Infrared Thermography for the Assessment of Lumbar Sympathetic Blocks in Patients with Complex Regional Pain Syndrome

[ES] El síndrome de dolor regional complejo (SDRC) es un trastorno de dolor crónico debilitante que suele afectar a una extremidad, y se caracteriza por su compleja e incomprendida fisiopatología subyacente, lo que supone un reto para su diagnóstico y tratamiento. Para evitar el deterioro de la calidad de vida de los pacientes, la consecución de un diagnóstico y tratamiento tempranos marca un punto de inflexión. Entre los diferentes tratamientos, los bloqueos simpáticos lumbares (BSLs) tienen como objetivo aliviar el dolor y reducir algunos signos simpáticos de la afección. Este procedimiento intervencionista se lleva a cabo inyectando anestesia local alrededor de los ganglios simpáticos y, hasta ahora, se realiza frecuentemente bajo el control de diferentes técnicas de imagen, como los ultrasonidos o la fluoroscopia. Dado que la termografía infrarroja (TIR) ha demostrado ser una herramienta eficaz para evaluar la temperatura de la piel, y teniendo en cuenta el efecto vasodilatador que presentan los anestésicos locales inyectados, se ha considerado el uso de la IRT para la evaluación de los BSLs. El objetivo de esta tesis es, estudiar la capacidad de la TIR como una técnica complementaria para la evaluación de la eficacia en la ejecución de los BSLs. Para cumplir este objetivo, se han realizado tres estudios implementando la TIR en pacientes diagnosticados de SDRC de miembros inferiores sometidos a BSLs. El primer estudio se centra en la viabilidad de la TIR como herramienta complementaria para la evaluación de la eficacia ejecución de los BSLs. Cuando se realizan los BSLs, la colocación correcta de la aguja es crítica para llevar realizar el procedimiento técnicamente correcto y, en consecuencia, para lograr los resultados clínicos deseados. Para verificar la posición de la aguja, tradicionalmente se han utilizado técnicas de imagen, sin embargo, los BSLs bajo control fluoroscópico no siempre aseguran su exacta ejecución. Por este motivo, se han aprovechado las alteraciones térmicas inducidas por los anestésicos locales y se han evaluado mediante la TIR. Así, cuando en las imágenes infrarrojas se observaron cambios térmicos en la planta del pie afectado tras la inyección de lidocaína, se consideró que el BSL era exitoso. El segundo estudio trata del análisis cuantitativo de los datos térmicos recogidos en el entorno clínico a partir de diferentes parámetros basados en las temperaturas extraídas de ambos pies. Según los resultados, para predecir adecuadamente los BSLs exitosos, se deberían analizar las temperaturas de las plantas de los pies durante los primeros cuatro minutos tras la inyección del anestésico local. Así, la aplicación de la TIR en el entorno clínico podría ser de gran ayuda para evaluar la eficacia de ejecución de los BSLs mediante la evaluación de las temperaturas de los pies en tiempo real. Por último, el tercer estudio aborda el análisis cuantitativo mediante la implementación de herramientas de machine learning (ML) para evaluar su capacidad de clasificar automáticamente los BSLs. En este estudio se han utilizado una serie de características térmicas extraídas de las imágenes infrarrojas para evaluar cuatro algoritmos de ML para tres momentos diferentes después del instante de referencia (inyección de lidocaína). Los resultados indican que los cuatro modelos evaluados presentan buenos rendimientos para clasificar automáticamente los BSLs entre exitosos y fallidos. Por lo tanto, la combinación de parámetros térmicos junto con de clasificación ML muestra ser eficaz para la clasificación automática de los procedimientos de BSLs. En conclusión, el uso de la TIR como técnica complementaria en la práctica clínica diaria para la evaluación de los BSLs ha demostrado ser totalmente eficaz. Dado que es un método objetivo y relativamente sencillo de implementar, puede permitir que los médicos especialistas en dolor identifiquen los bloqueos realizados fallidos y, en consecuencia, puedan revertir esta situación.[CA] La síndrome de dolor regional complex (SDRC) és un trastorn de dolor crònic debilitant que sol afectar una extremitat, i es caracteritza per la seua complexa i incompresa fisiopatologia subjacent, la qual cosa suposa un repte per al seu diagnòstic i tractament. Per a evitar la deterioració de la qualitat de vida dels pacients, la consecució d'un diagnòstic i tractament primerencs marca un punt d'inflexió. Entre els diferents tractaments , els bloquejos simpàtics lumbars (BSLs) tenen com a objectiu alleujar el dolor i reduir alguns signes simpàtics de l'afecció. Aquest procediment intervencionista es duu a terme injectant anestèsia local al voltant dels ganglis simpàtics i, fins ara, es realitza freqüentment sota el control de diferents tècniques d'imatge, com els ultrasons o la fluoroscopia. Atés que la termografia infraroja (TIR) ha demostrat ser una eina eficaç per a avaluar la temperatura de la pell, i tenint en compte l'efecte vasodilatador que presenten els anestèsics locals injectats, s'ha considerat l'ús de la TIR per a l'avaluació dels BSLs. L'objectiu d'aquesta tesi és, estudiar la capacitat de la TIR com una tècnica complementària per a l'avaluació de l'eficàcia en l'execució dels BSLs. Per a complir aquest objectiu, s'han realitzat tres estudis implementant la TIR en pacients diagnosticats de SDRC de membres inferiors sotmesos a BSLs. El primer estudi avalua la viabilitat de la TIR com a eina complementària per a l'analisi de l'eficàcia en l'execució dels BSLs. Quan es realitzen els BSLs, la col·locació correcta de l'agulla és crítica per a dur a terme el procediment tècnicament correcte i, en conseqüència, per a aconseguir els resultats clínics desitjats. Per a verificar la posició de l'agulla, tradicionalment s'han utilitzat tècniques d'imatge, no obstant això, els BSLs baix control fluoroscòpic no sempre asseguren la seua exacta execució. Per aquest motiu, s'han aprofitat les alteracions tèrmiques induïdes pels anestèsics locals i s'han avaluat mitjançant la TIR. Així, quan en les imatges infraroges es van observar canvis tèrmics en la planta del peu afectat després de la injecció de lidocaIna, es va considerar que el BSL era exitós. El segon estudi tracta de l'anàlisi quantitativa de les dades tèrmiques recollides en l'entorn clínic a partir de diferents paràmetres basats en les temperatures extretes d'ambdós peus. Segons els resultats, per a predir adequadament l'execució exitosa d'un BSL, s'haurien d'analitzar les temperatures de les plantes dels peus durant els primers quatre minuts després de la injecció de l'anestèsic local. Així, l'implementació de la TIR en l'entorn clínic podria ser de gran ajuda per a avaluar l'eficàcia d'execució dels BSLs mitjançant l'avaluació de les temperatures dels peus en temps real. El tercer estudi aborda l'anàlisi quantitativa mitjançant la implementació d'eines machine learning (ML) per a avaluar la seua capacitat de classificar automàticament els BSLs. En aquest estudi s'han utilitzat una sèrie de característiques tèrmiques extretes de les imatges infraroges per a avaluar quatre algorismes de ML per a tres moments diferents després de l'instant de referència (injecció de lidocaïna). Els resultats indiquen que els quatre models avaluats presenten bons rendiments per a classificar automàticament els BSLs en exitosos i fallits. Per tant, la combinació de paràmetres tèrmics juntament amb models de classificació ML mostra ser eficaç per a la classificació automàtica dels procediments de BSLs. En conclusió, l'ús de la TIR com a tècnica complementària en la pràctica clínica diària per a l'avaluació dels BSLs ha demostrat ser totalment eficaç. Atés que és un mètode objectiu i relativament senzill d'implementar, pot ajudar els metges especialistes en dolor a identificar els bloquejos realitzats fallits i, en conseqüència, puguen revertir aquesta situació.[EN] Complex regional pain syndrome (CRPS) is a debilitating chronic pain condition that usually affects one limb, and it is characterized by its misunderstood underlying pathophysiology, resulting in both challenging diagnosis and treatment. To avoid the patients' impairment quality of life, the achievement of both an early diagnosis and treatment marks a turning point. Among the different treatment approaches, lumbar sympathetic blocks (LSBs) are addressed to alleviate the pain and reduce some sympathetic signs of the condition. This interventional procedure is performed by injecting local anaesthetic around the sympathetic ganglia and, until now, it has been performed under different imaging techniques, including the ultrasound or the fluoroscopy approaches. Since infrared thermography (IRT) has proven to be a powerful tool to evaluate skin temperatures and taking into account the vasodilatory effects of the local anaesthetics injected in the LSB, the use of IRT has been considered for the LSBs assessment. Therefore, the purpose of this thesis is to evaluate the capability of IRT as a complementary assessment technique for the LSBs procedures performance. To fulfil this aim, three studies have been conducted implementing the IRT in patients diagnosed with lower limbs CRPS undergoing LSBs. The first study focuses on the feasibility of IRT as a complementary assessment tool for LSBs performance, that is, for the confirmation of the proper needle position. When LSBs are performed, the correct needle placement is critical to carry out the procedure technically correct and, consequently, to achieve the desired clinical outcomes. To verify the needle placement position, imaging techniques have traditionally been used, however, LSBs under radioscopic guidance do not always ensure an exact performance. For this reason, the thermal alterations induced by the local anaesthetics, have been exploited and assessed by means of IRT. Thus, the LSB procedure was considered successfully performed when thermal changes within the affected plantar foot were observed in the infrared images after the lidocaine injection. The second study deals with the quantitative analysis of the thermal data collected in the clinical setting through the evaluation of different temperature-based parameters extracted from both feet. According to the results, the proper LSB success prediction could be achieved in the first four minutes after the block through the evaluation of the feet skin temperatures. Therefore, the implementation of IRT in the clinical setting might be of great help in assessing the LSBs performance by evaluating the plantar feet temperatures in real time. Finally, the third study addresses the quantitative analysis by implementing machine learning (ML) tools to assess their capability to automatically classify LSBs. In this study, a set of thermal features retrieved from the infrared images have been used to evaluate four ML algorithms for three different moments after the baseline time (lidocaine injection). The results indicate that all four models evaluated present good performance metrics to automatically classify LSBs into successful and failed. Therefore, combining infrared features with ML classification models shows to be effective for the LSBs procedures automatic classification. In conclusion, the use of IRT as a complementary technique in daily clinical practice for LSBs assessment has been evidenced entirely effective. Since IRT is an objective method and it is not very demanding to perform, it is of great help for pain physicians to identify failed procedures, and consequently, it allow them to reverse this situation.Cañada Soriano, M. (2022). Infrared Thermography for the Assessment of Lumbar Sympathetic Blocks in Patients with Complex Regional Pain Syndrome [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181699TESI

Inspección Termográfica del Claustro de la Catedral de Vic

Royo, R.; Tormo-Esteve, S.; Cañada Soriano, M. (2019). Inspección Termográfica del Claustro de la Catedral de Vic. Asociación Española de Ensayos No Destructivos. http://hdl.handle.net/10251/20109

Air flow visualization with infrared thermography

[EN] Air is transparent for long wave infrared radiation. Therefore, initially it is impossible with thermography to visualize any type of airflow, on the other hand, an important issue for many building, industrial and research applications. The authors have developed a simple and affordable technique to visualize dynamics of airflows with the use of any type of infrared camera. Several examples of the application of the method are shown at this paper, and future and promising new developments are presented.Royo, R.; Cañada-Soriano, M.; Pérez Feito, R. (2019). Air flow visualization with infrared thermography. Universidad de Castilla-La Mancha José Antonio Almendros Ibáñez. 489-497. http://hdl.handle.net/10251/20135748949

Analysis of the energy performance strategies in a historical building used as a music school

[EN] Energy consumption in public education buildings depends on use and occupancy. To improve energy performance, energy audits are essential to identify specific solutions for each building. In this study, we conducted an energy audit of a historical building used as a public education centre. We collected gas and electricity bills and recorded indoor temperatures for over a year to determine heating and cooling set points and the schedules. Our analysis showed that 47.42% of the electricity bills were unused. To reduce energy demand and improve thermal comfort, we both developed and validated a Building Energy Modelling (BEM) approach using TRNSYS18 and weather data during year 2021. The BEM model allowed us to propose efficient measures to meet the Standard Passive requirements. Our results demonstrate the effectiveness of energy audits and BEM modelling in reducing energy consumption in public education buildings.This research was funded by the Ministry of Science and Innovation, Spain PID2019-108271RB-C33). The study could not have taken place without the assistance of the personnel of professional conservatory of artistic education (Carcaixent). We also thank to the Spanish Meteorological Agency (© AEMET) for providing us with weather data.Aparicio Fernandez, CS.; Torner, ME.; Cañada-Soriano, M.; Vivancos, J. (2023). Analysis of the energy performance strategies in a historical building used as a music school. Developments in the Built Environment. 15:1-12. https://doi.org/10.1016/j.dibe.2023.1001951121

Analysis of the effects of the hygrothermal conditions in a structural system with wood joist floor slab and masonry wall

[ES] Para la rehabilitación energética de los edificios históricos públicos diversas han sido las medidas impulsadas por Europa para que puedan llevarse a cabo con el fin de reducir el consumo energético. La instalación de aislamientos interiores en edificios donde no se puede llevar a cabo también en muros exteriores por su valor patrimonial y su tipología constructiva hacen que se produzcan una serie de condicionantes higrotérmicos que puedan alterar los elementos estructurales construidos llegando a alcanzar un alto contenido de humedad. El daño que este hecho puede producir en edificios con tipologías de sistema estructural de forjado de viguetas de madera, puede tener una gran repercusión tanto en los elementos estructurales como en los encuentros de estos con los muros exteriores. Las mediciones de las monitorizaciones de las condiciones higrotérmicas junto con el estudio de las condiciones climáticas pueden darnos un modelo más empírico del por qué de la situación en las que se encuentran los elementos y cómo poder solucionar los distintos encuentros para un mejor aislamiento.[EN] For the energetic rehabilitation of historic public buildings, several measures have been promoted by Europe to reduce energy consumption. The installation of interior insulation in buildings where it cannot be carried out also in exterior walls because of their heritage value and their constructive typology cause a series of hygrothermal conditions that can alter the structural elements built reaching a high moisture content. The damage that this fact can produce in buildings with structural system typologies of wood joist floor slabs, can have a great repercussion in the structural elements as well as in the encounters of these with the exterior walls. The measurements of the monitoring of the hygrothermal conditions together with the study of the climatic conditions can give us a more empirical model of the reason for the situation in which the elements are found and how to solve the different encounters for better insulation.Esta publicación es parte del proyecto de I+D+i PID2019-108271RB-C33, financiado por MCIN/ AEI/10.13039/501100011033Torner Feltrer, ME.; Cañada Soriano, M.; Vivancos, J.; Aparicio Fernandez, CS.; Royo, R. (2023). Efecto de las Condiciones Higrotérmicas en Sistema Estructural de Forjado con Viguetas de Madera y Muro de Mampostería. AEIPRO. 402-412. https://doi.org/10.61547/337240241

Quantitative Analysis of Real-Time Infrared Thermography for the Assessment of Lumbar Sympathetic Blocks: A Preliminary Study

[EN] Lumbar sympathetic blocks (LSBs) are commonly performed to treat pain ailments in the lower limbs. LSBs involve injecting local anesthetic around the nerves. The injection is guided by fluoroscopy which is sometimes considered to be insufficiently accurate. The main aim was to analyze the plantar foot skin temperature data acquired while performing LSBs in patients with complex regional pain syndrome (CRPS) affecting the lower limbs. Forty-four LSBs for treating lower limb CRPS in 13 patients were assessed. Pain medicine physicians visualized the infrared thermography (IRT) video in real time and classified the performance depending on the observed thermal changes within the first 4 min. Thirty-two percent of the cases did not register temperature variations after lidocaine was injected, requiring the needle to be relocated. Differences between moments are indicated using the 95% confidence intervals of the differences (CI 95%), the Cohen effect size (ES) and the significance (p value). In successful cases, after injecting lidocaine, increases at minute 7 for the mean (CI 95% (1.4, 2.1 °C), p < 0.001 and ES = 0.5), at minute 5 for maximum temperature (CI 95% (2.3, 3.3 °C), p < 0.001 and ES = 0.6) and at minute 6 for SD (CI 95% (0.2, 0.3 °C), p < 0.001 and ES = 0.5) were observed. The results of our preliminary study showed that the measurement of skin temperature in real time by infrared thermography is valuable for assessing the success of lumbar sympathetic blocks.Cañada-Soriano, M.; Priego-Quesada, JI.; Bovaira, M.; García-Vitoria, C.; Salvador Palmer, R.; Ortiz De Anda, RC.; Moratal, D. (2021). Quantitative Analysis of Real-Time Infrared Thermography for the Assessment of Lumbar Sympathetic Blocks: A Preliminary Study. Sensors. 21(11):1-17. https://doi.org/10.3390/s21113573S117211

Application of machine learning algorithms in thermal images for an automatic classification of lumbar sympathetic blocks

Purpose There are no previous studies developing machine learning algorithms in the classification of lumbar sympathetic blocks (LSBs) performance using infrared thermography data. The objective was to assess the performance of different machine learning algorithms to classify LSBs carried out in patients diagnosed with lower limbs Complex Regional Pain Syndrome as successful or failed based on the evaluation of thermal predictors. Methods 66 LSBs previously performed and classified by the medical team were evaluated in 24 patients. 11 regions of interest on each plantar foot were selected within the thermal images acquired in the clinical setting. From every region of interest, different thermal predictors were extracted and analysed in three different moments (minutes 4, 5, and 6) along with the baseline time (just after the injection of a local anaesthetic around the sympathetic ganglia). Among them, the thermal variation of the ipsilateral foot and the thermal asymmetry variation between feet at each minute assessed and the starting time for each region of interest, were fed into 4 different machine learning classifiers: an Artificial Neuronal Network, K-Nearest Neighbours, Random Forest, and a Support Vector Machine. Results All classifiers presented an accuracy and specificity higher than 70%, sensitivity higher than 67%, and AUC higher than 0.73, and the Artificial Neuronal Network classifier performed the best with a maximum accuracy of 88%, sensitivity of 100%, specificity of 84% and AUC of 0.92, using 3 predictors. Conclusion These results suggest thermal data retrieved from plantar feet combined with a machine learning-based methodology can be an effective tool to automatically classify LSBs performance

Inclusión de los ODS en las asignaturas de la materia Experimentación en Ingeniería Química en el Grado en Ingeniería Química

[ES] En la presente comunicación se presenta la estrategia seguida para dar visibilidad a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) así como poder incluirlos en las asignaturas de la materia “Experimentación en Ingeniería Química” (EIQ) del Grado en Ingeniería Química (GIQ) de la UPV, tanto para el Grado impartido en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial (ETSII) como para el impartido en la Escuela Politécnica Superior de Alcoy (EPSA). Esta materia incluye tres asignaturas experimentales que son continuativas (Experimentación en Ingeniería Química I, II y III). Durante el primer año (curso 22-23), se hará un diagnóstico del estado actual de conocimiento e implicación que tiene el alumnado sobre los ODS a través de encuestas de opinión con la herramienta Google Drive (una encuesta a principio de curso y otra a final de curso). Además, se planteará en cada asignatura una breve sesión formativa de los ODS. Durante el segundo año (curso 23-24), se decidirán qué ODS se van a trabajar en cada asignatura y se plantearán diferentes actividades en cada una de las asignaturas incluidas en la materia Experimentación en Ingeniería Química. De la misma forma, en esta segunda anualidad, se realizarán dos encuestas (una a principio y otra a final de curso) donde se evaluará el grado de aprendizaje, adquisición e implicación del alumnado sobre los ODS.[EN] This article presents the strategy followed to give visibility to the Sustainable Development Goals (SDG) as well as to be able to include them as a part of the content of the matter "Experimentación en Ingeniería Química" of the Degree in Chemical Engineering of the Universitat Politècnica de València (UPV), both for the Degree taught at the Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (ETSII) and for the one taught at the Escuela Politécnica Superior de Alcoy (EPSA). This matter includes three experimental subjects that are continuing (Experimentación en Ingeniería Química I, Experimentación en Ingeniería Química II and Experimentación en Ingeniería Química III). During the first year (academic year 22-23) a diagnosis will be made of the current state of knowledge and involvement that students have about the SDG through opinion surveys with Google Drive tool (a survey at the beginning and another one at the end of the course). In addition, a brief training session on the SDG will be proposed in each subject. During the second year (academic year 23-24) it will be decided which SDG are going to be worked on and different activities will be proposed in each of the subjects studied. In the same way, in this second year, two surveys will be carried out (one at the beginning and the other one at the end of the course) where the degree of learning, acquisition and involvement of the students on the SDG will be evaluated.Los autores de esta comunicación agradecen a la convocatoria de Proyectos de Innovación y Mejora Educativa de la UPV 2022 y al Proyecto Docente PIME/22-23/348 con título: ''Visibilización e inclusión de los ODS en las asignaturas de la materia Experimentación en Ingeniería Química en el Grado en Ingeniería Química'' a partir del cual se basa esta publicación.Luján Facundo, MJ.; Cuartas Uribe, BE.; García Fayos, B.; Arnal Arnal, JM.; Iborra Clar, A.; Sánchez Arévalo, CM.; Rodríguez López, AD.... (2023). Inclusión de los ODS en las asignaturas de la materia Experimentación en Ingeniería Química en el Grado en Ingeniería Química. Editorial Universitat Politècnica de València. 1061-1076. https://doi.org/10.4995/INRED2023.2023.166571061107

Comparison of solar domestic hot water systems in Spain and Czech Republic

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (8384)[EN] This project raises the comparison of solar domestic hot water systems in Spain (Valencia) and Czech Republic (Prague). Conditions chosen for the calculations are south orientation and collector¿s inclination of 45°. For those conditions, the annual solar fraction and heat solar gains have been calculated in both cities for the three studied systems (of 4, 10 and 100 people) using the simplified method and the simulation method. Results using the two mentioned methods are quite similar. For the same range, the solar fraction in systems located in Valencia is quite higher than the one obtained in Prague systems. As has been mentioned throughout the project, this fact is due to the higher irradiation in Valencia. When it comes to install a DHW system, must be taken into account that although in both cities the use of external energy (fuel) should be required, the necessary amount in Prague would be considerably higher than the required in Valencia. Therefore, installing a DHW system would allow greater savings in fuel consumption in the case of Valencia, which would mean its sooner amortization. To conclude, it can be said that whilst in Prague the use of the DHW system could be mainly in summer months, in Valencia its use could be extended more months which would suppose that would be more profitable.Cañada Soriano, M. (2010). Comparison of solar domestic hot water systems in Spain and Czech Republic. http://hdl.handle.net/10251/32174.Archivo delegad

Analysis of the energy performance strategies in a historical building used as a music school

Energy consumption in public education buildings depends on use and occupancy. To improve energy performance, energy audits are essential to identify specific solutions for each building. In this study, we conducted an energy audit of a historical building used as a public education centre. We collected gas and electricity bills and recorded indoor temperatures for over a year to determine heating and cooling set points and the schedules. Our analysis showed that 47.42% of the electricity bills were unused. To reduce energy demand and improve thermal comfort, we both developed and validated a Building Energy Modelling (BEM) approach using TRNSYS18 and weather data during year 2021. The BEM model allowed us to propose efficient measures to meet the Standard Passive requirements. Our results demonstrate the effectiveness of energy audits and BEM modelling in reducing energy consumption in public education buildings