Elaboración de un modelo de gestión del conocimiento basado en las sesiones clínicas de medicina

Hoy en día no existe un modelo conceptual y práctico sobre cómo aflorar el conocimiento tácito que se genera en las sesiones clínicas en los centros sanitarios, ni tampoco cómo se transforma este conocimiento en conocimiento explícito, y qué valor le aporta al profesional su adquisición, aprendizaje y aplicación. Por eso los objetivos que se han centrado en esta investigación han sido revisar los modelos de gestión de conocimiento más relevantes según nuestro estudio, analizarlos y realizar una propuesta que se adapte a las necesidades de estos profesionales y sus organizaciones. La propuesta de nuestro modelo se ha planteado en tres estratos y dos ejes fundamentales. Donde los estratos hacen referencia a la evidencia científica, el feedback que nos ha proporcionado el usuario para adaptar el diseño a sus necesidades reales, y el desarrollo tecnológico, que debería tener una aplicación o software que gestionará este tipo de conocimiento. El resultado del modelo “EFD” (evidencia, feedback y desarrollo) proporciona información de dos ejes principales: Modelo conceptual y las necesidades tecnológicas. Estos dos ejes conjuntamente con los estratos determinados anteriormente, facilitan en cada uno lo que se tiene que tener en cuenta y cómo se tiene que programar un modelo que gestione las sesiones clínicas de un servicio de medicina en un hospital, ya que el aprendizaje que se realiza y como se realiza es diferente a otros tipos de aprendizaje que podemos encontrar

Metagenomic analysis of viruses, bacteria and protozoa in irrigation water

[EN] Viruses (e.g., noroviruses and hepatitis A and E virus), bacteria (e.g., Salmonella spp. and pathogenic Escherichia coli) and protozoa (e.g., Cryptosporidium parvum and Giardia intestinalis) are well-known contributors to food-borne illnesses linked to contaminated fresh produce. As agricultural irrigation increases the total amount of water used annually, reclaimed water is a good alternative to reduce dependency on conventional irrigation water sources. European guidelines have established acceptable concentrations of certain pathogens and/or indicators in irrigation water, depending on the irrigation system used and the irrigated crop. However, the incidences of food-borne infections are known to be underestimated and all the different pathogens contributing to these infections are not known. Next-generation sequencing (NGS) enables the determination of the viral, bacterial and protozoan populations present in a water sample, providing an opportunity to detect emerging pathogens and develop improved tools for monitoring the quality of irrigation water. This is a descriptive study of the virome, bacteriome and parasitome present in different irrigation water sources. We applied the same concentration method for all the studied samples and specific metagenomic approaches to characterize both DNA and RNA viruses, bacteria and protozoa. In general, most of the known viral species corresponded to plant viruses and bacteriophages. Viral diversity in river water varied over the year, with higher bacteriophage prevalences during the autumn and winter. Reservoir water contained Enterobacter cloacae, an opportunistic human pathogen and an indicator of fecal contamination, as well as Naegleria australiensis and Naegleria clarki. Hepatitis E virus and Naegleria fowleri, emerging human pathogens, were detected in groundwater. Reclaimed water produced in a constructed wetland system presented a virome and bacteriome that resembled those of freshwater samples (river and reservoir water). Viral, bacterial and protozoan pathogens were occasionally detected in the different irrigation water sources included in this study, justifying the use of improved NGS techniques to get a comprehensive evaluation of microbial species and potential environmental health hazards associated to irrigation water.This work was supported through a grant funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) in the frame of the collaborative international consortium JPIW2013-095-C03-01, JPIW2013-095-C03-02 and JPIW2013-095-C03-03 of the Water Challenges for a Changing World Joint Programming Initiative (Water JPI) Pilot Call and partially by AGL2017-86797-C2-1-R. Silvia Bofill-Mas is a Serra-Hunter fellow at the University of Barcelona.Rusiñol, M.; Martinez-Puchol, S.; Timoneda, N.; Fernandez-Cassi, X.; Pérez-Cataluña, A.; Fernández-Bravo, A.; Moreno-Mesonero, L.... (2020). Metagenomic analysis of viruses, bacteria and protozoa in irrigation water. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 224. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2019.113440S22

Funcions densitat i semblança molecular quàntica: nous desenvolupaments i aplicacions

La present tesi, tot i que emmarcada dins de la teoria de les Mesures Semblança Molecular Quántica (MQSM), es deriva en tres àmbits clarament definits:- La creació de Contorns Moleculars de IsoDensitat Electrònica (MIDCOs, de l'anglès Molecular IsoDensity COntours) a partir de densitats electròniques ajustades.- El desenvolupament d'un mètode de sobreposició molecular, alternatiu a la regla de la màxima semblança.- Relacions Quantitatives Estructura-Activitat (QSAR, de l'anglès Quantitative Structure-Activity Relationships).L'objectiu en el camp dels MIDCOs és l'aplicació de funcions densitat ajustades, ideades inicialment per a abaratir els càlculs de MQSM, per a l'obtenció de MIDCOs. Així, es realitza un estudi gràfic comparatiu entre diferents funcions densitat ajustades a diferents bases amb densitats obtingudes de càlculs duts a terme a nivells ab initio. D'aquesta manera, l'analogia visual entre les funcions ajustades i les ab initio obtinguda en el ventall de representacions de densitat obtingudes, i juntament amb els valors de les mesures de semblança obtinguts prèviament, totalment comparables, fonamenta l'ús d'aquestes funcions ajustades. Més enllà del propòsit inicial, es van realitzar dos estudis complementaris a la simple representació de densitats, i són l'anàlisi de curvatura i l'extensió a macromolècules. La primera observació correspon a comprovar no només la semblança dels MIDCOs, sinó la coherència del seu comportament a nivell de curvatura, podent-se així observar punts d'inflexió en la representació de densitats i veure gràficament aquelles zones on la densitat és còncava o convexa. Aquest primer estudi revela que tant les densitats ajustades com les calculades a nivell ab initio es comporten de manera totalment anàloga. En la segona part d'aquest treball es va poder estendre el mètode a molècules més grans, de fins uns 2500 àtoms.Finalment, s'aplica part de la filosofia del MEDLA. Sabent que la densitat electrònica decau ràpidament al allunyar-se dels nuclis, el càlcul d'aquesta pot ser obviat a distàncies grans d'aquests. D'aquesta manera es va proposar particionar l'espai, i calcular tan sols les funcions ajustades de cada àtom tan sols en una regió petita, envoltant l'àtom en qüestió. Duent a terme aquest procés, es disminueix el temps de càlcul i el procés esdevé lineal amb nombre d'àtoms presents en la molècula tractada.En el tema dedicat a la sobreposició molecular es tracta la creació d'un algorisme, així com la seva implementació en forma de programa, batejat Topo-Geometrical Superposition Algorithm (TGSA), d'un mètode que proporcionés aquells alineaments que coincideixen amb la intuïció química. El resultat és un programa informàtic, codificat en Fortran 90, el qual alinea les molècules per parelles considerant tan sols nombres i distàncies atòmiques. La total absència de paràmetres teòrics permet desenvolupar un mètode de sobreposició molecular general, que proporcioni una sobreposició intuïtiva, i també de forma rellevant, de manera ràpida i amb poca intervenció de l'usuari. L'ús màxim del TGSA s'ha dedicat a calcular semblances per al seu ús posterior en QSAR, les quals majoritàriament no corresponen al valor que s'obtindria d'emprar la regla de la màxima semblança, sobretot si hi ha àtoms pesats en joc.Finalment, en l'últim tema, dedicat a la Semblança Quàntica en el marc del QSAR, es tracten tres aspectes diferents:- Ús de matrius de semblança. Aquí intervé l'anomenada matriu de semblança, calculada a partir de les semblances per parelles d'entre un conjunt de molècules. Aquesta matriu és emprada posteriorment, degudament tractada, com a font de descriptors moleculars per a estudis QSAR. Dins d'aquest àmbit s'han fet diversos estudis de correlació d'interès farmacològic, toxicològic, així com de diverses propietats físiques.- Aplicació de l'energia d'interacció electró-electró, assimilat com a una forma d'autosemblança. Aquesta modesta contribució consisteix breument en prendre el valor d'aquesta magnitud, i per analogia amb la notació de l'autosemblança molecular quàntica, assimilar-la com a cas particular de d'aquesta mesura. Aquesta energia d'interacció s'obté fàcilment a partir de programari mecanoquàntic, i esdevé ideal per a fer un primer estudi preliminar de correlació, on s'utilitza aquesta magnitud com a únic descriptor. - Càlcul d'autosemblances, on la densitat ha estat modificada per a augmentar el paper d'un substituent. Treballs previs amb densitats de fragments, tot i donar molt bons resultats, manquen de cert rigor conceptual en aïllar un fragment, suposadament responsable de l'activitat molecular, de la totalitat de l'estructura molecular, tot i que les densitats associades a aquest fragment ja difereixen degut a pertànyer a esquelets amb diferents substitucions. Un procediment per a omplir aquest buit que deixa la simple separació del fragment, considerant així la totalitat de la molècula (calcular-ne l'autosemblança), però evitant al mateix temps valors d'autosemblança no desitjats provocats per àtoms pesats, és l'ús de densitats de Forats de fermi, els quals es troben definits al voltant del fragment d'interès. Aquest procediment modifica la densitat de manera que es troba majoritàriament concentrada a la regió d'interès, però alhora permet obtenir una funció densitat, la qual es comporta matemàticament igual que la densitat electrònica regular, podent-se així incorporar dins del marc de la semblança molecular. Les autosemblances calculades amb aquesta metodologia han portat a bones correlacions amb àcids aromàtics substituïts, podent així donar una explicació al seu comportament.Des d'un altre punt de vista, també s'han fet contribucions conceptuals. S'ha implementat una nova mesura de semblança, la d'energia cinètica, la qual consisteix en prendre la recentment desenvolupada funció densitat d'energia cinètica, la qual al comportar-se matemàticament igual a les densitats electròniques regulars, s'ha incorporat en el marc de la semblança. A partir d'aquesta mesura s'han obtingut models QSAR satisfactoris per diferents conjunts moleculars. Dins de l'aspecte del tractament de les matrius de semblança s'ha implementat l'anomenada transformació estocàstica com a alternativa a l'ús de l'índex Carbó. Aquesta transformació de la matriu de semblança permet obtenir una nova matriu no simètrica, la qual pot ser posteriorment tractada per a construir models QSAR.The present work, even embraced by the Molecular Quantum Similarity Measures (MQSM) theory, is divided into three clearly defined frameworks:- Creation of Molecular IsoDensity Contours (MIDCOs) from fitted electronic densities.- Development of an alternative superposition method to replace the maximal similarity rule.- Quantitative Structure-Activity Relationships (QSAR).The objective in field of MIDCOs is the application of fitted density functions, initially developed to reduce the computational costs of calculating MQSM, in order to obtain MIDCOs. So, a graphical comparison is carried out using different fittings to different basis sets, derived from calculations carried out at ab initio level. In this way, the visual analogy between the density representations, along with the values of previously calculated similarity measures, which in turn are fully comparable, reinforces the usage of such fitted densities.Apart from the initial idea, two further studies were done to complement the simple density representations, these are the curvature analysis and the extension to macromolecules. The first step corresponds not only to verify the visual similarity between MIDCOs, but to ensure their coherence in their behaviour at curvature level, allowing to observe inflexion points in the representations and those regions where the density itself presents a convex or concave shape. This first study reveals that both fitted and ab initio densities behave in the same way. In the second study, the method was extended to larger molecules, up to 2500 atoms.Finally, some of the MEDLA philosophy is applied. Knowing that electronic density rapidly decays as it is measured further from nuclei, its calculation at large distances from the nearest nucleus can be avoided. In this way, a partition of the space was proposed, and the fitted density basis set is only calculated for each atom only in its vicinity. Using this procedure, the calculation time is reduced and the whole process becomes linear with the number of atoms of the studied molecule.In the chapter devoted to molecular superposition, the creation of an algorithm, along with its practical implementation, called Topo-Geometrical Superposition Algorithm (TGSA), able to direct those alignments that coincide with chemical intuition. The result is an informatics program, codified in Fortran 90, which aligns the molecules by pairs, considering only atomic numbers and coordinates. The complete absence of theoretical parameters allows developing a general superposition method, which provides an intuitive superposition, and it is also relevant, in a fast way without much user-supplied information. Major usage of TGSA has been devoted to provide an alignment to later compute similarity measures, which in turn do not customarily coincide with those values obtained from the maximal similarity rule, most if heavy atoms are present.Finally, in the last studied subject, devoted to the Quantum Similarity in the QSAR field, three different scopes are treated:1) Usage of similarity matrices. Here, the so-called similarity matrix, calculated from pairwise similarities in a molecular set, is latterly, and properly manipulated, used a source of molecular descriptors for QSAR studies. With in this framework, several correlation studies have been carried out, involving relevant pharmacological properties, as well as toxicity and physical properties.2) Application of the electron-electron repulsion energy. This simple contribution consists briefly of taking the value of this magnitude, and by analogy with the self-similarity notation, it is assimilated as a particular case of this measure. This interaction energy is easily obtainable from mecanoquantic software and becomes ideal in order to make a preliminary correlation study, where this magnitude is used as a single descriptor.3) Calculation of self-similarities, where the density has been modified to account a particular substituent. Previous studies using density fragments, even they provide valuable results, lack of conceptual rigour when isolating a fragment, supposed to be responsible for a particular molecular response, even those densities associated to a particular fragment are already different due to they belong to a common skeleton with different substitutions. A procedure able to fill the gap between usage of density fragments , which avoid the heavy atom effect, and the whole molecular density, which allows to compute a self-similarity, is proposed. It consists of using Fermi Hole density functions, where the holes are defined and averaged around a particular fragment. This procedure medifies the density in a way that is basically collapsed in this molecular bay, but allowing at the same time obtaining a a density function that behaves mathematically in the same way as a regular electronic density; hence it is included in the similarity framework. Those self-similarities computed using this procedure provide good correlations with substituted aromatic acids, allowing to provide an explanation for their acidic behaviour.From another point of view, conceptual contributions have been developed. A new similarity measure, Kinetic Energy-based, has been implemented, which consists of taking the recently developed Kinetic Energy density function, which has been incorporated into the similarity framework due to it mathematically behaves like a regular density function. Satisfactory QSAR models, derived from this new measure, have been obtained for several molecular systems. Within the similarity matrices field, it has been implemented a new scaling, called stochastic transformation, as an alternative to Carbó Index. This transformation of the matrix allows obtaining a new non-symmetric matrix, which can be later used as a source of descriptors to build QSAR model

Real-Time Localization of Multi-Oriented Text in Natural Scene Images

Aquesta tesi es centra en el problema de la localització de textos en imatges d'escenes naturals des de la perspectiva de l'eficiència. Amb aquesta finalitat, s'introdueix un mètode de localització de text multiorientat en imatges naturals adequat per al processament en temps real de vídeo d'alta definició en dispositius portàtils i mòbils. El mètode proposat es basa en components connectats (CCs): Primer, els CCs s'aïllen convolucionant la imatge a múltiples escales amb un filtre espacial lineal dissenyat específicament, seguit de binarització amb histèresi. A continuació, els CCs no textuals es filtren emprant una cascada de classificadors locals que operen sobre descriptors expandits incrementalment, on la propietat d'ample de traç s'estima eficientment calculant els quadrats màxims inscrits en els CCs. Els CCs candidats i els seus veïns es verifiquen posteriorment amb un classificador amb context que té en compte els CC de destinació i el seu entorn. Finalment, s'extreuen seqüències de text de totes les escales i després es fusionen utilitzant programació dinàmica. El mètode proposat és capaç de processar vídeo HD de 1080p a gairebé 30 quadres per segon en un ordinador portàtil estàndard sense requerir GPU. A més, en comparatives realitzades en les bases de dades de lectura robusta de ICDAR 2013 i de text d'escena incidental de ICDAR 2015, la solució proposada va rendir més del doble de ràpid que l'estat de la tècnica, a banda de demostrar resultats competitius en termes de precisió i exhaustivitat. A més, aquesta tesi introdueix una nova família d'aproximacions racionals de la funció arctangent vàlides en el rang [0, π / 2] que es pot ampliar fàcilment a dos i quatre quadrants, i una nova tècnica per a la localització de matrícules de vehicles en imatges naturals.Esta tesis se centra en el problema de la localización de textos en imágenes de escenas naturales desde la perspectiva de la eficiencia. Con este fin, se introduce un método de localización de texto multiorientado en imágenes naturales adecuado para el procesamiento en tiempo real de video de alta definición en dispositivos portátiles y móviles. El método propuesto se basa en el enfoque de componentes conectados (CCs): Primero, los CCs se aíslan convolucionando la imagen a múltiples escalas con un filtro espacial lineal diseñado específicamente, seguido de binarización con histéresis. A continuación, los CCs no textuales se filtran empleando una cascada de clasificadores locales que operan sobre descriptores expandidos incrementalmente, donde la propiedad de ancho de trazo se estima eficientemente calculando los cuadrados máximos inscritos en los CCs. Los CCs candidatos y sus vecinos se verifican posteriormente con un clasificador con contexto que tiene en cuenta los CC de destino y su entorno. Por último, se extraen secuencias de texto en todas las escalas y después se fusionan utilizando programación dinámica. El método propuesto es capaz de procesar video HD de 1080p a casi 30 cuadros por segundo en una computadora portátil estándar sin requerir una GPU. Además, en comparativas realizadas en las bases de datos de lectura robusta de ICDAR 2013 y de texto de escena incidental de ICDAR 2015, la solución propuesta desempeñó más del doble de rápido que el estado de la técnica, aparte de demostrar resultados competitivos en términos de precisión y exhaustividad. Además, esta tesis introduce una nueva familia de aproximaciones racionales de la función arcotangente válida en el rango [0, π / 2] que se puede ampliar fácilmente a dos y cuatro cuadrantes, y una nueva técnica para la localización de matrículas de vehículos en imágenes naturales.This thesis focuses on the problem of text localization in natural scene images from the perspective of time-efficiency. Towards this end, a multi-oriented text localization method in natural images suitable for real-time processing of high-definition video on portable and mobile devices is introduced. The proposed method is based on the connected component (CC) approach: First, CCs are isolated by convolving a multi-scale pyramid with a specifically designed linear spatial filter, followed by hysteresis thresholding. Next, non-textual CCs are pruned employing a cascade of local classifiers fed with increasingly extended feature vectors, where the stroke width feature is estimated in linear time complexity by computing the maximal inscribed squares in the CCs. Candidate CCs and their neighbors are subsequently checked with a context-aware classifier that takes into account the target CCs and their vicinity. Lastly, text sequences are extracted in all pyramid levels and fused using dynamic programming. The proposed method is capable of processing 1080p HD video at nearly 30 frames per second on a standard laptop without requiring a GPU. Furthermore, when benchmarked on the ICDAR 2013 Robust Reading and on the ICDAR 2015 Incidental Scene Text datasets, it performed more than twice faster than the state-of-the-art, while still delivering competitive results in terms of precision and recall. Additionally, this thesis introduces a new family or rational approximations of the arctangent function valid in the [0, π/2] range that can be easily extended to two and four quadrants, and a new technique for vehicle license plate localization in unconstrained environments is presented as a practical use case leveraging the text localization system described in this research

Descripció de propietats moleculars i activitats biològiques emprant l'energia de repulsió electró-electró

En aquest treball es descriu l'ús de les mesures de semblança molecular quàntica (MSMQ) per a caracteritzar propietats i activitats biològiques moleculars, i definir descriptors emprables per a construir models QSAR i QSPR. L'estudi que es presenta consisteix en la continuació d'un treball recent, on es descrivien relacions entre el paràmetre log P i MSMQ, donant així una alternativa a aquest parimetre hidrofòbic empíric. L'actual contribució presenta una nova mesura, capaç d'estendre l'ús de les MSMQ, que consisteix en l'energia de repulsió electró-electró (Vee). Aquest valor, disponible normalment a partir de programari de química quàntica, considera la molècula com una sola entitat, i no cal recórrer a l'ús decontribucions de fragments. La metodologia s'ha aplicat a cinc tipus diferents de compostos on diferents propietats moleculars i activitats biològiques s'han correlacionat amb Vee com a únic descriptor molecular. En tots els casos estudiats, s'han obtingut correlacions satisfactòries.In this paper it is reported the use of molecular quantum similarity measures (MQSM) to describe molecular activities and to define descriptors used when constructing QSAR and QSPR models. The present study consists of a continuation of a recent work where relationships between the log P parameter and MQSM were described, so an altemative to this empirical hydrophobic parameter was given. The present work presents a new measure, able to universalise the use of MQSM, consisting of the expectation value of the electron-electron repulsion energy ( Vee ). This value, cornmonly available from any current quantum chernical software package, considers the molecule as a whole, and there is no need to employ isolated fragments contributions. This methodology has been tested over three different sets of compounds where different biological activities have been correlated using Vee as a parameter. In all studied cases, excellent linear relationships have been obtaine