El objetivo de la presente tesis es el de aportar conocimiento sobre la bioquímica y la farmacología de los receptores de adenosina, así como entender las relaciones entre estructura química y actividad farmacológica de los ligandos existentes para estos receptores. Con este objetivo se han empleado distintas técnicas y metodologías del diseño de fármacos asistido por ordenador. Los resultados presentados en este trabajo incluyen:· El desarrollo de una estrategia original para la selección de una muestra que cubra adecuadamente la diversidad molecular existente en una base de datos de compuestos químicos· La construcción de un modelo de la región transmembrana del receptor A1 humano de adenosina, en el que se ha localizado y caracterizado un sitio de unión de agonistas compatible con los datos experimentales.· Predicciones teóricas de las energías de unión de ligandos, realizadas a partir de los complejos agonista-receptor predichos sobre el modelo mencionado, obteniendo un grado de acuerdo con los datos experimentales que resulta esperanzador / The goal of the present thesis is to gain knowledge about the biochemistry and pharmacology of adenosine receptors, as well as to understand structure-activity relationships for the existing ligands for this receptors. In order to achieve this goal, we have used several techniques and methodologies from the computer-aided drug design field. Results presented in this work include:· The development of an original strategy of selection of a maximum diversity sample that adequately covers the original molecular diversity contained in a compound database· The building of the transmembrane region of a human A1 adenosine receptor model. In such a model, an agonists binding site has been located and characterized, showing agreement with experimental data.· The resulting ligand-receptor complexes have been studied with computational approaches for the prediction of ligand-binding free energies. A nice correlation with experimental results was observed

Con el fin de relacionar la estructura y la actividad de series de compuestos, es importante usar descriptores moleculares relevantes. Los descriptores GRIND y VolSurf pertenecen a una nueva familia de descriptores llamado libre de alineamiento. Es decir, que no necesitan alinear los compuestos con el fin de comparar sus campos de interacciones molecular. En este estudio se ha aplicado esos descriptores para la selección de reactivos químicos a partir de una amplia base de datos. La selección se ha echo mediante un protocolo que permite maximizar la diversidad de la muestra y así obtener unos compuestos muy informativos. También se ha desarrollado nuevos descriptores de forma que están basado en los cambios de curvatura de la superficie molecular. Los resultados obtenidos indican que los nuevos descriptores de forma se integran muy bien en los descriptores GRIND originales y que permiten identificar los efectos de forma tanto favorable como desfavorable. Además, se ha desarrollado nuevos descriptores libre de alineamiento llamado 'anchor-GRIND' que usan un átomo de cada molécula como punto de referencia para la comparación de los campos de interacciones molecular. Los descriptores 'anchor-GRIND' permiten una descripción mas precisa y mas sencilla que los descriptores GRIND lo que los hace mas relevante para el análisis de ciertas familias de compuestos. / In order to correlate the differences of structure with the differences of activity of series of compounds, it is important to use relevant molecular descriptors. The GRIND and VolSurf descriptors belong to the so-called alignment-free descriptors family. In other words, they do not require to align the compounds in order to compare its molecular interaction fields. In this study, we applied these descriptors to the selection of chemical reagent from a database of compounds. The selection has been done following a protocol which allows to maximize the diversity of the sample and so to obtain some compounds highly informative. In addition we developed new shape descriptors which are based on the changes of curvature of the molecular surface. The results obtained show that the new shape descriptors are well integrated in the original GRIND descriptors. Furthermore, we designed new alignment-free descriptors called 'anchor-GRIND' which use one atom of each molecule as a reference point for the comparison of the molecular interaction fields. The 'anchor-GRIND' descriptors allow a more precise and more simple description than the GRIND descriptors, which makes them more relevant for the analysis of some families of compounds.

The human visual ability to perceive depth looks like a puzzle. We perceive three-dimensional spatial information quickly and efficiently by using the binocular stereopsis of our eyes and, what is mote important the learning of the most common objects which we achieved through living. Nowadays, modelling the behaviour of our brain is a fiction, that is why the huge problem of 3D perception and further, interpretation is split into a sequence of easier problems. A lot of research is involved in robot vision in order to obtain 3D information of the surrounded scene. Most of this research is based on modelling the stereopsis of humans by using two cameras as if they were two eyes. This method is known as stereo vision and has been widely studied in the past and is being studied at present, and a lot of work will be surely done in the future. This fact allows us to affirm that this topic is one of the most interesting ones in computer vision.The stereo vision principle is based on obtaining the three dimensional position of an object point from the position of its projective points in both camera image planes. However, before inferring 3D information, the mathematical models of both cameras have to be known. This step is known as camera calibration and is broadly describes in the thesis. Perhaps the most important problem in stereo vision is the determination of the pair of homologue points in the two images, known as the correspondence problem, and it is also one of the most difficult problems to be solved which is currently investigated by a lot of researchers. The epipolar geometry allows us to reduce the correspondence problem. An approach to the epipolar geometry is describes in the thesis. Nevertheless, it does not solve it at all as a lot of considerations have to be taken into account. As an example we have to consider points without correspondence due to a surface occlusion or simply due to a projection out of the camera scope.The interest of the thesis is focused on structured light which has been considered as one of the most frequently used techniques in order to reduce the problems related lo stereo vision. Structured light is based on the relationship between a projected light pattern its projection and an image sensor. The deformations between the pattern projected into the scene and the one captured by the camera, permits to obtain three dimensional information of the illuminated scene. This technique has been widely used in such applications as: 3D object reconstruction, robot navigation, quality control, and so on. Although the projection of regular patterns solve the problem of points without match, it does not solve the problem of multiple matching, which leads us to use hard computing algorithms in order to search the correct matches.In recent years, another structured light technique has increased in importance. This technique is based on the codification of the light projected on the scene in order to be used as a tool to obtain an unique match. Each token of light is imaged by the camera, we have to read the label (decode the pattern) in order to solve the correspondence problem. The advantages and disadvantages of stereo vision against structured light and a survey on coded structured light are related and discussed. The work carried out in the frame of this thesis has permitted to present a new coded structured light pattern which solves the correspondence problem uniquely and robust. Unique, as each token of light is coded by a different word which removes the problem of multiple matching. Robust, since the pattern has been coded using the position of each token of light with respect to both co-ordinate axis. Algorithms and experimental results are included in the thesis. The reader can see examples 3D measurement of static objects, and the more complicated measurement of moving objects. The technique can be used in both cases as the pattern is coded by a single projection shot. Then it can be used in several applications of robot vision.Our interest is focused on the mathematical study of the camera and pattern projector models. We are also interested in how these models can be obtained by calibration, and how they can be used to obtained three dimensional information from two correspondence points. Furthermore, we have studied structured light and coded structured light, and we have presented a new coded structured light pattern. However, in this thesis we started from the assumption that the correspondence points could be well-segmented from the captured image. Computer vision constitutes a huge problem and a lot of work is being done at all levels of human vision modelling, starting from a)image acquisition; b) further image enhancement, filtering and processing, c) image segmentation which involves thresholding, thinning, contour detection, texture and colour analysis, and so on. The interest of this thesis starts in the next step, usually known as depth perception or 3D measurement.

La percepció per visió es millorada quan es pot gaudir d'un camp de visió ampli. Aquesta tesi es concentra en la percepció visual de la profunditat amb l'ajuda de càmeres omnidireccionals. La percepció 3D s'obté generalment en la visió per computadora utilitzant configuracions estèreo amb el desavantatge del cost computacional elevat a l'hora de buscar els elements visuals comuns entre les imatges. La solució que ofereix aquesta tesi és l'ús de la llum estructurada per resoldre el problema de relacionar les correspondències.S'ha realitzat un estudi sobre els sistemes de visió omnidireccional. S'han avaluat vàries configuracions estèreo i s'ha escollit la millor. Els paràmetres del model són difícils de mesurar directament i, en conseqüència, s'ha desenvolupat una sèrie de mètodes de calibració.Els resultats obtinguts són prometedors i demostren que el sensor pot ésser utilitzat en aplicacions per a la percepció de la profunditat com serien el modelatge de l'escena, la inspecció de canonades, navegació de robots, etc. / Vision perception is enhanced when a large field of view is available. This thesis is focused on the visual perception of depth by means of omnidirectional cameras. The 3D sensing is obtained in computer vision by means of stereo configurations with the drawback of feature matching between images. The solution offered in this dissertation uses structured light projection for solving the matching problem. First, a survey on omnidirectional vision systems was realized. Then, the sensor design was addressed and the particular stereo configuration of the proposed sensor was decided. An accurate model is obtained by a careful study of both components of the sensor. The model parameters are measured by a set of calibration methods.The results obtained are encouraging and prove that the sensor can be used in depth perception applications such as scene modeling, pipe inspections, robot navigation, etc.

L'objectiu d'aquesta tesi és l'estudi de les diferents tècniques per alinear vistes tridimensionals. Aquest estudi ens ha permès detectar els principals problemes de les tècniques existents, aprotant una solució novedosa i contribuint resolent algunes de les mancances detectades especialment en l'alineament de vistes a temps real. Per tal d'adquirir les esmentades vistes, s'ha dissenyat un sensor 3D manual que ens permet fer adquisicions tridimensionals amb total llibertat de moviments. Així mateix, s'han estudiat les tècniques de minimització global per tal de reduir els efectes de la propagació de l'error. / The goal of this thesis is to study the different techniques used to register 3D acquisitions. This study detects the main drawbacks of the existing techniques, presents a new classification and provides significant solutions of some perceived shortcomings, especially in 3D real time registration. A 3D hand-held sensor has been designed to acquire these views without any motion restriction and global minimization techniques have been studied to decrease the error propagation effects.

Para diagnosticar un cáncer se realiza, entre otras pruebas, algún test de imagen, como puede ser una radiografía, ecografía o resonancia magnética. Mediante estos tests pueden detectarse zonas con alta sospecha tumoral, cuyo diagnóstico debe confirmase finalmente mediante la realización de una biopsia. Este tipo de imágenes, sin embargo, no son fáciles de interpretar, lo que provoca que el profesional encargado de analizarlas, a pesar de su experiencia, no sea capaz de detectar en ellas un porcentaje importante de tumores (falsos negativos). Una posibilidad para mejorar el diagnóstico y disminuir el número de falsos negativos consiste en utilizar sistemas de diagnóstico asistido por ordenador o computer-aided diagnosis (CAD). Un sistema de CAD analiza la imagen médica y trata de detectar zonas sospechosas de contener alguna anomalía. Estas zonas son marcadas sobre la propia imagen con un doble objetivo: llamar la atención del profesional encargado de analizarla hacia la zona sospechosa y aportar una segunda opinión respecto al diagnóstico. En esta tesis se presentan y evaluan diversas técnicas de visión por computador y reconocimiento de formas orientadas a la detección de tumores en imágenes médicas, con el objetivo de diseñar sistemas de CAD que permitan un mejor diagnóstico. El trabajo se ha centrado en el diagnóstico de cáncer de próstata a partir de imágenes de ecografía, y en el diagnóstico de cáncer de mama a partir de imágenes de radiografía. Se han evaluado diversos métodos de extracción de características basados en la intensidad, frecuencia, texturas o en gradientes. En la etapa de clasificación se ha utilizado un clasificador no paramétrico basado en distancias (k-vecinos más cercanos) y otro paramétrico basado en modelos de Markov. A lo largo del trabajo se evidencian las distintas problemáticas que surgen en este tipode tareas y se proponen soluciones a cada una de ellas. El diagnóstico de cáncer de próstata asistido por ordenador es una tarea extrema / Llobet Azpitarte, R. (2006). Aportaciones al diagnóstico de cáncer asistido por ordenador [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1862

El objetivo de esta tesis es la contribución a la creación, e implementación en herramientas informáticas, de una metodología aplicable para el análisis y edición de imágenes procedentes del campo de los diseños cerámicos y textiles, y por extensión, de todas aquellas imágenes que siguen un patrón repetitivo y que, por tanto, se ajustan a la Teoría de Grupos de Simetría. Para ello, se ha definido una metodología de análisis dividida en etapas, en la que se va aumentando gradualmente el nivel de la información manejada, desde los píxeles de la imagen inicial, pasando por los objetos (formas o unidades básicas perceptúales) y los motivos (agrupaciones de objetos realizadas con criterios perceptúales) hasta llegar a la estructura del patrón, es decir, las distintas transformaciones geométricas que relacionan los elementos (objetos y motivos) que lo forman. La información estructural obtenida es utilizada con fines diversos: la clasificación de las imágenes según el Grupo de Simetría del Plano del patrón, la reconstrucción de las imágenes aprovechando el conocimiento de qué partes están relacionadas por la estructura, y por último, la edición de patrones, tanto a nivel de formas y motivos, como de estructura, permitiendo realizar cambios estructurales con facilidad, con lo que se generan familias de patrones a partir de uno analizado. Las herramientas desarrolladas han sido probadas con un amplio conjunto de imágenes de patrones de procedencias muy diversas, destacando el estudio de los alicatados de la Alhambra de Granada y del Alcázar de Sevilla, así como de textiles y, ampliando los objetivos iniciales, a diversos elementos del entorno urbano. / Albert Gil, FE. (2006). Análisis de motivos decorativos de tejidos y revestimientos cerámicos en el entorno de la visión artificial. Aplicación a la reconstrucción de motivos históricos y al diseño [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1936

Cache coherence protocols based on tokens can provide low latency without relying on non-scalable interconnects thanks to the use of efficient requests that are unordered. However, when these unordered requests contend for the same memory block, they may cause protocols races. To resolve the races and ensure the completion of all the cache misses, token protocols use a starvation prevention mechanism that is inefficient and non-scalable in terms of required storage structures and generated traffic. Besides, token protocols use non-silent invalidations which increase the latency of write misses proportionally to the system size. All these problems make token protocols non-scalable. To overcome the main problems of token protocols and increase their scalability, we propose a new starvation prevention mechanism named Priority Requests. This mechanism resolves contention by an efficient, elegant, and flexible method based on ordered requests. Furthermore, thanks to Priority Requests, efficient techniques can be applied to limit the storage requirements of the starvation prevention mechanism, to reduce the total traffic generated for managing protocol races, and to reduce the latency of write misses. Thus, the main problems of token protocols can be solved, which, in turn, contributes to wide their efficiency and scalability. / Cuesta Sáez, BA. (2009). Efficient techniques to provide scalability for token-based cache coherence protocols [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6024

[ES] La representación de un proyecto arquitectónico tiene diferentes finalidades, una de las más relevantes es su visualización. El tema de esta tesis es la relación entre el diseñador, su actividad cerebral durante la fase creativa, el proyecto representado y la mente del observador. La pregunta, planteada por arquitectos, diseñadores y académicos en los años ochenta y aún abierta a soluciones estimulantes, es una pregunta bien conocida sobre si la creciente digitalización puede ser perjudicial o beneficiosa para esta relación. Después de un análisis de la imagen en la arquitectura a partir del Renacimiento, informado en la Parte 1, se revisan y discuten las técnicas actuales de representación. La primera pregunta, abordada en la Parte 2, fue si la simulación de la realidad con renderizado de calidad fotográfica garantiza una visualización mejor o peor que una imagen tradicionalmente dibujada a mano. Se elaboró un cuestionario para verificar las características de comunicación y representación de las imágenes producidas con las dos técnicas. Los resultados mostraron que estas dos cualidades estaban más presentes en el caso del dibujo a mano alzada que en los renders fotorrealistas. La Parte 3 se centró en el diseñador y utilizó las herramientas proporcionadas por la neurociencia, a saber, el EEG y las 'respuestas evocadas', para cuantificar la actividad cerebral de alguien que hace un dibujo a mano alzada con respecto a CAD. Dado que la tecnología utilizada nunca antes se había aplicado a un sujeto al realizar un diseño, la investigación se dividió en tres experimentos separados. El primero se dedicó a encontrar una forma confiable de realizar registros durante el movimiento del miembro superior en la ejecución del dibujo; los experimentos segundo y tercero tenían como objetivo el análisis específico de la actividad cerebral que precede y sigue a los movimientos individuales de los signos trazados. Los resultados mostraron que la actividad motora relacionada con el dibujo a mano alzada estuvo acompañada por un aumento en la amplitud de las respuestas electroencefalográficas en comparación con el dibujo con CAD. Este dato es probablemente un importante paso adelante a favor de la hipótesis de que la creatividad también puede mejorarse mediante el movimiento en el dibujo a mano alzada. La conclusión es que las imágenes así dibujadas crean una mejor correspondencia entre el autor y el observador, y que el movimiento y la percepción sensorial de la mano pueden fomentar la creatividad. Recientemente, los avances en la técnica de las tabletas de dibujo han proporcionado una nueva técnica para el dibujo a mano alzada, donde se combina la capacidad de gestión de datos del ordenador con los gestos naturales tradicionalmente ligados al uso del papel y el lápiz. de la tecnología moderna puede fusionar el factor humano junto con las nuevas tecnologías digitales. / [CA] La representació d'un projecte arquitectònic té diferents finalitats, una de les més rellevants és la seva visualització. El tema d'aquesta tesi és la relació entre el dissenyador, la seva activitat cerebral durant la fase creativa, el projecte representat i la ment de l'observador. La pregunta, plantejada per arquitectes, dissenyadors i estudiosos als anys vuitanta i encara oberta a solucions estimulants, és una qüestió ben coneguda si augmentar la digitalització pot ser perjudicial o beneficiós per a aquesta relació. Després d'una anàlisi de la imatge en arquitectura a partir del període renaixentista, informada a la part 1, es revisen i discuteixen les tècniques de representació actuals. La primera pregunta, abordada a la part 2, va ser si la simulació de la realitat amb renderització de qualitat fotogràfica garanteix una visualització millor o pitjor que una imatge tradicionalment dibuixada a mà. Es va elaborar un qüestionari per comprovar les característiques de comunicació i representació de les imatges produïdes amb les dues tècniques. Els resultats van mostrar que aquestes dues qualitats estaven més presents en el cas del dibuix a mà alçada que en els renders fotorealistes. La part 3 es va centrar en el dissenyador i va utilitzar les eines proporcionades per la neurociència, és a dir, l'EEG i les 'respostes evocades', per quantificar l'activitat cerebral d'algú que realitza un dibuix a mà alçada respecte al CAD. Com que la tecnologia utilitzada mai abans s'havia aplicat a un tema mentre es feia un disseny, la investigació es va dividir en tres experiments separats. El primer es va dedicar a trobar una manera fiable de fer enregistraments durant el moviment de l'extremitat superior en l'execució del dibuix; el segon i el tercer experiment estaven dirigits a l'anàlisi específica de l'activitat cerebral que precedeix i segueix els moviments individuals dels signes traçats. Els resultats van mostrar que l'activitat motora relacionada amb el dibuix a mà alçada va anar acompanyada d'un augment de l'amplitud de les respostes electroencefalogràfiques en comparació amb el dibuix amb CAD. Aquesta dada és probablement un pas endavant significatiu a favor de la hipòtesi que la creativitat també es pot millorar amb el moviment en el dibuix a mà alçada. La conclusió és que les imatges dibuixades d'aquesta manera creen una millor correspondència entre autor i observador, i que el moviment i la percepció sensorial de la mà poden fomentar la creativitat. Recentment, els avenços en la tècnica de dibuix a tauletes han aportat una nova tècnica de dibuix a mà alçada, on la capacitat de gestió de dades de l'ordinador es combina amb els gestos naturals tradicionalment vinculats a l'ús del paper i el llapis. de la tecnologia moderna pot fusionar el factor humà amb les noves tecnologies digitals. / [EN] The representation of an architectural project aims at several intents, one of the most relevant being the visualisation of a design. The subject of this dissertation is therefore the relationship between the draftsman, the creativity of his brain, the represented design, and the mind of the observer. Since the Eighties, architects, designers and scholars wondered whether the current habit of an ever increasing digitalisation could be detrimental or advantageous to such relationship. After an analysis of architectural imaging since the Renaissance, as reported in Part 1, the current techniques are reviewed and discussed. The first question, addressed in Part 2, has been whether the simulation of reality with renders of photographic quality, would relate to the observer better or worse than a traditionally hand drawn image. A questionnaire has been constructed to probe the communication and representation qualities of the images. The results suggested that these two qualities were best represented in the case of freehand drawing compared to photorealistic renders. Part 3 was focused on the designer and used the instruments provided by neuroscience, i.e. the EEG and 'evoked responses', to quantify the brain activity in connection with freehand and CAD drawing. Because the involved technology had never been applied before to a drawing subject, the investigation had to be divided into three separate experiments. The first one was dedicated to finding a reliable way to perform the recordings in subjects who freely moved their arm and hand while drawing. The second and third experiments were aimed at analysing the cerebral activity occurring before and after each drawing movement. All results demonstrated that a larger cerebral activity preceded and followed each movement in freehand drawing compared to CAD design. This finding may be considered a robust step towards the notion that also creativity may consequently be improved. The final conclusion is that the freehand drawn images make a better link between author and observer, and at the same time the very movement and haptic perception of the hand elicit creativity. Indeed, the most recent advances in technology of drawing tablets have provided a new medium for freehand drawing, which can exploit the capacity of data handling of computers with the natural movement of using pencil and paper, ending up in a traditional hand made product. A wise usage of modern technology can therefore merge the human factor with the digital world. / Leandri, G. (2022). Freehand Digital Drawing: a Boost to Creative Design. The Observer's Eye and the Draftsman Brain [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/188091

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