviades per xarxes socials als usuaris subscrits. Aquest sistema d'alerta primerenca està dividit en dues seccions: disseny del sistema i model hidrològic-hidràulic. El disseny del sistema descriu els sistemes d'adquisició de dades, comunicació, alimentació i visualització de la informació. El model hidrològic-hidràulic explica el procés de transformació de la pluja en nivells de perillositat i la seua variació espacial i temporal. Aquest SAP va ser implementat com a exemple en la ciutat de Barranquilla (Colòmbia), el qual és la ciutat de Colòmbia més afectada per inundacions pluvials sobtades, conegudes com a rierols perillosos. Es va prendre com a objecte d'estudi el rierol perillós conegut com "La 65" que té una longitud aproximada de 4.5 Km. Es van comparar les dades nivell de l'aigua, velocitat de l'aigua i perillositat obtinguda pels sensors i el model proposat durant esdeveniments de pluja fortes comprovant l'efectivitat del model per a emetre alertes oportunes a la comunitat en risc. / Urban pluvial flooding occurs when intense, short-duration rainfall cannot be evacuated quickly enough through the drainage system or infiltrated into the ground; therefore, water flows into streets and nearby structures. Often, in areas where the urban drainage system is deficient, pluvial flooding become dangerous flash floods after a few minutes of rainfall with high values of water level and water velocity. A measure to reduce the risk generated by pluvial flash floods is the implementation of early warning systems to send timely information to the community at risk. This doctoral thesis presents the design and implementation of an early warning system (EWS) for detecting the hazard level during pluvial flash floods in urban basins. The developed EWS measures in real- time the amount of rain that falls on an urban basin and through a hydrological-hydraulic model, estimates the water level and water velocity in the streets. Subsequently, these data are used to generate hazard alerts that are displayed through a Web application and sent by social networks to subscribed users. This early warning system is divided into two sections: system design and hydrological-hydraulic model. The system design describes the systems for data acquisition, communication, power supply and information visualization. The hydrological-hydraulic model explains the process of transforming rain into hazard levels and its spatial and temporal variation. This EWS was implemented in the city of Barranquilla (Colombia), which is the city of Colombia most affected by flash floods, known as dangerous streams. The dangerous stream known as "La 65" was selected as the study object, which has a length of 4.5 km approximately. It was compared water level, water velocity and the hazard levels values obtained by the sensors with the proposed model during heavy rain events demonstrating the model effectiveness to send timely alerts to the community at risk. / Acosta Coll, MA. (2018). Sistema de Alerta temprana para la predicción del nivel de peligrosidad en inundaciones pluviales repentinas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/114797

Tesis por compendio / [ES] RESUMEN La Electrónica Orgánica ha experimentado un gran avance en las últimas décadas, desde que en los años 70 se descubrieran los polímeros conductores. Las características únicas de los semiconductores orgánicos, han permitido el desarrollo de dispositivos electrónicos flexibles y con múltiple funcionalidad, mediante técnicas de fabricación a temperatura ambiente y bajo coste. Uno de los campos en los que estos dispositivos orgánicos han despertado mayor interés es el de su aplicación como sensores. En particular, los sensores basados en los denominados Transistores Orgánicos de película delgada (OTFT's) han experimentado un gran desarrollo debido a sus múltiples ventajas, como simplicidad, elevada sensibilidad, y posibilidad de miniaturización. Existen dos tipos principales de OTFT's: Transistor Orgánico de Efecto de Campo (OFET) y Transistor Electroquímico Orgánico (OECT). Los OECT's constan de tres electrodos (surtidor, drenador y puerta), un semiconductor orgánico (OSC), y un electrolito en contacto con el semiconductor. El funcionamiento de los sensores basados en OECT's se basa en la modulación de la corriente del canal por dopaje o de-dopaje electroquímico desde el electrolito, cuando se aplican tensiones de puerta. Los OECT's resultan especialmente adecuados como sensores químicos debido a su capacidad de operar en medios acuosos. En este trabajo, se han desarrollado OECT's basados en el OSC PEDOT:PSS mediante tecnología Screen-printing. Los transistores se han diseñado variando su geometría, parámetro del que depende la sensibilidad del sensor. Mediante la caracterización eléctrica de los OECT's, se ha podido determinar la geometría óptima en función del analito a detectar. Finalmente, se ha comprobado experimentalmente la validez de estos OECT's como sensores de cationes de diferentes tamaños y de ácido ascórbico, obteniéndose resultados muy satisfactorios. Los OFET's, se han preparado depositando el OSC sobre el dieléctrico y para obtener el canal cuya corriente se modula con la tensión aplicada al electrodo de puerta. En la mayoría de los sensores basados en OFET's, el semiconductor está expuesto al analito. Su funcionamiento se basa en la modificación de la corriente del canal por dopaje o captura de cargas en presencia del analito. En este trabajo, se han desarrollado OFET's basados en TIPS-Pentacene mediante las tecnologías Drop-casting y Spin-coating. Tras establecer la mejor técnica de deposición del semiconductor orgánico se han caracterizado eléctricamente los OFET's. La caracterización eléctrica de estos transistores orgánicos es fundamental para optimizar su uso como sensores químicos. No obstante, las propiedades únicas de los OSC's dificultan la caracterización eléctrica de estos dispositivos con los equipos comerciales actuales, diseñados todos ellos para la caracterización de transistores de Silicio. Para suplir esta necesidad, se ha diseñado un equipo para la caracterización de transistores orgánicos, utilizando componentes comerciales de bajo coste y un software desarrollado específicamente para la determinación de los parámetros característicos de OECT's y OFET's fijados en la norma estándar IEEE 1620-2008. / [CA] RESUM La Electrònica Orgànica ha experimentat un gran avanç en les últimes dècades, des que en els anys 70 es descobrissin els polímers conductors. Les característiques úniques dels semiconductors orgànics, han permès el desenvolupament de dispositius electrònics flexibles i amb múltiple funcionalitat, mitjançant tècniques de fabricació a temperatura ambient i baix cost. Un dels camps en què aquests dispositius orgànics han despertat més interès és el de la seva aplicació com a sensors. En particular, els sensors basats en els denominats Transistors Orgànics de pel·lícula prima (OTFT s) han experimentat un gran desenvolupament a causa dels seus múltiples avantatges, com simplicitat, elevada sensibilitat, i possibilitat de miniaturització. Hi ha dos tipus principals de OTFT s: Transistor Orgànics d'Efecte de Camp (OFET) i Transistor Electroquímic Orgànic (OECT). Els OECT's consten de tres elèctrodes (sortidor, drenador i porta), un semiconductor orgànic (OSC), i un electròlit en contacte amb el semiconductor. El funcionament dels sensors basats en OECT's es basa en la modulació del corrent del canal per dopatge o de-dopatge electroquímic des del electròlit, quan s'apliquen tensions de porta. Els OECT's resulten especialment adequats com a sensors químics per la seva capacitat d'operar en mitjans aquosos. En aquest treball, s'han desenvolupat OECT's basats en el OSC PEDOT: PSS mitjançant tecnologia Screen-printing. Els transistors s'han dissenyat variant la seua geometria, paràmetre del qual depèn la sensibilitat del sensor. Mitjançant la caracterització elèctrica dels OECT's, s'ha pogut determinar la geometria òptima en funció de l'analit a detectar. Finalment, s'ha comprovat experimentalment la validesa d'aquests OECT's com a sensors de cations de diferents mides i d'àcid ascòrbic, obtenint-se resultats molt satisfactoris. Els OFET's, s'han preparat dipositant el OSC sobre el dielèctric per obtenir el canal i la corrent es modula amb la tensió aplicada a l'elèctrode de porta. En la majoria dels sensors basats en OFET's, el semiconductor està exposat al analit. El seu funcionament es basa en la modificació del corrent del canal per dopatge o captura de càrregues en presència de l'analit. En aquest treball, s'han desenvolupat OFET's basats en TIPS-Pentacene mitjançant les tecnologies "Drop-càsting" i "Spin-coating". Després d'establir la millor tècnica de deposició del semiconductor orgànic s'han caracteritzat elèctricament els OFET's La caracterització elèctrica d'aquests transistors orgànics és fonamental per optimitzar el seu ús com a sensors químics. No obstant això, les propietats úniques dels OSC's dificulten la caracterització elèctrica d'aquests dispositius amb els equips comercials actuals, dissenyats tots ells per a la caracterització de transistors de silici. Per suplir aquesta necessitat, s'ha dissenyat un equip per a la caracterització de transistors orgànics, utilitzant components comercials de baix cost i un programari desenvolupat específicament per a la determinació dels paràmetres característics de OECT's i OFET's fixats en la norma estàndard IEEE 1620-2008. / [EN] ABSTRACT Organic Electronics has been extensively developed along these past decades, since the discovery of conducting polymers in the 1970s. The unique features that these organic semiconductors can offer have allowed the development of many electronic devices with mechanical flexibility and multiple functionalities, using low-temperature and low-cost fabrication technologies. These organic devices have attracted considerable interest for their use in many fields, especially for sensing applications. In particular, Organic Thin-Film Transistors (OTFTs) have paved the way towards the fabrication of efficient sensors due to their many advantages, such as simplicity, high sensitivity, and facile miniaturization. OTFTs can be classified into two types of transistors: Organic Field Effect Transistors (OFET) and Organic Electrochemical Transistors (OECT). The essential components of an OECT are an organic semiconductor film, three electrodes (source, drain and gate), and an electrolyte bridging the semiconductor and the gate electrode. The operation of an OECT-based sensor lies on the modulation of the channel current by electrochemical doping or de-doping from the electrolyte, when gate voltages are applied. OECTs have attracted considerable interest for their application as chemical sensors due to their ability to operate in aqueous environments. In this work, PEDOT: PSS-based OECTs have been prepared by Screen-printing. The effect of the geometry on the sensor sensitivity has been investigated by comparing OECTs with different channel and gate areas ratio. The electrical characteristics of the OECTs have been used to determine the geometry that optimizes their performance for sensing different analytes. Finally, the use of these OECTs for the detection of cations and ascorbic acid has been experimentally assessed, with satisfactory and promising results. The OFET's have been prepared by depositing the organic semiconductor on the dielectric and thus obtain the chanel whose current is modulated by the voltage applied to the gate electrode. In most of the OFET-based sensors, the semiconductor is exposed to the analyte. Their operation is based on the modification of the channel current by charge doping or trapping due to the analyte. In this work, OFETs based on TIPS-pentacene have been prepared by Drop-casting and Spin-coating. The best technique for deposition of this organic semiconductor has been initially identified. Then, the electrical characteristics of these OFETs have been determined. The electrical characterization of these organic transistors is essential for their optimization as chemical sensors. However, the unique properties of organic semiconductors render difficult the electrical characterization of these transistors with current commercial devices, since these have been all designed for characterizing Si-based transistors. A device which allows for systematic characterization of organic transistors has been designed therefore, using low-cost commercial components and a software that has been specifically developed for the determination of the reporting parameters for OFETs and OECTs, as specified in the IEEE 1620-2008 standard. / El trabajo desarrollado en los artículos ha sido posible gracias a los distintos proyectos de investigación de financiación pública dentro del marco de proyectos del Ministerio de Educación y Ciencia del Gobierno de España/Fondos FEDER (grant number MAT2015-64139-C4-3-R (MINECO/FEDER)) y Fondos de la Generalitat Valenciana (grant number AICO/2015/103). / Pérez Fuster, C. (2019). Diseño y caracterización de sensores para la medida de parámetros químicos y biológicos mediante Organic Thin-film transistors [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118793 / Compendio

[ES] Esta tesis explora en profundidad la viabilidad técnica y las prestaciones de un sistema de transmisión para comunicaciones ópticas, de bajo coste y alta velocidad, basado en la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) mediante la implementación de los algoritmos de procesamiento digital de la señal en tiempo real sobre dispositivos de lógica programable (FPGA). Los sistemas de transmisión de modulación de intensidad y detección directa (IM/DD) parecen ser la solución más interesante para las redes ópticas pasivas (PONs) de bajo coste que serán necesarias para responder a la gran demanda de tráfico de los próximos años, producto del aumento significativo de dispositivos conectados a internet, servicios y programas en la nube, vídeo de alta definición, entre otros. Por tanto, esta tesis tiene como objetivo principal obtener la máxima tasa binaria y eficiencia espectral posible de un sistema IM/DD OFDM en PON (de una sola banda y una sola longitud de onda). Con esta finalidad se ha desarrollado la arquitectura hardware de un receptor OFDM de alta velocidad que opera en tiempo real en un dispositivo FPGA Virtex-7 a una frecuencia de reloj de 312,5 MHz utilizando un conversor analógico digital con una tasa de muestreo de 5 GS/s. Para lograr las mejores prestaciones posibles, se ha intentado aprovechar al máximo el ancho de banda del sistema (acercándose al límite de Nyquist) y se ha realizado una carga variable de las subportadoras del símbolo OFDM atendiendo a las características del canal electro-óptico. Además, se han diseñado e implementado los algoritmos de procesamiento necesarios para la detección y demodulación de los símbolos OFDM, y se ha desarrollado una plataforma experimental que ha permitido validarlos en tiempo real a través de un enlace de fibra monomodo estándar (SSMF). El principal resultado de esta tesis es el haber demostrado experimentalmente que con el sistema propuesto se puede alcanzar una tasa binaria de 19,63 Gb/s y una eficiencia espectral de 8,07 bit/s/Hz sobre 20 km de SSMF, lo cual implica casi duplicar las mejores prestaciones publicadas hasta la fecha. Para completar el diseño del receptor, se ha desarrollado un algoritmo de sincronización de tiempo basado en la correlación cruzada entre un preámbulo conocido y la señal OFDM recibida, el cual presenta una tasa de error extremadamente baja, aun en condiciones de muy baja SNR, y su diseño optimizado requiere menos recursos que otros sincronizadores publicados hasta la fecha. También se ha desarrollado un procesador de FFT de longitud variable mediante una arquitectura paralela segmentada que permite alcanzar hasta una tasa de 10 GS/s en dispositivos Virtex-7 con una eficiencia (área/velocidad) superior a la de otros trabajos publicados, y un ecualizador de canal basado en una técnica de estimación y compensación en frecuencia, que utiliza un preámbulo característico para poder disminuir la complejidad hardware y aumentar la precisión de la estimación. Todos los algoritmos implementados en esta tesis doctoral han sido diseñados para procesar 16 muestras en paralelo, y así poder reducir la frecuencia de reloj (5 GHz/16) hasta valores aceptables para los dispositivos FPGA. / [CA] Aquesta tesi explora en profunditat la viabilitat tècnica i les prestacions d'un sistema de transmissió per a comunicacions òptiques, de baix cost i alta velocitat, basat en la multiplexació per divisió en freqüència ortogonal (OFDM) mitjançant la implementació d'algorismes de processat digital del senyal en temps real sobre dispositius de lògica programable (FPGA). Els sistemes de transmissió de modulació d'intensitat i detecció directa (IM/DD) semblen ser la solució més interesant per a les xarxes òptiques passives (PON) de baix cost que seran necessàries per respondre a la gran demanda de tràfic dels propers anys, producte de l'augment significatiu de dispositius connectats a Internet, serveis i programari al núvol, vídeo d'alta definició, entre d'altres. Per tant, aquesta tesi té com objectiu principal obtenir la màxima taxa binaria i eficiència espectral possible d'un sistema IM/DD OFDM en PON (amb una sola banda i una sola longitud d'ona). Amb aquesta finalitat s'ha desenvolupat l'arquitectura hardware d'un receptor OFDM d'alta velocitat que treballa en temps real a un dispositiu FPGA Virtex-7 amb una freqüència de rellotge de 312,5 MHz utilitzant un convertidor analògic a digital amb una taxa de mostreig de 5 GS/s. Per aconseguir les millors prestacions possibles, s'ha intentat aprofitar al màxim l'ample de banda del sistema (aproximant-se al límit de Nyquist) i s'ha realitzat una càrrega variable de les subportadores del símbol OFDM atenent a les característiques del canal electró-òptic. A més, s'han dissenyat e implementat els algorismes de processament necessaris per la detecció i desmodulació dels símbols OFDM, i s'ha desenvolupat una plataforma experimental que ha permès validar-los en temps real a través d'un enllaç de fibra monomode estàndard (SSMF). El principal resultat d'aquesta tesi és haver demostrat experimentalment que amb el sistema proposat es pot arribar a una taxa binaria de 19,63 Gb/s amb una eficiència espectral de 8,07 bits/s/Hz sobre 20 km de SSMF, la qual cosa implica quasi duplicar les millors prestacions publicades fins aquest moment. Per completar el disseny del receptor, s'ha desenvolupat un algorisme de sincronització de temps basat en la correlació creuada entre un preàmbul conegut i el senyal OFDM rebut, el qual presenta una taxa d'error extremadament baixa, inclòs en condicions de molt baixa SNR, i el seu disseny optimitzat requereix menys recursos que altres sincronitzadors publicats fins el moment. També s'ha desenvolupat un processador de FFT de longitud variable mitjançant una arquitectura paral·lela segmentada que permet arribar fins una taxa de 10 GS/s en dispositius Virtex-7 amb una eficiència (àrea/velocitat) superior a la d'altres treballs publicats, i un equalitzador de canal basat en una tècnica d'estimació i compensació en freqüència, que utilitza un preàmbul característic per poder disminuir la complexitat hardware i augmentar la precisió de l'estimació. Tots els algorismes implementats a aquesta tesi doctoral han sigut dissenyats per processar 16 mostres en paral·lel, i així poder reduir la freqüència de rellotge (5 GHz/16) fins valors acceptables pels dispositius FPGA. / [EN] This thesis presents an in-depth exploration of the technical feasibility and achievable performance of a low-cost and high-speed optical communication system based on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) through the implementation of real-time digital signal processing algorithms over programmable logic devices (FPGA). Optical transmission systems based on intensity modulation and direct detection (IM/DD) is considered as one of the most interesting solutions for the deployment of the low-cost passive optical networks (PONs) that will be needed to cover the high traffic demand in the coming years. This demand is fueled, among others, by the significant increase of connected devices to the Internet, services and programs in the cloud, high definition video, etc. The main objective of this thesis is to achieve the maximum bitrate and spectral efficiency of an IM/DD PON OFDM system (using a single band and a single wavelength). To this end, the hardware architecture of a high-speed real-time OFDM receiver, including all the necessary algorithms to perform the detection and demodulation of the OFDM symbols, has been implemented in a Virtex-7 FPGA device at a clock frequency of 312.5 MHz using a digital analog converter with a sampling rate of 5 GS/s. To reach the best possible performance, all the system bandwidth has been employed and the OFDM subcarriers have been loaded according to the characteristics of the electro-optical channel. An experimental platform for optical transmission through standard single-mode fiber (SSMF) has been developed to evaluate in real-time the performance of the implemented receiver. The main result of this thesis is the experimental validation of the proposed system that has achieved a bit rate of 19.63 GS/s and a spectral efficiency of 8.07 bit/s/Hz over 20 km SSMF. These results almost double the best performance published to date. The receiver implementation included the design and development of several algorithms. First, it was designed a time synchronization algorithm (TSA) based on the cross-correlation between a known preamble and the received OFDM signal. This TSA has a good performance in low-SNR scenarios and its optimized design requires fewer resources than other synchronizers published in the literature. Second, a variable length parallel pipelined FFT processor has been implemented in a Virtex-7 device, it reaches a throughput of 10 GS/s with an efficiency (area/speed) higher than that of other published works. And finally, a channel equalizer working in the frequency domain to estimate and compensate channel distortions, which uses a known preamble to decrease the hardware complexity and increase the accuracy of the estimation, has been implemented. All the algorithms in this thesis have been developed to process 16 samples in parallel, thus reducing the required clock frequency (5 GHz/16) to acceptable values for the FPGA devices. / Deseo expresar mi gratitud a las autoridades de la Facultad Regional Buenos Aires de la Universidad Tecnológica Nacional por el apoyo económico y personal recibido durante la realización de esta tesis. / Bruno, JS. (2019). Algoritmos y arquitecturas hardware para la implementación de OFDM en sistemas de comunicaciones ópticos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/119988