Metodología para el análisis de válvulas cardíacas en condiciones no estacionarias usando el método de los volúmenes finitos

En el presente trabajo se desarrolla una metodología para llevar a cabo el análisis dinámico de una válvula cardíaca artificial en condiciones de flujo no estacionario, usando un programa de computación de aplicaciones generales basado en el Método de los Volúmenes Finitos. Dicha metodología comprende el establecimiento e implementación computacional de un modelo que representa el movimiento de la válvula (posición, velocidad y aceleración angular) como el resultado de la acción de fuerzas debidas a la presión y a los esfuerzos cortantes del fluido, tomando en cuenta la inercia de la prótesis, así como el establecimiento e imposición como condición de contorno de una función de presión en la entrada del conducto. Con la finalidad de implementar la metodología desarrollada se realiza un estudio preliminar para seleccionar la malla más adecuada, determinar el tamaño óptimo del paso en el tiempo y el mínimo número de iteracciones a utilizar. Posteriormente, se resuelve el flujo laminar, incomprensible y newtoniano a través de una válvula de doble hoja en posición aórtica, y se realiza un estudio paramétrico para analizar la influencia del cambio de diversos párametros inherentes a la prótesis sobre su desempeño.

Implementación del método simplet en un programa de elementos finitos basados en volumenes de control

En este trabajo se presenta la implantación del método SIMPLET en un programa de elementos finitos basados en volúmenes de control. Este método toma en cuanta las variaciones de temperatura en la determinación del campo de presiones en problemas de convección libre, con el próposito de acelerar la convergencia y disminuir los tiempos de computación. El método SIMPLET, que originalmente ha sido propuesto en base al método de diferencias finitas con mallas desplazadas, se implementó en un programa de elementos finitos basados en volúmenes de control con mallas no desplazadas. Se resolvió un problema de convección libre en una cavidad cuadrada y los resultados obtenidos en términos del número de iteracciones y tiempo de computación se compararon se compararon con los resultados del método SIMPLE. Los resultados muestran que en este tipo de problemas el método SIMPLET es más rápido que le SIMPLE cuando el número de Rayleigh es bajo, mientras que para números de Rayleigh elevados, el desempeño de ambos métodos es similar.

Estudio comparativo de las soluciones análitica y numérica para la conducción de calor bidimensional en estado estable en una pared compuesta

Ocasionalmente en los problemas de ingeniería se requiere conocer la distribución de temperatura dentro de estructuras sólidas, la cual puede obtenerse haciendo un estudio de transferencia de calor por conducción. Aunque existen distintos métodos, actualmente la mayoría de estos estudios se realizan usando el método numérico, debido a su flexibilidad, rapidez y a que la obtención de la solución analítica es demasiado compleja o imposible en algunos casos. En estos estudios es común despreciar la variación de la conductividad térmica con la temperatura. En este artículo se muestra, para un caso particular en dos dimensiones, por un lado, la precisión de los resultados obtenidos usando el método numérico, y por otro lado, que la dependencia de la conductividad térmica con la temperatura puede afectar en forma importante la precisión de los resultados, por lo cual es necesario ser cuidadosos al considerarla constante.

Verificación experimental de las correlaciones de transferencia de calor por ebullición en película, en piscina, en torno a esferas

La ebullición en película es el mecanismo de transferencia de calor básico que acopla térmicamente un líquido y una superficie caliente cuando existe una gran diferencia de temperatura entre ambos. El conocimiento preciso del comportamiento de este mecanismo térmico en torno a esferas es necesario para el análisis de seguridad de escenarios industriales en los que exista contacto entre un líquido y un material fundido fragmentado, generalmente en piezas esferoidales, y resulta esencial para garantizar la seguridad de los reactores nucleares ante escenarios accidentales de muy baja probabilidad, pero de gran severidad, en los que se postule la rotura en guillotina del circuito de refrigeración del reactor simultánea al fallo total activo del sistema de refrigeración de emergencia del núcleo. En tal hipotético escenario, se produciría la fusión del combustible en el plazo de algunas horas, con dispersión y relocalización de fragmentos sólidos esferoidales a muy alta temperatura. Para hacer frente a este escenario se precisa desarrollar procedimientos automáticos y manuales de operación de emergencia, resultando imprescindible disponer de modelos térmicos confiables, con un calificado soporte experimental, que permitan analizar de forma realista la refrigeración por ebullición en película, en modo ebullición en piscina, de las geometrías esferoidales sólidas resultantes. En el presente trabajo UNET-UPM abordan la verificación de las correlaciones más conocidas para ebullición en película en piscina en torno a esferas, mediante la comparación de las mismas con los resultados experimentales obtenidos por Liu-Theofanous. Algunos de los aspectos resaltantes son la limitada aplicabilidad de la correlación empírica de Frederking-Clark, el buen ajuste que muestran las correlaciones de Tou- Tso y de Grigoriew frente a los datos experimentales usados, y las deficiencias que muestran las correlaciones que toman en cuenta el subenfriamiento del líquido, sobre todo a altos niveles de subenfriamiento. En una futura segunda fase de esta investigación, de tipo analítica-numérica-experimental, se abordará en el desarrollo de nuevas correlaciones semi-empíricas, de mejor ajuste, que permitan una mejor capacidad predictiva en los modelos.

Revisión general de la transferencia de calor por ebullición en película en piscina

La ebullición en película es el mecanismo de transferencia de calor básico que acopla térmicamente un líquido, saturado o subenfriado, y una superficie caliente cuando existe una gran diferencia de temperatura entre ambos. Dicho mecanismo presenta la complejidad física asociada a la existencia de una capa límite convectiva de vapor en torno a la superficie caliente, así como al acoplamiento térmico radiante entre la superficie y los dos medios participativos que la rodean (vapor y líquido). Este mecanismo tiene aplicaciones tecnológicas de interés en propulsión aeroespacial, en sistemas criogénicos, en procesos industriales metalúrgicos, y en otras áreas de la Ingeniería en donde existe la necesidad de enfriar mediante ebullición superficies a alta temperatura. Por otra parte, la refrigeración por ebullición en película es un mecanismo que resulta de importancia esencial en el análisis de la seguridad de procesos industriales en los que sea previsible la interacción de agua y materiales fundidos, entre los que cabe destacar el caso de los reactores nucleares ante escenarios de riesgo en los que el acoplamiento térmico convectivo-radiante entre el combustible nuclear y el refrigerante, e incluso entre la superficie exterior de la vasija y el refrigerante, garantiza el cumplimiento de los criterios de aceptación en caso de fallo mecánico importante del sistema de refrigeración del reactor. En el presente trabajo, y para identificar el marco en que UNET-UPM desarrollará sus investigaciones sobre ebullición en película en piscina en torno a esferas, se realiza una revisión de los estudios más relevantes desarrollados en esta temática, en la que las primeras investigaciones teóricas y experimentales, de tipo fundamental, se remontan al periodo 1950-65 en que se desarrollaron los primeros proyectos de navegación espacial, y se diseñaron y construyeron los primeros reactores nucleares de aplicación comercial, promoviéndose posteriormente numerosas investigaciones que aportaron correlaciones "ad-hoc" de aplicación restringida a ciertas tecnologías, así como otras de propósito general, de menor precisión pero con mayor soporte teórico.

Issues and innovations in distance learning /

"September 1998"--T.p. verso.

Machine Learning methods for hepatocellular malignancies segmentation and MVI prediction

The aim of this thesis project is to automatically localize HCC tumors in the human liver and subsequently predict if the tumor will undergo microvascular infiltration (MVI), the initial stage of metastasis development. The input data for the work have been partially supplied by Sant'Orsola Hospital and partially downloaded from online medical databases. Two Unet models have been implemented for the automatic segmentation of the livers and the HCC malignancies within it. The segmentation models have been evaluated with the Intersection-over-Union and the Dice Coefficient metrics. The outcomes obtained for the liver automatic segmentation are quite good (IOU = 0.82; DC = 0.35); the outcomes obtained for the tumor automatic segmentation (IOU = 0.35; DC = 0.46) are, instead, affected by some limitations: it can be state that the algorithm is almost always able to detect the location of the tumor, but it tends to underestimate its dimensions. The purpose is to achieve the CT images of the HCC tumors, necessary for features extraction. The 14 Haralick features calculated from the 3D-GLCM, the 120 Radiomic features and the patients' clinical information are collected to build a dataset of 153 features. Now, the goal is to build a model able to discriminate, based on the features given, the tumors that will undergo MVI and those that will not. This task can be seen as a classification problem: each tumor needs to be classified either as “MVI positive” or “MVI negative”. Techniques for features selection are implemented to identify the most descriptive features for the problem at hand and then, a set of classification models are trained and compared. Among all, the models with the best performances (around 80-84% ± 8-15%) result to be the XGBoost Classifier, the SDG Classifier and the Logist Regression models (without penalization and with Lasso, Ridge or Elastic Net penalization).

Supervised and weakly supervised counting-by-segmentation: the fluorescent microscopy use case

This thesis focuses on automating the time-consuming task of manually counting activated neurons in fluorescent microscopy images, which is used to study the mechanisms underlying torpor. The traditional method of manual annotation can introduce bias and delay the outcome of experiments, so the author investigates a deep-learning-based procedure to automatize this task. The author explores two of the main convolutional-neural-network (CNNs) state-of-the-art architectures: UNet and ResUnet family model, and uses a counting-by-segmentation strategy to provide a justification of the objects considered during the counting process. The author also explores a weakly-supervised learning strategy that exploits only dot annotations. The author quantifies the advantages in terms of data reduction and counting performance boost obtainable with a transfer-learning approach and, specifically, a fine-tuning procedure. The author released the dataset used for the supervised use case and all the pre-training models, and designed a web application to share both the counting process pipeline developed in this work and the models pre-trained on the dataset analyzed in this work.

Differenze di genere tra le caratteristiche cliniche e outcome dei pazienti con cancro ospedalizzati per COVID-19.

Obiettivo: Lo scopo principale di questo studio è analizzare lo sviluppo di complicanze cardiovascolari (CV) nei pazienti con neoplasia e malattia moderata-severa da COVID-19 e valutare differenze di genere per il rischio di mortalità intraospedaliera o di complicanze CV. Materiali e Metodi. Popolazione oggetto di studio. Pazienti inclusi nel registro ISACS-COVID 19 (ClinicalTrials.gov: NCT05188612), dati raccolti a partire da Febbraio 2020 a Luglio 2022. I pazienti arruolati sono stati reclutati da centri ospedalieri di cinque paesi: Italia, Croazia, Macedonia, Serbia e Romania. Le caratteristiche d’inclusione comprendono: età >18 anni, essere ospedalizzati e avere diagnosi certa d’infezione da SARS-CoV2. Gli endpoint analizzati sono stati: mortalità intraospedaliera e lo sviluppo di scompenso cardiaco acuto (SCA) nei pazienti con neoplasia. Risultati. La popolazione finale oggetto dello studio era di 4,014 pazienti ospedalizzati per malattia da COVID-19. Di questi circa l’8% risultava affetto da neoplasia. I pazienti con neoplasia risultavano essere più frequentemente donne (49% vs 40%, p=0.004), con un’età media più alta (68.3±12.95 vs 65.2±15.6, p<0.001) ma con profilo di rischio CV simile ai pazienti liberi da neoplasia. A seguito di analisi logistica di regressione multivariata, le donne non risultavano avere un incremento del rischio di mortalità intraospedaliera (OR 0.83;95%CI 0.66-2.45), mentre la presenza di tumore era significativamente associata ad incremento di mortalità (OR 1.68;95%CI 1.16-2.45). Restringendo le analisi di regressione logistica ai pazienti oncologici, le donne presentavano un incremento del rischio di sviluppo di SC acuto (OR3.07;95%CI 1.14 – 8.30) così come lo era la presenza di tumore al seno (OR 2.26; 95%CI 1.38 – 12.1). Conclusioni. La presenza di neoplasia rappresenta una condizione che incrementa il rischio di mortalità intraospedaliera nei pazienti ricoverati con COVID-19, mentre il genere femminile no. Le donne sembrano avere un rischio aumentato di sviluppo di SC acuto soprattutto se presentano un tumore al seno

Qualita della carne bovina in funzione del tipo di muscolo e dell'eta alla macellazione

Per determinare la qualità della carne bovina è fondamentale studiare le sue caratteristiche fisiche. La carne è caratterizzata da un’elevata eterogeneità a causa di fattori endogeni (la razza, il sesso, il tipo di muscolo, l’età alla macellazione), fattori pre-macellazione (il trasporto, lo scarico, la sosta al macello possono determinare fattori di stress per l’animale) e post-macellazione (la frollatura, lo stoccaggio delle carcasse, la preparazione finale della carne). Lo scopo di questo elaborato è quello di esaminare i parametri qualitativi (la tessitura e la tenerezza, il colore, la ritenzione idrica e la succulenza) della carne in relazione a due fattori intrinseci del bovino, in particolare al tipo di fibra muscolare e all’età di macellazione. A tale scopo sono stati utilizzati come riferimento due studi. Il primo riguarda la valutazione qualitativa di tre muscoli – Triceps brachii, Longissimus thoracis, Semitendinosus – appartenenti a vitelloni di razza Chianina macellati ad un’età di 18-19 mesi. Il Longissimus ha mostrato maggiore estratto etereo, quindi minori valori di sforzo di taglio e maggiore tenerezza; il Semitendinoso ha un indice di Luminosità (L*) elevata, quindi la carne è più chiara, ma più dura e con minore capacità di ritenzione idrica. La carne derivata dal Tricipite brachiale aveva i più bassi valori di L* e quindi la più scura. Il secondo studio condotto in Turchia ha permesso di confrontare le caratteristiche qualitative di carni di bovini, macellati ad età differenti, tra i 17 e i 19 mesi e tra i 25 e i 27 mesi. I risultati discussi rappresentano una media dei valori di due muscoli. Le carni di bovini giovani tendono a perdere più liquidi di sgocciolamento e anche di cottura in quanto sono generalmente più acquose e meno grasse. Anche lo sforzo di taglio risulta maggiore in relazione al minore stato di ingrassamento della carcassa.

Design e produzione mediante tecniche additive di un tutore ortopedico per aumentare comfort e sicurezza durante il trattamento oncoematologico

Il progetto si presenta come un miglioramento di una particolare terapia sanitaria, dove la maggior parte dei pazienti, soprattutto quelli in un’età delicata, possono avvertire determinati problemi fisici o psicologici. La terapia in questione è la Chemioterapia, che consiste nella somministrazione di una o più sostanze capaci di aggredire le cellule tumorali che si moltiplicano grazie a una fleboclisi, ovvero una procedura che è in grado di somministrare via endovenosa una sostanza come il trattamento appena citato, sfruttando alcune vene solide del braccio come la Basilica. Grazie a un’esperienza personale, pareri (dottoressa Antonella Sau) e coinvolgimenti di altri pazienti dell’associazione AGBE che hanno avuto un problema simile, è stato possibile progettare e inventare un tutore polimerico ad alta compatibilità dermatologica, in grado di immobilizzare l’arto usato nella terapia regalando una maggiore comodità e stabilità sia della fleboclisi che del braccio stesso. Inizialmente il tutore sarà ideato prendendo specifiche misure dell’avambraccio/gomito del singolo paziente, per poi stamparlo in 3D e portarlo ad effettuare i cicli somministrati per combattere la malattia. A fine di tutto, il paziente avrà sostenuto una cura delicata come la Chemioterapia con un maggiore comfort, maggiore stabilità psicologica e soprattutto meno complicanze come stravaso, infezioni varie, fuoriuscite di sostante chemioterapeutiche, gonfiori, depressione e irritazioni endovenose.