Segmentación automática de aneurismas aórticos abdominales a partir de imágenes de resonancia magnética basada en modelos activos de forma y modelos de textura

Se presenta un algoritmo semiautomático de segmentación de aneurismas aórticos abdominales (AAA) basado en modelos activos de forma (ASM) y modelos de textura. La información de textura viene dada por un conjunto de cuatro imágenes 3D de resonancia magnética (RM) compuestas por cortes axiales de la zona abdominal. En estas imágenes son visibles la luz aórtica, la pared aórtica y el trombo intraluminal (ILT). Dado el tamaño limitado del conjunto de imágenes de RM, se han implementado un ASM que capture las características específicas del conjunto de entrenamiento compuesto por 35 imágenes de tomografía axial computarizada (CTA), de modo que la variación de forma pueda ser adecuadamente caracterizada. La textura se caracteriza a partir de las imágenes de RM. Para la evaluación del algoritmo se ha llevado a cabo una validación cruzada dejando uno fuera sobre el conjunto de imágenes de RM

Optimización de estaciones de bombeo en riego a la demanda

Se ha desarrollado un método sencillo para definir las curvas máximas y mínimas de altura piezométrica-caudal en la cabecera de una red de distribución de agua para riego, lo que constituyen las envolventes de los posibles puntos de funcionamiento de la red. La curva de máximo se puede utilizar tanto para el dimensionamiento de la estación de bombeo como para su regulación y control en tiempo real, introduciéndola en el módulo PID (Proportional, Integral and Derivative) de un autómata programable. Además, se presenta un método simplificado para evaluar el consumo de energía durante la campaña de riegos, válido para las distintas tarifas eléctricas y sus correspondientes discriminaciones horarias. Los resultados muestran las condiciones de funcionamiento de la estación de bombeo que minimizan el consumo energético anual, indicando el número de bombas iguales acopladas en paralelo que funcionan a velocidad fija o variable, habiendo dimensionado previamente la estación de bombeo para poder suministrar el caudal de diseño en cabecera a una presión que garantice la presión mínima en cualquiera de las tomas de la red para cualquier condición de funcionamiento

Automatic segmentation of abdominal aortic aneurysm from medical images based on active shape models and texture models

A semi-automatic segmentation algorithm for abdominal aortic aneurysms (AAA), and based on Active Shape Models (ASM) and texture models, is presented in this work. The texture information is provided by a set of four 3D magnetic resonance (MR) images, composed of axial slices of the abdomen, where lumen, wall and intraluminal thrombus (ILT) are visible. Due to the reduced number of images in the MRI training set, an ASM and a custom texture model based on border intensity statistics are constructed. For the same reason the shape is characterized from 35-computed tomography angiography (CTA) images set so the shape variations are better represented. For the evaluation, leave-one-out experiments have been held over the four MRI set

Segmentación de la Luz Aórtica en Imágenes de Resonancia Magnética para Guiado de Catéteres Aórticos

Los procedimientos de cateterismo se han convertido en una herramienta fundamental para las intervenciones cardiovasculares. El proyecto SCATh pretende facilitar el guiado del catéter a partir de un modelo preoperatorio del paciente basado en imágenes 3D, para lo que se requiere la segmentación de la luz y la pared aórtica. Aunque la mayoría de los centros hacen uso de CTA, está estudiándose el uso de imágenes de RM para este fin, puesto que puede permitir la segmentación de la luz y la pared aórtica sin el uso de agentes de contraste nefrotóxicos. Se ha implementado un método de segmentación de la luz de la aorta en imágenes de RM sin agentes de contraste basado en el uso de un algoritmo de realzado de estructuras vasculare

Distribución optimizada de volúmenes limitados de agua de riego y su efecto sobre el rendimiento y la calidad de la cebada cervecera

En Castilla-La Mancha (C-LM), la cebada es un cultivo con bajas necesidades de agua de riego (lámina neta, In=2.500 m3ha-1) y con una gran diferencia de rendimiento entre secano y regadío. Sin embargo, por la escasez de recursos hídricos, las dotaciones limitadas de agua, y el alto coste de la energía, los agricultores se están planteando aplicar riego deficitario a este cultivo. El objetivo de este trabajo es determinar, para las condiciones de C-LM, las estrategias de riego deficitario controlado que, con volúmenes limitados de agua de riego, maximizan el rendimiento de la cebada cervecera sin que la calidad del producto se vea afectada. Se han desarrollado ensayos de campo considerado 5 volúmenes de agua disponible (Ilimitada, 1 In, 0.9 In, 0.8 In, y 0.7 In), optimizando los calendarios de riegos combinando las metodologías “año meteorológico típico” (Tipical Meteorological Year,TMY) y “riego deficitario optimizado por etapas” (Optimized Regulated Deficit Irrigation, ORDI) con el modelo MOPECO. Se ha conseguido una buena distribución del agua disponible a lo largo de la campaña, sin alcanzar un estrés severo global en ninguna de las etapas de desarrollo, logrando un alto rendimiento sin decremento de la calidad, pese a desconocer las condiciones climáticas en las que se iba a desarrollar el cultivo. Los rendimientos obtenidos fueron similares a los estimados al inicio de la campaña y los parámetros de calidad medidos, excelentes en todos los tratamientos

Evaluación cuantitativa y cualitativa del cultivo de ajo morado bajo aplicación optimizada de volúmenes limitados de agua de riego

Castilla-La Mancha (C-LM) es una región de clima semiárido con escasez de recursos hídricos para el regadío. De las variedades de ajo utilizadas en la región, el Ajo Morado de las Pedroñeras presenta valores añadidos, tanto en aspectos económicos, como culturales y de calidad nutricional. Todo ello, unido al elevado coste de la energía asociada a los sistemas de riego presurizados, hace que muchos productores demanden estrategias para mejorar la eficiencia en el uso del agua y hacer más rentable el cultivo. El objetivo principal de este trabajo, es definir y validar estrategias de manejo del riego deficitario controlado, basadas en las metodologías año meteorológico típico (TMY) y del riego deficitario optimizado por etapas (ORDI) que distribuyan de manera óptima un volumen de agua de riego limitado durante las distintas etapas de desarrollo fenológico del Ajo Morado de Las Pedroñeras. Para ello, se ensayaron 5 tratamientos, uno sin déficit y cuatro con distintos volúmenes máximos de agua de riego disponible, correspondientes al 100 (T100), 90 (T90), 80 (T80) y 70% (T70) de las necesidades netas de riego del cultivo para las condiciones climáticas de un año meteorológico típico (TMY) intermedio en C-LM (fijadas en 3400 m3/ha). Como consecuencia de las condiciones climáticas del año del ensayo, los tratamientos no alcanzaron los niveles de déficit hídrico deseados. No se observaron diferencias significativas en cuanto a rendimiento y calidad para los tratamientos T90, T80 y T70

Desarrollo de un algoritmo de solución directa para el cálculo de distribuciones óptimas de cultivos bajo riego deficitario controlado

La adecuada gestión de un recurso natural cada vez más escaso, como es el agua, implica maximizar la eficiencia en su uso. Desde el punto de vista de una explotación agraria, es de la máxima importancia encontrar la distribución óptima de cultivos que maximice el margen bruto obtenido con el agua de riego disponible. Actualmente, los métodos de optimización disponibles para resolver este problema no lineal, recurren a métodos de optimización heurísticos de propósito general mucho más lentos y menos eficientes de lo que sería un algoritmo de optimización de solución directa, donde se conocen los mecanismos involucrados y las sinergias existentes entre los cultivos para la obtención de la solución óptima del problema. El objetivo del presente trabajo es desarrollar un algoritmo de solución directa capaz de determinar la distribución óptima de cultivos que sea compatible con el modelo MOPECO (Modelo de Optimización Económica del agua de riego). La solución óptima se consigue con sólo uno o dos cultivos, pero esta solución no es la más adecuada desde el punto de vista agronómico (p.e. rotación de cultivos, PAC, etc.), por lo que ha sido necesario adaptar el algoritmo desarrollado para manejar este tipo de situaciones. Para una hipotética explotación de 100 ha, considerando 10 cultivos diferentes y 11 escenarios de volumen de agua total disponible, se han comparado los resultados del algoritmo desarrollado con las soluciones ofrecidas por el software de optimización LINGO y los algoritmos genéticos. El algoritmo desarrollado consigue márgenes brutos un 0,5% inferiores a los de LINGO, y un 1,1% mayores que los algoritmos genéticos, reduciendo el tiempo de cálculo entre 50-100 y 2000 veces, respectivamente

Análisis del funcionamiento de una red colectiva ante distintas estrategias de riego en parcela

En zonas colectivas de riego, la tarifa a pagar por los agricultores está muy condicionada con el gasto energético de los equipos de bombeo, relacionada a su vez con la cantidad de agua aplicada a los cultivos. Así pues, es necesario el desarrollo de herramientas de ayuda a la toma de decisiones que busquen mejorar la eficiencia en el uso del agua y la energía, sin comprometer el rendimiento y productividad de los cultivos. El objetivo del trabajo es analizar el consumo energético en una estación de bombeo de una red colectiva de riego a la demanda ante distintos escenarios de riego en parcela y de presiones en la cabecera. La metodología propuesta ha sido aplicada a la zona regable de Tarazona de La Mancha (Albacete, España). Se han establecidos dos manejos de riego en parcela (con y sin déficit) para los principales cultivos de la zona y diferentes estrategias de presiones en la cabecera (variable y fija), para analizar el efecto sobre la eficiencia y consumo energético del bombeo. Para ello, se ha utilizado una herramienta de simulación desarrollada en MATLAB®, en combinación con el motor de cálculo EPANET®, y se ha aplicado como ejemplo a un día de elevada demanda de agua en la red. Los resultados indican que la utilización de presión en cabecera variable y manejo deficitario, genera ahorros energéticos de 12,43% en relación al mismo manejo con presión fija

Quantitative evaluation of patient-specific conforming hexahedral meshes of abdominal aortic aneurysms and intraluminal thrombus generated from MRI

A novel method for generating patient-specific high quality conforming hexahedral meshes is presented. The meshes are directly obtained from the segmentation of patient magnetic resonance (MR) images of abdominal aortic aneu-rysms (AAA). The MRI permits distinguishing between struc-tures of interest in soft tissue. Being so, the contours of the lumen, the aortic wall and the intraluminal thrombus (ILT) are available and thus the meshes represent the actual anato-my of the patient?s aneurysm, including the layered morpholo-gies of these structures. Most AAAs are located in the lower part of the aorta and the upper section of the iliac arteries, where the inherent tortuosity of the anatomy and the presence of the ILT makes the generation of high-quality elements at the bifurcation is a challenging task. In this work we propose a novel approach for building quadrilateral meshes for each surface of the sectioned geometry, and generating conforming hexahedral meshes by combining the quadrilateral meshes. Conforming hexahedral meshes are created for the wall and the ILT. The resulting elements are evaluated on four patients? datasets using the Scaled Jacobian metric. Hexahedral meshes of 25,000 elements with 94.8% of elements well-suited for FE analysis are generated

Modelo hidráulico para la optimización de subunidades irregulares de riego por goteo

La escasez de los recursos hídricos actuales, especialmente en las zonas con clima árido o semiárido, provocan la necesidad de desarrollar herramientas de ayuda en la toma de decisiones para el diseño y manejo del riego, y más cuando se pretende utilizar energía fotovoltaica. El objetivo del trabajo ha sido desarrollar un modelo hidráulico que pueda acoplarse al modelo fotovoltaico, para el caso más general de subunidades de riego de forma y topografía irregular, constituyendo una herramienta de ayuda en la toma de decisiones para el diseño y manejo del riego con energía fotovoltaica, analizando la calidad del riego en las distintas subunidades con forma y topografía irregular. Para la calibración y validación del modelo, se ha aplicado a una parcela de 90 ha, de un cultivo de almendro regado por goteo, situada en una zona con topografía y forma muy irregular. Los resultados permiten identificar las zonas con problemas en la uniformidad de emisión en función de la presión disponible en la entrada de la subunidad de riego.Nowadays, water resources are limited especially in places with arid and semi-arid conditions. For that reason, it is essential the development of decision support system models (DSS) aiming the design and management of irrigation systems, especially when they are fed with photovoltaic energy. The main objective of this study was the development of a hydraulic model linked with a photovoltaic model, considering the most general case of irrigation subunits with irregular shape and topography. Thus, a decision support system tool (DSS) for the design and management irrigation with photovoltaic power is developed. Analyzing the irrigation quality in different subunit with irregular shape and topography is a main issue in precision irrigation. For model calibration and validation has been applied in an almond field with 90 ha with drip irrigation located in a shape and topography land. The results enabled us to identify the areas with uniformity problems depending on the pressure in the subnit head