11894 research outputs found
Sort by
Investigation of BTEX (Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene) levels in the urban environment of Heraklion, Crete, Greece
No full textΟι ενώσεις ΒΤΕΧ (βενζόλιο, τολουόλιο, αιθυλοβενζόλιο και ξυλόλια), κυκλοεξάνιο και
στυρένιο ανήκουν στις Πτητικές Οργανικές Ενώσεις (ΠΟΕ). Οι ΠΟΕ είναι σημαντικοί ρύποι
της ατμόσφαιρας καθώς συμμετέχουν σε χημικές διεργασίες οι οποίες συμβάλλουν στη
δημιουργία όζοντος και δευτερογενών οργανικών αερολυμάτων, επηρεάζοντας τόσο την
ποιότητα του αέρα, όσο και τη δημόσια υγεία. Ταυτόχρονα, το βενζόλιο θεωρείται
καρκινογόνος ένωση για την οποία έχει θεσπιστεί ετήσιο όριο από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή
ίσο με 5 μg/m3.
Στην παρούσα μελέτη, εφαρμόστηκε και αξιολογήθηκε μια αυτοματοποιημένη μέθοδος
παρακολούθησης των ενώσεων αυτών, καταγράφοντας τα επίπεδά τους στο αστικό περιβάλλον
του Ηρακλείου της Κρήτης, για το οποίο δεν υπάρχουν προηγούμενες μετρήσεις.
Χρησιμοποιήθηκε ένας αυτόματος αεριοχρωματογράφος εξοπλισμένος με ανιχνευτή
φωτοϊονισμού. Για ένα έτος (Απρίλιος 2023-Μάρτιος 2024) αναλύονταν δείγματα
ατμοσφαιρικού αέρα ανά 15 λεπτά. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε προσδιορισμός των ΒΤΕΧ
και για τους μήνες Απρίλιο, Ιούλιο, Σεπτέμβριο και Οκτώβριο του 2024 ώστε να εξετασθεί η
αντιπροσωπευτικότητα των μετρήσεων του 2023. Ο χρωματογράφος παρέχει ορθά αυτόματα
αποτελέσματα συγκεντρώσεων για το βενζόλιο, εφόσον γίνεται τακτικός έλεγχος
συγκεκριμένων δεικτών ποιότητας, τυχόν μετατοπίσεων στον χρόνο κατακράτησης και είναι
ενεργοποιημένη η εντολή για τον αυτόματο υπολογισμό της ευαισθησίας μετά από κάθε
βαθμονόμηση.
Κυρίαρχη ένωση στο Ηράκλειο είναι το τολουόλιο (31% των ΒΤΕΧ) ακολουθούμενο από
τα ξυλόλια (m/p ξυλόλια 28% και ο ξυλόλιο 11%), το βενζόλιο (10%), το κυκλοεξάνιο (10%),
το αιθυλοβενζόλιο (7%) και τελευταίο το στυρένιο (3%), με μέσες ετήσιες τιμές ίσες με 3.0 ±
2.7 μg/m3, 2.7 ± 2.3 μg/m3, 1.1 ± 0.8 μg/m3, 1.0 ± 0.8 μg/m3, 1.0 ± 0.9 μg/m3, 0.7 ± 0.6 μg/m3
και 0.3 ± 0.1 μg/m3 αντίστοιχα. Η μέση ετήσια τιμή της συγκέντρωσης του βενζολίου, ήταν
κάτω από το θεσμοθετημένο όριο των 5 μg/m3. Τα μέγιστα επίπεδα εντοπίστηκαν κυρίως το
χειμώνα και το φθινόπωρο, ενώ τα ελάχιστα το καλοκαίρι, με εξαίρεση το στυρένιο που δεν
επέδειξε ιδιαίτερη εποχική μεταβλητότητα. Οι ημερήσιες διακυμάνσεις χαρακτηρίζονταν από
ένα σταθερό μοτίβο με δύο μέγιστα κατά τις ώρες κυκλοφοριακής αιχμής (06:00-09:00 και
μετά τις 18:00 UTC+2), υποδεικνύοντας την κίνηση οχημάτων ως κύρια πηγή. Το βραδινό
μέγιστο ενισχύεται το χειμώνα λόγω της καύσης βιομάζας για θέρμανση. Οι εβδομαδιαίες
διακυμάνσεις έδειξαν υψηλότερες συγκεντρώσεις κατά 5-10% τις καθημερινές σε σχέση με το
Σάββατο, ενώ τις Κυριακές πλέον του 40% κυρίως για το τολουόλιο, το αιθυλοβενζόλιο και τα
ξυλόλια καταδεικνύοντας τον σημαντικό ρόλο της κυκλοφορίας των αυτοκινήτων. Το
στυρένιο, δεν εμφάνισε ιδιαίτερες ημερήσιες και εβδομαδιαίες διακυμάνσεις, επιτρέποντας τη
χρήση του ως ένωση αναφοράς για την εκτίμηση της επίδρασης της μετεωρολογίας στις πηγές
εκπομπής για τις υπόλοιπες ενώσεις.
Πρώτη ένδειξη των κοινών πηγών εκπομπής τους αποτέλεσαν οι μεταξύ των ΒΤΕΧ
στατιστικά σημαντικές συσχετίσεις (r > 0.5 για το στυρένιο και r > 0.7 για τις υπόλοιπες ενώσεις, p < =0.001).
Η χρήση του διαγνωστικού λόγου τολουόλιο:βενζόλιο (2.54 ppb/ppb)
υπέδειξε ως κύρια πηγή την κίνηση των οχημάτων, ενώ ο λόγος m/p ξυλόλια:αιθυλοβενζόλιο
(3.91; αναλογία μg m-3) τόνισε ως πηγή εκπομπής τους την κυκλοφορία, κυρίως τις ώρες αιχμής
και σε συμφωνία με τον λόγο τολουόλιο:αιθυλοβενζόλιο. Όλα τα ΒΤΕΧ παρουσίασαν
υψηλότερες συγκεντρώσεις σε χαμηλές ταχύτητες ανέμου (< 2 m/s) για όλες τις διευθύνσεις
γύρω από το σταθμό και μείωση σε πιο απομακρυσμένες περιοχές, γεγονός που υποδεικνύει
τοπικές πηγές εκπομπής. Επιπροσθέτως, τα ΒΤΕΧ παρουσίασαν αύξηση στα επίπεδά τους με
ταυτόχρονη αύξηση της θερμοκρασίας. Εξαίρεση αποτελούν το βενζόλιο και το στυρένιο, με
το πρώτο να εμφανίζει αυξημένα επίπεδα σε χαμηλές θερμοκρασίες, υποδεικνύοντας
διασύνδεση με καύση βιομάζας για λόγους θέρμανσης το χειμώνα και το δεύτερο να μην
παρουσιάζει έντονες μεταβολές για τα διάφορα θερμοκρασιακά εύρη. Απαλείφοντας μέσω του
στυρενίου την επίδραση του οριακού στρώματος ανάμειξης και της φωτοχημείας, φαίνεται πως
στην περιοχή επικρατούν τοπικές πηγές εκπομπής με κυρίαρχη την κίνηση των οχημάτων καθ’
όλη τη διάρκεια του έτους και οικιακή καύση βιομάζας το χειμώνα.
Τα ξυλόλια (50%) και το τολουόλιο (25%) φαίνεται να συνεισφέρουν ως επί το πλείστον
στο σχηματισμό όζοντος, λόγω των υψηλών συντελεστών δραστικότητάς τους αλλά και των
αυξημένων συγκεντρώσεων συγκριτικά με τις υπόλοιπες ΒΤΕΧ. Συνολικά οι υπό μελέτη
ΒΤΕΧ μπορούν να σχηματίσουν σε μέση ετήσια βάση περίπου το 35% του μετρούμενου
όζοντος (~75 μg/m3). Τέλος, όσον αφορά την δυνητική συνεισφορά τους στο σχηματισμό
δευτερογενών οργανικών αερολυμάτων, φαίνεται να ανέρχεται στα 6 - 8 μg/m3 ppm-1 CO, με
απαραίτητη την περαιτέρω διερεύνηση μέσω παράλληλων εξειδικευμένων μετρήσεων του
οργανικού κλάσματος των αερολυμάτων και χρήση δεδομένων μονοξειδίου του άνθρακα, και
ΒΤΕΧ από τον σταθμό υποβάθρου στην Φινοκαλιά, με στόχο την ακριβέστερη
ποσοτικοποίηση της.Volatile Organic Compounds (VOCs) consist of a wide variety of compounds, while the
group of BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene) is of significant environmental
relevance since it contributes to ground level ozone and secondary organic aerosol (SOA)
formation impacting thus air quality and human health. In addition, benzene is classified, as a
carcinogenic compound and the European Union established an annual concentration limit
value of 5 μg/m3.
In the current work, an online technique was applied to monitor BTEX, cyclohexane and
styrene levels in the urban ambient air in Heraklion Crete, Greece due to the lack of previous
measurements. An automatic gas chromatograph equipped with a photoionization detector
(GC-PID) was used for their identification and quantification, during the period April 2023 to
March 2024 with a sampling step of 15 minutes. Additional measurements were carried on
April, July, September and October 2024 to test the representativity of the 4/23 to 3/24
measurements. The deployed analytical system provides accurately real time results for benzene
provided that regular checks of the system, retention time adjustment and activation of the auto
calibration option for the automatic calculation of the Base Sensitivity (BS) occurs.
Toluene (31%) was found to be the dominant species followed by xylenes (28% for m/p
xylene and 11% for o xylene), benzene (10%), cyclohexane (10%), ethylbenzene (7%) and
styrene (3%), with average annual values equal to 3.0 ± 2.7 μg/m3 ,2.7 ± 2.3 μg/m3, 1.1 ± 0.8
μg/m3, 1.0 ± 0.8 μg/m3, 1.0 ± 0.9 μg/m3, 0.7 ± 0.6 μg/m3 και 0.3 ± 0.1 μg/m3 respectively. The
benzene annual limit value of 5 μg/m3 set by the EU directive was not exceeded. Most species’
maximum values were encountered in the winter and autumn; while the minimum was found
in the summer. Styrene was an exception and didn’t show particular seasonal variabilities. A
bimodal diurnal variability with two maxima during the rush hours (06:000 – 09:00 and after
18:00 UTC+2) was identified. The nighttime maximum was enhanced during winter due to the
domestic biomass burning. On a weekly basis, enhanced levels by 5-10% were observed during
weekdays compared to Saturdays, while on Sundays this difference reaches up to 40% for
toluene, ethylbenzene and xylenes. The stability of styrene with regard to the diurnal, seasonal
and weekend-weekdays pattern allow us its use as a reference compound to evaluate the
strength of the emission sources for the rest of the compounds.
Statistically significant correlations between the measured species (r > 0.5 for styrene and r
> 0.7 for the rest of the compounds at p<=0.001) initially indicated their common origin. The
dominance of vehicular emissions was confirmed by the toluene:benzene (T/B) ratio equal to
2.54 (ppb/ppb) typical for traffic sites, complemented by the toluene:ethylbenzene (T/E) ratio.
Moreover, the m/p xylene:ethylbenzene (X/E) ratio of 3.91 (μg m-3 / μg m-3) indicates presence
of fresh air masses. Furthermore, higher concentrations for all measured compounds were
associated with low wind speed (< 2 m/s) for all sectors indicating local emission sources.
Additionally, most of the compounds were increased with the temperature with the exceptions
of benzene and styrene. Increase of benzene levels under low temperatures suggests biomass
burning for heating purposes during the cold period. By eliminating the effects of the planetary
boundary layer (PBL) and photochemistry by means of styrene’s diurnal variability, the
prevalence of local emission sources (traffic throughout the year and heating during winter)
was indicated.
Xylenes and toluene were the major contributors to ozone formation potential by 50% and
25% respectively, given their high Maximum Incremental Reactivity (MIR) and levels
compared to the other compounds. Averagely, on an annual basis the compounds of interest are
linked with the 35% of the measured ozone (̴ 75 μg/m3). Finally, their potential to form SOA
was found to be up to 6 - 8 μg/m3 ppm-1 CO. Further investigation through parallel aerosol
measurements and the use of background observations is necessary to accurately estimate the
BTEX role on SOA formation
Ανάπτυξη υπολογιστικής μεθόδου προσδιορισμού της εξατομικευμένης δόσης ακτινοβολίας ασθενών από εξετάσεις υπολογιστικής τομογραφίας με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης
No full textΗ υπολογιστική τομογραφία (ΥΤ) είναι μια από τις πιο σημαντικές μεθόδους ιατρικής απεικόνισης. Οι υψηλές δόσεις ακτινοβολίας ασθενών και η συχνότητα των εξετάσεων που συναντώνται στην ΥΤ, έχουν πυροδοτήσει αυξημένο επιστημονικό και κλινικό ενδιαφέρον για την εκτίμηση της εξατομικευμένης δόσης ασθενών. Το 2014, το Συμβούλιο της Ευρωπαϊκής Ένωσης εξέδωσε την Οδηγία 2013/59/ΕΥΡΑΤΟΜ, ζητώντας από τα κράτη μέλη να ενισχύσουν τις απαιτήσεις τους σχετικά με την ενημέρωση των ασθενών, συμπεριλαμβανομένης της καταγραφής και αναφοράς δόσεων ακτινοβολίας από διαγνωστικές πράξεις. Οι σύγχρονες μέθοδοι υπολογιστικής δοσιμετρίας μπορούν να παρέχουν ακριβείς εκτιμήσεις δόσης ασθενών με μη επεμβατικό τρόπο, χρησιμοποιώντας τη δύναμη των σύγχρονων υπολογιστών. Επίσης, λόγω του γεγονότος ότι δεν χρειάζεται να χρησιμοποιούν εξειδικευμένα υλικά ή αναλώσιμα, οι υπολογιστικές μέθοδοι έχουν τη δυνατότητα να μειώσουν το κόστος της εξατομικευμένης δοσιμετρίας ασθενών, σε λογικά οικονομικά επίπεδα. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, η απαιτούμενη τεχνογνωσία και ο υπολογιστικός χρόνος που απαιτείται για τον προσδιορισμό της δόσης του ασθενούς από τις εξετάσεις ΥΤ, αποθάρρυνε τους ερευνητές από την επιδίωξη αυτού του στόχου.
Η μέθοδος αναφοράς για την εξατομικευμένη δοσιμετρία ασθενών που έχουν κάνει εξετάσεις ΥΤ είναι η εφαρμογή των μεθόδων Monte Carlo (MC) σε τρισδιάστατα (3D) ειδικά ομοιώματα ασθενών που δημιουργούνται από τις εικόνες των ίδιων των ασθενών. Η εφαρμογή του MC σε τέτοια ομοιώματα επιτρέπει τη δημιουργία τρισδιάστατων κατανομών δόσης ακτινοβολίας. Με τη σειρά τους, αυτές οι κατανομές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό των δόσεων οργάνων μέσω της εφαρμογής κάποιας μορφής τμηματοποίησης οργάνων. Ωστόσο, όπως προαναφέρθηκε τα εργαλεία και η τεχνογνωσία που απαιτούνται καθιστούν δύσκολη την ευρεία εφαρμογή τέτοιων εργαλείων στην κλινική πράξη. Σκοπός αυτής της εργασίας ήταν η ανάπτυξη υπολογιστικής μεθόδου υποβοηθούμενης από τεχνητή νοημοσύνη (ΤΝ), η οποία θα συμβάλλει σημαντικά στο να γίνει πρακτικά εφικτή στην κλινική πράξη, η εκτίμηση της εξατομικευμένης δόσης ασθενών στην ΥΤ. Πιο συγκεκριμένα, η εργασία αυτή είχε ως στόχο να υποκαταστήσει τις προσομοιώσεις MC που απαιτούνται για τη δημιουργία των τρισδιάστατων κατανομών δόσης.
Μέθοδοι
Συνολικά επελέγησαν τυχαία 95 ανώνυμες εξετάσεις ΥΤ από το αποθετήριο του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Ηρακλείου Κρήτης. Η ανωνυμοποίηση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο λογισμικό και στη συνέχεια ελέγχθηκε και χειροκίνητα για να διασφαλιστεί ότι ήταν επιτυχής, εξετάζοντας τα μεταδεδομένα των εικόνων με ένα πρόγραμμα προβολής εικόνων DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). Ελήφθη έγκριση από την Επιτροπή Ηθικής του ιδρύματος, διασφαλίζοντας τη σωστή και εγκεκριμένη χρήση των δεδομένων των ασθενών. Όλες οι εξετάσεις ΥΤ πραγματοποιήθηκαν στον ίδιο τομογράφο με 64 σειρές ανιχνευτών (Revolution GSI; GE Medical Systems, Waukesha, Wisconsin, ΗΠΑ), εφαρμόζοντας το τυπικό πρωτόκολλο απεικόνισης θώρακα ενηλίκων που χρησιμοποιείται στο νοσοκομείο.
Οι εικόνες δόσης για κάθε σειρά εικόνων ΥΤ δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας το λογισμικό ImpactMC. Το λογισμικό εκτελεί προσομοιώσεις MC στο σύνολο των εικόνων ΥΤ των ασθενών και υπολογίζει τις αντίστοιχες εικόνες δόσης. Οι εικόνες δόσης που προκύπτουν αντιστοιχούν 1 προς 1 στις εικόνες ΥΤ από τις οποίες δημιουργήθηκαν, χωρίς να απαιτείται ευθυγράμμιση ή άλλου είδους παρόμοια επεξεργασία. Αυτές οι εικόνες MC χρησιμοποιούνται ως εικόνες «αληθούς δόσης» (ground truth) σε αυτή τη μελέτη. Το ImpactMC απαιτεί δεδομένα εισόδου που περιγράφουν τα γεωμετρικά και δοσιμετρικά χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου τομογράφου, όπως το εύρος, η γωνία πρόσπτωσης και το φάσμα της δέσμης καθώς επίσης και ο χρόνος περιστροφής της λυχνίας ακτινών Χ, μεταξύ άλλων.
Η προεπεξεργασία δεδομένων πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας «τετράδια» (notebooks) Python και διαθέσιμες βιβλιοθήκες Python ανοιχτού κώδικα. Συνολικά 11424 εικόνες ΥΤ σε μορφή DICOM και ίσος αριθμός εικόνων «αληθούς δόσης» που παρήχθησαν μέσω MC (επίσης σε μορφή DICOM) μελετήθηκαν και αναλύθηκαν. Για να αποφευχθεί η απώλεια πιστότητας, όλες οι εικόνες χρησιμοποιήθηκαν στο αρχικό τους μέγεθος και δεν χρησιμοποιήθηκαν βελτιώσεις αντίθεσης/contrast (που συνήθως είναι μη αναστρέψιμες). Τα δεδομένα απεικόνισης ΥΤ και οι σχετικές πληροφορίες των ασθενών εξήχθησαν μαζικά από τα αρχεία DICOM χρησιμοποιώντας τη βιβλιοθήκη Pydicom και αποθηκεύτηκαν σε υπολογιστικά φύλλα για περαιτέρω επεξεργασία. Το σύνολο των δεδομένων διαχωρίστηκε σε ένα υποσύνολο δεδομένων εκπαίδευσης (77 ασθενείς, 9231 εικόνες ΥΤ και 9231 αντίστοιχες εικόνες «αληθούς δόσης» που δημιουργήθηκαν με μεθόδους MC) και σε ένα υποσύνολο δεδομένων αξιολόγησης της μεθόδου (18 ασθενείς, 2193 εικόνες ΥΤ και 2193 αντίστοιχες εικόνες «αληθούς δόσης» που δημιουργήθηκαν με μεθόδους MC).
Ο αλγόριθμος μετάφρασης εικόνας σε εικόνα (pix2pix) εκπαιδεύτηκε ώστε να μπορεί να δημιουργεί εικόνες δόσεων απευθείας από τις εικόνες ΥΤ ασθενών. Ο αλγόριθμος ανήκει στην κατηγορία των υπό όρους αναγεννητικών ανταγωνιστικών δικτύων (Conditional Generative Adversarial Networks – cGANs). Αυτή η αρχιτεκτονική περιλαμβάνει δύο ανταγωνιστικά νευρωνικά δίκτυα, τη γεννήτρια (generator) και τον κριτή (discriminator), που λειτουργούν σε συνεργασία προκειμένου να παράξουν έναν επιθυμητό τύπο εικόνων χρησιμοποιώντας σαν πρότυπο έναν διαφορετικό τύπο σχετικών εικόνων. Στην πράξη, το δίκτυο που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη, στόχευε στη δημιουργία συνθετικών εικόνων δόσης, εξετάζοντας πώς μοιάζει ένα πραγματικό ζεύγος μιας εικόνας ΥΤ και της αντίστοιχης εικόνας «αληθούς δόσης» (που δημιουργήθηκε με μεθόδους MC). Το pix2pix εκπαιδεύτηκε σε ζεύγη εικόνων ΥΤ και των αντίστοιχων εικόνων «αληθούς δόσης» 77 τυχαία επιλεγμένων ασθενών (47 Άνδρες, 30 Γυναίκες). Ο συνολικός αριθμός εικόνων που χρησιμοποιήθηκαν για την εκπαίδευση του pix2pix ήταν ένα υποσύνολο 847 από τις αρχικές 9231 εικόνες των 77 ασθενών που συμπεριελήφθησαν στο υποσύνολο δεδομένων εκπαίδευσης. Μέσα από πολλές «εποχές» (epochs) επιτυχούς εκπαίδευσης, το μοντέλο pix2pix μπόρεσε να δημιουργήσει ρεαλιστικές εικόνες δόσης εξετάζοντας απλώς τις εικόνες ΥΤ των ασθενών.
Ωστόσο, για να λειτουργήσει σωστά το pix2pix cGAN, οι τιμές pixel/voxel της εικόνας έπρεπε να επανακλιμακωθούν μεταξύ -1 και 1 (0 και 1 για τις εικόνες δόσης) κατά τη φάση της προεπεξεργασίας δεδομένων, διαιρώντας κάθε τιμή pixel σε κάθε εικόνα, με την υψηλότερη τιμή pixel στην εικόνα. Αυτή η επανακλιμάκωση είχε ως αποτέλεσμα τη διατήρηση των μαθηματικών αναλογιών των εικόνων, αλλά ταυτοχρόνως και την αποσύνδεση της τιμής των pixel από την απόλυτη τιμή δόσης στους ιστούς που απεικονίζονται στις εικόνες δόσης. Ως αποτέλεσμα, οι συνθετικές εικόνες δόσης που δημιουργήθηκαν από το pix2pix, χρειάστηκε να επανακλιμακωθούν για άλλη μια φορά, ώστε να αντιστοιχούν στα πραγματικά επίπεδα δόσης. Αυτό επετεύχθη με τη δημιουργία και τη χρήση ενός μοντέλου παλινδρόμησης ΤΝ που μπορούσε να προβλέψει τη μέση τιμή δόσης των συνθετικών εικόνων δόσης που δημιουργήθηκαν. Αυτές οι προβλεπόμενες τιμές στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για την επανακλιμάκωση των συνθετικών εικόνων δόσης σε ρεαλιστικά επίπεδα δόσης. Το μοντέλο παλινδρόμησης εκπαιδεύτηκε σε δεδομένα εικόνων που εξήχθησαν από τις κεφαλίδες DICOM των εικόνων, μαζί με άλλες υπολογισμένες τιμές από τις ίδιες τις εικόνες CT. Τα δεδομένα κεφαλίδας DICOM που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η διάμετρος ανακατασκευής εικόνας, το ύψος του τραπεζιού, το ρεύμα της λυχνίας ακτίνων Χ και η θέση της τομής, ενώ οι υπολογισμένες ποσότητες περιελάμβαναν το πλάτος του ασθενούς στη διάσταση x του αξονικού επιπέδου, το πλάτος του ασθενούς στη διάσταση y του αξονικού επιπέδου και την ισοδύναμη διάμετρο νερού (Water Equivalent Diameter – WED). Οι υπολογισμένες μεταβλητές υπολογίστηκαν τμηματοποιώντας τις εικόνες ΥΤ χρησιμοποιώντας μεθόδους υπολογιστικής όρασης (computer vision – CV) και αποθηκεύοντας τα υπολογισμένα μεγέθη μαζί με τα δεδομένα της κεφαλίδας DICOM για κάθε εικόνα.
Η αξιολόγηση της μεθόδου πραγματοποιήθηκε σε δύο επίπεδα. Η αξιολόγηση της δοσιμετρικής ακρίβειας πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή των εκπαιδευμένων μοντέλων σε εικόνες που δεν εξετέθησαν ποτέ σε κανένα από τα μοντέλα ΤΝ κατά την εκπαίδευσή τους και συγκρίνοντας τις δόσεις οργάνων που υπολογίστηκαν στις συνθετικές εικόνες δόσης έναντι των αντίστοιχων δόσεων που υπολογίστηκαν στις εικόνες «αληθούς δόσης» που παρήχθησαν με μεθόδους MC . Περιγράμματα τμηματοποίησης οργάνων εφαρμόστηκαν σε όλες τις εικόνες των 18 ασθενών του υποσυνόλου αξιολόγησης της μεθόδου. Η μέση δόση στους πνεύμονες, το δέρμα, το γυναικείο στήθος, τα οστά και την καρδιά υπολογίστηκε τόσο στις συνθετικές όσο και στις εικόνες «αληθούς δόσης», προκειμένου να συγκριθούν. Οι συνθετικές εικόνες αξιολογήθηκαν επίσης ως προς την ποιότητα τους χρησιμοποιώντας τυπικές μεθόδους σύγκρισης εικόνων όπως ο δείκτης δομικής ομοιότητας (Structural Similarity Index – SSIM), η ρίζα του μέσου τετραγωνικού σφάλματος (Root Mean Squared Error – RMSE), η αναλογία κορυφής σήματος προς θόρυβο (Peak Signal-To-Noise Ratio – PSNR) και η χαρτογράφηση φασματικής γωνίας (Spectral Angle Mapper – SAM). Επιπλέον, ο δείκτης γάμμα (Gamma Index Pass Rate – GIPR) χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση των συνθετικών εικόνων ως προς τη μορφολογική και δοσιμετρική τους ακρίβεια.
Αποτελέσματα
Η εκπαίδευση του pix2pix cGAN για το υποσύνολο των 847 εικόνων που επελέγησαν από το αρχικό υποσύνολο εκπαίδευσης ΤΝ, πραγματοποιήθηκε σε μια πλατφόρμα υπολογιστικού νέφους χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή με επιτάχυνση μέσω μονάδων επεξεργασίας γραφικών P4000 (GPU – Graphics processing unit). Η εκπαίδευση για 900 εποχές χρειάστηκε 52 ώρες για να ολοκληρωθεί, ενώ η εκπαίδευση μικρότερου συνόλου δεδομένων για τον ίδιο αριθμό εποχών χρειάστηκε λιγότερο χρόνο, ευθέως ανάλογο με τον αριθμό των εικόνων που συμπεριελήφθησαν στην εκπαίδευση. Η ισορροπία Nash επιτεύχθηκε μέσα σε περίπου 200-400 εποχές.
Η εκπαίδευση του μοντέλου παλινδρόμησης (regression) πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη βιβλιοθήκη PyCaret στο σύνολο των δεδομένων εκπαίδευσης. Πίνακες συσχέτισης (correlation heatmaps) χρησιμοποιήθηκαν για την επιλογή των μεταβλητών που θα ήταν μέρος της εκπαίδευσης του μοντέλου. Το 10-fold cross validated μοντέλο τύπου “extra trees” που επελέγη, πέτυχε μέσο σφάλμα 2.2% και δεν υπέφερε από υπερβολική προσαρμογή (over-fitting). Η τιμή του συντελεστή R2 ήταν 0.989.
Χρησιμοποιώντας και τα δύο μοντέλα ΤΝ, η δημιουργία συνθετικών εικόνων δόσης από εικόνες ΥΤ διαρκεί δευτερόλεπτα ανά εικόνα. Μια ολόκληρη εξέταση ασθενούς μπορεί να υποβληθεί σε πλήρη επεξεργασία μέσα σε λίγα λεπτά και οι εικόνες να αποθηκευτούν για περαιτέρω επεξεργασία και ανάλυση. Η δοσιμετρική επικύρωση της μεθόδου απέδωσε μια μέση απόλυτη διαφορά της τάξης του 8.3% μεταξύ των δόσεων που υπολογίστηκαν στις συνθετικές εικόνες έναντι των δόσεων που υπολογίστηκαν στις εικόνες «αληθούς δόσης». Οι διαφορές δεν ξεπέρασαν το 20% σε κανένα από τα όργανα και για κανέναν από τους ασθενείς. Οι συνθετικές εικόνες δόσης που παρήχθησαν από το εκπαιδευμένο μοντέλο pix2pix έμοιαζαν πολύ με τις εικόνες «αληθούς δόσης», ωστόσο οι μέθοδοι που εφαρμόστηκαν για τον ποσοτικό προσδιορισμό της ομοιότητάς τους, απέδωσαν θετικά αποτελέσματα, υποδεικνύοντας καλή ομοιότητα. Η μέση τιμή του συντελεστή γάμμα, της πιο δοσιμετρικά σχετικής ποσότητας, βρέθηκε να είναι 77.7% ± 10.8%.
Συζήτηση και συμπεράσματα
Αυτή η εργασία εισάγει μια νέα προσέγγιση στην εξατομικευμένη δοσιμετρία ασθενών στην ΥΤ. Η προτεινόμενη μέθοδος είναι ικανή να υπολογίζει γρήγορα τις δόσεις οργάνων του ασθενούς χρησιμοποιώντας μόνο τις εικόνες ΥΤ του ίδιου του ασθενούς και παρακάμπτοντας τη χρονοβόρα δημιουργία εικόνων δόσης μέσω μεθόδων MC. Το μέσο απόλυτο σφάλμα του 8.3% που πέτυχε η μέθοδος είναι αποδεκτό για τους σκοπούς της ακτινοπροστασίας στην ΥΤ. Επίσης, η μέθοδος που προτείνεται εδώ δημιουργεί συνθετικές εικόνες δόσης αποδεκτής ποιότητας, σε ένα μικρό κλάσμα του χρόνου που απαιτείται για τη δημιουργία εικόνων δόσης μέσω MC. Η επιτευχθείσα μέση τιμή GIPR για το υποσύνολο των δεδομένων αξιολόγησης της μεθόδου (77.7% ± 10.8%), ορίζει μια τιμή αναφοράς για την ποιότητα συνθετικής εικόνας στη δοσιμετρία ΥΤ. Από μόνη της, η διαθεσιμότητα εικόνων δόσης καλής ποιότητας επιτρέπει περαιτέρω ανάλυση με σκοπό τη δοσιμετρία των ασθενών, τους ποιοτικούς και ρυθμιστικούς ελέγχους ή άλλες εφαρμογές, όπως επιδημιολογικές μελέτες, στις οποίες οι υπολογισμοί της δόσης οργάνων είναι απαραίτητοι.
Το σύνολο δεδομένων εκπαίδευσης που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη ήταν αρκετά μεγάλο ώστε τα μοντέλα AI να εκπαιδευτούν επαρκώς. Ένα ενδιαφέρον σημείο είναι ότι οι ανομοιομορφίες και οι διαφορές μεταξύ των τυχαία επιλεγμένων υποσυνόλων δεδομένων εκπαίδευσης και αξιολόγησης δεν αποτέλεσαν πρόβλημα για την απόδοση των μοντέλων. Πιθανώς, μεγαλύτερα σύνολα δεδομένων θα αυξήσουν την προγνωστική ισχύ των μοντέλων και θα αποδώσουν ακόμα καλύτερα δοσιμετρικά αποτελέσματα, καλύπτοντας ενδεχομένως περισσότερα πρωτόκολλα απεικόνισης ΥΤ και ενέργειες δέσμης ακτίνων Χ. Ο χρόνος που απαιτήθηκε για την εκπαίδευση των μοντέλων ΤΝ ήταν σχετικά μεγάλος αλλά σε ρεαλιστικά επίπεδα, καθιστώντας τη μέθοδο άξια ανάπτυξης για μεμονωμένα κέντρα, τομογράφους και πρωτόκολλα απεικόνισης.
Η χρήση του pix2pix cGAN ήταν ένα καλό παράδειγμα αρχιτεκτονικής βαθέων νευρωνικών δικτύων που είναι σε θέση να προσδιορίζουν μόνα τους μια κατάλληλη συνάρτηση απώλειας (loss function) χωρίς να την ορίζει ρητά ο χρήστης. Παρότι το pix2pix εμπίπτει στην κατηγορία των GANs και οι διαδικασίες βαθιάς εκμάθησής του δεν είναι εξηγήσιμες, το γεγονός ότι είναι ένας τύπος εποπτευόμενης μάθησης το κάνει λίγο πιο εύκολο στην κατανόηση και την εκπαίδευση χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ισορροπίας Nash. Η προσθήκη του μοντέλου παλινδρόμησης για την επανακλιμάκωση των συνθετικών εικόνων χρησιμοποιώντας τη μέση τιμή εικόνας δόσης αποτέλεσε ένα απαραίτητο βήμα που συνδέει τα αποτελέσματα των μοντέλων ΤΝ με τη φυσική πραγματικότητα της δοσιμετρίας. Άλλοι συγγραφείς που χρησιμοποίησαν μεθόδους πρόβλεψης δόσης με βάση την ΤΝ εφάρμοσαν επίσης παρόμοιες μεθόδους για να ομαλοποιήσουν τα αποτελέσματά τους.
Η προτεινόμενη μέθοδος αποδίδει δοσιμετρικά αποτελέσματα που είναι συγκρίσιμα με εναλλακτικές προσεγγίσεις, ενώ είναι απλή, κατανοητή και κομψή. Λόγω της χρήσης του προγραμματισμού με Python, εξειδικευμένοι αγωγοί επεξεργασίας δεδομένων (pipelines) ανοιχτού κώδικα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αυτοματοποίηση και τον εξορθολογισμό των βημάτων της διαδικασίας προς εξοικονόμηση χρόνου, κόστους και προσπάθειας στο κλινικό περιβάλλον. Επιπλέον, η απόδοση των μοντέλων και η συνολική μέθοδος δεν επηρεάστηκε από την παρουσία διαφορετικών τύπων παθολογίας στις εικόνες. Ωστόσο, η περαιτέρω διερεύνηση των πιθανών επιπτώσεων της υπάρχουσας παθολογίας στη δοσιμετρική ακρίβεια αξίζει να διερευνηθεί περαιτέρω. Ένα άλλο πιθανό μελλοντικό πεδίο μελέτης θα ήταν η αξιολόγηση της επίδρασης των σκιαγραφικών μέσων που χρησιμοποιούνται στις εξετάσεις ΥΤ. Ωστόσο, ούτε οι μέθοδοι MC ούτε η ΤΝ έχουν ακόμη παράγει κατάλληλες λύσεις για την αντιμετώπιση της επίδρασης των σκιαγραφικών μέσων στη δόση του ασθενούς στην ΥΤ.Computed tomography (CT) is one of the most important medical imaging modalities. The high patient radiation doses and frequency of examinations encountered in CT, have sparked an increased scientific and clinical interest in individual patient dose estimation. In 2014, the Council of the European Union issued Directive 2013/59/EURATOM, asking Member States to strengthen their requirements concerning patient information, including the recording and reporting of radiation doses from medical procedures. Modern computational dosimetry methods can provide accurate patient dose estimations in a non-invasive manner, using the power of modern computer systems. Also, due to the fact that they do not need to use specialized materials or consumables, computational methods have the potential to reduce the cost of individual patient dosimetry, at reasonably affordable levels. However, to date, the required know-how and computational time needed for the determination of patient dose from CT examinations, have been discouraging researchers from pursuing this goal.
Till now, the gold-standard method for individual patient CT dosimetry has been the application of Monte Carlo (MC) radiation transport methods on 3-dimensional (3D) patient specific phantoms that are created through the CT datasets of the patients themselves. The application of MC on such phantoms allows the creation of 3D dose maps. In turn, those maps can be used to calculate individual organ doses through some form of segmentation. However, as mentioned above the tools and know-how required make the wide application of such tools in clinical practice difficult. The purpose of this work was the development of an artificial intelligence (AI) assisted computational method, which will significantly contribute to making the estimation of individual patient dose in CT practically feasible at the clinic. More specifically, this work aimed to substitute the MC simulations needed in order to create the 3D dose distribution maps.
Methods
A total of 95 randomly selected, anonymized CT examinations were selected from the institutional repository of the University Hospital of Heraklion. Anonymization was performed using specialized software and also manually checked to ensure it was successful, by looking into the image metadata, using a Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) image viewer. Appropriate approval was obtained from the institutional review board, ensuring proper use of patient data. All CT examinations were performed on the same 64-detector row CT scanner (Revolution GSI; GE Medical Systems, Waukesha, Wisconsin, USA), using the typical adult thorax imaging protocol used in the hospital. Dose images for each CT dataset were created by using the MC-based software ImpactMC. The software runs MC simulations of radiation transport on the CT imaging datasets of individual patients and calculates the dose images. Resulting dose images correspond 1-to-1 to the CT images they were produced from, not requiring any registration. These MC-calculated dose images are used as the ground truth dose images in this study. ImpactMC requires input describing the geometric and dosimetric characteristics of the CT scanner, such as beam collimation, fan angle, spectrum of the beam and rotation time, among others.
Data preprocessing was performed using Python notebooks and available, open-source, Python libraries. A total of 11424 DICOM CT images and an equal number of ground truth dose images (also in DICOM format) were perused and analyzed. To avoid fidelity loss, all images were used in their original size and no contrast enhancements (which are usually irreversible) were used. Imaging data and relevant patient information was extracted in bulk from DICOM using the Pydicom Python library and put in spreadsheets for further processing. The dataset was separated into a training dataset (77 patients, 9231 CT images and their 9231 respective ground truth dose images, created with MC methods) and a method evaluation dataset (18 patients, 2193 CT images and their 2193 respective ground truth dose images, created with MC methods).
Conditional generative adversarial networks (cGANs) and more specifically image-to-image translation (pix2pix) were trained to be able to create the dose maps directly from the CT images of patients. This architecture involves two competing neural networks, namely the generator and the discriminator, working iteratively in order to learn how to create a desired type of images through looking at a different type of related images. In practice the network used in this study aimed at creating synthetic dose images by looking at how an actual pair of a CT image and its corresponding ground truth dose image (created with MC methods) looks like. The pix2pix was trained on pairs of CT and their respective, ground truth, MC-generated images of 77 randomly selected patients (47 Male, 30 Female). The total number of images used for the training was a subset of 847 from the initial 9231 images of the 77 patients that were included in the test set. Through many epochs of converging/successful training, the pix2pix model was able to learn how to create realistic dose images by just looking at CT images of patients.
However, for the pix2pix cGAN to work properly, image pixel/voxel values needed to be rescaled between -1 and 1 (0 and 1 for dose images) during the data preprocessing phase, by dividing every pixel value in each image, with the highest pixel value in the image. This rescaling resulted in keeping the mathematical proportions of the images, but also to the disconnection of pixel value and the absolute dose to the tissues represented in the dose images. As a result, the synthetic dose images created by pix2pix, needed to be rescaled once more to correspond to actual dose levels. This was achieved by creating and employing a regression model that was capable of predicting the average dose value of the generated dose images. These predicted values were then used to rescale the synthetic dose images up to realistic dose levels. The regression model was trained on image data that were extracted from the DICOM headers of images, along with calculated values from the CT images themselves. DICOM header data used were reconstruction diameter, table height, X-ray tube current and slice location, while calculated quantities included patient width in the x dimension of the axial plane, patient width in the y dimension of the axial plane and water equivalent diameter (WED). The calculated variables were calculated by segmenting the CT images using computer vision (CV) methods and saving the data along with DICOM header data f
Πως επηρεάζουν τα παρεμβαλλομενα σμήνη γαλαξιών την πιθανότητα εμφάνισης βαρυτικών φακών σε κλίμακα milliarcsecond για μακρινές συμπαγείς ραδιοφωνικές πηγές;
No full textGravitational millilensing occurs when compact objects—such as dark matter halos or supermassive black holes with masses between 10⁶–10⁹ M⊙ -deflect light from distant sources, producing milliarcsecond- scale lensing effects.
This study investigates whether subhalos within intervening galaxy clusters can enhance the millilensing probability compared to isolated (field) halos. By extending the framework of Loudas et al. (2022) to include a cluster contribution, we analyze how this effect depends on cluster and source redshift, cluster mass, and dark matter model, applying the method to the SMILE sample.
Our results show that clusters can modestly increase the millilensing optical depth -up to about 10% at low redshift -without dominating the total probability, indicating that clusters slightly modify but do not drive the overall millilensing signal.Φαινόμενα βαρυτικών μιλι-φακών (millilensing) προκύπτουν όταν συμπαγή αντικείμενα, όπως δομές σκοτεινής ύλης (halos) ή υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με μάζες μεταξύ 10⁶–10⁹ M⊙, εκτρέπουν το φως μακρινών πηγών, παράγοντας εικόνες σε κλίμακα μερικών milliarcsecond.
Η παρούσα μελέτη διερευνά κατά πόσο μικρές δομές σκοτεινής ύλης (dark matter subhalos) που βρίσκονται μέσα σε παρεμβαλλόμενα σμήνη γαλαξιών μπορούν να ενισχύσουν την πιθανότητα εμφάνισης φαινομένων βαρυτικών μιλι-φακών σε σχέση με τις απομονωμένες δομές. Επεκτείνοντας την εργασία των Loudas et al. (2022) ώστε να περιλαμβάνει τη συνεισφορά των γαλαξιακών σμηνών, εξετάζουμε την εξάρτηση του φαινομένου από την ερυθρομετατόπιση του γαλαξιακού σμήνους και της πηγής, τη μάζα του σμήνους και το μοντέλο σκοτεινής ύλης, εφαρμόζοντας τη μεθοδολογία μας στο δείγμα παρατηρήσεων του προγράμματος SMILE.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα γαλαξιακά σμήνη μπορούν να αυξήσουν το οπτικό βάθος -έως περίπου 10% σε χαμηλές ερυθρομετατοπίσεις- χωρίς όμως να κυριαρχούν στη συνολική πιθανότητα, υποδεικνύοντας ότι η επίδρασή τους είναι μικρή αλλά μη αμελητέα
Iron Speciation in atmospheric samples (aerosols and wet deposition) in the NE Mediterranean.
Get PDFΗ παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στον ειδοπροσδιορισμό των
μορφών σιδήρου (Fe) σε ατμοσφαιρικά δείγματα της Ανατολικής Μεσογείου, με
στόχο τη διερεύνηση της χημείας και της διαλυτότητας του Fe σε αιωρούμενα
σωματίδια (PM10) και δείγματα υγρής εναπόθεσης. Η μεθοδολογία της μελέτης
βασίστηκε στη συλλογή και ανάλυση 64 δειγμάτων υγρής εναπόθεσης από τον
σταθμό της Φινοκαλιάς (2020–2024) και 116 δειγμάτων αιωρούμενων σωματιδίων
PM10 από τον σταθμό του κέντρου του Ηρακλείου (2022–2023). Η ανάλυση
πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο της φερροζίνης, η οποία επιτρέπει την
ποσοτικοποίηση του διαλυτού σιδήρου και τη διάκριση των οξειδωτικών
καταστάσεων Fe2+ (Fe(II)) και Fe3+ (Fe(III)). Η προσέγγιση αυτή παρέχει μια πιο
ολοκληρωμένη εικόνα της κατανομής και της διαλυτότητας του στοιχείου σε
σύγκριση με προηγούμενες μελέτες που περιορίζονταν στον συνολικό ή τον διαλυτό
σίδηρο.
Τα αποτελέσματα υγρής εναπόθεσης (2020-2024) συγκρίθηκαν με τα
δεδομένα που υπήρχαν από παλιότερες μελέτες (2004-2019) με σκοπό την
διερεύνηση πιθανών αλλαγών που παρουσιάζονται χρονολογικά και επηρεάζουν την
κατανομή του σιδήρου και άρα την βιοδιαθεσιμότητα του στο υδάτινο οικοσύστημα.
Συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε σημαντική πτώση στην μέση διαλυτότητα του σιδήρου
(μέση τιμή: 5.5) στο νεότερο διάστημα 2020-2024, η οποία οφείλεται στην άνοδο που
έχει δείξει το pH την τελευταία 25ετία. Επιπλέον, συζητήθηκε ο λόγος Fe(II)/DSRFe
ο οποίος συγκριτικά με παλαιότερες μελέτες συνεχίζει να εμφανίζει πτωτική τάση
(μέση τιμή: 66±22%, διάμεση τιμή: 65%, κλίση: 0.54, R2 =0.93) παραμένοντας όμως
σταθερά πάνω από το 50%. Παράλληλα, συσχετίστηκε με το εύρος pH. Έτσι,
διαπιστώθηκε ότι παρότι, όσο το pH αυξάνεται, ο Fe(II) και ο DSRFe μειώνονται με
αποτέλεσμα την μείωση του λόγου Fe(II)/DSRFe, για pH>7 αρχίζει ξανά η άνοδος
του λόγου εξαιτίας της καθίζησης του Fe(III) και άρα μείωσης του DSRFe με τον
Fe(II) να μην παρουσιάζει σημαντική απόκλιση.
Τα αποτελέσματα των αιωρούμενων σωματιδίων PM10 (2022-2023) ανέδειξαν
σημαντικές παρατηρήσεις όσον αφορά την μηνιαία και εποχιακή τάση τόσο των
διαλυτών μορφών σιδήρου όσο και του συνολικού. Για τον συνολικό σίδηρο, TFe,
χρησιμοποιήθηκαν ήδη υπάρχοντα δεδομένα που είχαν ληφθεί μέσω ICP-MS. Έτσι,
διαπιστώθηκε ότι τους θερινούς μήνες ο διαλυτός σίδηρος είναι αυξημένος πιθανόν
λόγω της αύξησης του Fe(II) λόγω φωτοχημείας. Στην προσπάθεια να ερμηνευθεί η
εποχιακή τάση που εμφανίζεται, εξετάστηκε επιπλέον και η ιοντική σύσταση των
σωματιδίων. Αυτό έδωσε σημαντικές πληροφορίες τόσο για την προέλευση των
σωματιδίων PM10 τα οποία παρουσίασαν ισχυρή συσχέτιση με τα κατιόντα ασβεστίου
(R2 =0.81) γεγονός που αποδεικνύει την κοινή εδαφική προέλευση των δύο
συστατικών, συνολικού σιδήρου, TFe και nss-Ca2+, ενώ παράλληλα το ίδιο
συμπέρασμα διασταυρώθηκε και με τον Συντελεστή Εμπλουτισμού (Enrichment
Factor, EF) ο οποίος προσδιορίστηκε ίσος με 2.70. Στην συνέχεια, προκειμένου να
εξεταστεί ο ρόλος της φωτοχημείας στον ειδοπροσδιορισμό του Fe, εξετάστηκε η
συσχέτιση του Fe(II) με τα οξαλικά ιόντα όπου παρατηρήθηκε εποχιακή διακύμανση
με μέγιστο τους θερινούς μήνες. Τέλος, καθώς η διαλυτότητα έχει πολύ σημαντικό
ρόλο στον προσδιορισμό της βιοδιαθεσιμότητας του σιδήρου, αναλύθηκε η
συσχέτιση της με το ιοντικό ισοζύγιο της ατμόσφαιρας που χρησιμεύει ως δείκτης της
οξύτητας των σωματιδίων. Έτσι, ερμηνεύεται ότι σε περισσότερο όξινες συνθήκες η
διαλυτότητα του σιδήρου αυξάνεται.
Τέλος τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας συγκρίθηκαν με παλαιότερες
έρευνες τόσο για σωματίδια PM10 όσο και για PM2.5 σε διαφορετικές περιοχές ώστε
να συζητηθούν ομοιότητες και τυχόν διαφορές που εμφανίζονται
Gender inequalities in the Greek Police
No full textΗ ισότητα των φύλων αποτελεί μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις της σύγχρονης κοινωνικής και θεσμικής ζωής. Ειδικά σε επαγγέλματα που έχουν ιστορικά αναπτυχθεί με ανδροκεντρικά πρότυπα και πρακτικές, όπως η Αστυνομία, οι έμφυλες ανισότητες αποκτούν ιδιαίτερη σημασία, καθώς αντανακλούν όχι μόνο τις εργασιακές σχέσεις, αλλά και τις κοινωνικές αντιλήψεις γύρω από την εξουσία, τον έλεγχο και τη νομιμοποίηση των θεσμών. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τις μορφές και τις εκφάνσεις των έμφυλων διακρίσεων στην Ελληνική Αστυνομία, με σκοπό να αναδείξει τον τρόπο με τον οποίο η οργανωτική δομή, η κουλτούρα και ο έμφυλος καταμερισμός εργασίας συμβάλλουν είτε στη διατήρηση είτε στην αμφισβήτηση αυτών των ανισοτήτων. Η έρευνα στηρίζεται σε βιβλιογραφική ανασκόπηση και σε ανάλυση τεκμηρίων. Ειδικότερα, διερευνώνται θέματα όπως οι μορφές διακρίσεων στον επαγγελματικό χώρο, η σεξουαλική παρενόχληση, η μητρότητα ως παράγοντας άνισης μεταχείρισης, το φαινόμενο της «γυάλινης οροφής» και οι μηχανισμοί κοινωνικοποίησης που ενισχύουν την ανδροκρατούμενη επαγγελματική κουλτούρα. Τα ευρήματα δείχνουν ότι, παρά την αυξανόμενη συμμετοχή των γυναικών στην Ελληνική Αστυνομία, οι έμφυλες ανισότητες παραμένουν παρούσες σε πολλαπλά επίπεδα. Η πρόσβαση σε θέσεις υψηλού κύρους εξακολουθεί να είναι περιορισμένη για τις γυναίκες, ενώ η επαγγελματική τους ανέλιξη παρεμποδίζεται από θεσμικούς και άτυπους φραγμούς. Παράλληλα, η κουλτούρα της Αστυνομίας, διαποτισμένη από στερεότυπα και πρότυπα ηγεμονικής αρρενωπότητας, τείνει να αναπαράγει μορφές διάκρισης. Η συγκεκριμένη μελέτη μέσω της βιβλιογραφίας βοήθησε στην κατανόηση των έμφυλων διακρίσεων και η έρευνα τεκμηρίων παρείχε ενδείξεις σχετικά με τις έμφυλες διακρίσεις στην Ελληνική Αστυνομία.Gender equality represents one of the most pressing challenges of contemporary social and institutional life. This issue is particularly salient in professions that have historically developed around male-centered norms and practices, such as policing, where gender inequalities not only shape professional relations but also mirror broader social perceptions of authority, control, and the legitimacy of institutions. Against this backdrop, the present thesis investigates the forms and expressions of gender discrimination within the Hellenic Police. Its objective is to illuminate the ways in which organizational structures, institutional culture, and the gendered division of labor contribute either to the persistence or to the contestation of these inequalities. The study draws upon an extensive literature review and documentary analysis. It explores a range of critical themes, including workplace discrimination, sexual harassment, motherhood as a source of unequal treatment, the “glass ceiling” phenomenon, and the mechanisms of socialization that perpetuate a male-dominated professional culture. The findings suggest that, despite the increasing participation of women in the Hellenic Police, gender inequalities remain deeply entrenched at multiple levels. Women’s access to senior positions continues to be restricted, and their career advancement is obstructed by both formal institutional barriers and informal constraints. Moreover, the police culture—imbued with stereotypes and ideals of hegemonic masculinity—tends to reproduce discriminatory practices, Through the integration of literature and documentary evidence, this study provides insights into the persistence of gender-based discrimination and highlights the structural and cultural factors that shape the professional experiences of women police officers in Greece
Μελέτη των πτητικών οργανικών ενώσεων (VOCS) στη Δυτική Μεσόγειο
No full textMediterranean forests emit biogenic volatile organic compounds (BVOCs) that significantly
influence atmospheric chemistry and ecosystem functioning. Due to high solar radiation and the
highly important anthropogenic emissions of atmospheric pollutants in the Western
Mediterranean Basin, photochemical activity is enhanced, favouring the formation of ozone and
secondary organic aerosols. In this study, we conducted VOC ambient mixing ratio measurements
during the summer period from 2021 to 2023, monitored by Proton Transfer Reaction Mass
Spectrometry (PTR-MS), at the Montseny Natural Park, a Mediterranean forest 60 km from the
Barcelona urban area. Surprisingly, during heat wave conditions, a toluene early morning peak of
0.23 (interquartile range 0.18) ppbv was observed. These early morning peaks were associated
with prolonged high temperatures (approximately 5ºC higher than non-peak days) and
persistently higher vapour pressure deficit (approximately 877 Pa higher as compared to non-
peak days), suggesting a potential link to vegetation drought stress. Cross-validation of
measurements with Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) enhanced data reliability.
Analysis of the meteorology and the variability of other atmospheric pollutants at the site
allowed to attribute these peaks to local biogenic sources. These findings suggest that early
morning toluene peaks may serve as a potential indicator of the vulnerability of Mediterranean
forests to climate-induced stressors.Mediterranean forests emit biogenic volatile organic compounds (BVOCs) that significantly
influence atmospheric chemistry and ecosystem functioning. Due to high solar radiation and the
highly important anthropogenic emissions of atmospheric pollutants in the Western
Mediterranean Basin, photochemical activity is enhanced, favouring the formation of ozone and
secondary organic aerosols. In this study, we conducted VOC ambient mixing ratio measurements
during the summer period from 2021 to 2023, monitored by Proton Transfer Reaction Mass
Spectrometry (PTR-MS), at the Montseny Natural Park, a Mediterranean forest 60 km from the
Barcelona urban area. Surprisingly, during heat wave conditions, a toluene early morning peak of
0.23 (interquartile range 0.18) ppbv was observed. These early morning peaks were associated
with prolonged high temperatures (approximately 5ºC higher than non-peak days) and
persistently higher vapour pressure deficit (approximately 877 Pa higher as compared to non-
peak days), suggesting a potential link to vegetation drought stress. Cross-validation of
measurements with Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) enhanced data reliability.
Analysis of the meteorology and the variability of other atmospheric pollutants at the site
allowed to attribute these peaks to local biogenic sources. These findings suggest that early
morning toluene peaks may serve as a potential indicator of the vulnerability of Mediterranean
forests to climate-induced stressors
A fashion designer of the city of Rethymno : the biography of Takis Hasikos
Get PDFΗ παρούσα μελέτη διεξήχθη με βάση τις αρχές της βιογραφικής μεθόδου, μελετώντας το κοινωνικό φαινόμενο της μοδιστρικής ως μορφή «μαστορικής» (bricolage) και τον μόδιστρο Τάκη Χάσικο ως «μάστορα» (bricoleur). Μέσα από τη βιωμένη εμπειρία της μοδιστρικής του οικιακού εργαστηρίου, εξετάζονται οι έμφυλες και ταξικές διαστάσεις αυτής της εργασίας καθώς και οι μεταβολές στην αισθητική και κοινωνικές σχέσεις. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο πώς η μοδιστρική, ως άτυπη, χαμηλού κύρους και έμφυλα φορτισμένη εργασία, αποτέλεσε έναν χώρο κοινωνικής διαπραγμάτευσης και πολιτισμικής έκφρασης. Παράλληλα, στόχος της μελέτης είναι η διερεύνηση της συνεισφοράς του μόδιστρου Τάκη Χάσικου στην τοπική πολιτισμική ταυτότητα του Ρεθύμνου. Ο Χάσικος υπήρξε ο πρώτος επαγγελματίας του χώρου που ανέδειξε τη μοδιστρική σε μορφή τέχνης, συνδυάζοντας την τεχνική δεξιοτεχνία με καλλιτεχνική έκφραση, αφήνοντας ισχυρό πολιτιστικό αποτύπωμα. Το ερευνητικό υλικό περιλαμβάνει δημοσιεύματα από τον τοπικό τύπο και το διαδίκτυο, προφορικές αφηγήσεις, καθώς και το προσωπικό αρχείο του βιογραφούμενου, το οποίο φυλάσσεται από τους συγγενείς του. Η ανάλυση του υλικού πραγματοποιήθηκε με ποιοτικές μεθόδους, εστιάζοντας σε βιογραφικές αφηγήσεις, τεκμήρια της καθημερινής του εργασίας και φωτογραφίες από τις δημιουργίες και τα πατρον του.This study was conducted following the principles of the biographical method, focusing on the social phenomenon of dressmaking as a form of "craftsmanship" (bricolage) and on the figure of the tailor Takis Hasikos as a "master" bricoleur. Through the lived experiences of female dressmakers, particularly within the domestic workshop, the research explores gendered and class-based dimensions of their labor (Baines, 1998), as well as the periodic transformations in productive and broader social relations throughout their lives (Hareven, 2000). Special attention is given to how these women navigated their role within a low-status, informal, and feminized occupation, often perceived as non-productive and confined to the domestic sphere (Oakley, 1974; McDowell, 1999; DeVault, 1991). A parallel aim of the study is to examine the contribution of tailor Takis Hasikos to the cultural identity of Rethymno. As the first professional in his region to elevate dressmaking to an artistic practice, Hasikos is recognized for his innovative integration of craftsmanship and artistic expression, leaving a lasting cultural imprint. The research material includes local newspaper articles, online sources, oral narratives, and Hasikos’s personal archive preserved by his relatives. This material was analyzed using qualitative methods, focusing on biographical narratives, workshop documentation, and photographs of his handcrafted creations and design sketches
Development of fully chemically modified siRNAs targeting NRIP1 and its role in modulating thermogenesis
No full textΗ παγκόσμια αύξηση της παχυσαρκίας και του διαβήτη υπογραμμίζει την επείγουσα ανάγκη για νέες μεταβολικές θεραπείες. Η σίγαση του NRIP1, ενός βασικού μεταγραφικού συν-καταστολέα της θερμογένεσης, αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη θεραπευτική προσέγγιση για την ενίσχυση των μπεζ λιποκυττάρων και τη βελτίωση της μεταβολικής υγείας. Μετά από διαλογή διαφορετικών αλληλουχιών siRNAs, εντοπίστηκε το NRIP1-2669 ως ο πιο ισχυρός υποψήφιος για τη σίγαση του mRNA του NRIP1. Αυτό το siRNA περιλαμβάνει επίσης πλήρεις χημικές τροποποιήσεις, όπως αντικατάσταση ριβόζης με 2′-O-μεθυλο και 2′-φθορο, φωσφοροθειαϊκές ομάδες, καθώς και εκτεταμένες με νουκλεϊκά οξέα (exNA) τροποποιήσεις, οι οποίες ενισχύουν τη σταθερότητα, την αποτελεσματικότητα και την ανθεκτικότητα έναντι νουκλεασών. Το NRIP1-2669 σιγεί αποτελεσματικά την έκφραση του NRIP1 σε ανθρώπινα λιποκύτταρα, προκαλώντας έντονη επαγωγή του UCP1, του καθοριστικού δείκτη θερμογένεσης. Αυτό το αποτέλεσμα διατηρήθηκε σε λιποκύτταρα που προήλθαν από διαφορετικούς ανθρώπινους ασθενείς, καθώς και σε επαγωγή του NRIP1-2669 σε ώριμα ανθρώπινα λιποκύτταρα, όπου η επίδραση του, τόσο στη σίγαση του γονιδίου, όσο και την επαγωγή του UCP1, ήταν σταθερή με τα προηγούμενα αποτελέσματα. Επιπλέον, ο συνδυασμός της σίγασης του NRIP1 με τη διέγερση της οδού cAMP αύξησε περαιτέρω την έκφραση των θερμογενετικών γονιδίων, υποδεικνύοντας συνεργιστικό αποτέλεσμα μεταξύ λιπόλυσης και θερμογένεσης. Το 2669-NRIP1(exNA) παρουσιάζει επίσης παρατεταμένη δραστικότητα, παραμένοντας ενεργό στη σίγαση γονιδίων και στην επαγωγή της θερμογένεσης για 30 ημέρες, με ταυτόχρονες μορφολογικές αλλαγές χαρακτηριστικές των μπεζ λιποκυττάρων. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το NRIP1-2669(exNA) αποτελεί ένα σταθερό και ισχυρό siRNA για την πρόκληση θερμογένεσης μέσω της σίγασης του NRIP1. Η παρούσα έρευνα αναδεικνύει το NRIP1 ως πιθανό μοριακό στόχο για θεραπείες βασισμένες στην σίγαση γονιδίων μέσω siRNA και τοποθετεί το NRIP1-2669(exNA) ως πιθανό υποψήφιο για μελλοντικές μελέτες τόσο σε ποντίκια τόσο και σε μία δυνητική κλινική εφαρμογή σε ανθρώπους για θεραπεία μεταβολικών νόσων.Global obesity and diabetes prevalence highlight an urgent need for novel metabolic therapies. Silencing NRIP1, a key transcriptional corepressor of thermogenesis, is a promising therapeutic approach to enhance adipocyte beiging and improve metabolic health. In a high-throughput siRNA screen we conducted, NRIP1-2669 was identified as the most potent candidate for silencing NRIP1 mRNA. This siRNA also contains fully chemical modifications, including 2′-O-methyl and 2′-fluoro ribose replacement, phosphorothioate, and extended nucleic acid (exNA) modification, which enhance stability, efficacy, and nuclease resistance. NRIP1-2669 effectively silences NRIP1 expression in human adipocytes, inducing dramatic induction of UCP1, the defining thermogenic marker. This effect is also sustained in adipocytes derived from different human patients. Moreover, combining the silencing of NRIP1 with stimulation of the cAMP pathway further increases the expression of thermogenic genes, indicating a synergistic effect between lipolysis and thermogenesis. 2669-NRIP1(exNA) possess sustained activity, with silencing of NRIP1 mRNA and thermogenic induction of UCP1 for at least 30 days, with concomitant morphological changes reflective of beige adipocytes. In summary, the results show that NRIP1-2669(exNA) is a stable and potent siRNA compound that triggers thermogenesis via silencing NRIP1. The present research highlights NRIP1 as a possible molecular target for RNA interference–based treatments and positions NRIP1-2669(exNA) as a possible candidate for future in vivo studies and potential clinical utility in the treatment of metabolic diseases
RAiSD-AI. Ένα δημογραφικά ευαισθητοποιημένο πλαίσιο για την αυτόματηεπιλογή μοντέλων CNN στην ανίχνευση επιλεκτικών σαρώσεων
No full textΗ ανίχνευση επιλεκτικών σαρώσεων αποτελεί κεντρικό πρόβλημα στη γενετική
πληθυσμών· ωστόσο, η ακρίβεια της συμπερασματολογίας συχνά μειώνεται υπό σύν-
θετες δημογραφικές ιστορίες. Τα κλασικά εργαλεία βασίζονται σε προκαθορισμένα
συνοπτικά στατιστικά που συμπιέζουν τα γονιδιωματικά δεδομένα σε χαμηλοδιάστα-
τα διανύσματα χαρακτηριστικών. Παρότι υπολογιστικά αποδοτικά, τα στατιστικά
αυτά μπορεί να χάνουν χωρική πληροφορία και να μειώνουν την ευαισθησία όταν
το μοντέλο είναι εσφαλμένα προδιαγεγραμμένο. Το RAiSD-AI αντιμετωπίζει αυτόν
τον περιορισμό χρησιμοποιώντας συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα (CNN) για την άμεση
αναγνώριση αποτυπωμάτων σαρώσεων από δεδομένα που προσομοιώνονται υπό ποι-
κίλα δημογραφικά και επιλογικά καθεστώτα. Παλαιότερες υλοποιήσεις απαιτούσαν
εκτεταμένες εκστρατείες προσομοιώσεων και εκπαίδευση μοντέλων ανά χρήστη.
Το προτεινόμενο πλαίσιο αυτοματοποιεί τόσο την επιλογή μοντέλου όσο και την
εξαγωγή συμπερασμάτων μέσω ενός δημογραφικά ευαισθητοποιημένου σχεδιασμο-
ύ. Εκτιμά το φάσμα συχνοτήτων θέσεων (SFS) από τα δεδομένα του χρήστη, το
συγκρίνει με μια βιβλιοθήκη αναφοράς από προεκπαιδευμένα δημογραφικά μοντέλα
και αναθέτει την πλησιέστερη αντιστοιχία για σάρωση σε επίπεδο γονιδιώματος. Η
προσέγγιση αυτή ευθυγραμμίζει κάθε ανάλυση με το εξελικτικό της υπόβαθρο, ενώ
καταργεί την ανάγκη εκπαίδευσης από την πλευρά του χρήστη. Το RAiSD-AI Web,
μια διαδικτυακή υλοποίηση του πλαισίου, τυποποιεί τη ροή εργασίας και διασφαλίζει
μεθοδολογική συνέπεια μεταξύ αναλύσεων.
Συνολικά, οι εξελίξεις αυτές καθιστούν το RAiSD-AI Web ένα επεκτάσιμο και
δημογραφικά ευαισθητοποιημένο πλαίσιο για την ανίχνευση επιλεκτικών σαρώσεων
με βαθιά μάθηση, διευρύνοντας την εφαρμοσιμότητά του σε διαφορετικά είδη και
δημογραφικά σενάρια.Detecting selective sweeps is a central problem in population genetics; however, inference
accuracy often declines under complex demographic histories. Classical tools
rely on predefined summary statistics that compress genomic data into low-dimensional
feature vectors. While computationally efficient, these statistics can lose spatial information
and reduce sensitivity under model misspecifications. RAiSD-AI addresses this
limitation by using convolutional neural networks (CNNs) to identify sweep signatures
directly from data simulated under diverse demographic and selective regimes. Earlier
implementations required large simulation campaigns and user-specific model training.
The framework introduced in this study automates both model selection and inference
through a demography-aware design. It estimates the site frequency spectrum
(SFS) from user data, compares it to a reference library of pre-trained demographic
models, and assigns the closest match for genome-wide scanning. This approach aligns
each analysis with its evolutionary background, while removing the need for user-side
training. RAiSD-AI Web, an online implementation of the framework, standardizes the
workflow and ensures methodological consistency across analyses.
Together, these developments establish RAiSD-AIWeb as a scalable and demographyaware
framework for deep-learning-based selective sweep detection, broadening its applicability
across species and demographic scenarios
Deciphering the role of fibroblast-like synoviocytes in rheumatoid arthritis pathogenesis and the therapeutic impact of JAK inhibition
No full textΗ ρευματοειδής αρθρίτιδα (ΡΑ) προκαλείται από την επίμονη φλεγμονή του αρθρικού υμένα και την παθολογική ενεργοποίηση των αρθρικών ινοβλαστών. Παραμένει κύρια αιτία χρόνιας αναπηρίας παγκοσμίως, με προοδευτική καταστροφή των αρθρώσεων, άλγος και απώλεια λειτουργικότητας, παρά τις προόδους στις ανοσοτροποποιητικές θεραπείες. Η παρούσα μελέτη αξιολόγησε τις επιδράσεις της αναστολής JAK κινασών με τη baricitinib σε δύο πειραματικά μοντέλα αρθρίτιδας σε ποντίκια, με εστίαση στην εξέλιξη της νόσου, τη ρύθμιση του ανοσοποιητικού και την ενεργοποίηση του στρώματος. Χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο K/BxN, που αναπαριστά χρόνια, αυτόματη αρθρίτιδα, και το μοντέλο αρθρίτιδας επαγόμενης από μεταφορά ορού (STIA), που αναπαριστά οξεία, παροδική φλεγμονή. Η θεραπεία με baricitinib δεν οδήγησε σε στατιστικά σημαντική μείωση της κλινικής βαρύτητας ή της ιστοπαθολογίας της αρθρίτιδας σε σύγκριση με τις ομάδες ελέγχου στο χρόνιο μοντέλο· ωστόσο, στο STIA παρατηρήθηκε σαφής μείωση της κλινικής βαθμολογίας με την πάροδο του χρόνου υπό θεραπεία. Η ανάλυση των ανοσολογικών διαμερισμάτων αποκάλυψε ήπιες, εξαρτώμενες από το πλαίσιο μεταβολές στις συχνότητες μονοκυττάρων και μακροφάγων, χωρίς ενδείξεις γενικευμένης ανοσοκαταστολής. Επιπλέον, η κυτταρομετρική ανάλυση ροής των συναρθρικών ιστών έδειξε μόνο μικρές και μη συνεπείς μεταβολές στη σύσταση των υποπληθυσμών των αρθρικών ινοβλαστών, με σημαντική μείωση της έκφρασης ICAM-1 στα PDPN⁺ κύτταρα στο χρόνιο μοντέλο. Ex vivo, η baricitinib μετρίασε την TNF-επαγόμενη αύξηση του ICAM-1 σε PDPN⁺ FLS, και επέφερε σταθερή καταστολή της έκκρισης IL‑6. Αντιθέτως, η μονοθεραπεία με baricitinib σε μη διεγερμένες καλλιέργειες οδήγησε σε αυξημένη παρουσία ICAM-1 σε PDPN⁺ κύτταρα, με τα επίπεδα IL-6 να παραμένουν σταθερά. Η απεικόνιση με συνεστιακή μικροσκοπία επιβεβαίωσε η στενή χωρική συνύπαρξη ενεργοποιημένων στρωματικών και ανοσοποιητικών κυττάρων σε φλεγμαίνοντες υμένες, χωρίς εμφανείς δομικές διαφορές μεταξύ των θεραπευτικών ομάδων. Συνολικά, τα ευρήματα αυτά υποδεικνύουν ότι, υπό τις συγκεκριμένες συνθήκες, η baricitinib ασκεί περιορισμένες επιδράσεις στη φλεγμονή της άρθρωσης και την αναδιαμόρφωση του στρώματος, αναδεικνύοντας τις προκλήσεις στη μετάφραση στοχευμένων μοριακών θεραπειών σε σαφή ιστολογική ή κλινική βελτίωση σε πειραματικά μοντέλα ΡΑ.Rheumatoid arthritis (RA) is driven by persistent synovial inflammation and the pathological activation of fibroblast-like synoviocytes (FLS). It remains a major cause of chronic disability worldwide, characterized by progressive joint damage, pain, and loss of function, despite advances in immunomodulatory therapies. This study evaluated the effects of JAK inhibition via baricitinib in two murine models of arthritis, focusing on disease progression, immune modulation, and stromal activation. The models employed were the K/BxN model for chronic, spontaneous arthritis and the serum‑transfer‑induced arthritis (STIA) model for acute, transient inflammation. Baricitinib treatment did not yield statistically significant reductions in clinical arthritis severity or joint histopathology compared to controls in the chronic model; however, in STIA, a clear decline in clinical score was observed over time under treatment. Analysis of immune compartments revealed modest, context-dependent alterations in monocyte and macrophage frequencies, but no broad immune suppression was detected. Moreover, flow cytometric profiling of synovial tissues showed only minor and inconsistent shifts in FLS subset composition, with a significant decrease of ICAM-1 expression in PDPN+ cells in the setting of chronic arthritis. Ex vivo, baricitinib had a moderate effect on TNF-induced upregulation of ICAM-1 in PDPN+ FLS, along with a sustainable suppression of IL-6 secretion. Conversely, baricitinib monotherapy in unstimulated FLS resulted in increased ICAM-1 presence in PDPN+ cells, accompanied by stable IL-6 levels. Confocal imaging confirmed the coexistence of activated stromal and immune cells within inflamed synovia but did not reveal substantial differences between treatment groups. Overall, these findings indicate that under the studied conditions, baricitinib exerts limited effects on joint inflammation and stromal remodeling, highlighting challenges in translating targeted molecular therapies into robust histological or clinical improvement in experimental R