Hellenic National Archive of Doctoral Dissertations
Not a member yet
56257 research outputs found
Sort by
Die Auswirkung alternativer Trainingsmethoden auf die Verbesserung der Schnelligkeit im Fußball
No full textThe aim of the present study was to examine the effect of four alternative training methods on improvement of straight and with change of direction (Cod) speed of youth soccer players. An aliquot aim was to examine the effect on improvement of power and maximal strength of the lower limbs. The sample consisted of 67 soccer players aged 14-16. The first training method involved the application from the experimental group (EG) of additional weight shorts of 300 gr (AWS) on the quadriceps femoris muscles and their participation in typical soccer training. The second method involved the application from the EG of the same shorts and their participation in a combined strength/speed/soccer training. The third and fourth methods involved the application of the EG of vertical and horizontal plyometric exercises respectively in typical soccer training. The intervention programs lasted 12 weeks during the in-season period. The participants were assessed before each intervention program and after 12 and 16 weeks respectively. The common assessing variables of all programs were: height, weight, body mass index, waist circumference, power and maximum strength of the lower extremities. In the first program additionally: 10- and -30-m straight-sprint, Cod (right/left turn) and agility/ball technique. In the following programs additionally: best/mean/total performance of six repeated straight sprints and with Cod and the fatigue index. The analysis of variance of repeated measures was used. The results of the first program showed a statistically significant improvement of the EG compared to the control group (CG) in power and maximum strength of the lower extremities, of the second program in the best sprint performance, in the fatigue index, in power and maximum strength of the lower extremities and of the third program in the straight and with Cod best/mean/total sprint performance of six repeated sprints, in the fatigue index, in power and maximum strength of the lower extremities. It is concluded that such interventional programs during the in-season lead to improvements in straight as well as in Cod speed and additional parameters of physical performance, while also contributing positively to injury prevention.Σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν η διερεύνηση της επίδρασης τεσσάρων εναλλακτικών μεθόδων προπόνησης στη βελτίωση της ταχύτητας σε ευθεία και με αλλαγή κατεύθυνσης (ΑΚ) νεαρών ποδοσφαιριστών. Επιμέρους σκοπός αποτέλεσε η διερεύνηση στη βελτίωση της ισχύος και της μέγιστης δύναμης των κάτω άκρων. Το δείγμα αποτέλεσαν 67 ποδοσφαιριστές ηλικίας 14-16 ετών. Η πρώτη μέθοδος προπόνησης αφορούσε την εφαρμογή από την πειραματική ομάδα (ΠΟ) ενός σορτς με επιπρόσθετο βάρος 300 gr (ΣΕΒ) στους τετρακέφαλους μηριαίους μυς και τη συμμετοχή σε τυπικές προπονήσεις ποδοσφαίρου. Η δεύτερη μέθοδος αφορούσε την εφαρμογή από την ΠΟ του ίδιου σορτς και τη συμμετοχή σε συνδυαστική προπόνηση δύναμης/ταχύτητας/ποδοσφαίρου. Η τρίτη και τέταρτη μέθοδος αφορούσε την πραγματοποίηση από τις δύο ΠΟ κάθετων και οριζόντιων πλειομετρικών ασκήσεων αντίστοιχα, στις τυπικές προπονήσεις ποδοσφαίρου. Τα παρεμβατικά προγράμματα πραγματοποιήθηκαν στην αγωνιστική περίοδο και ήταν διάρκειας 12 εβδομάδων. Οι συμμετέχοντες αξιολογήθηκαν πριν από κάθε παρεμβατικό πρόγραμμα και μετά από 12 και 16 εβδομάδες αντίστοιχα. Οι κοινές μεταβλητές αξιολόγησης όλων των προγραμμάτων ήταν: ύψος, βάρος, δείκτης μάζας σώματος, περιφέρεια μέσης, ισχύς και μέγιστη δύναμη των κάτω άκρων. Στο πρώτο πρόγραμμα επιπλέον: η ταχύτητα των 10- και 30-m ευθεία, ΑΚ (δεξιά/αριστερή στροφή) και ευκινησία/τεχνική με τη μπάλα. Στα ακόλουθα προγράμματα επιπλέον: η καλύτερη επίδοση, ο μέσος όρος και το σύνολο της επίδοσης έξι επαναλαμβανόμενων ταχυτήτων σε ευθεία και με ΑΚ και ο δείκτης κόπωσης. Χρησιμοποιήθηκε η ανάλυση διακύμανσης επαναλαμβανόμενων μετρήσεων. Από τα αποτελέσματα του πρώτου προγράμματος προέκυψε στατιστικά σημαντική βελτίωση της ΠΟ συγκριτικά με την ομάδα ελέγχου (ΟΕ) στην ισχύ και στη μέγιστη δύναμη των κάτω άκρων, του δεύτερου προγράμματος στην καλύτερη επίδοση της ταχύτητας, στο δείκτη κόπωσης, στην ισχύ και στη μέγιστη δύναμη των κάτω άκρων και του τρίτου προγράμματος στην καλύτερη επίδοση, στο μέσο όρο και στο σύνολο της επίδοσης έξι επαναλαμβανόμενων ταχυτήτων σε ευθεία και με ΑΚ, στο δείκτη κόπωσης, στην ισχύ και στη μέγιστη δύναμη των κάτω άκρων. Συμπεραίνεται ότι τέτοιου είδους παρεμβατικά προγράμματα στην αγωνιστική περίοδο, οδηγούν στη βελτίωση της ταχύτητας σε ευθεία αλλά και με ΑΚ και πρόσθετων παραμέτρων της φυσικής απόδοσης, συμβάλλοντας παράλληλα θετικά και στην πρόληψη τραυματισμών.Ziel der vorliegenden Studie war es, die Auswirkungen von vier alternativen Trainingsmethoden auf die Verbesserung der linearen Sprintschnelligkeit sowie der Richtungswechselschnelligkeit (COD) bei jungen Fußballspielern zu untersuchen. Ein weiteres Ziel war die Untersuchung der Verbesserung der Explosivkraft und der Maximalkraft der unteren Extremitäten. Die Stichprobe bestand aus 67 Fußballspielern im Alter von 14 bis 16 Jahren. Die erste Trainingsmethode beinhaltete das Tragen einer Shorts mit einem Zusatzgewicht von 300 g an die Quadrizepsmuskeln der Versuchsgruppe (VG) während des regulären Fußballtrainings. Die zweite Methode umfaßte das Tragen derselben Shorts der VG und die Beteiligung in einem kombinierten Kraft-/Schnelligkeits-/Fußballtraining. Die dritte und vierte Methode betrafen die Durchführung von vertikalen bzw. horizontalen plyometrischen Übungen durch zwei verschiedene Versuchsgruppen während des regulären Fußballtrainings. Die Interventionsprogramme fanden während der Wettkampfperiode statt und dauerten 12 Wochen. Die Teilnehmer wurden vor Beginn jedes Interventionsprogramms sowie nach 12 und 16 Wochen bewertet. Die gemeinsamen Bewertungsvariablen aller Programme umfassten: Körpergröße, Körpergewicht, Body-Mass-Index, Taillenumfang, Explosivkraft und Maximalkraft der unteren Extremitäten. Im ersten Programm wurden zusätzlich folgende Parameter bewertet: Sprintschnelligkeit über 10 und 30 Meter (linear), Richtungswechselschnelligkeit (rechts/links) sowie Beweglichkeit/Technik mit dem Ball. In den folgenden Programmen wurden zusätzlich bewertet: die beste Leistung, der Durchschnitt und die Gesamtleistung von sechs wiederholten Sprints (linear und mit COD) sowie der Ermüdungsindex. Zur Auswertung wurde eine Varianzanalyse mit Messwiederholungen verwendet. Die Ergebnisse des ersten Programms zeigten eine statistisch signifikante Verbesserung der VG im Vergleich zur Kontrollgruppe (KG) hinsichtlich der Explosivkraft und der Maximalkraft der unteren Extremitäten. Im zweiten Programm wurde eine signifikante Verbesserung der besten Sprintleistung, des Ermüdungsindex, der Explosivkraft und der Maximalkraft der unteren Extremitäten festgestellt. Im dritten Programm verbesserte sich die beste Leistung, der Durchschnitt und die Gesamtleistung bei sechs wiederholten Sprints (linear und mit COD), der Ermüdungsindex sowie die Explosivkraft und Maximalkraft der unteren Extremitäten signifikant. Es wird gefolgert, dass solche Interventionsprogramme während der Wettkampfperiode zur Verbesserung der linearen Sprintschnelligkeit sowie der Richtungswechselschnelligkeit und weiterer physischer Leistungsparameter führen und gleichzeitig positiv zur Verletzungsprävention beitragen können
Clinical and pathophysiological association of cellular and humoral immune responses of proinflammatory and anti-inflammatory cell populations in patients with psoriatic arthritis and psoriasis
No full textPsoriatic disease, which includes psoriasis and psoriatic arthritis, is characterized by complex immunological mechanisms involving various subsets of CD4⁺ T cells. This dissertation investigated the dynamic changes of T helper (Th) cell subsets, including Th17, Th1, and Th17.1 cells, as well as follicular helper T cells (Tfh), which play a critical role in autoantibody production and enhancement of B cell responses. The analyses were conducted in patients with psoriatic disease at baseline and three months after initiation of biological therapy targeting the interleukin-17 pathway. Flow cytometry of peripheral blood samples enabled detailed phenotypic and quantitative characterization of the cellular subsets. The results demonstrated that early clinical response was associated with a statistically significant reduction in both Th17/Th17.1 and activated Tfh cells, underscoring the pathogenic importance of CD4⁺ T cell plasticity in psoriatic disease. The observed decrease in Tfh cells, particularly specific subpopulations, suggests a potential role in disease pathophysiology beyond the classical Th17 pathway. This study provides novel insights into cellular biomarkers of treatment response, contributes to a deeper understanding of immunological plasticity in psoriatic disease, and lays the groundwork for personalized therapeutic strategies.Η ψωριασική νόσος, που περιλαμβάνει την ψωρίαση και την ψωριασική αρθρίτιδα, χαρακτηρίζεται από πολύπλοκους ανοσολογικούς μηχανισμούς, στους οποίους συμμετέχουν ποικίλοι υποπληθυσμοί CD4⁺ T-κυττάρων. Στη διατριβή αυτή διερευνήθηκαν οι δυναμικές μεταβολές τόσο υποπληθυσμών των T βοηθητικών (Th) 17, Th1, και Th17.1 κυττάρων, όσο και των T θυλακιωδών βοηθητικών κυττάρων (Tfh), οι οποίοι διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην παραγωγή αυτοαντισωμάτων και στην ενίσχυση της Β-κυτταρικής απόκρισης. Οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν σε ασθενείς με ψωριασική νόσο κατά την έναρξη και τρεις μήνες μετά την έναρξη βιολογικής θεραπείας με αναστολείς του μονοπατιού ιντερλευκίνης 17. Η χρήση κυτταρομετρίας ροής σε δείγματα περιφερικού αίματος επέτρεψε τη λεπτομερή φαινοτυπική και ποσοτική ανάλυση των κυτταρικών υποπληθυσμών. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν ότι η πρώιμη κλινική ανταπόκριση σχετίζεται με στατιστικά σημαντική μείωση τόσο των Th17/Th17.1 όσο και των ενεργοποιημένων Tfh κυττάρων, στοιχείο που ενισχύει την παθογενετική σημασία που διαδραματίζει η πλαστικότητα των CD4⁺ T-κυττάρων στην ψωριασική νόσο. Η ελάττωση των Tfh κυττάρων, και ιδιαίτερων τους υποπληθυσμών, υποδεικνύει πιθανή εμπλοκή τους στην παθοφυσιολογία της νόσου πέραν της κλασικής Th17 οδού. Η μελέτη αυτή προσφέρει νέα δεδομένα ως προς τους κυτταρικούς βιοδείκτες ανταπόκρισης στη θεραπεία, ενώ συμβάλλει στην καλύτερη κατανόηση της ανοσολογικής πλαστικότητας στην ψωριασική νόσο και θέτει βάσεις για εξατομικευμένες θεραπευτικές στρατηγικές
Aspects of women's clothing behavior in the Pomak villages of Xanthi (19th - 21st century): the social and symbolic role of women's clothing in preserving Pomak identity
No full textThe work constitutes my personal effort to contribute to the recording and preservation of one of the many aspects of the material folk culture of the past, focusing on the mountainous region of the Pomaks of Thrace. This region, with its rich cultural heritage, offers unique opportunities for studying and understanding the traditions that shape the identity of its inhabitants. With this study, I wish to highlight the female Pomak costume, which is not just a set of clothes, but a living part of the cultural heritage of Thrace. This clothing, beyond its practical utility in covering and satisfying women's needs, reflects a strong cultural identity. Each element of it carries in its own way traditions, stories and values that have been passed down from generation to generation.Η εργασία αποτελεί την προσωπική μου προσπάθεια να συμβάλω στην καταγραφή και διάσωση μιας από τις πολλές όψεις του υλικού λαϊκού πολιτισμού του παρελθό-ντος, εστιάζοντας στην ορεινή περιοχή των Πομάκων της Θράκης. Η περιοχή αυτή, με την πλούσια πολιτιστική της κληρονομιά, προσφέρει μοναδικές ευκαιρίες για μελέτη και κατανόηση των παραδόσεων που διαμορφώνουν την ταυτότητα των κατοίκων της. Με αυτήν τη μελέτη, επιθυμώ να αναδείξω τη γυναικεία πομάκικη ενδυμασία, η οποία δεν αποτελεί απλώς ένα σύνολο ρούχων, αλλά ένα ζωντανό κομμάτι της πολιτιστικής κληρονομιάς της Θράκης. Η ενδυμασία αυτή, πέρα από την πρακτική της χρησιμότητα για την κάλυψη και την ικανοποίηση των αναγκών των γυναικών, αποτυπώνει μια ισχυρή πολιτιστική ταυτότητα. Κάθε στοιχείο της φέρει με τον τρόπο του παραδόσεις, ιστορίες και αξίες που έχουν περάσει από γενιά σε γενιά
Acute effect of short duration of classic stretching techniques and alternative yoga and pilates on flexibility and muscular power efforts in handball players
No full textAthletes, particularly in handball, tend to perform static stretches of long duration and intensity in order to prevent injury and improve performance, but several studies find worsening effects from their application. The aim of this study was to investigate- when it comes to acute conditions- the effect of nine-second classical static and dynamic stretching techniques; alternative hatha yoga and mat pilates techniques and non-stretching protocol on lower extremities and trunk joint range of motion. Also, whether this range will have a positive effect on vertical jump with and without pre-stretch, 10m and 20m sprints and agility in amateur handball players. Secondly, to investigate the effect of warm-up without stretching and 10 minutes of inactivity on the flexibility of the same joints and muscular power output abilities, given the role currently attributed to warm-up and also because in handball unlimited changes are allowed during the game and no warm-up or bench movements are allowed. Nineteen healthy handball players of the A1 and A2 national league participated voluntarily in the study. All participants performed five different protocols in random order and on different days. The four experimental protocols included stretches of a total duration of five minutes each, and the fifth included only equal duration walking which was the control protocol. The stretching protocols included: a) static stretching (1st protocol), b) dynamic stretching (2nd protocol), c) practice of hatha yoga technique (3rd protocol) and d) practice of mat pilates technique (4th protocol). Each protocol also included muscular power tests in the vertical jump with and without pre-stretch, in the 10 and 20 meter sprints and agility. In each intervention protocols, the data on the range of motion were collected six times a) at baseline, b) after a seven-minute moderate-intensity warm-up, c) after the initial muscle power performance tests, d) after performing stretches, e) after the final muscle power performance tests, and g) after ten minutes of inactivity. For the muscle power performance tests, data were collected three times: a) at the initial muscle power tests, b) at the final muscle power tests, and c) after 10 minutes of inactivity. In the control protocol data were collected in the same way, except for the stretches which were replaced by five-minute walk. Passive range of joint motion was examined in hip flexion, hip extension, hip abduction, ankle dorsiflexion, knee flexion and trunk flexion in random order, as were the tests. Measurements in the range of motion were taken with goniometers, in sprints with a photocell system and in jumps with an electronic vertical jump recording system. Analysis of variance with repeated measures to compare the protocols showed that the warm-up and initial muscle power performance tests have no effect on the improvement of the range of motion. This was significantly improved (p<0.001) by the application of either static or dynamic stretches or alternative techniques as well as the final muscle power performance tests, and is maintained improved after ten minutes of inactivity. The improvements are greater in alternative stretching techniques than in the classics, as well as between protocols. In the control protocol their range of motion is significantly improved (p<0.01 to p<0.001) only by the application of the final muscle power performance tests and maintained after ten minutes of inactivity. In the muscle power performance tests - in the 10 and 20 meter sprints , in the agility and in the vertical jump with pre-stretch - the improvements are significant (p<0.001) in all intervention protocols, but not in the vertical jump without pre-stretch. The improvements are greater in the alternative stretching techniques than they are in the classics, as they are between protocols, possibly due to the involvement of the breath. In contrast, in the control protocol walking does not positively or negatively affect any muscle power performance test. The findings of the present study provide useful information for designing appropriate exercise programs using the hatha yoga and mat pilates technique aimed at improving flexibility and muscle power performance. Also, static stretching of short duration, namely less than ten seconds, can be applied to improve flexibility and muscular power efforts.Οι αθλητές και ιδιαίτερα της χειροσφαίρισης τείνουν να εκτελούν στατικές διατάσεις μεγάλης διάρκειας και έντασης με σκοπό την πρόληψη τραυματισμών και τη βελτίωση της απόδοσης. Ωστόσο, αρκετές έρευνες δείχνουν ότι η εφαρμογή τους μπορεί να οδηγήσει σε χειροτέρευση της απόδοσης. Σκοπός της μελέτης ήταν να διερευνηθεί σε οξείες συνθήκες η επίδραση της μικρής διάρκειας εννιά δευτερολέπτων των κλασικών τεχνικών στατικής διάτασης, της δυναμικής διάτασης και των εναλλακτικών τεχνικών χάθα γιόγκα και ματ πιλάτες, όπως και πρωτόκολλο χωρίς διάταση στο κινητικό εύρος αρθρώσεων των κάτω άκρων και του κορμού. Επίσης, αν το εύρος αυτό θα έχει θετική επίδραση στην απόδοση μυϊκής ισχύος, όπως στο κατακόρυφο άλμα με και χωρίς προδιάταση, στα σπριντ 10 και 20 μέτρων και αλλαγής κατεύθυνσης σε ερασιτέχνες παίκτες χειροσφαίρισης. Δευτερευόντως, να ερευνηθεί η επίδραση της προθέρμανσης χωρίς διατάσεις και της απραξίας 10 λεπτών στην ευκαμψία των ίδιων αρθρώσεων και ικανοτήτων απόδοσης μυϊκής ισχύος, δεδομένου του ρόλου που αποδίδεται μέχρι σήμερα στην προθέρμανση και αφετέρου, επειδή στη χειροσφαίριση επιτρέπονται απεριόριστες αλλαγές στη διάρκεια του παιχνιδιού και δεν επιτρέπεται προθέρμανση. Στη μελέτη συμμετείχαν εθελοντικά δεκαεννιά υγιείς παίκτες χειροσφαίρισης της Α1 και Α2 εθνικής κατηγορίας. Όλοι οι συμμετέχοντες εκτέλεσαν πέντε διαφορετικά πρωτοκόλλα σε τυχαία σειρά και διαφορετικές ημέρες. Τα τέσσερα πειραματικά πρωτόκολλα περιλάμβαναν διατάσεις συνολικής διάρκειας πέντε λεπτών το καθένα και το πέμπτο μόνο ισόχρονη διάρκεια βάδην που αποτέλεσε το πρωτόκολλο ελέγχου. Τα πρωτόκολλα διατάσεων περιλάμβαναν: α) στατικές διατάσεις (1ο πρωτόκολλο), β) δυναμικές διατάσεις (2ο πρωτόκολλο), γ) άσκηση τεχνικής χάθα γιόγκα (3ο πρωτόκολλο) και δ) άσκηση τεχνικής ματ πιλάτες (4ο πρωτόκολλο). Σε κάθε πρωτόκολλο περιλαμβάνονταν και δοκιμασίες μυϊκής ισχύος στο κατακόρυφο άλμα με και χωρίς προδιάταση, στα σπριντ 10 και 20 μέτρων και αλλαγής κατεύθυνσης. Σε κάθε πρωτόκολλο παρέμβασης τα δεδομένα στο κινητικό εύρος συλλέγονταν έξι φορές α) στην αρχή της εφαρμογής τους, β) μετά από τροχάδην εφτά λεπτών προθέρμανσης μέτριας έντασης, γ) μετά τις αρχικές δοκιμασίες απόδοσης μυϊκής ισχύος δ) μετά την εκτέλεση διατάσεων, ε) μετά τις τελικές δοκιμασίες απόδοσης μυϊκής ισχύος και ζ) μετά τη δεκάλεπτη απραξία. Για τις δοκιμασίες απόδοσης μυϊκής ισχύος τα δεδομένα συλλέγονταν τρείς φορές α) στις αρχικές δοκιμασίες μυϊκής ισχύος, β) στις τελικές δοκιμασίες μυϊκής ισχύος και γ) μετά τα 10 λεπτά απραξίας. Στο πρωτόκολλο ελέγχου η συλλογή τους έγινε με τον ίδιο τρόπο, εκτός από τις διατάσεις που αντικαταστάθηκαν με χαλαρό βάδην πέντε λεπτών. Το κινητικό εύρος αξιολογήθηκε στην κάμψη, έκταση και απαγωγή του ισχίου, την κάμψη γόνατος, ποδοκνημικής και του κορμού σε τυχαία σειρά. Οι μετρήσεις στο κινητικό εύρος έγιναν με γωνιόμετρα, στα σπριντ με σύστημα φωτοκύτταρων και στα άλματα με ηλεκτρονικό σύστημα καταγραφής κατακόρυφης αλτικότητας. Η ανάλυση διακύμανσης με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις για τη σύγκριση των πρωτοκόλλων έδειξε, ότι η προθέρμανση και οι αρχικές δοκιμασίες απόδοσης μυϊκής ισχύος δεν έχουν καμιά επίδραση στη βελτίωση του κινητικού εύρους. Αυτό βελτιώνεται σημαντικά (p<0,001) από την εφαρμογή διατάσεων στατικού είτε δυναμικού τύπου ή των εναλλακτικών τεχνικών, καθώς και των τελικών δοκιμασιών απόδοσης μυϊκής ισχύος και διατηρείται βελτιωμένο μετά από δέκα λεπτά απραξία. Οι βελτιώσεις είναι μεγαλύτερες στις εναλλακτικές τεχνικές διάτασης, από ότι είναι στις κλασικές, όπως και μεταξύ των πρωτοκόλλων. Στο πρωτόκολλο ελέγχου το κινητικό τους εύρος βελτιώνεται σημαντικά (p<0,01 έως p<0,001) μόνο με την εφαρμογή των τελικών δοκιμασιών απόδοσης μυϊκής ισχύος και διατηρείται μετά από δέκα λεπτά απραξίας. Στις δοκιμασίες απόδοσης μυϊκής ισχύος - στα σπριντ 10 και 20 μέτρων και αλλαγής κατεύθυνσης και στο κατακόρυφο άλμα με προδιάταση - οι βελτιώσεις είναι σημαντικές (p<0,001) σε όλα τα πρωτόκολλα παρέμβασης, όχι όμως στο κατακόρυφο άλμα χωρίς προδιάταση. Οι βελτιώσεις είναι μεγαλύτερες στις εναλλακτικές τεχνικές διάτασης, από ότι είναι στις κλασικές, όπως είναι και μεταξύ των πρωτοκόλλων, πιθανά λόγω συμμετοχής της αναπνοής. Αντίθετα στο πρωτόκολλο ελέγχου, το χαλαρό βάδην δεν επηρεάζει θετικά ή αρνητικά καμιά δοκιμασία απόδοσης μυϊκής ισχύος. Τα ευρήματα της παρούσης μελέτης παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες για τον σχεδιασμό κατάλληλων προγραμμάτων άσκησης με την τεχνική χάθα γιόγκα και ματ πιλάτες που αποβλέπουν στη βελτίωση της ευκαμψίας και της απόδοσης μυϊκής ισχύος. Επίσης, μπορεί να εφαρμόζεται στατική διάταση μικρής διάρκειας κάτω των δέκα δευτερολέπτων για τη βελτίωση της ευκαμψίας και της απόδοσης μυϊκής ισχύος
The biblical perception of the Holy Sepulchre as omphalos of the christian world
No full textThis Doctoral Thesis studies the evolution and semiology of the “omphalos” (navel) in the catholicon of the Church of the Resurrection in Jerusalem. In this context, the symbolic significance of places of worship is highlighted, particularly the religious centers of Jewish and Christian faiths in the eastern Mediterranean basin, as well as the influences on ancient Israel arising from its interactions with neighboring cultures. These influences are evident in the transference of the Jebusite myth of the navel, along with the theology of Zion and the Temple of Solomon, to the concept and structure of the church of the Resurrection. Through this study, a meaningful dialogue between science and religion is cultivated. It seeks to shed light on an ontological question concerning the human being one that is linked to the origins of existence, the social and cultural dimensions of humanity, and ultimately, the eternal search for the salvation of the soul, which has as its source and point of reference the perception of the Holy Sepulchre as the omphalos of the Christian world.Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή μελετά την εξέλιξη και τη σημειολογία του «ομφαλού» στο καθολικό του Ναού της Αναστάσεως στην Ιερουσαλήμ. Στο πλαίσιο αυτό αναδεικνύονται θέματα συμβολισμού του τόπου λατρείας και ειδικότερα εκείνα των κέντρων της ιουδαϊκής και χριστιανικής πίστης στην ανατολική λεκάνη της Μεσογείου αλλά και οι επιρροές του αρχαίου Ισραήλ από τις αλληλεπιδράσεις του με γειτονικούς πολιτισμούς, οι οποίες διαφαίνονται και στη μεταφορά του μύθου των Ιεβουσαίων για τον ομφαλό, τη θεολογία της Σιών και του Ναού του Σολομώντα, στον Ναό της Αναστάσεως. Δια της μελέτης αυτής καλλιεργείται ένας ουσιαστικός διάλογος των επιστημών και των θρησκειών που ως σκοπό έχει να φωτίσει ένα οντολογικό για τον άνθρωπο θέμα που συνδέεται με την αφετηρία της ύπαρξής του, την κοινωνική και πολιτιστική διάστασή του και τέλος, την αέναη αναζήτηση της σωτηρίας της ψυχής, η οποία έχει ως πηγή και σημείο αναφοράς τη θεώρηση του Παναγίου Τάφου ως ομφαλού του χριστιανικού κόσμου
Investigation of the function and student services of teaching and learning support structures in the Greek university: a case study at the university of Patras
No full textThe purpose of this dissertation is to examine the operation of Centers for Teaching and Learning (CTL) within Greek academic institutions, the focus being on the services they can provide to their students. The main objectives are the study, presentation, codification, and critical analysis of the most prominent academic structures supporting teaching and learning on an international level, the correlation of these structures with modern educational theories, the description of their role within Greek academic institutions, the investigation of students' support needs from such structures, the exploration of the extent to which those needs are addressed by a MOOC-type model seminar offered by the CTL of the University of Patras and the assessment of the impact of such a structure on students. Initially, the dissertation was based on an investigation, study, critical analysis, and commentary on the CTLs of leading universities around the world. Simultaneously, relevant literature was reviewed to highlight indicative needs for student support. In the next phase, a questionnaire was administered, and semi-structured interviews were conducted within focus groups to investigate the support needs of students at the University of Patras. Based on the needs assessment, the review of international literature and data from various CTLs, an asynchronous MOOC-type online seminar was developed and offered to students at the University of Patras, covering the following topics: 1. University culture, 2. Time management, 3. Learning motivation, 4. Effective study techniques, 5. Exam preparation, 6. The importance of sleep and relaxation and 7. Academic behavior and integrity. After successful participation by 548 students, their forum posts, learning analytics from the online platform and responses to a feedback questionnaire were analyzed. Both qualitative (content analysis of the posts) and quantitative approaches (analysis of learning analytics and questionnaire responses) were employed. Data analysis revealed that the seminar topics aligned with the most common, significant and popular issues identified in the needs assessment. The content effectively addressed students' support needs and largely met their expectations. Participants reported satisfaction with the content and organization of the seminar, the clarity of expectations, its structure and format, the study materials and the requirements of the activities/assignments. They also felt that what they learned would significantly assist them in their academic journey, as they gained both theoretical insights and effective study strategies, which helped boost their confidence. In conclusion, based on the level of student satisfaction as reflected in the analysis of the various aspects, the online seminar —which was a central component of this dissertation— appears to have been justified in its implementation and successful in fulfilling its intended design and purpose. This finding, combined with the identified student support needs, suggests that such initiatives by a teaching and learning support structure, like CTL, can have a positive impact on the respective academic institution.Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη της λειτουργίας των Κέντρων Υποστήριξης της Διδασκαλίας και της Μάθησης (ΚΕ.ΔΙ.ΜΑ. - CTL) στο πλαίσιο λειτουργίας των ελληνικών ακαδημαϊκών ιδρυμάτων, με έμφαση στις υπηρεσίες που μπορούν να προσφέρουν στους φοιτητές τους. Κύριοι στόχοι της είναι η μελέτη, παρουσίαση, κωδικοποίηση και κριτική ανάλυση των κυριότερων ακαδημαϊκών δομών υποστήριξης της διδασκαλίας και της μάθησης σε διεθνές επίπεδο, η συσχέτιση των δομών αυτών με σύγχρονες εκπαιδευτικές θεωρίες, η περιγραφή του ρόλου αυτών των δομών στα ελληνικά εκπαιδευτικά ιδρύματα, η διερεύνηση των αναγκών υποστήριξης των φοιτητών από αυτές τις δομές, η διερεύνηση του βαθμού κάλυψης των αναγκών υποστήριξης των φοιτητών από ένα πρότυπο σεμινάριο τύπου MOOC, το οποίο προσφέρθηκε από την αντίστοιχη δομή υποστήριξης του Πανεπιστημίου Πατρών και η διερεύνηση του αντικτύπου που έχει η λειτουργία μιας τέτοιας δομής στους φοιτητές. Η εργασία αρχικά στηρίχθηκε στη διερεύνηση, τη μελέτη, την κριτική ανάλυση και τον κριτικό σχολιασμό των δομών υποστήριξης της διδασκαλίας και της μάθησης (CTL) διακεκριμένων Πανεπιστημίων ανά τον κόσμο. Παράλληλα μελετήθηκε η σχετική βιβλιογραφία, ώστε να αναδειχθούν ενδεικτικές ανάγκες υποστήριξης φοιτητών. Στο επόμενο στάδιο χορηγήθηκε ερωτηματολόγιο και διεξήχθησαν ημι-δομημένες συνεντεύξεις στο πλαίσιο ομάδων εστίασης, για να διερευνηθούν οι ανάγκες υποστήριξης φοιτητών του Πανεπιστημίου Πατρών. Με βάση τη διερεύνηση αναγκών, την ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας και δεδομένων από Κέντρα Υποστήριξης της Διδασκαλίας και Μάθησης (CTL), δημιουργήθηκε ηλεκτρονικό σεμινάριο ασύγχρονης μορφής τύπου MOOC, το οποίο προσφέρθηκε σε φοιτητές του Πανεπιστημίου Πατρών καλύπτοντας τις εξής θεματικές: 1. Πανεπιστημιακή κουλτούρα, 2. Διαχείριση του χρόνου, 3. Κίνητρα μάθησης, 4. Αποτελεσματική μελέτη, 5. Προετοιμασία για τις εξετάσεις, 6. Σημασία του ύπνου και των στιγμών χαλάρωσης και 7. Ακαδημαϊκή συμπεριφορά και ακεραιότητα.Μετά την επιτυχή παρακολούθηση του σεμιναρίου από 548 φοιτητές, αναλύθηκαν οι αναρτήσεις τους στις ομάδες συζητήσεων (forum), τα δεδομένα καταγραφής δραστηριοτήτων (learning analytics) της ηλεκτρονικής πλατφόρμας και οι απαντήσεις τους στο ερωτηματολόγιο αναγροφοδότησης. Αξιοποιήθηκε τόσο ποιοτική (ανάλυση περιεχομένου των αναρτήσεων) όσο και ποσοτική προσέγγιση (ανάλυση των δεδομένων καταγραφής δραστηριοτήτων και των απαντήσεων στο ερωτηματολόγιο). Από την ανάλυση των δεδομένων προκύπτει ότι η θεματολογία του σεμιναρίου περιστράφηκε γύρω από τα συνηθέστερα, σημαντικότερα και πιο δημοφιλή θέματα που προέκυψαν από τη διερεύνηση αναγκών. Το περιεχόμενό του κάλυψε σε ικανοποιητικό βαθμό τις ανάγκες υποστήριξης των φοιτητών. Επίσης φαίνεται να ανταποκρίθηκε σε μεγάλο βαθμό στις προσδοκίες και τις ανάγκες τους. Πιο συγκεκριμένα οι συμμετέχοντες δήλωσαν ικανοποιημένοι από το περιεχόμενο και την οργάνωσή του, τη σαφήνεια των απαιτήσεων, τη δομή, τη μορφή, το υλικό μελέτης και τις απαιτήσεις των δραστηριοτήτων/εργασιών. Παράλληλα αισθάνθηκαν πως όσα έμαθαν θα τους βοηθήσουν σημαντικά στην καθημερινή ακαδημαϊκή τους πορεία και γενικότερα στις σπουδές τους, αφού γνώρισαν τόσο θεωρητικά στοιχεία όσο και αποτελεσματικούς τρόπους και τεχνικές μελέτης, με αποτέλεσμα την ενίσχυση της αυτοπεποίθησής τους. Εν κατακλείδι, με βάση τον βαθμό ικανοποίησης των φοιτητών, όπως αποτυπώθηκε στην ανάλυση των επιμέρους θεμάτων, το ηλεκτρονικό σεμινάριο, που αποτέλεσε κεντρικό σημείο της παρούσας διατριβής, φαίνεται πως σε μεγάλο βαθμό δικαιολόγησε την υλοποίησή του και ικανοποίησε τον σκοπό σχεδιασμού και της υλοποίησής του. Αυτή η διαπίστωση σε συνδυασμό με τις ανάγκες υποστήριξης των φοιτητών οδηγούν στο συμπέρασμα ότι τέτοιες υλοποιήσεις από μια δομή υποστήριξης της διδασκαλίας και της μάθησης, όπως είναι τα ΚΕ.ΔΙ.ΜΑ. (CTL), μπορούν να έχουν θετικό αντίκτυπο για το αντίστοιχο ακαδημαϊκό ίδρυμα
Αστροφυσικές μαγνητοϋδροδυναμικές διεργασίες
No full textNeutron stars are among the most compact and highly magnetized objects in the universe, formed in the aftermath of core-collapse supernovae. Their extreme densities, relativistic gravity, and intense electromagnetic fields make them unique laboratories for studying high-energy astrophysical processes and fundamental physics. This thesis focuses on the physical structure, observational properties, and electrodynamic modeling of neutron stars, with particular emphasis on the behavior of their magnetospheres. Chapter 1 provides an overview of neutron stars, detailing their formation, internal structure (core and crust), and observational signatures across the electromagnetics pectrum, from radio and X-rays to gamma rays and optical/infrared. Gravitational wave detections and binary neutron star mergers are also reviewed as complementary probes of neutron star populations and environments. Chapter 2 introduces the theoretical framework used to model neutron star magnetospheres in the force-free regime, where electromagnetic energy dominates over inertia and pressure. The derivation and solution of the pulsar equation is presented, with a focus on idealized, axisymmetric, co-rotating magnetospheres. Attention is given to the structure of open and closed magnetic field lines, the location of the Y-point, and implications for pulsar spin-down and energy loss. Chapter 3 explores twisted magnetospheres relevant to magnetars based on the work Twisted magnetar magnetospheres. These are modeled through numerical solutions of the force-free equations including a toroidal magnetic field component confined within the closed field line region. We analyze how magnetic twist influences the size of the open-field region, enhances the spin-down rate, and modifies magnetospheric topology. These results are discussed in connection with observational phenomena such as pulsar moding, nulling, and fast radio bursts (FRBs).Chapter 4 addresses the long-standing challenge of coupling the neutron star’s interior magnetic field with its magnetosphere based on the work Interlinking internal and external magnetic fields of relativistically rotating neutron stars. A unified numerical framework is developed, solving the equilibrium equations for the stellar interior (including Hall and barotropic equilibria) alongside the external force-free magnetosphere. The resulting self-consistent solutions demonstrate how internal field configurations influence the external geometry, current structure, and spin down torque. Chapter 5 revisits the ideal force-free magnetosphere using improved numerical techniques to study the equilibrium structure near the Y-point based on the work In the pulsar Y- point. Our analysis reveals that the total electromagnetic energy exhibits a subtle minimum when the closed-line region ends at about 90% of the light cylinder radius. We argue that this energetically favorable configuration explains discrepancies between time-dependent force-free and PIC simulations. Furthermore, the topology at the Y-point resembles a T-point, with the closed region intersecting the equatorial current sheet at right angles. Chapter 6 presents a novel class of magnetospheric solutions, based on the work A New Solution of the Pulsar Equation, in which the entire field structure remains confined inside the light cylinder, stabilized by a surrounding electrically charged layer. These configurations may form under special astrophysical conditions—such as during stellar collapse or accretion from a donor star—and are not accessible through standard simulation setups initialized with open-field configurations. We show that these confined solutions lie at the limit of a continuous sequence of magnetospheres, and that their transition to the minimum energy configuration couldr elease energy sufficient to power FRBs.Οι αστέρες νετρονίων συγκαταλέγονται στα πλέον συμπαγή και ισχυρά μαγνητισμένα αντικείμενα του σύμπαντος και σχηματίζονται ως κατάλοιπα αστέρων μετά από υπερ-καινοφανείς εκρήξεις βαρυτικής κατάρρευσης. Οι ακραίες πυκνότητές τους, η σχετικιστική βαρύτητα και τα έντονα ηλεκτρομαγνητικά τους πεδία τούς καθιστούν μοναδικά εργαστήρια για τη μελέτη φαινομένων υψηλής ενέργειας και της θεμελιώδους φυσικής. Η παρούσα διατριβή εστιάζει στη φυσική δομή, τις παρατηρήσιμες ιδιότητες καιτην ηλεκτροδυναμική μοντελοποίηση των αστέρων νετρονίων, με ιδιαίτερη έμφαση στη συμπεριφορά των μαγνητοσφαιρών τους. Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται μια επισκόπηση των αστέρων νετρονίων, με ανάλυση του σχηματισμού τους, της εσωτερικής τους δομής (πυρήνας και φλοιός) και των παρατηρησιακών τους χαρακτηριστικών σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα — από ραδιοκύματα και ακτίνες Χ έως ακτίνες γ και οπτική/υπέρυθρη ακτινοβολία. Επιπλέον, εξετάζονται οι ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων και οι συγχωνεύσεις διπλών αστέρων νετρονίων ως συμπληρωματικοί διαγνωστικοί δείκτες των πληθυσμών και του περιβάλλοντός τους. Στο Κεφάλαιο 2 εισάγεται το θεωρητικό πλαίσιο μοντελοποίησης των μαγνητοσφαιρών αστέρων νετρονίων στο καθεστώς της εξαναγκασμένης ισορροπίας (force-free), όπου η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια υπερισχύει της αδράνειας και της πίεσης. Παρουσιάζεται η παραγωγή και η επίλυση της εξίσωσης του pulsar, με έμφαση σε ιδανικές, αξονοσυμμετρικές μαγνητοσφαιρικές διαμορφώσεις. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στη δομή των ανοικτών και κλειστών γραμμών μαγνητικού πεδίου, στη θέση του Y-point και στις συνέπειες για την επιβράδυνση και την ενεργειακή απώλεια των pulsars. Στο Κεφάλαιο 3 μελετώνται οι περιελιγμένες μαγνητοσφαίρες που σχετίζονται με τους magnetars έχοντας ως βάση την εργασία Twisted magnetar magnetospheres. Αυτές μοντελοποιούνται αριθμητικά με βάση τις εξισώσεις force-free και περιλαμβάνουν συνιστώσα τοροειδούς μαγνητικού πεδίου εντός της περιοχής των κλειστών γραμμών. Αναλύεται πώς η περιέλιξη των μαγνητικών γραμμών επηρεάζει το μέγεθος της ανοικτής περιοχής πεδίου, ενισχύει τον ρυθμό επιβράδυνσης και τροποποιεί τη μαγνητοσφαιρική τοπολογία. Τα αποτελέσματα αυτά συσχετίζονται με παρατηρούμενα φαινόμενα όπως τα moding, nulling και οι ταχείες ραδιοεκρήξεις (FRBs). Στο Κεφάλαιο 4 αντιμετωπίζεται το διαχρονικό πρόβλημα της σύνδεσης του εσωτερικού μαγνητικού πεδίου του αστέρα με τη μαγνητόσφαιρά του έχοντας ως βάση την εργασία Interlinking internal and external magnetic fields of relativistically rotatingneutron stars. Αναπτύσσεται ένα ενιαίο αριθμητικό πλαίσιο που επιλύει ταυτοχρόνως τις εξισώσεις ισορροπίας στο εσωτερικό του αστέρα (συμπεριλαμβανομένων Hall και βαροτροπικών ισορροπιών) και τη force-free μαγνητόσφαιρα εξωτερικά. Οι αυτοσυνεπείς λύσεις που προκύπτουν αναδεικνύουν πώς η διαμόρφωση του εσωτερικού πεδίου επηρεάζει τη γεωμετρία του εξωτερικού πεδίου, τη δομή των ρευμάτων και την ηλεκτρομαγνητική ροπή επιβράδυνσης. Στο Κεφάλαιο 5 επανεξετάζεται η ιδεατή force-free μαγνητόσφαιρα με βελτιωμένες αριθμητικές τεχνικές για τη μελέτη της δομής ισορροπίας κοντά στο Y-point έχοντας ως βάση την εργασία In the pulsar Y- point. Η ανάλυση δείχνει ότι η ολική ηλεκτρομαγνητική ενέργεια εμφανίζει ένα ασθενές ελάχιστο όταν η περιοχή των κλειστών γραμμών καταλήγει περίπου στο 90% της ακτίνας του κυλίνδρου φωτός. Υποστηρίζεται ότι αυτή η ενεργειακά ευνοϊκή διαμόρφωση εξηγεί τις αποκλίσεις μεταξύ χρονικά εξελισσόμενων force-free και PIC προσομοιώσεων. Επιπλέον, η τοπολογία στο Y-pointθυμίζει T-point, με την περιοχή των κλειστών γραμμών να τέμνει κάθετα τον ισημερινό. Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζεται μια νέα κατηγορία λύσεων μαγνητοσφαιρικής ισορροπίας, βασισμένες στην εργασία A New Solution of the Pulsar Equation, στις οποίες ολόκληρη η δομή του πεδίου παραμένει εγκλεισμένη εντός του κυλίνδρου φωτός, σταθεροποιημένη από ένα περιβάλλον ηλεκτρικά φορτισμένο στρώμα. Τέτοιες διαμορφώσεις είναι δυνατόν να προκύψουν υπό ειδικές αστροφυσικές συνθήκες — όπως κατά τη βαρυτική κατάρρευση ή την πρόσπτωση μάζας από αστέρα δότη — και δεν είναι εφικτές με κλασικά σχήματα προσομοίωσης που ξεκινούν από ανοικτές διαμορφώσεις πεδίου. Τεκμηριώνεται ότι αυτές οι περιορισμένες λύσεις βρίσκονται στο άκρο μιας συνεχούς ακολουθίας μαγνητοσφαιρών και ότι η μετάβασή τους στη διαμόρφωση ελάχιστης ενέργειας μπορεί να απελευθερώσει επαρκή ενέργεια για την παραγωγή FRBs
Mechanisms of proteasome inhibitors resistance in multiple myeloma
No full textMultiple Myeloma (MS) accounts for 10% of all the hematological neoplasms and is characterized by the abnormal proliferation and maturation of plasma cells in the bone marrow, leading more commonly to osteolytic bone lesions, hypercalcemia, renal failure and anemia. and less frequently to various other clinical manifestations. Despite recent advances in the treatment of myeloma with proteosome inhibitors (PIs), immunomodulatory drugs, monoclonal antibodies and other classes of agents, many patients ultimately develop resistance to treatment, resulting in relapse, which shares poor clinical course and dismal prognosis. The mechanisms underlying PIs’ resistance are not fully understood, while data suggest the development of complex interactions between the cell's proteolytic systems and oxidative stress. To this end, the dynamic relationship between the ubiquitin-proteasome system (UPS), autophagy, and oxidative stress in MM progression and PI resistance was investigated. Bone marrow samples from MM patients at various time points of disease course (baseline, remission, and relapse) and from control subjects, without bone marrow infiltration by any type of neoplastic cells were analyzed. The proteolytic activity of the proteasome, expression levels of the β5 proteasomal e subunit (PSMB5), autophagy marker LC3II, and intracellular reactive oxygen species expression levels (ROS) were assessed, using a combination of biochemical assays, Western blotting, and flow cytometry. Additionally, in vitro experiments were conducted, using cell lines to further elucidate the mechanisms of interaction between these systems. The results show that PSMB5 accumulation was significantly reduced after PI treatment, with a similar pattern observed in proteasome proteolytic activity (PPA). Conversely, LC3II protein levels were significantly elevated, at both, remission and relapse phase, compared to baseline levels, indicating enhanced autophagy activation, following PI treatment. A statistically significant negative correlation between PSMB5 and LC3II expression was identified across all disease phases, suggesting a reciprocal association between these two major cellular proteolytic systems. Median ROS levels were significantly higher at relapse, compared to both, baseline and remission levels, and were negatively correlated with PPA, and positively with autophagy activation. Longitudinal analysis of same patients’ samples demonstrated that changes in PSMB5 and LC3II levels exhibited an inverse association during disease progression and treatment, further supporting the compensatory relationship between the UPS and autophagy. In vitro experiments confirmed these findings, with autophagy inhibition using Wortmannin significantly inducing PSMB5 expression. Furthermore, the study identified PSMB5 expression levels as a promising prognostic marker of relapse, after treatment with PIs and suggests that the activation of autophagy serves as an adaptive/counteracting mechanism, contributing to PIs resistance. These findings may have important clinical implications, indicating that combined therapeutic approaches, targeting both proteolytic pathways may overcome resistance and improve treatment outcomes in MM patients. Furthermore, integrating the assessment of PSMB5, autophagy markers, and oxidative stress parameters into patient evaluation could provide valuable tools for predicting treatment response and optimizing personalized therapeutic strategies in MMΤο Πολλαπλό Μυέλωμα (ΠM) αποτελεί το 10% των αιματολογικών νεοπλασμάτων και χαρακτηρίζεται από τον διαταραγμένο πολλαπλασιασμό και ωρίμανση των πλασματοκυττάρων στο μυελό των οστών, οδηγώντας πιο συχνά σε οστικές αλλοιώσεις, υπερασβεστιαιμία, νεφρική ανεπάρκεια και αναιμία και σπανιότερα σε πλήθος άλλες κλινικές εκδηλώσεις. Παρά την πρόοδο στη θεραπεία του μυελώματος με αναστολείς πρωτεασώματος (PIs), ανοσοτροποποιητικά φάρμακα, μονοκλωνικά αντισώματα και άλλες κατηγορίες φαρμάκων, πολλοί ασθενείς τελικά αναπτύσσουν αντίσταση στη θεραπεία, με αποτέλεσμα την υποτροπή της νόσου, η οποία συνοδεύεται από κακή κλινική πορεία και δυσμενή πρόγνωση. Οι μηχανισμοί που διέπουν αυτή την αντίσταση στους PIs δεν είναι πλήρως κατανοητοί, ενώ τα δεδομένα υποδηλώνουν ην ανάπτυξη πολύπλοκων αλληλεπίδρασεων μεταξύ των πρωτεολυτικών συστημάτων του κυττάρου και του οξειδωτικού στρες. Για το σκοπό αυτό, διερευνήθηκε η σχέση μεταξύ του συστήματος ουβικουιτίνης-πρωτεασώματος (UPS), της αυτοφαγίας και του οξειδωτικού στρες στην εξέλιξη του ΠΜ και της αντοχής στους αναστολείς πρωτεασώματος. Αναλύθηκαν δείγματα μυελού των οστών από ασθενείς με ΠΜ σε διάφορα χρονικά σημεία της νόσου (αρχική διάγνωση, ύφεση και υποτροπή) και σε δείγματα ελέγχου από μη μυελωματικούς μάρτυρες. Η πρωτεολυτική δραστικότητα του πρωτεασώματος, τα επίπεδα έκφρασης της υπομονάδας πρωτεασώματος β5 (PSMB5), ο δείκτης αυτοφαγίας LC3II και τα επίπεδα του οξειδωτικού στρες ποσοτικοποιούμενα με την έκφραση των ROS, αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό βιοχημικών αναλύσεων, ανοσοαποτύπωσης Western και κυτταρομετρίας ροής. Επιπλέον, διεξήχθησαν πειράματα in vitro χρησιμοποιώντας κυτταρικές σειρές για την περαιτέρω αποσαφήνιση των μηχανισμών αλληλεπίδρασης μεταξύ αυτών των συστημάτων. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ενδοκυττάρια συγκέντρωση της PSMB5 μειώθηκε σημαντικά μετά τη θεραπεία με αναστολείς πρωτεασώματος, ενώ παρόμοιο μοτίβο παρατηρήθηκε στην πρωτεολυτική δραστικότητα του πρωτεασώματος (PPA). Αντίθετα, τα επίπεδα της πρωτεΐνης LC3II ήταν σημαντικά αυξημένα τόσο στη φάση ύφεσης όσο και σε εκείνη της υποτροπής, σε σύγκριση με την αρχική διάγνωση, υποδηλώνοντας αντιρροπιστική αύξηση της αυτοφαγίας μετά από θεραπεία με PI. Παράλληλα, σε όλα τα στάδια της νόσου εντοπίστηκε μια στατιστικά σημαντική αρνητική σχέση μεταξύ της έκφρασης PSMB5 και LC3II. Τα επίπεδα ROS βρέθηκαν σημαντικά υψηλότερα κατά την υποτροπή, σε σύγκριση τόσο με την αρχική διάγνωση όσο και με την ύφεση. Η ανάλυση δειγμάτων ίδιων ασθενών σε διαφορετικά χρονικά σημεία της νόσου έδειξε ότι οι διακυμάνσεις στα επίπεδα PSMB5 και LC3II είχαν αντίστροφη σχέση κατά την εξέλιξης της νόσου, υποστηρίζοντας περαιτέρω την αντισταθμιστική σχέση μεταξύ του UPS και της αυτοφαγίας. Πειράματα in vitro επιβεβαίωσαν αυτά τα ευρήματα, με την αναστολή της αυτοφαγίας μέσω Wortmannin να προκαλεί σημαντικά την έκφραση του PSMB5. Επιπλέον, η παρούσα μελέτη κατέδειξε ότι τα επίπεδα έκφρασης της PSMB5 παριστούν έναν πολλά υποσχόμενο προγνωστικό δείκτη για την υποτροπή της νόσου, μετά από θεραπεία με PIs . Αυτά τα ευρήματα πιθανώς να έχουν σημαντική κλινική σημασία, υποδηλώνοντας ότι οι συνδυασμένες θεραπευτικές προσεγγίσεις, που στοχεύουν και στις δύο πρωτεολυτικές οδούς, μπορούν να ξεπεράσουν την αντίσταση και να βελτιώσουν τα αποτελέσματα της θεραπείας σε ασθενείς με ΠM. Επιπλέον, η ενσωμάτωση της αξιολόγησης των επιπέδων της PSMB5, των δεικτών αυτοφαγίας και του οξειδωτικού στρες στην αξιολόγηση των ασθενών θα μπορούσε να προσφέρει πολύτιμα εργαλεία για την πρόβλεψη της ανταπόκρισης στη θεραπεία και τη βελτιστοποίηση εξατομικευμένων θεραπευτικών στρατηγικών στο ΠM
Βιοεμπνευσμένοι αλγόριθμοι για την ανάλυση δεδομένων και τη λήψη αποφάσεων
No full textThis doctoral dissertation investigates bio-inspired algorithms and models for decision-making and data analysis. In view of scientific challenges for developing innovative solutions with high social impact, it explores applications in the context of image and signal analysis, including interpretable image classification, emotion recognition, depression severity estimation, risk transmission of infectious diseases, assistive navigation of visually impaired individuals, and virtual coaching for physical exercise. In this context, it focuses on the development of interpretable decision-making frameworks and models, based on fuzzy logic, and their optimization using bio-inspired algorithms. Optimization algorithms constitute a powerful tool and are used in many decision-making tasks. Although a plethora of such algorithms has been proposed there are still directions for improvement. For example, many of these algorithms have limitations like premature convergence, the possibility of being trapped into local optima, and limited diversity in generating optimal solutions. A recent bio-inspired algorithm is Brain Storm Optimization (BSO). The BSO algorithm mimics the human brainstorming process for efficient problem solving. Solutions are modeled as individuals, each representing an idea generated during the brainstorming process. These individuals belong to a larger population, which is clustered and iteratively updated by selecting a subset of individuals. Specifically, during the clustering process, all individuals are divided into several groups by applying the k-means algorithm. A new individual is then created, using cluster centers or individuals of one or two clusters. The best individual is selected and recorded as the final solution to the given problem. In BSO and most of its current modifications, the termination of the algorithm usually depends on a predefined upper bound of algorithm iterations, whereas its convergence speed needs improvement. To deal with the above limitations, in this dissertation, two novel modifications of BSO are proposed; firstly, the Determinative BSO (DBSO) algorithm is proposed, which is capable of automatically converging to optimal solutions. Specifically, a key component of the algorithm is a clustering component it includes, which starts with a relatively large number of clusters corresponding to the possible ideas and whenever clusters are identified, the clusters are merged, considering the criteria mentioned above. After the number of clusters has been reduced and there are not any other different enough possible solutions, the algorithm terminates. Another algorithm, named Stepladder Determinative BSO (S-DBSO) has been created based on a brainstorming technique for decision making, proposed in the field of psychology, named stepladder technique; this decision-making tool aims to the equal participation of all members during the brainstorming process, in a way that all of them can express their thoughts. The results of the experiments using well-known benchmark functions, and the scalability investigation performed, confirm that S-DBSO has an optimized directed search ability towards the best solutions, compared to the baseline algorithm as well as other recently proposed state-of-the-art algorithms. Interpretable machine learning (ML) models have received remarkable attention in terms of their capability to provide understandable explanations of their predictions evoked from complex systems. In this dissertation, a novel generalized framework is developed aiming to create interpretable auto-constructed Fuzzy Cognitive Maps (FCMs). Structured knowledge in the form of graphs, including FCMs, provides many benefits, including high understandability and knowledge representation accuracy. However, the manual development of the graphs requires the intervention and participation of experts with specific knowledge. Thus, despite their simple structure and ease of use, current FCMs also have some limitations, as in some cases, no expert may be available to contribute to the definition of an FCM. Furthermore, in complex systems, the large number of concepts and their interconnections that may include make manual model design difficult. Considering the above, the introduced FCM framework embeds a mechanism for automatic determination of the FCM structure from the datasets used in each experiment. This is achieved by considering a training dataset as a source of knowledge to automatically detect and define the cause-and-effect relationships between the concepts of a given problem. The introduced framework has been effectively applied to multi-label image classification as well as to biomedical image analysis, aiming to address the challenge of automated lesion risk assessment based on wireless capsule endoscopy (WCE) images, and pneumonia diagnosis using X-rays. Experiments using publicly available datasets demonstrate the effectiveness of the proposed framework and models and confirm that they can successfully extend the application of baseline FCMs for image analysis. A contribution of this dissertation is the development of FCMs for signal analysis, on a novel application considering electroencephalogram (EEG) signals. In particular, a novel framework for automatically creating FCMs is proposed, and applied for the estimation of depression severity of adolescents. The introduced framework uses features extracted from a model that detects the cause-and-effect relationships using fuzzy logic, between brain activity and depression, in a more intuitive way. Furthermore, an auto-constructed FCM model, using EEG signals, has been developed aiming to perform interpretable emotion recognition. The proposed approaches are simple to implement and earn the trust of the user, while providing interpretable results. Another research direction investigated in this dissertation has led to the development of a novel FCM model, aiming to deal with the challenge of assistive navigation of visually impaired individuals. The proposed model is based on DBSO, which is used to automatically adapt the weights of the FCM structure. This application ensures the avoidance of static obstacles in an unknown environment, while considering the output of an obstacle detection system based on a depth camera. The simulation results show that the proposed model can effectively assist the users to avoid static obstacles and safely reach a desired destination. A novel user-centered virtual coaching (VC) framework based on FCMs is also introduced in this work for physical exercise. Τhe introduced framework, an FCM plays the role of a virtual coach as it configures suitable paths for users to navigate, based on their desired exercise intensity, as well as their physiological measurements obtained from wearable sensors, during their exercise. The contributions of the proposed framework include the following: i) a novel VC FCM that automatically determines its structure through a supervised process; ii) a dynamic personalized adaptation mechanism enabling the FCM graph to change its parameters based on the evoked physiological measurements and adapt to any desired path the users want to navigate, iii) an inherent interpretation mechanism capable of explaining the decisions of the FCM to the users, thus gaining their trust. Another contribution of this dissertation is the development of a novel framework based on intuitionistic FCMs (iFCMs) for interpretable image classification. . Intuitionistic FCMs (iFCMs) have been proposed as an extension of FCMs with the aim of offering a natural mechanism for evaluating the quality of their output through the estimation of hesitancy, a concept resembling human hesitation in decision making. In the context of image classification, hesitancy is considered as a degree of unconfidence with which an image is categorized to a class. Specifically, this framework includes a CNN-based feature extraction process that focuses on the most informative image regions. It also presents a methodology for constructing data-driven IFSs and a learning algorithm that automatically defines the graph interconnections based on these IFSs. In addition, an interpretable classification approach is proposed, using the iFCM structure to explain the classification results based on local information derived from image regions. The various methodologies introduced in this dissertation outperform the respective state-of-the-art methods, while they are able to cope with various challenges that have been documented in the literature for each domain of application. The research landscape explored is broad and its contributions are expected to have significant scientific and societal impact, opening new perspectives for further future research and the advancement of science.Αυτή η διδακτορική διατριβή διερευνά αλγόριθμους και μοντέλα εμπνευσμένα από τη βιολογία για τη λήψη αποφάσεων και την ανάλυση δεδομένων. Ενόψει των επιστημονικών προκλήσεων για την ανάπτυξη καινοτόμων λύσεων με υψηλό κοινωνικό αντίκτυπο, διερευνά εφαρμογές στο πλαίσιο της ανάλυσης εικόνας και των σημάτων, συμπεριλαμβανομένης της ερμηνεύσιμης ταξινόμησης εικόνας, της αναγνώρισης συναισθημάτων, της εκτίμησης της σοβαρότητας της κατάθλιψης, της μετάδοσης κινδύνου μολυσματικών ασθενειών, της υποβοηθητικής πλοήγησης ατόμων με προβλήματα όρασης και της εικονικής καθοδήγησης για σωματική άσκηση. Σε αυτό το πλαίσιο, εστιάζει στην ανάπτυξη ερμηνεύσιμων μεθοδολογιών και μοντέλων λήψης αποφάσεων, βασισμένων στην ασαφή λογική, και στη βελτιστοποίησή τους χρησιμοποιώντας βιο-εμπνευσμένους αλγόριθμους, δηλαδή αλγορίθμους εμπνευσμένους από τη βιολογία Οι αλγόριθμοι βελτιστοποίησης αποτελούν ένα ισχυρό εργαλείο και χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές λήψης αποφάσεων. Παρόλο που έχει προταθεί πληθώρα τέτοιων αλγορίθμων, υπάρχουν ακόμη κατευθύνσεις για την περαιτέρω βελτίωσή τους. Για παράδειγμα, πολλοί από αυτούς τους αλγόριθμους έχουν περιορισμούς, όπως η πρόωρη σύγκλιση, η πιθανότητα παγίδευσης σε τοπικά βέλτιστα και η περιορισμένη ποικιλομορφία στη δημιουργία βέλτιστων λύσεων. Ένας πρόσφατος βιο-εμπνευσμένος αλγόριθμος είναι ο Αλγόριθμος Βελτιστοποίησης Ιδεοκαταιγισμού (Brain Storm Optimization (BSO)). Ο αλγόριθμος BSO μιμείται τη διαδικασία καταιγισμού ιδεών από ανθρώπους για την αποτελεσματική επίλυση προβλημάτων. Οι πιθανές λύσεις μοντελοποιούνται ως άτομα, καθένα από τα οποία αντιπροσωπεύει μια ιδέα που δημιουργείται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καταιγισμού ιδεών. Αυτά τα άτομα ανήκουν σε έναν μεγαλύτερο πληθυσμό, ο οποίος συνεχώς ενημερώνεται επιλέγοντας ένα υποσύνολο των ατόμων από τα οποία αποτελείται. Συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ομαδοποίησης που περιέχει ο αλγόριθμος, τα άτομα χωρίζονται σε διάφορες ομάδες εφαρμόζοντας τον αλγόριθμο ομαδοποίησης Κ-Μέσων. Έτσι, στη συνέχεια δημιουργείται μία νέα πιθανή λύση, χρησιμοποιώντας τα κέντρα που έχουν προκύψει από τις ομαδοποιήσεις αυτές. Το καλύτερο άτομο επιλέγεται και καταγράφεται ως η τελική, βέλτιστη δηλαδή, λύση στο δεδομένο πρόβλημα. Στο BSO και στις περισσότερες από τις τρέχουσες τροποποιήσεις του, ο τερματισμός του αλγορίθμου εξαρτάται συνήθως από ένα προκαθορισμένο ανώτερο όριο επαναλήψεων του αλγορίθμου, ενώ η ταχύτητα σύγκλισής του χρειάζεται διερεύνηση και βελτίωση. Για την αντιμετώπιση των παραπάνω περιορισμών, στην παρούσα διατριβή, προτείνονται δύο νέες τροποποιήσεις του BSO. Πρώτον, προτείνεται ο αλγόριθμος Determinative BSO (DBSO), ο οποίος είναι ικανός να συγκλίνει αυτόματα σε βέλτιστες λύσεις. Συγκεκριμένα, ένα βασικό στοιχείο του αλγορίθμου είναι πως ο αλγόριθμος ξεκινά με έναν σχετικά μεγάλο αριθμό συστάδων που αντιστοιχούν στις πιθανές ιδέες και κάθε φορά που εντοπίζονται όμοιες πιθανές λύσεις, οι συστάδες συγχωνεύονται. Αφού μειωθεί ο αριθμός των συστάδων και δεν υπάρχουν άλλες αρκετά διαφορετικές πιθανές λύσεις, ο αλγόριθμος τερματίζει. Επιπρόσθετα, ένας άλλος αλγόριθμος, που ονομάζεται Stepladder Determinative BSO (S-DBSO), έχει δημιουργηθεί βασισμένος σε μια τεχνική καταιγισμού ιδεών για τη λήψη αποφάσεων, που προτείνεται στον τομέα της ψυχολογίας, και ονομάζεται stepladder technique. Αυτό το εργαλείο λήψης αποφάσεων στοχεύει στην ισότιμη συμμετοχή όλων των μελών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καταιγισμού ιδεών, με τρόπο ώστε όλοι να μπορούν να εκφράσουν τις σκέψεις τους. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν, χρησιμοποιώντας γνωστές συναρτήσεις αναφοράς, επιβεβαιώνουν ότι το S-DBSO έχει βελτιστοποιημένη ικανότητα κατευθυνόμενης αναζήτησης προς τις καλύτερες λύσεις, σε σύγκριση με τον βασικό αλγόριθμο, καθώς και με άλλους πρόσφατα προτεινόμενους αλγόριθμους αιχμής. Τα ερμηνεύσιμα μοντέλα μηχανικής μάθησης έχουν λάβει αξιοσημείωτη προσοχή και ενδιαφέρον όσον αφορά την ικανότητά τους να παρέχουν κατανοητές εξηγήσεις των προβλέψεών τους που προκύπτουν από πολύπλοκα συστήματα. Σε αυτή τη διατριβή, αναπτύσσεται ένα νέο γενικευμένο πλαίσιο με στόχο τη δημιουργία ερμηνεύσιμων αυτοκατασκευασμένων Ασαφών Γνωστικών Χαρτών (Fuzzy Cognitive Maps (FCMs)). Η γνώση με τη μορφή γράφων, συμπεριλαμβανομένων των FCMs, παρέχει πολλά οφέλη, όπως υψηλή κατανοησιμότητα και ακρίβεια αναπαράστασης. Ωστόσο, η χειροκίνητη ανάπτυξη αυτών των γράφων απαιτεί την παρέμβαση και τη συμμετοχή ειδικών με συγκεκριμένες γνώσεις. Έτσι, παρά την απλή δομή και την ευκολία χρήσης τους, τα τρέχοντα FCMs έχουν ορισμένους περιορισμούς, καθώς σε ορισμένες περιπτώσεις, δεν υπάρχει διαθέσιμος ειδικός για να συνεισφέρει στον ορισμό τους. Επιπλέον, σε πολύπλοκα συστήματα, ο μεγάλος αριθμός εννοιών και οι διασυνδέσεις που μπορεί να περιλαμβάνουν, δυσχεραίνουν τον χειροκίνητο σχεδιασμό αυτών των μοντέλων. Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, το εισαγόμενο πλαίσιο ενσωματώνει έναν μηχανισμό για τον αυτόματο προσδιορισμό της δομής των FCMs, από τα σύνολα των δεδομένων εκπαίδευσης που χρησιμοποιούνται σε κάθε πείραμα. Το εισαγόμενο πλαίσιο έχει εφαρμοστεί αποτελεσματικά στην ταξινόμηση εικόνων πολλαπλών ετικετών καθώς και στην ανάλυση βιοϊατρικών εικόνων, με στόχο την αντιμετώπιση της πρόκλησης της αυτοματοποιημένης αξιολόγησης κινδύνου αλλοιώσεων με βάση εικόνες ασύρματη ενδοσκοπικής κάψουλας, και της διάγνωσης πνευμονίας χρησιμοποιώντας ακτίνες Χ. Πειράματα που πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας δημόσια διαθέσιμα σύνολα δεδομένων επιβεβαιώνουν την αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου πλαισίου και μοντέλων και επιβεβαιώνουν ότι μπορούν να επεκτείνουν με επιτυχία την εφαρμογή των FCMs για την ανάλυση εικόνας. Μια επιπλέον συνεισφορά αυτής της διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός FCM για τη ανάλυση σημάτων ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος. Συγκεκριμένα, προτείνεται ένα νέο πλαίσιο για την αυτόματη δημιουργία FCMs και εφαρμόζεται για την εκτίμηση της σοβαρότητας της κατάθλιψης σε εφήβους. Το εισαγόμενο πλαίσιο χρησιμοποιεί χαρακτηριστικά που εξάγονται από ένα μοντέλο που ανιχνεύει τις σχέσεις αιτίας-αποτελέσματος χρησιμοποιώντας ασαφή λογική, μεταξύ της εγκεφαλικής δραστηριότητας και της κατάθλιψης, με πιο διαισθητικό τρόπο. Επιπλέον, έχει αναπτυχθεί ένα μοντέλο FCM, χρησιμοποιώντας σήματα ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος, με στόχο την εκτέλεση ερμηνεύσιμης αναγνώρισης συναισθημάτων. Οι προτεινόμενες προσεγγίσεις είναι απλές στην εφαρμογή και κερδίζουν την εμπιστοσύνη του χρήστη, παρέχοντας παράλληλα ερμηνεύσιμα και κατανοητά αποτελέσματα των προβλέψεών τους. Μια άλλη ερευνητική κατεύθυνση που διερευνήθηκε σε αυτή τη διατριβή οδήγησε στην ανάπτυξη ενός καινοτόμου FCM μοντέλου, με στόχο την αντιμετώπιση της πρόκλησης της υποβοηθητικής πλοήγησης ατόμων με προβλήματα όρασης. Το προτεινόμενο μοντέλο βασίζεται στον DBSO αλγόριθμο, ο οποίος χρησιμοποιείται για την προσαρμογή των βαρών του FCM. Αυτή η εφαρμογή διασφαλίζει την αποφυγή στατικών εμποδίων σε άγνωστο περιβάλλον, λαμβάνοντας παράλληλα υπόψη την έξοδο ενός συστήματος ανίχνευσης εμποδίων, που βασίζεται σε κάμερα βάθους. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων, δείχνουν ότι το προτεινόμενο μοντέλο μπορεί να βοηθήσει αποτελεσματικά τους χρήστες να αποφύγουν τα στατικά εμπόδια και να φτάσουν με ασφάλεια στον επιθυμητό προορισμό. Ένα νέο πλαίσιο εικονικής καθοδήγησης (Virtual Coaching (VC)) με επίκεντρο τον χρήστη, βασισμένο σε FCMs, εισάγεται επίσης σε αυτή την εργασία για τη σωματική άσκηση. Στο εισαγόμενο πλαίσιο, ένα FCM παίζει τον ρόλο ενός εικονικού προπονητή. Διαμορφώνει κατάλληλες διαδρομές για την πλοήγηση των χρηστών, με βάση την επιθυμητή ένταση άσκησής τους, καθώς και τις φυσιολογικές τους μετρήσεις που λαμβάνονται από φορετούς αισθητήρες, κατά τη διάρκεια της άσκησής τους. Οι συνεισφορές του προτεινόμενου πλαισίου περιλαμβάνουν τα ακόλουθα: i) ένα νέο VC FCM που καθορίζει αυτόματα τη δομή του μέσω μιας εποπτευόμενης διαδικασίας. ii) ένας δυναμικός εξατομικευμένος μηχανισμός προσαρμογής που επιτρέπει στο FCM να αλλάζει τις παραμέτρους του με βάση τις προκληθείσες φυσιολογικές μετρήσεις και να προσαρμόζεται σε οποιαδήποτε επιθυμητή διαδρομή θέλουν να ακολουθήσουν οι χρήστες, iii) ένας εγγενής μηχανισμός ερμηνείας ικανός να εξηγήσει τις αποφάσεις του FCM στους χρήστες, κερδίζοντας έτσι την εμπιστοσύνη τους. Μια άλλη συμβολή αυτής της διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός νέου πλαισίου βασισμένου σε διαισθητικά ασαφή σύνολα, και συγκεκριμένα σε Διαισθητικούς Ασαφείς Γνωστικούς Χάρτες (Intuitionistic FCMs ((iFCMs)) για την ερμηνεύσιμη ταξινόμηση εικόνων. Τα iFCMs έχουν προταθεί ως επέκταση των βασικών FCMs με στόχο την προσφορά ενός φυσικού μηχανισμού για την αξιολόγηση της ποιότητας του αποτελέσματός τους μέσω της εκτίμησης της διστακτικότητας, μιας έννοιας που μοιάζει με τον ανθρώπινο δισταγμό στη λήψη αποφάσεων. Στο πλαίσιο της ταξινόμησης εικόνων, η διστακτικότητα θεωρείται ως ένας βαθμός αμφιβολίας με τον οποίο μια εικόνα εντάσσεται σε μια κατηγορία. Συγκεκριμένα, η έρευνα αυτή περιλαμβάνει μια διαδικασία εξαγωγής χαρακτηριστικών βασισμένη σε Συνελικτικά Νευρωνικά Δίκτυα που εστιάζει στις πιο αντιπροσωπευτικές περιοχές μίας εικόνας. Παρουσιάζεται επίσης μια μεθοδολογία για την κατασκευή διαισθητικών ασαφών συνόλων που βασίζονται σε δεδομένα εκπαίδευσης, καθώς και ένας αλγόριθμος μάθησης που ορίζει αυτόματα τις διασυνδέσεις των γράφων, αξιοποιώντας διαισθητικά ασαφή σύνολα. Οι διάφορες μεθοδολογίες που εισάγονται σε αυτή τη διατριβή υπερτερούν των αντίστοιχων σύγχρονων μεθόδων, ενώ είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν διάφορες προκλήσεις που έχουν τεκμηριωθεί στη βιβλιογραφία για κάθε τομέα εφαρμογής. Το ερευνητικό πεδίο που διερευνάται σε αυτή τη διδακτορική διατριβή είναι ευρύ και οι συνεισφορές του αναμένεται να έχουν σημαντικό επιστημονικό και κοινωνικό αντίκτυπο, ανοίγοντας νέες προοπτικές για περαιτέρω μελλοντική έρευνα και πρόοδο της επιστήμης
Real index of refraction of axillary lymph nodes in breast cancer patients
No full textBreast malignancy is the most common cancer type and the second leading cause of cancer-related death for women all ages. Axillary surgery provides prognostic and predictive information, but carries significant morbidity. Imaging techniques are a promising field, providing the characterization of biological tissues using the interaction between the light and a medium, and may offer an accurate cancerous diagnosis without the need for formal histopathological examination. In this study, using a prism couple refractometer, we sought to determine tissues' reflection profiles in freshly excised human lymph nodes from female patients with breast cancer, in whom axillary lymph node dissection was performed. Thirty-four patients were included, contributing a total number of 90 lymph nodes and, according to our results, the median refractive indices were significantly higher in cancerous lymph nodes compared to normal lymph nodes in 450 nm, 964 nm, and 1551 nm wavelengths (p < 0.05). Results from this small experimental study imply that the use of a prism couple refractometer may aid in the discrimination between benign and malignant axillary lymph nodes in female patients with breast cancer.Ο καρκίνος του μαστού είναι η συχνότερη κακοήθεια στο γυναικείο φύλο και αποτελεί τη δεύτερη πιο συχνή αιτία θανάτου σχετιζόμενη με καρκίνο στις γυναίκες. Για τον προσδιορισμό της ανατομικής έκτασης της νόσου και την επιλογή κατάλληλης θεραπείας αξιολογούνται τα χαρακτηριστικά της πρωτοπαθούς εστίας, οι επιχώριες λεμφαδενικές μεταστάσεις και οι απομακρυσμένες αιματογενείς μεταστάσεις. Ο πιο σημαντικός προγνωστικός παράγοντας της νόσου είναι η διήθηση των μασχαλιαίων λεμφαδένων. Ο λεμφαδενικός καθαρισμός της μασχάλης αποτελούσε για πολλά χρόνια μέθοδο σταδιοποίησης και θεραπείας του καρκίνου του μαστού, συνοδεύεται όμως από σημαντική νοσηρότητα. Τις τελευταίες τρεις δεκαετίες έχει καθιερωθεί μια λιγότερο επεμβατική μέθοδος για τον έλεγχο της διήθησης των μασχαλιαίων λεμφαδένων, η τεχνική της ανίχνευσης του λεμφαδένα φρουρού. Ητεχνική παρουσιάζει μεγάλη ακρίβεια στην σταδιοποίηση της νόσου στους μασχαλιαίους λεμφαδένες. Τελευταία γίνονται πολλές προσπάθειες εκτίμησης της κατάστασης των μασχαλιαίων λεμφαδένων με μη επεμβατικές μεθόδους. Χρησιμοποιούνται παρακλινικές απεικονιστικές μέθοδοι όπως οι υπέρηχοι ή η μαγνητική τομογραφία για την εκτίμηση των λεμφαδενικών μεταστάσεων. Με τις μέχρι σήμερα υπάρχουσες απεικονιστικές εξετάσεις όμως, η ακρίβεια στη διάγνωση της ύπαρξης ή όχι διήθησης στους μασχαλιαίους λεμφαδένες δεν είναι ικανοποιητική. Πρόσφατες πειραματικές μελέτες σε ιστούς ήπατος και παχέος εντέρου έχουν προτείνει οπτικές παραμέτρους όπως ο δείκτης διάθλασης σε συγκεκριμένα μήκη κύματος ορατού και εγγύς υπέρυθρου φωτός, ως προβλεπτικούς παράγοντες της ύπαρξης καρκινικής διήθησης στους συγκεκριμένους ιστούς. Η χρήση της βιο-οπτικής εκμεταλλεύεται την ανομοιογένεια των ιστών σε κυτταρικό επίπεδο αλλά και τηνδιαταραχή της αρχιτεκτονικής, η οποία προκαλεί διαφορετικά διαθλαστικά φαινόμενα στα φωτόνια που προσπίπτουν στο υλικό. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων έχει αναδείξει διαφοροποίηση στη διάθλαση ανάμεσα σε παθολογικούς και φυσιολογικούς ιστούς. Έτσι υποστηρίζεται η σημασία των εφαρμογών της βιο-οπτικής στην κλινικήπράξη ως πιθανός προβλεπτικός παράγοντας διήθησης αλλά και ίσως στο μέλλον ως ένα διεγχειρητικό εργαλείο αναγνώρισης της λεμφαδενικής μετάστασης. Η παρούσα εργασία είχε ως σκοπό τη μελέτη διαθλαστικών χαρακτηριστικών των φυσιολογικών ή διηθημένων λεμφαδένων της μασχάλης σε ασθενείς με καρκίνο μαστού. Κατά τη διάρκεια του χειρουργείου τόσο κλινικά φυσιολογικοί όσο και κλινικά παθολογικοί λεμφαδένες αφαιρούνταν και εξετάζονταν κατά το ήμισυ στοεργαστήριο του Τμήματος Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής ως νωπό δείγμα και κατά το έτερο ήμισυ στο παθολογοανατομικό εργαστήριο του Πανεπιστημιακού Γενικού Νοσοκομείου «Αττικόν» για την πλήρη ιστολογική τους ταυτοποίηση. Κάθε παρασκεύασμα εξετάσθηκε με διαθλασίμετρο πρισματικής ζεύξης (Metricon 2010/M Metricon Corp) όπου μετρούταν ο δείκτης διάθλασής του. Έπειτα οι καταγραφές αναλύθηκαν, σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα της ιστολογικής εξέτασης, σχετικά με τη διήθηση καιτα οπτικά χαρακτηριστικά των ιστών. Στη μελέτη εισήχθησαν 34 ασθενείς από τους οποίους μελετήθηκαν συνολικά 90 λεμφαδένες. Μετά από στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων του πειράματος μας, προέκυψαν στατιστικά σημαντικές διαφορές ανάμεσα στις μετρήσεις των καρκινικών και των φυσιολογικών λεμφαδένων. Συγκεκριμένα, η διάμεση τιμή του δείκτη διάθλασης των καρκινικών λεμφαδένων ήταν σημαντικά μεγαλύτερη από τηδιάμεση τιμή των ελεύθερων διήθησης λεμφαδένων στα μήκη 450nm (1.348 vs 1.345, p-value 0.035), 964nm (1.335 vs 1.330, p-value 0.02) και 1551nm (1.329 vs 1.323, p-value 0.014). Επίσης, οριακά στατιστικά σημαντική διαφορά παρουσιάζεται και για το μήκος κύματος 632.8nm (1.338 vs 1.336, p-value 0.05). Η μέτρηση του δείκτη διάθλασης κρίνεται χρήσιμη για την ανίχνευσηκαρκινικής διήθησης σε μασχαλιαίους λεμφαδένες σε ασθενείς με καρκίνο μαστού καθώς είναι επαναλήψιμη, χαμηλού κόστους και μικρής διάρκειας. Οι στατιστικά σημαντικές διαφορές που παρουσίασαν οι καρκινικοί λεμφαδένες σε σχέση με τους φυσιολογικούς, θα μπορούσαν να δημιουργήσουν έναν αλγόριθμο που θα κατατάσσειτους λεμφαδένες ως θετικούς ή αρνητικούς διεγχειρητικά και θα ενημερώνει τον χειρουργό για την ένδειξη εκτομής τους. Μια πιθανή τέτοια συσχέτιση θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα εργαλείο-ανιχνευτή που θα εξετάζει διεγχειρητικά τους λεμφαδένες και θα μπορεί να διακρίνει τους θετικούς ώστε αυτοί να εκταμούν. Με αυτό τον τρόπο οι ριζικές επεμβάσεις χωρίς ένδειξη θα ελαχιστοποιηθούν και κατ’ επέκταση και οι σοβαρές επιπλοκές του λεμφαδενικού καθαρισμού