Hellenic National Archive of Doctoral Dissertations
Not a member yet
56257 research outputs found
Sort by
Objective evaluation of discomfort glare in anterior eye diseases
No full textAbstract Purpose: To use a portable electromyographic system for objective evaluation of discomfort glare in patients with keratoconus. Methods: 55 eyes of 31 patients and 24 controls were enrolled in this retrospective case-control study. The electrical activity of the mimic muscles was recorded at three different luminances (500, 3000, and 6000 lx) using a portable electromyographic (EMG) system. A discomfort glare value was obtained as the signal/noise ratio for each recording. All the patients were asked to grade their discomfort after exposure to each luminance using the subjective de Boer scale. Corneal topography-based wavefront analysis, pupil size, and angle kappa were calculated to identify possible significant correlations. Results: Mean values of discomfort glare for the patients’ group were 1.66 (SD 1.5) at 500 lx, 2.7 (SD 1.68) at 3000 lx, and 3.16 (SD 1.92) at 6000 lx; for the control group 1.4 (SD 0.4) at 500 lux, 1.9 (SD 0.86) at 3000 lux and 2.13 (SD 0.9) at 6000 lx. There was a statistically significant difference at the level of 0.05 between the two groups at the 6000-lx illuminance level. There was a significant Spearman’s correlation at all luminances between the objective electromyographic recording and the subjective grading of the discomfort feeling. There were no statistically significant correlations between electromyographic responses and keratometric values, pupil size, or kappa angle. Trefoil and coma were significantly correlated with discomfort glare-estimated electromyographic values. Conclusions: Patients with keratoconus experience higher levels of discomfort when exposed to a glare source, as measured objectively with electromyographic recordings, which may affect their quality of vision.Σκοπός: Η χρήση ενός φορητού ηλεκτρομυογραφικού συστήματος για την αντικειμενική αξιολόγηση της δυσφορίας θάμβους, μέσω της καταγραφής της δραστηριότητας των μιμικών μυών σε ασθενείς με κερατόκωνο. Μέθοδος: Πενήντα πέντε (55) οφθαλμοί από τριάντα έναν (31) ασθενείς και είκοσι τέσσερις (24) μάρτυρες (controls) συμμετείχαν σε αυτήν τη μελέτη ασθενών - μαρτύρων. Η ηλεκτρική δραστηριότητα των μιμικών μυών καταγράφηκε ύστερα από έκθεση σε τρεις διαφορετικές φωτεινότητες (500, 3000 και 6000 lux) με τη βοήθεια ενός φορητού ηλεκτρομυογραφικού συστήματος. Η τιμή της δυσφορίας θάμβους προσδιορίστηκε ως δείκτης εκείνος που αντιστοιχεί στο λόγο του σήματος (καταγραφή ηλεκτρομυογραφικής δραστηριότητας κατά την έκθεση στο ερέθισμα) προς τον θόρυβο (καταγραφή ηλεκτρομυικής δραστηριότητας στο σκοτάδι) για την έκθεση σε κάθε φωτεινό ερέθισμα. Στη συνέχεια, όλοι οι συμμετέχοντες βαθμολόγησαν την ένταση της όχλησης που ένιωσαν κατά την έκθεση σε κάθε φωτεινό ερέθισμα σε μια κλίμακα από το 1 έως το 9, την κλίμακα de Boer, όπου το 1 αντιστοιχεί στη μέγιστη όχληση και το 9 στην ελάχιστη. Επιπλέον υπολογίστηκαν οι εκτροπές και τα κερατομετρικά με βάση την τοπογραφία κερατοειδούς, το μέγεθος της κόρης και η γωνία κάπα με πρόθεση να ελεγχθούν πιθανές συσχετίσεις. Αποτελέσματα: Η μέση τιμή του δείκτη δυσφορίας θάμβους για την ομάδα των ασθενών ήταν 1.66 (SD 1.5) στα 500 lux, 2.71 (SD 1.68) στα 3000 lux και 3.16 (SD 1.92) στα 6000 lux ενώ οι αντίστοιχες τιμές για την ομάδα των μαρτύρων ήταν 1.4 (SD 0.4) στα 500 lux, 1.9 (SD 0.86) στα 3000 lux και 2.13 (SD 0.9) στα 6000 lux. Η διαφορά ήταν στατιστικά σημαντική στο επίπεδο του 0.05 μεταξύ των δυο ομάδων μόνο στην έκθεση σε φωτεινότητα 6000 lux. Η συσχέτιση, με τον υπολογισμό του συντελεστή του Spearman, μεταξύ των αντικειμενικών μετρήσεων και των υποκειμενικών τιμών στην κλίμακα de Boer ήταν σημαντική σε όλες τις φωτεινότητες. Αντιθέτως δεν προέκυψε στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ των ηλεκτρομυογραφικών καταγραφών και των κερατομετρικών, του μεγέθους της κόρης ή της γωνίας κάπα. Δύο εκτροπές υψηλής τάξης, το trefoil και το coma φαίνεται να εμφανίζουν σημαντική συσχέτιση με τις εκτιμώμενες τιμές του δείκτη δυσφορίας θάμβους. Συμπεράσματα: Οι ασθενείς με κερατοειδικά νοσήματα, φαίνεται να αντιμετωπίζουν υψηλότερα επίπεδα όχλησης όταν εκτίθενται σε μία πηγή φωτός, όπως προκύπτει από την καταγραφή αντικειμενικών μετρήσεων ηλεκτρομυογραφήματος, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει δυσμενώς την ποιότητα της όρασης τους
Psychopedagogical interventions through creative arts in the therapeutic approach for hospitalized children and adolescents in a child psychiatry unit: an autoethnographic study in a pediatric hospital
No full textThis doctoral dissertation constitutes a methodological exemplar of an Autoethno- graphic-Phenomenological study focusing on psychopedagogical interventions through creative arts that were applied to children and adolescents hospitalized in a child psychiatry and oncology departments of a public pediatric hospital. Drawing upon fifteen years of professional and personal experience, the researcher investigates and analyzes the educational framework of the hospital and the hospitalization process, aiming to delve into how the study's participants perceive their world and ascribe meaning to their personal experiences. The methodological approach adopts an interdisciplinary perspective, examining the self as «a source of data» and utilizing personal experiences, field journals, narratives, photographic materials, and interactions with the children, thereby providing accumulated personal observations, rich descriptions, and interpretations of behaviors, actions, and meanings. The psychopedagogical interventions centered on creative arts—such as theater, music, creative writing, and visual arts—conducted with the active participation of the researcher within the clinical environment, did not aim for treatment in the narrow medical sense. Instead, they sought to support the hospitalization experience and alleviate the psychological burden of the children, enhancing their emotional resilience and facilitating their therapeutic journey. This dissertation highlights the potential of Autoethnography as a research tool in the humanities and social sciences, offering a methodological approach that enables in- depth exploration of lived experiences and the interpretation of human relationships and reactions among vulnerable populations. Furthermore, it emphasizes the significance of the personal and professional transformation of the educator and the redefinition of their identity through continuous negotiation with value-based, ethical, and emotional issues. Within this context, the study underscores the value of the arts as an essential means of psycho-pedagogical support in the context of the hospitalization of children and adolescents and highlights the need for institutional reinforcement of the educator's role within the hospital environment. Through an interdisciplinary approach that combines elements from Education, Psychology, Art, and the Social Sciences, the dissertation expands contemporary psychopedagogical practice and reinforces the necessity for a specialized educational presence in the field of pediatric care. Ultimately, this study serves as a tool for introspection, reflection, and methodological innovation, opening new pathways in qualitative research and in modern educational and therapeutic practice through art.Η παρούσα διδακτορική διατριβή συνιστά ένα μεθοδολογικό παράδειγμα Αυτοεθνογραφικής–Φαινομενολογικής μελέτης, η οποία εστιάζει στις ψυχοπαιδαγωγικές παρεμβάσεις μέσω δημιουργικής τέχνης που εφαρμόστηκαν σε παιδιά και εφήβους νοσηλευόμενους σε παιδοψυχιατρική και ογκολογική κλινική δημόσιου παιδιατρικού νοσοκομείου. Η ερευνήτρια, αξιοποιώντας τη δεκαπενταετή επαγγελματική και προσωπική της εμπειρία, διερευνά και αναλύει το παιδαγωγικό πλαίσιο του νοσοκομείου και της νοσηλείας, με στόχο να διεισδύσει στον τρόπο με τον οποίο οι συμμετέχοντες στην έρευνα αντιλαμβάνονται τον κόσμο τους και νοηματοδοτούν τις προσωπικές τους εμπειρίες. Η μεθοδολογική προσέγγιση υιοθετεί μια διεπιστημονική οπτική, μελετώντας τον εαυτό «ως πηγή δεδομένων» και αξιοποιώντας προσωπικά βιώματα, ημερολόγια πεδίου, αφηγήσεις, φωτογραφικό υλικό και αλληλεπιδράσεις με τα παιδιά, παρέχει συσσωρευμένες προσωπικές παρατηρήσεις, πυκνές περιγραφές και ερμηνείες συμπεριφορών, δράσεων και νοημάτων. Οι ψυχοπαιδαγωγικές παρεμβάσεις με άξονα τη δημιουργική τέχνη–όπως το θέατρο, η μουσική, η δημιουργική γραφή και τα εικαστικά– που εφαρμόστηκαν με την ενεργό συμμετοχή της ερευνήτριας στο κλινικό περιβάλλον, δεν αποσκοπούσαν στη θεραπεία με τη στενή ιατρική έννοια. Αντίθετα, στόχευαν στην υποστήριξη της εμπειρίας της νοσηλείας και στη μείωση του ψυχικού φορτίου των παιδιών, ενισχύοντας τη συναισθηματική τους ανθεκτικότητα και διευκολύνοντας τη θεραπευτική τους πορεία. Η διατριβή αναδεικνύει τις δυνατότητες της Αυτοεθνογραφίας ως ερευνητικού εργαλείου στις ανθρωπιστικές και κοινωνικές επιστήμες, προσφέροντας μια μεθοδολογική προσέγγιση που επιτρέπει τη βαθιά διερεύνηση της βιωμένης εμπειρίας και την ερμηνεία των ανθρώπινων σχέσεων και αντιδράσεων ευάλωτων πληθυσμών. Επιπροσθέτως, δίνεται έμφαση στη σημασία της προσωπικής και επαγγελματικής μεταμόρφωσης του παιδαγωγού και στον επανα- προσδιορισμό της ταυτότητάς του μέσα από τη συνεχή διαπραγμάτευση με αξιακά, ηθικά και συναισθηματικά ζητήματα. Σε αυτό το πλαίσιο, η μελέτη φωτίζει την αξία των τεχνών ως ουσιώδους μέσου ψυχοπαιδαγωγικής υποστήριξης στο πλαίσιο της νοσηλείας παιδιών και εφήβων και αναδεικνύει την ανάγκη θεσμικής ενίσχυσης του ρόλου του ψυχοπαιδαγωγού στο νοσοκομειακό περιβάλλον. Μέσα από μια διεπιστημονική προσέγγιση που συνδυάζει στοιχεία από την Παιδαγωγική, την Ψυχολογία, την Τέχνη και τις Κοινωνικές Επιστήμες, η διατριβή διευρύνει τη σύγχρονη ψυχοπαιδαγωγική πρακτική και ενισχύει την αναγκαιότητα για μια εξειδικευμένη παιδαγωγική παρουσία στον χώρο της παιδιατρικής περίθαλψης. Η παρούσα μελέτη, εντέλει, λειτουργεί ως εργαλείο ενδοσκόπησης, αναστοχασμού και μεθοδολογικής καινοτομίας, ανοίγοντας νέους δρόμους στην ποιοτική έρευνα και στη σύγχρονη εκπαιδευτική και θεραπευτική πρακτική μέσω της τέχνης
Ο ρόλος των ριβοδιακοπτών στο συγχρονισμό της ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης
No full textRNA-mediated mechanisms, including tRNA-mediated transcriptional regulation in Gram-positive bacteria, are sophisticated mechanisms to regulate gene expression and enable bacteria to adapt to fluctuating environmental conditions. T-box riboswitches represent a unique class of riboswitches and regulate the transcription or translation of essential aminoacyl-tRNA synthetases or enzymes responsible for amino acid metabolism and are found in all prominent human Gram-positive pathogens. Unlike most riboswitches, which sense small ligands, T-boxes recognize and respond to the aminoacylation status of the tRNA molecules. The ability of T-box riboswitches to sense tRNA aminoacylation is essential for regulating amino acid biosynthesis and tRNA charging levels, maintaining cellular homeostasis, and managing both transcription and translation under varying nutrient conditions. Due to their central role in bacterial physiology and their direct modulation by mainstream antibiotics, T-boxes are considered novel and alternative molecular targets to design new antibiotics. Staphylococcus aureus harbors five distinct tRNAGly isoacceptors, all of which are aminoacylated by the same glycyl-tRNA synthetase. All five tRNAGly interact with the glyS T-box riboswitch to regulate glyS transcription and further enable glyS T-box riboswitch to synchronize two essential metabolic pathways. Specifically, two tRNAGly isoacceptors, denoted as proteinogenic (P1, P2), form tight complexes with EF-Tu to supply glycine for protein synthesis, while the remaining three isoacceptors (NP1, NP2, and NEW) are non-proteinogenic and supply glycine for bacterial peptidoglycan synthesis in the cell wall.To elucidate the role of these tRNAGly isoacceptors in S. aureus RN4220 fitness, we employed the CRISPR/Cas9 genome editing tool to knock out each one of them. Notably, one gene copy of P1 tRNA was successfully depleted with no discernible impact on the growth and translational activity of S. aureus. In addition, the transcription levels of the glyS T-box and the glyS gene were significantly reduced and the edited strain exhibited increased susceptibility to antibiotics targeting the cell wall, while being resistant to lysostaphin compared to the control strain. The integration of transcriptomics and proteomics data revealed that most of the differentially expressed genes are implicated in iron and metals transportation, cell wall integrity and RNA modification which are all key processes for bacterial defense and pathogenicity. Despite the upregulation of NP tRNAs in the edited strain, several crucial genes involved in cell wall formation and antibiotic resistance were significantly downregulated. In line, the edited strain displayed a reduced ability to form biofilms, while retained its ability to invade human cells in vitro. Besides, an extensive phylogenetic analysis of all the tRNAGly genes in Gram-positive bacteria revealed that P1 tRNA is close to the cluster of non-proteinogenic tRNAs and separated from the P2 tRNAGly. These results exhibit the conundrum of the direct impact of a protein synthesis-related tRNA ablation on the pathogen cell wall integrity, antibiotic susceptibility and potentially pathogenicity, highlighting tRNA as a dynamic gene expression regulator that could serve as a target to manipulate crucial circuits in pathogens. In addition, this study emphasizes the urge to further study the tRNA gene redundancy in bacterial pathogens, which reflects the existence of additional unconventional and important roles of tRNA. Overall, the present thesis provides new insights into the complex regulatory networks involving tRNA genes and T-box riboswitches in S. aureus. By elucidating the multifunctional roles of tRNAGly isoacceptors and the regulatory mechanisms that govern them, including riboswitches, this work opens new possibilities for targeting bacterial pathogens especially those that have developed resistance against mainstream antibiotics.H RNA-διαμεσολαβούμενη ρύθμιση, συμπεριλαμβανομένης της tRNA-διαμεσολαβούμενης ρύθμισης της μεταγραφής στα θετικά κατά Gram βακτήρια, αποτελούν εξελιγμένους μηχανισμούς ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης και επιτρέπουν στα βακτήρια να προσαρμόζονται στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι ριβοδιακόπτες T-box αποτελούν μία μοναδική κατηγορία ρυθμιστικών μη-κωδικών μορίων RNA, που ελέγχουν είτε τη μεταγραφή είτε τη μετάφραση βασικών αμινοακυλο-tRNA συνθετασών ή ενζύμων υπεύθυνων για τον μεταβολισμό των αμινοξέων και απαντώνται σε όλα τα κύρια θετικά κατά Gram ανθρώπινα παθογόνα. Σε αντίθεση με τους υπόλοιπους τύπους ριβοδιακοπτών οι οποίοι ανταποκρίνονται σε μικρά μόρια, οι ριβοδιακόπτες T-box αλληλεπιδρούν με συγκεκριμένα μόρια tRNA και αποκρίνονται στην κατάσταση αμινοακυλίωσής τους. Η ικανότητά τους να αντιλαμβάνονται την κατάσταση αμινοακυλίωσης των tRNA είναι απαραίτητη για τη ρύθμιση της βιοσύνθεσης αμινοξέων και των επιπέδων αμινοακυλίωσης των tRNA, διατηρώντας έτσι την κυτταρική ομοιόσταση και ρυθμίζοντας τη διαδικασία της μεταγραφής ή της μετάφρασης υπό διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Λόγω του κεντρικού τους ρόλου στη φυσιολογία των βακτηρίων, αλλά και της άμεσης στόχευσής τους από αντιβιοτικά, οι ριβοδιακόπτες T-box θεωρούνται ως νέοι και εναλλακτικοί μοριακοί στόχοι για τον σχεδιασμό κανοτόμων αντιβιοτικών. Ο Staphylococcus aureus διαθέτει πέντε διαφορετικά ισοδεκτικά μόρια tRNAGly, τα οποία αμινοακυλιώνονται από την ίδια αμινοακυλο-tRNA συνθετάση της γλυκίνης. Όλα τα ισοδεκτικά μόρια tRNAGly προσδένουν το ριβοδιακόπτη glyS T-box, ρυθμίζοντας τη μεταγραφή της αμινοακυλο-tRNA συνθετάσης της γλυκίνης, επιτρέποντας στον ριβοδιακόπτη να συγχρονίζει δύο βασικές μεταβολικές οδούς. Δύο από τα ισοδεκτικά μόρια tRNAGly, τα πρωτεϊνογενετικά P1 και P2, συμμετέχουν στην πρωτεϊνοσύνθεση, ενώ τα υπόλοιπα τρία, μη πρωτεϊνογενετικά NP1, NP2 και NEW, παρέχουν γλυκίνη για τη σύνθεση της πεπτιδογλυκάνης του κυτταρικού τοιχώματος. Για να αποσαφηνιστεί ο ρόλος καθενός από τα ισοδεκτικά μόρια tRNAGly στο μεταβολισμό του βακτηριακού στελέχους S. aureus RN4220, έγινε χρήση του εργαλείου CRISPR/Cas9 ώστε να πραγματοποιηθεί απαλοιφή των γονιδίων που είναι υπεύθυνα για τη μεταγραφή των 5 ισοδεκτικών μορίων tRNAGly. Αξιοσημείωτα, πραγματοποιήθηκε επιτυχώς η απαλοιφή ενός εκ των δύο γονιδίων που είναι υπεύθυνα για τη μεταγραφή του P1, χωρίς καμία επίπτωση στην ανάπτυξη και τα επίπεδα μετάφρασης του S. aureus. Επιπλέον, τα επίπεδα μεταγραφής του ριβοδιακόπτη glyS T-box και του γονιδίου glyS μειώθηκαν σημαντικά. Παράλληλα, το επεξεργασμένο στέλεχος παρουσίασε αυξημένη ευαισθησία σε αντιβιοτικά που στοχεύουν το κυτταρικό τοίχωμα, ενώ ήταν ανθεκτικό στη λυσοσταφίνη, σε σύγκριση με το στέλεχος ελέγχου. Επιπλέον, η ανάλυση των δεδομένων από τη μεταγραφική και πρωτεομική ανάλυση έδειξε ότι τα περισσότερα από τα γονίδια που παρουσίασαν διαφορική έκφραση σχετίζονται με τη μεταφορά σιδήρου και άλλων μετάλλων, με τη σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος και τη μετα-μεταγραφική τροποποίηση μορίων RNA, διαδικασίες που είναι κρίσιμες για την άμυνα του βακτηρίου και την παθογένειά του. Παράλληλα, παρόλο που παρατηρήθηκε αυξημένη μεταγραφή των ισοδεκτικών μορίων NP1, NP2 και NEW στο επεξεργασμένο στέλεχος, αρκετά σημαντικά γονίδια που εμπλέκονται στη σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος και στην ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά παρουσίασαν σημαντική μείωση της έκφρασής τους. Παράλληλα, το επεξεργασμένο στέλεχος παρουσίασε μειωμένη ικανότητα σχηματισμού βιοϋμενίων, διατηρώντας ωστόσο την ικανότητά του να προσβάλει ανθρώπινα κύτταρα in vitro. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε μια εκτεταμένη φυλογενετική ανάλυση όλων των γονιδίων tRNAGly από τα θετικά κατά Gram βακτήρια, η οποία αποκάλυψε ότι το P1 tRNA βρίσκεται εξελικτικά κοντά με τα μη πρωτεϊνογενετικά tRNAs, ενώ διαχωρίζεται από το P2 tRNAGly. Αυτά τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν το παράδοξο της άμεσης επίδρασης της απαλοιφής ενός πρωτεϊνογενετικού tRNA στην ακεραιότητα του κυτταρικού τοιχώματος, την ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά και πιθανώς τη μολυσματικότητα του βακτηρίου, αναδεικνύοντας τα μόρια tRNA ως δυναμικούς ρυθμιστές της γονιδιακής έκφρασης που θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως στόχοι για την αντιμετώπιση των παθογόνων. Επιπλέον, η παρούσα μελέτη υπογραμμίζει την ανάγκη για περαιτέρω μελέτη του ρόλου του πλεονασμού των γονιδίων tRNA στα βακτηριακά παθογόνα, ο οποίος αντανακλά την ύπαρξη πρόσθετων σημαντικών ρυθμιστικών ρόλων των tRNA. Συνολικά, η παρούσα διατριβή παρέχει νέες γνώσεις σχετικά με τα πολύπλοκα ρυθμιστικά δίκτυα στα οποία εμπλέκονται τα γονίδια tRNA και οι ριβοδιακόπτες T-box στον S. aureus. Με τη διαλεύκανση του ρόλου των ισοδεκτικών μορίων tRNAGly και των ρυθμιστικών μηχανισμών που τα διέπουν, συμπεριλαμβανομένων των ριβοδιακοπτών, η παρούσα διατριβή αναδεικνύει νέες δυνατότητες για την καταπολέμηση των βακτηριακών παθογόνων, και ιδίως εκείνων που έχουν αναπτύξει ανθεκτικότητα έναντι των υπαρχόντων αντιβιοτικών
Investigating the impact of visual stimuli in virtual and extended reality environments on the subject’s psychophysiological state using EEG and video game-based tools
No full textThe dissertation investigates the impact of digitally generated immersive imagery within Virtual and Extended Reality (VR/XR) environments on the psychophysiological state of the participant. The originality of the research lies in the integration of theoretical and empirical approaches within contemporary XR environments, through the usage of portable and low-cost EEG devices, as well as game development tools, in the context of interdisciplinary, artistic, technological, and scientific practices. At a theoretical level, the study draws inspiration from principles of experimental aesthetics, whereas at an applied level, it introduces a novel experimental framework, capable of parameterization and synchronization between neural signals and virtual stimuli, enabling the recording and interpretation of brain activity in real-time. The framework’s architecture is designed to ensure interoperability between portable EEG systems and computer game development platforms, thus allowing for dynamic flow and evaluation of brain data, without necessitating specialized technical expertise. This approach renders the framework accessible to both artists and researchers, facilitating the recording, integration, or processing of neurophysiological data in real-time, within a creative or experimental practice. Throughout this process, the outcome is a novel methodological framework that merges brain activity measurement with creative and experimental applications in multimodal, interactive environments. The case studies conducted within the scope of this PhD research highlight that low-cost EEG devices can provide scientifically valid and reliable data for measuring responses to visual stimuli, which can be associated with cognitive and affective states. Furthermore, the framework developed herein is shown to function not only as a research tool, but also as an expressive medium, capable of generating dynamic, adaptive, real-time content, shaped by the participant’s psychophysiological state. The findings underscore the necessity of a multifactorial approach that accounts for cultural, social, subjective, and technical variables. Overall, the present dissertation covers the fundamental principles of the field, creating a well-documented and applicable foundation for the future development of interactive systems towards recording and analyzing experiences in digital environments.Η παρούσα διατριβή διερευνά την επίδραση της ψηφιακά δημιουργημένης εμβυθιστικής εικόνας, σε περιβάλλοντα Εικονικής και Εκτεταμένης Πραγματικότητας (VR/XR), στην ψυχοφυσιολογική κατάσταση του υποκειμένου. Η πρωτοτυπία της έρευνας έγκειται στην ενσωμάτωση θεωρητικών και πειραματικών προσεγγίσεων, σε σύγχρονα XR περιβάλλοντα, μέσω της χρήσης φορητών και χαμηλού κόστους συσκευών ηλεκτροεγκεφαλογραφίας (EEG), καθώς και εργαλείων ανάπτυξης βιντεοπαιχνιδιών, στο πλαίσιο διεπιστημονικών, καλλιτεχνικών, τεχνολογικών και επιστημονικών πρακτικών. Σε θεωρητικό επίπεδο, η έρευνα αντλεί έμπνευση από την πειραματική αισθητική, ενώ, σε πρακτικό επίπεδο, δημιουργήθηκε ένας πειραματικός μηχανισμός, που επιτρέπει την παραμετροποίηση και τον συγχρονισμό των εγκεφαλικών σημάτων με εικονικά ερεθίσματα, καταγράφοντας εγκεφαλικά δεδομένα, σε πραγματικό χρόνο. Η αρχιτεκτονική του συστήματος έχει σχεδιαστεί, ώστε να υποστηρίζει τη διαλειτουργικότητα μεταξύ φορητών EEG συστημάτων και εφαρμογών δημιουργίας βιντεοπαιχνιδιών, επιτρέποντας τη δυναμική ροή και αξιοποίηση των εγκεφαλικών δεδομένων, χωρίς την απαίτηση εξειδικευμένων γνώσεων. Καθίσταται, έτσι, προσβάσιμο σε καλλιτέχνες ή ερευνητές, οι οποίοι μπορούν είτε να καταγράψουν, είτε να ενσωματώσουν και να επεξεργαστούν τα δεδομένα, σε πραγματικό χρόνο, στο πλαίσιο μιας δημιουργικής ή πειραματικής πρακτικής. Μέσα από αυτή τη διαδικασία, διαμορφώνεται ένα νέο μεθοδολογικό πλαίσιο, το οποίο συνδυάζει τη μέτρηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας με τη δημιουργική και ερευνητική αξιοποίηση της, σε πολυτροπικά, διαδραστικά περιβάλλοντα. Οι μελέτες περίπτωσης επισημαίνουν ότι οι χαμηλού κόστους συσκευές EEG μπορούν να παρέχουν αξιόπιστα και επιστημονικά αξιοποιήσιμα δεδομένα για τη μέτρηση αποκρίσεων σε οπτικά ερεθίσματα, οι οποίες είναι δυνατό να συσχετιστούν με γνωστικές και συναισθηματικές καταστάσεις. Παράλληλα, αναδεικνύεται η δυναμική του μηχανισμού που αναπτύχθηκε, ως δημιουργικού εργαλείου έκφρασης και πειραματισμού, για την παραγωγή δυναμικών έργων, που διαμορφώνονται, σε πραγματικό χρόνο, ανάλογα με την ψυχοφυσιολογική κατάσταση του συμμετέχοντα. Ωστόσο, επισημαίνεται η ανάγκη πολυπαραγοντικής προσέγγισης, η οποία θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη πολιτισμικές, κοινωνικές, υποκειμενικές και τεχνικές παραμέτρους. Η παρούσα διατριβή καλύπτει τις βασικές αρχές του πεδίου, δημιουργώντας ένα τεκμηριωμένο και εφαρμόσιμο θεμέλιο για τη μελλοντική ανάπτυξη διαδραστικών συστημάτων καταγραφής και ανάλυσης της εμπειρίας σε ψηφιακά περιβάλλοντα
Multiscale computational modeling and analysis of mechanical behaviour and failures of nanocomposite aerospace structures
No full textThe field of aerospace is a broad branch of science that covers the disciplines of aeronautical engineering and space technology, which together allow us to design and develop technologically advanced products that can meet the new technological requirements of the aerospace industry. In recent years, the use of fiber-reinforced polymer matrix composites (FRPCs) for aerospace applications has increased, due to their high strength-to-weight ratio, excellent fatigue strength and significant corrosion resistance. The wide application of FRPCs has been adopted by various fields of aerospace technology, including military and civil aviation, unmanned aerial vehicles (UAVs), and space applications involving launchers and satellites. The development of advanced composite structures for aerospace applications requires that the components must be manufactured to withstand not only mechanical stresses but also environmental loads, such as thermal changes and humidity, which in some cases can range from -40 to 130°C and 0 to 100% humidity. Adverse environmental conditions can cause damage to FRPCs, such as fiber fracture and interfacial delamination of layers and should be seriously considered during their structural design. In the modern aeronautical industry, to enhance the structural stiffness and strength of composite structures, laminated composites are used due to their excellent mechanical properties, which are achieved through a strategic sequence of their layers, without increasing the weight of the structures. The simultaneous development of nanotechnology, as a science that exploits matter at the atomic and molecular level, has given new dynamics to the use of composite materials, as the excellent characteristics of nanostructures as an additive to the polymer matrix of FRPCs can provide significantly improved mechanical properties over of classical composites. As environmental concerns escalate, the development of innovative materials is deemed necessary to address issues related to energy consumption, global water demand and carbon dioxide emissions. Nanotechnology stands out as a cutting-edge technology that can be used to improve manufacturing processes, eliminate hazardous chemicals, reduce gas emissions and make biodegradable materials. The adoption of environmentally friendly solutions such as nanosensors for ecosystem monitoring, nanofilters for water treatment and nanocomposites for building components is in line with European goals for innovative green technologies However, the proper application of nanotechnology requires a full understanding of the physicomechanical properties of nanocomposites. Therefore, a comprehensive study is needed for the behavior of nanocomposites in adverse environmental conditions. The impact of microstructural characteristics of nanoparticles, such as carbon nanotubes, on the modeling of nanocomposites should also be considered, at the microscale (fiber and matrix), mesoscale (composite layer), and macroscale (multilayer structure).In this PhD Thesis, a multi-scale computational modeling is developed, which is appropriate for the prediction of the mechanical behavior and failure of CNT-reinforced structures, analyzing the nanostructures in various environmental conditions, using finite element method and taking into account the microstructural characteristics and states of the nanoparticles in the polymer matrix.Ο τομέας της αεροδιαστημικής είναι ένας ευρύς κλάδος της επιστήμης που καλύπτει τους κλάδους της αεροναυπηγικής μηχανικής και διαστημικής τεχνολογίας, που σε συνδυασμό τους, μας επιτρέπουν το σχεδιασμό και την ανάπτυξη τεχνολογικά προηγμένων προϊόντων και συστημάτων τα οποία μπορούν να ανταποκριθούν με αξιώσεις στις νέες τεχνολογικές απαιτήσεις της αεροδιαστημικής βιομηχανίας. Τα τελευταία χρόνια η χρήση σύνθετων υλικών πολυμερούς μήτρας με ενίσχυση ινών (FRPCs) για αεροδιαστημικές εφαρμογές έχει αυξηθεί κατά πολύ, λόγω της μεγάλης αναλογίας τους αντοχή προς βάρος, της εξαιρετικής αντοχής σε κόπωση και τη σημαντική αντοχή στη διάβρωση. Η ευρεία εφαρμογή των FRPCs έχει υιοθετηθεί από διάφορους τομείς της αεροδιαστημικής τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένης της στρατιωτικής και πολιτικής αεροπορίας, των μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων (UAV), και διαστημικών εφαρμογών που περιλαμβάνουν εκτοξευτές και δορυφόρους. Η ανάπτυξη προηγμένων δομών από σύνθετα υλικά για αεροδιαστημικές εφαρμογές προϋποθέτει ότι τα εξαρτήματα θα είναι κατασκευασμένα έτσι ώστε να αντέχουν όχι μόνο μηχανικές καταπονήσεις αλλά και περιβαλλοντικά φορτία, όπως θερμικές μεταβολές και υγρασία, που σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να κυμαίνονται από -40 έως 130°C και 0 έως 100% υγρασία. Οι δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες μπορούν να προκαλέσουν στα FRPCs θραύση των ινών και διεπιφανειακή αποκόλληση των στρωμάτων και πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπόψιν κατά τη διάρκεια του δομικού σχεδιασμού τους. Στη σύγχρονη αεροναυπηγική βιομηχανία, για την ενίσχυση της δομικής δυσκαμψίας και αντοχής των δομών από σύνθετα υλικά, χρησιμοποιούνται στρωματικά σύνθετα υλικά λόγω των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων τους, οι οποίες επιτυγχάνονται μέσω στρατηγικής αλληλουχίας των στρωμάτων τους, χωρίς ωστόσο να αυξάνεται το βάρος των δομών. Η ταυτόχρονη ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας, ως επιστήμη που εκμεταλλεύεται την ύλη σε ατομικό και μοριακό επίπεδο, έχει προσδώσει νέα δυναμική στη χρήση των σύνθετων υλικών, καθώς τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά των νανοδομών ως πρόσθετο στην πολυμερή μήτρα των FRPCs, μπορούν να προσδώσουν σημαντικά βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες έναντι των κλασικών σύνθετων υλικών. Καθώς οι περιβαλλοντικές ανησυχίες κλιμακώνονται, η ανάπτυξη καινοτόμων υλικών κρίνεται απαραίτητη για την αντιμετώπιση ζητημάτων που σχετίζονται με την κατανάλωση ενέργειας, την παγκόσμια ζήτηση νερού και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Η νανοτεχνολογία ξεχωρίζει ως κορυφαία τεχνολογία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη βελτίωση των διαδικασιών παραγωγής, την εξάλειψη των επικίνδυνων χημικών ουσιών, τη μείωση των εκπομπών αερίων και την κατασκευή βιοδιασπώμενων υλικών. Η υιοθέτηση φιλικών προς το περιβάλλον λύσεων, όπως νανοαισθητήρων για την παρακολούθηση του οικοσυστήματος, νανοφίλτρων για την επεξεργασία νερού και νανοσύνθετων υλικών για δομικά στοιχεία, ευθυγραμμίζεται με τους Ευρωπαϊκούς στόχους για καινοτόμες πράσινες τεχνολογίες. Ωστόσο, για τη σωστή εφαρμογή της νανοτεχνολογίας απαιτείται η πλήρης κατανόηση των φυσικομηχανικών ιδιοτήτων των νανοσύνθετων υλικών. Ως εκ τούτου, χρειάζεται ολοκληρωμένη μελέτη για τη μηχανική συμπεριφορά των νανοσύνθετων σε περιβάλλον με θερμοκρασιακές μεταβολές και υγρασία. Επίσης θα πρέπει να εξεταστεί ο αντίκτυπος των μικροδομικών χαρακτηριστικών των νανοσωματιδίων, όπως οι νανοσωλήνες άνθρακα, στη μοντελοποίηση των νανοσύνθετων, σε μικροκλίμακα (ίνα και μήτρα), μεσοκλίμακα (στρώμα σύνθετου) και μακροκλίμακα (στρωματική δομή). Στην παρούσα Διδακτορική Διατριβή αναπτύσσεται μία υπολογιστική μοντελοποίηση πολλαπλής κλίμακας, που σε συνδυασμό με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων, γίνεται πρόβλεψη της μηχανικής συμπεριφοράς και αστοχίας δομών από στρωματικά σύνθετα υλικά ενισχυμένα με νανοσωλήνες άνθρακα, αναλύοντας τη μηχανική συμπεριφορά τους σε διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες και λαμβάνοντας υπόψη τα μικροδομικά χαρακτηριστικά και καταστάσεις των νανοδομών στης πολυμερή μήτρα
Εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης για τις σύγχρονες αγορές ηλεκτρικής ενέργειας
No full textThe electricity market is one of the most dynamically changing sectors on a global scale and it is undergoing remarkable reforms in many areas. In its early stages (e.g., solar and wind), new needs and challenges are emerging that must be addressed. Additionally, new technologies—such as the rapid development of artificial intelligence (AI)—are creating new possibilities that provide excellent tools for market operation. At the same time, new regulatory rules aimed at abolishing market monopolies and creating a unified, liberalized electricity market are generating new values and demands to ensure smooth operation. In order to ensure the smooth operation of the wholesale electricity market, it is imperative to create and use advanced artificial intelligence tools capable of addressing these new challenges. The adoption of state-of-the-art AI mechanisms can create favorable conditions to predict both the electricity demand of end users and the fluctuations in electricity prices with optimal accuracy. The main objective of this PhD dissertation is to develop advanced and novel algorithms for electricity load and price forecasting, specifically for the operation of modern wholesale market mechanisms. More precisely, the research focuses on developing algorithms and advanced Deep Learning models that can achieve very high short-term forecasting accuracy, serving as effective tools in innovative programs within the modern electricity market. The research aims to cover various aspects of the modern electricity market by examining electricity mechanisms—specifically the Day Ahead Market, Intraday Market, and Balancing Market—and by exploring applications for active consumer participation such as Demand Side Management (which includes peak clipping, valley filling, load shifting, and load conservation) as well as Demand Response, in addition to forecasting the load of electric vehicles (EV Load) and investigating Transfer Learning with particular consideration given to the more challenging case of the day-ahead market. This dissertation innovates in the following key components: Development and creation of advanced and novel Deep Learning models: These models can be used both for electricity load and price forecasting, as well as for other time series scientific tasks, such as problems in the economic and industrial sectors. Implementation of Novel Deep Learning Models for Electricity Demand Forecasting: These models can predict energy demand under various periods and conditions, assisting power producers adjust their generation and optimize operations. Implementation of novel Deep Learning Models for Wholesale Electricity Price Forecasting: This enables energy producers to make decisions regarding large-scale market operations and production, taking into account the forecasted prices. Analysis of the Price Formulation Framework in Wholesale Markets: By using data from different energy markets, trends, market players’ strategies, and their interactions are analyzed to better understand how the final hourly prices are determined. Implementation of Transfer Learning Methods for the Day-Ahead Electricity Market: The developed models perform optimally in forecasting 24 hourly steps ahead, a challenging task in the current literature. Investigation of Demand Side Management and Demand Response Programs: These strategies are examined for their integration into market operations through active consumer participation. In this way, optimization functions to optimize the network operation and cost, covering both production/supply side are used. Development of New Methods for Forecasting the Load of Electric Vehicles: Considering five different datasets, the distinctive patterns of the EV-load curve are detected, isolated, and forecasted separately. Investigation of the new trends emerging in the operation of the modern electricity market through the study and presentation of various studies, which use different datasets and cover the full spectrum of forecasting algorithms.Η αγορά ηλεκτρικής ενέργειας είναι ένας από τους τομείς που υφίστανται τις πιο δυναμικές αλλαγές σε παγκόσμιο επίπεδο και υπόκειται σε αξιοσημείωτες μεταρρυθμίσεις σε πολλούς τομείς. Στα αρχικά της στάδια (π.χ., ηλιακή και αιολική ενέργεια), ανακύπτουν νέες ανάγκες και προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν. Επιπλέον, νέες τεχνολογίες—όπως η ραγδαία εξέλιξη της τεχνητής νοημοσύνης—δημιουργούν νέες δυνατότητες που παρέχουν εξαιρετικά εργαλεία για τη λειτουργία της αγοράς. Ταυτόχρονα, νέοι ρυθμιστικοί κανόνες που στοχεύουν στην κατάργηση των μονοπωλίων της αγοράς και στη δημιουργία μίας ενιαίας, απελευθερωμένης αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας παράγουν νέες αξίες και απαιτήσεις για τη διασφάλιση της ομαλής λειτουργίας της. Προκειμένου να διασφαλιστεί η ομαλή λειτουργία της χονδρικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας και να ανταποκριθεί αποτελεσματικά στις νέες εξελίξεις, είναι επιτακτική η δημιουργία και χρήση προηγμένων εργαλείων τεχνητής νοημοσύνης, ικανών να αντιμετωπίσουν αυτές τις νέες προκλήσεις. Η υιοθέτηση των πιο σύγχρονων μηχανισμών τεχνητής νοημοσύνης μπορεί να δημιουργήσει ευνοϊκές συνθήκες για την πρόβλεψη τόσο της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας από τους τελικούς χρήστες όσο και των διακυμάνσεων των τιμών της ηλεκτρικής ενέργειας με βέλτιστη ακρίβεια. Ο κύριος στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη προηγμένων αλγορίθμων Βαθιάς Μάθησης οι οποίοι θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη λειτουργία των σύγχρονων μηχανισμών της χονδρικής αγοράς ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα, η έρευνα επικεντρώνεται στην ανάπτυξη αλγορίθμων και καινοτόμων μοντέλων που μπορούν να επιτύχουν πολύ υψηλή ακρίβεια πρόβλεψης φορτίου και τιμής χονδρικής αγοράς ενέργειας σε βραχυπρόθεσμο ορίζοντα, λειτουργώντας ως αποτελεσματικά εργαλεία σε καινοτόμα προγράμματα της σύγχρονης αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Η έρευνα αναλύει σε βάθος όλο τα φάσμα που διέπει τη σύγχρονη αγορά ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα, αναλύεται η Αγορά της Επόμενης Ημέρας (Day Ahead Market), η Ενδοημερή Αγορά (Intraday Market) και η Αγορά Εξισορρόπησης (Balancing Market). Επίσης, με σκοπό την μείωση του υπολογιστικού κόστους και χρόνου, μέθοδοι και στρατηγικές Βαθείας Μεταφερόμενης Μάθησης παρουσιάζονται εκτενώς με σκοπό την ενσωμάτωσή τους στα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα που διαχειρίζονται την λειτουργία των ενεργειακών συστημάτων. Πρόσθετα, σημαντικό τμήμα της διατριβής επικεντρώνεται στις εφαρμογές ευελιξίας και ενεργής συμμετοχής των καταναλωτών στην λειτουργία της αγοράς, όπως τα προγράμματα Διαχείριση της Ζήτησης (που περιλαμβάνει το Peak Clipping, το Valley Filling, το Load Shifting και το Load Conservation) καθώς και η Απόκριση στη Ζήτηση (Demand Response). Τέλος, λόγω της συνεχώς αυξανόμενης ανάπτυξης του τομέα της ηλεκτροκίνησης, το τελευταίο τμήμα της διατριβής διερευνά την συμπεριφορά του φορτίου ηλεκτρικών οχημάτων (Electric Vehicle Load) και αναπτύσσει καινοτόμες λύσεις πρόβλεψης. Η παρούσα διατριβή καινοτομεί στα ακόλουθους βασικούς πυλώνες: Ανάπτυξη και δημιουργία προηγμένων και καινοτόμων μοντέλων Βαθιάς Μάθησης: Αυτά τα μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για την πρόβλεψη του φορτίου και των τιμών του ηλεκτρισμού, όσο και για άλλα επιστημονικά προβλήματα χρονοσειρών, όπως είναι οι εφαρμογές στον οικονομικό και βιομηχανικό τομέα. Εφαρμογή καινοτόμων μοντέλων και εργαλείων βαθιάς μάθησης για την πρόβλεψη της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας: Τα μοντέλα αυτά μπορούν να αξιοποιηθούν για την πρόβλεψη της ζήτησης ενέργειας σε διάφορες χρονικές περιόδους και υπό διαφορετικές συνθήκες, συμβάλλοντας στην υποστήριξη των παραγωγών ενέργειας ώστε να προσαρμόζουν την παραγωγή τους και να βελτιστοποιούν τις επιχειρησιακές τους λειτουργίες. Εφαρμογή καινοτόμων μοντέλων βαθιάς μάθησης για την πρόβλεψη των τιμών της χονδρικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας: Με αυτόν τον τρόπο, οι παραγωγοί ενέργειας μπορούν να λαμβάνουν τεκμηριωμένες αποφάσεις σχετικά με τις λειτουργίες μεγάλης κλίμακας στην αγορά και την παραγωγή, λαμβάνοντας υπόψη τις προβλεπόμενες τιμές. Ανάλυση του πλαισίου διαμόρφωσης των τιμών στις χονδρικές αγορές: Μέσω της ανάλυσης δεδομένων από διάφορες αγορές ενέργειας, εξετάζονται οι τάσεις, οι στρατηγικές των διαφόρων παραγόντων της αγοράς καθώς και οι αλληλεπιδράσεις τους, με στόχο την καλύτερη κατανόηση της διαδικασίας καθορισμού των τελικών ωριαίων τιμών. Εφαρμογή μεθόδων και στρατηγικών Μεταφερόμενης Μάθησης για την Αγορά Επόμενης Ημέρα: Τα αναπτυγμένα μοντέλα επιτυγχάνουν βέλτιστη απόδοση στην πρόβλεψη 24 ωριαίων βημάτων, μια πρόκληση που παραμένει ιδιαίτερα απαιτητική στην τρέχουσα βιβλιογραφία. Διερεύνηση των προγραμμάτων Διαχείρισης και Απόκρισης στη Ζήτηση: Εξετάζονται στρατηγικές για την ενσωμάτωση αυτών των προγραμμάτων στις λειτουργίες της αγοράς μέσω της ενεργούς συμμετοχής των καταναλωτών. Με αυτόν τον τρόπο, εφαρμόζονται λειτουργίες βελτιστοποίησης που στοχεύουν στη βελτίωση της λειτουργίας και στη μείωση του κόστους του δικτύου, καλύπτοντας τόσο την πλευρά παραγωγής όσο και την πλευρά προσφοράς. Ανάπτυξη νέων μεθόδων για την πρόβλεψη του φορτίου των ηλεκτρικών οχημάτων: Λαμβάνοντας υπόψη πέντε διαφορετικά σύνολα δεδομένων, εντοπίζονται, απομονώνονται και προβλέπονται ξεχωριστά τα διακριτά μοτίβα της καμπύλης φορτίου των ηλεκτρικών οχημάτων. Διερεύνηση των νέων τάσεων που εμφανίζονται στη λειτουργία της σύγχρονης αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας μέσω της μελέτης και παρουσίασης διαφόρων ερευνών, οι οποίες χρησιμοποιούν διαφορετικά σύνολα δεδομένων και καλύπτουν το πλήρες φάσμα των αλγορίθμων πρόβλεψης
Αδέσποτα κατοικίδια ζώα στην Ελλάδα: μια κοινωνικοοικονομική ανάλυση της κρίσης υπερπληθυσμού
No full textThis thesis examines the crisis of overpopulation of stray companion animals in Greece, within the context of a socioeconomic analysis. The study is based on an international and domestic literature review, as well as on empirical research conducted in Greece. Special attention is given to the legal framework, analyzing the new law N.4830 enacted in 2021 and comparing it to similar companion animal welfare laws in other countries. The primary objectives of this study were to investigate public knowledge, awareness, and willingness to contribute financially to address the stray companion animal problem. Additionally, a study on the phenotypic characteristics of adopted dogs was conducted to assess the preferences of Greek dog adopters. The empirical analysis employed a Cox regression model to analyze the characteristics of dogs that increase their likelihood of adoption, as well as a contingent valuation model to assess public willingness to pay for the welfare and management of stray animals. Findings revealed that 64% of respondents expressed willingness to financially support their municipality in managing and caring for stray animals, indicating significant public support for addressing this issue.Η παρούσα διατριβή εξετάζει την κρίση του υπερπληθυσμού των αδέσποτων ζώων συντροφιάς στην Ελλάδα, στο πλαίσιο μιας κοινωνικοοικονομικής ανάλυσης, η μελέτη βασίζεται σε διεθνή και εγχώρια βιβλιογραφική ανασκόπηση, καθώς και σε εμπειρική έρευνα που διεξήχθη στην Ελλάδα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο νομικό πλαίσιο, με ανάλυση του νόμου N. 4830 που ψηφίστηκε το 2021, καθώς και στη σύγκρισή του με αντίστοιχες νομοθεσίες προστασίας και ευζωίας των ζώων συντροφιάς σε άλλεςχώρες. Οι βασικοί στόχοι της έρευνας ήταν η διερεύνηση της γνώσης και της ευαισθητοποίησης των πολιτών, καθώς και της προθυμίας τους να συνεισφέρουν οικονομικά στην αντιμετώπιση του προβλήματος των αδέσποτων ζώων συντροφιάς. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε έρευνα για τα φαινοτυπικά χαρακτηριστικά των υιοθετημένων σκύλων, ώστε να αξιολογηθούν οι προτιμήσεις των Ελλήνων αναδόχων. Η συλλογή πρωτογενών δεδομένων διεξήχθη μέσω τριών ερωτηματολογίων. Επίσης, συλλέχθηκαν από δημόσια ιστοσελίδα δεδομένα για τα φαινοτυπικά στοιχεία σκύλων που υιοθετήθηκαν. Καταρχάς, μια πιλοτική έρευνα διεξήχθη και συνελέχθησαν απαντήσεις από ενήλικες πολίτες από όλη την Ελλάδα. Στην έρευνα συμμετείχαν 213 άτομα ηλικίας από 18 και άνω. Στη συνέχεια η έρευνα αυτή επαναλήφθηκε σε μεγαλύτερο δείγμα πανελλαδικά. Σε αυτήν την έρευνα συμμετείχαν, 395 άτομα άνωτων 18 ετών. Το τρίτο ερωτηματολόγιο, ήταν στοχευμένο προς εξειδικευμένους επαγγελματίες τμημάτων διαχείρισης αδέσποτων ζώων συντροφιάς σε δήμους ή και σε φιλοζωικές οργανώσεις και συνολικά απαντήθηκαν 31 ερωτηματολόγια. Σε όλες τις επιμέρους έρευνες, τα ερευνητικά δεδομένα συλλέχθηκαν μέσω της πλατφόρμας Google Form, η οποία παρέχει έναν άμεσο τρόπο για τη συλλογή των ερωτηματολογίων. Τέλος, δεδομένα για 979 σκύλους που υιοθετήθηκαν ελήφθησαν από τη δημόσια σελίδα φιλοζωικού συλλόγου. Εν συνεχεία, πραγματοποιήθηκε ηαπαραίτητη διαδικασία κωδικοποίησης των μεταβλητών με σκοπό την εισαγωγή τους στο στατιστικό πρόγραμμα STAΤΑ 14 για περαιτέρω ανάλυση. Στην πρώτη δειγματοληψία, μετά τη δημιουργία και ανάλυση δύο λογιστικών μοντέλων παλινδρόμησης βρέθηκε πως οι ερωτηθέντες που γνώριζαν τις υποχρεώσεις των ιδιοκτητών ζώων συντροφιάς για στείρωση, τοποθέτηση microchip και αποστολή DNA, ήταν πιο πιθανό να γνωρίζουν και για την κρίση υπερπληθυσμού των αδέσποτων στην Ελλάδα. Επίσης, όσοι είχαν ήδη δωρίσει σε φιλοζωικές οργανώσεις εμφάνισαν και αυξημένη επίγνωση του προβλήματος και οι περισσότεροι (62%) δήλωσαν ότι τους απασχολεί πολύ ή πάρα πολύ το ζήτημα αυτό στη χώρα μας. Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι άτομα που ζούσαν σε αστική περιοχή και που ήδη είχαν ένα ή περισσότερα ζώα συντροφιάς, θα προέβαιναν σε υιοθεσία αδέσποτου ζώου. Στη δεύτερη και πιο ευρεία έρευνα, εξετάστηκε επιπλέον η προθυμία των πολιτών να συνεισφέρουν οικονομικά ώστε να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα των αδέσποτων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι περισσότεροι από τους ερωτηθέντες (63%), που θα ήθελαν να συνεισφέρουν οικονομικά, ήταν γυναίκες (81%) που ζούσαν σε αστική περιοχή (95%), με μηνιαίο εισόδημα νοικοκυριού μεταξύ 600€ και 1.800€ (57%) και οι οποίες ήταν κάτοχοι πτυχίου πανεπιστημίου (58%). Για τη διερεύνηση της προθυμίας πληρωμής χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της υποθετικής αξιολόγησης (CV, Contingent Valuation) και ο μέσος όρος προθυμίας πληρωμής (WTP) διαμορφώθηκε στα 9,18 € ανά μήνα. Όσον αφορά την έρευνα που έγινε σε επίπεδο δήμων και φιλοζωικών οργανώσεων, υπολογίστηκε τομέσο ετήσιο συνολικό κόστος (24.545,64€) για τη διαχείριση, σίτιση, στέγαση, περίθαλψη και στείρωση των αδέσποτων ζώων. Επιπλέον, οι εκάστοτε υπεύθυνοι των αντίστοιχων τμημάτων που συμμετείχαν στην έρευνα κλήθηκαν να κρίνουν τη βιωσιμότητα του νέου νόμου N.4873/2021 και του προγράμματος “Άργος” που έχει τεθεί σε εφαρμογή. Στην ερώτηση αν το πρόγραμμα αυτό μπορεί να καλύψει τις ανάγκες τους, η πλειοψηφία (68%) δήλωσε ελάχιστα ή καθόλου. Τέλος, αναλύθηκαν 858 υιοθεσίες σκύλων από μια φιλοζωική οργάνωση. Οι ανάδοχοι βρίσκονταν σε όλα τα μέρη της Ελλάδας και μέσω του μοντέλου αναλογικού κινδύνου του Cox αποδείχθηκε πως προτιμούνται για υιοθεσία τα κουτάβια σε αντίθεση με τα ενήλικα σκυλιά, τα μικρόσωμα έναντι μεγαλόσωμων με τρίχωμα ανοιχτόχρωμο κανελί ή τριχρωμο ανοιχτό σε αντίθεση με τα σκουρόχρωμα. Συμπερασματικά, οι κάτοικοι της Ελλάδας δείχνουν κατά πλειοψηφία μεγάλη ευαισθητοποίηση για το πρόβλημα των αδέσποτων ζώων συντροφιάς όπως και προθυμία για οικονομική στήριξη. Τα αποτελέσματα της διατριβής εκτιμάται πως θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν για τη χάραξη πολιτικής και τη λήψη μέτρων για την κοινωνικοοικονομική ευαισθητοποίηση των Ελλήνων απέναντι στα αδέσποτα
Ημικρανία και άλλες πρωτοπαθείς κεφαλαλγίες σε ασθενείς με πολλαπλή σκλήρυνση: προοπτική και ελεγχόμενη μελέτη παρακολούθησης
No full textMultiple sclerosis (MS) is the most common immune-mediated, demyelinating, and degenerative disease of the central nervous system (CNS), primarily affecting young adults and women (2:1 ratio). Despite extensive research, its exact pathophysiology remains unclear. Several environmental risk factors have been associated with increased susceptibility, including low vitamin D levels, Epstein-Barr virus (EBV) infection, smoking, and obesity. Migraine and tension-type headache (TTH) are the most prevalent neurological disorders and among the leading global causes of years lived with disability. According to the Global Burden of Disease, they affect over two billion people worldwide. Given that MS and primary headaches share common demographic risk factors—particularly young age and female sex—numerous studies have explored a possible association between them. However, findings have been inconsistent, largely due to methodological limitations such as retrospective study designs and lack of control groups. This highlights the need for a well-designed prospective longitudinal study to clarify whether migraine or TTH are more common in individuals with MS. The aim of this dissertation is to investigate whether primary headaches are more prevalent in patients with MS, to analyze their clinical characteristics, and to examine potential associations with brain MRI findings. Initially, a systematic review and meta-analysis of the available literature was conducted, including 23 studies yielding a total of 5,440 patients with MS and 280,958 healthy controls. The prevalence of migraine in individuals with MS was found to be 30%, compared to 19% in healthy controls. Patients with MS were more than twice as likely to experience migraine compared to controls (OR = 2.02, 95% CI = 1.14–3.57). Although this meta-analysis suggests a higher prevalence of migraine in MS, the findings must be interpreted with caution due to methodological limitations of the included studies (retrospective design, lack of control groups).To address these limitations and reliably assess the prevalence of primary headache disorders in MS, a prospective, longitudinal, controlled study was designed. A total of 96 patients with MS and 96 healthy controls were recruited and followed over a two-year period. The types and characteristics of headaches were analyzed and compared between the two groups, along with potential associations with neuroimaging findings. A cross-sectional analysis initially revealed a statistically significant association between migraine and demyelinating lesions in brain regions involved in pain processing and perception, such as the periaqueductal gray matter (OR: 4.7; 95% CI: 1.5–14.59; p=0.008), the thalamus (OR: 7.2; 95% CI: 1.37–37.79; p=0.02), and the cortex (OR: 9.1; 95% CI: 1.53–54.72; p=0.02).Subsequently, a retrospective case-control analysis was conducted to assess the prevalence of primary headaches in both MS patients and controls. Participants were evaluated for headache occurrence during the three months prior to study enrollment, and diagnoses were made using semi-structured headache diaries routinely used in specialized headache clinics at the Eginition University Hospital. The prevalence of primary headaches was significantly higher in MS patients compared to controls (71.9% vs. 43.8%). Specifically, the prevalence of migraine and tension-type headache (TTH) in the MS group was 28.1% and 38.5%, respectively, compared to 8.3% and 28.2% in controls. MS patients were more than four times as likely to be diagnosed with any primary headache (OR = 4.54; 95% CI: 2.28–9.04; p = 1.7 × 10⁻⁵) and over twice as likely to be diagnosed with migraine (OR = 2.21; 95% CI: 1.05–4.62; p < 0.05) or TTH (OR = 2.16; 95% CI: 1.16–4; p < 0.05).Finally, a prospective, controlled longitudinal study was conducted, involving biannual follow-up of participants over two years to accurately document headache prevalence and characteristics. This design addressed key methodological limitations of previous studies (retrospective data collection, absence of control groups, and lack of structured headache diaries) and aimed to draw robust conclusions regarding the prevalence of primary headaches in MS. This prospective analysis confirmed that all primary headaches were significantly more prevalent in MS patients compared to healthy controls (60.14% vs. 41.7%, p=0.014). The prevalence of migraine was 31.3% in the MS group versus 16.7% in controls (p=0.028), while TTH prevalence did not differ significantly (34.4% vs. 29.2%, p=0.535). Furthermore, MS patients were more than twice as likely to develop migraine than controls (OR = 2.3; 95% CI: 1.26–4.21; p = 0.007), and reported more frequent, intense, and prolonged migraine episodes. In conclusion, this dissertation demonstrated that primary headaches—particularly migraine—are significantly more prevalent in individuals with MS than in healthy controls, a finding confirmed through both cross-sectional and prospective controlled methodologies. Additionally, a strong association was observed between migraine and demyelinating lesions in specific brain regions involved in pain processing, suggesting that demyelination and neurodegeneration in these "strategic" areas may underlie the increased prevalence of migraine in MS. These findings underscore the importance of heightened awareness and timely recognition of headache disorders in MS, as well as the need for early intervention to improve patients’ quality of life and long-term outcomes.Η Πολλαπλή Σκλήρυνση (ΠΣ) αποτελεί την πιο συχνή χρόνια, ανοσοεπαγόμενη, φλεγμονώδη, απομυελινωτική και νευροεκφυλιστική νόσο του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος (ΚΝΣ). Προσβάλλει κατά κύριο λόγο νεαρής ηλικίας άτομα με επικράτηση στο γυναικείο φύλο (2:1). Παρά το γεγονός πως η ΠΣ είναι μία από τις περισσότερο μελετημένες νόσους του ΚΝΣ, η ακριβής αιτιολογία της παραμένει άγνωστη. Η ημικρανία μαζί με την κεφαλαλγία τύπου τάσεως (ΚΤΤ) αποτελούν τις συχνότερες νευρολογικές διαταραχές και ανήκουν στην ομάδα των πρωτοπαθών κεφαλαλγιών. Σύμφωνα με το Global Burden Disease, η ΚΤΤ και η ημικρανία προσβάλλουν περισσότερους από δύο δισεκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Τα παρόμοια δημογραφικά χαρακτηριστικά των ασθενών με ΠΣ και ημικρανία (συμπεριλαμβανομένων της επικράτησης στο γυναικείο φύλο και της σχετικά νεαρής ηλικίας έναρξης) οδήγησε σε αυξανόμενο βιβλιογραφικό ενδιαφέρον στη σχέση της ΠΣ και της ημικρανίας. Μέχρι σήμερα έχουν διενεργηθεί πολυάριθμες μελέτες, μεταξύ των οποίων και κάποιες μεταναλύσεις με σκοπό να διερευνήσουν την σχέση ΠΣ και ημικρανίας, με αντικρουόμενα ωστόσο αποτελέσματα λόγω μεθοδολογικών περιορισμών και κυρίως αναδρομικού σχεδιασμού ενώ οι λίγες προοπτικές μελέτες που έχουν διενεργηθεί στερούνται ομάδας ελέγχου. Σκοπός αυτής της διατριβής αυτής είναι να εξεταστεί εάν οι πρωτοπαθείς κεφαλαλγίες παρουσιάζουν αυξημένο επιπολασμό σε ασθενείς με ΠΣ, η ανάλυση των χαρακτηριστικών τους καθώς και ο έλεγχος πιθανής συσχέτισής τους με απεικονιστικά ευρήματα στην νευροαπεικόνιση (MRI εγκεφάλου). Αρχικά, διενεργήθηκε συστηματική ανασκόπηση καθώς και μετανάλυση των διαθέσιμων βιβλιογραφικών μελετών. Συμπεριλήφθηκαν 23 μελέτες (συνολικά 5,440 ασθενείς με ΠΣ και 280,958 υγιείς μάρτυρες). Ο επιπολασμός της ημικρανίας στους ασθενείς με ΠΣ βρέθηκε στο 30% έναντι 19% στους υγιείς μάρτυρες ενώ οι ασθενείς με ΠΣ βρέθηκε πως ήταν δύο φορές πιο πιθανό να παρουσιάσουν ημικρανία από ότι η ομάδα ελέγχου (OR = 2.02, 95 % CI = 1.14–3.57). Παρότι από την μετανάλυση αυτή φαίνεται πως η ημικρανία είναι συχνότερη στους ασθενείς με ΠΣ, το αποτέλεσμα αυτό πρέπει να ερμηνευθεί με προσοχή λόγω των σημαντικών μεθοδολογικών περιορισμών των μελετών που συμπεριλήφθηκαν στη μετανάλυση (αναδρομικός σχεδιασμός, απουσία ομάδας ελέγχου). Για την αντιμετώπιση αυτών των περιορισμών και την αξιόπιστη εκτίμηση της επιπολασμού των πρωτοπαθών κεφαλαλγιών στην ΠΣ, σχεδιάστηκε μια προοπτική, διαχρονική, ελεγχόμενη μελέτη. Συνολικά 96 ασθενείς με ΠΣ και 96 υγιείς μάρτυρες στρατολογήθηκαν και παρακολουθήθηκαν για διάστημα δύο ετών. Οι τύποι και τα χαρακτηριστικά των κεφαλαλγιών αναλύθηκαν και συγκρίθηκαν μεταξύ των δύο ομάδων, μαζί με τις πιθανές συσχετίσεις με τα ευρήματα από τη νευροαπεικόνιση. Πιο συγκεκριμένα, αρχικά διενεργήθηκε συγχρονική μελέτη των ασθενών με ΠΣ στην οποία διαπιστώθηκε στατιστικά σημαντική συσχέτιση της ημικρανίας και της παρουσίας απομυελινωτικών εστιών σε περιοχές του εγκεφάλου σημαντικές για τη μετάδοση και την αντίληψη του πόνου όπως η φαιά ουσία πέριξ του υδραγωγού (OR: 4.7; 95% CI 1.5-14.59; p=0.008), ο θάλαμος (OR: 7.2; 95% CI: 1.37-37.79; p=0.02) και ο φλοιός (OR: 9.1; 95% CI:1.53-54.72; p=0.02). Εν συνεχεία, διενεργήθηκε μελέτη ασθενών-μαρτύρων, στην οποία υπολογίστηκε ο επιπολασμός των πρωτοπαθών κεφαλαλγιών στους ασθενείς με ΠΣ και στους υγιείς μάρτυρες. Στη μελέτη αυτή οι συμμετέχοντες αξιολογήθηκαν αναδρομικά για την παρουσία κεφαλαλγιών κατά τους τελευταίους 3 μήνες προ της ένταξής τους στη μελέτη και κατόπιν έγινε ταξινόμηση και διάγνωση των διαφόρων πρωτοπαθών κεφαλαλγιών βάση ημιδομημένων ημερολογίων κεφαλαλγίας που χρησιμοποιούνται στα ειδικά ιατρεία κεφαλαλγίας της Νευρολογικής Κλινικής του Αιγινητείου Νοσοκομείου. Ο επιπολασμός των πρωτοπαθών κεφαλαλγιών βρέθηκε σημαντικά υψηλότερος στους ασθενείς με ΠΣ συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες (71.9% έναντι 43.8%). Ο επιπολασμός της ημικρανίας και της ΚΤΤ υπολογίστηκε στο 28.1% και 38.5% αντίστοιχα στους ασθενείς με ΠΣ ενώ στο 8.3% και 28.2% στην ομάδα ελέγχου. Αναφορικά με τη συσχέτιση, βρέθηκε πως οι ασθενείς με ΠΣ ήταν περισσότερο από 4 φορές πιο πιθανό να διαγνωστούν με οποιαδήποτε πρωτοπαθή κεφαλαλγία (OR = 4.54; 95% CI: 2.28 to 9.04; p = 0.17 × 10-5) και περισσότερο από δύο φορές πιο πιθανό να διαγνωστούν με ημικρανία. (OR = 2.21 95% CI: 1.05 to 4.62; p < 0.05), ή ΚΤΤ (OR = 2.16 95% CI: 1.16 to 4; p < 0.05). Τέλος, διενεργήθηκε προοπτική και ελεγχόμενη μελέτη η οποία περιλάμβανε τη διαχρονική παρακολούθηση των συμμετεχόντων σε διάστημα διετίας, κάθε 6 μήνες, με σκοπό την ακριβή και αξιόπιστη καταγραφή του επιπολασμού των πρωτοπαθών κεφαλαλγιών και τη σύγκρισή τους καθώς και την καταγραφή των χαρακτηριστικών τους. Σκοπός της προοπτικής και ελεγχόμενης μελέτης ήταν η αντιμετώπιση των πιθανών συστηματικών σφαλμάτων των προγενέστερων μελετών (αναδρομική αξιολόγηση κεφαλαλγιών, απουσία ομάδας ελέγχου, μη χρησιμοποίηση δομημένων ημερολογίων κεφαλαλγίας) και η εξαγωγή ασφαλών και αξιόπιστων συμπερασμάτων όσον αφορά τον επιπολασμό των πρωτοπαθών κεφαλαλγιών σε ασθενείς με ΠΣ. Η μελέτη αυτή ανέδειξε πως ο επιπολασμός όλων των πρωτοπαθών κεφαλαλγιών ήταν στατιστικά σημαντικά υψηλότερος στους ασθενείς με ΠΣ έναντι των υγιών μαρτύρων (60.14% vs 41.7% p=0.014). Ομοίως, ο επιπολασμός της ημικρανίας στους ασθενείς με ΠΣ ήταν 31.3% έναντι 16.7% στους υγιείς μάρτυρες (p=0.028) ενώ όσον αφορά την ΚΤΤ δεν βρέθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά ανάμεσα στις δύο ομάδες 34.4% έναντι 29.2 (p=0.535). Οι ασθενείς με ΠΣ βρέθηκε πως ήταν περισσότερο από δύο φορές πιο πιθανό να εμφανίσουν ημικρανία συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες (OR = 2.3; 95% CI: 1.26 - 4.21; p = 0.007) ενώ παρουσίαζαν συχνότερα, εντονότερα και μεγαλύτερα σε διάρκεια επεισόδια ημικρανίας συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες. Συμπερασματικά, η παρούσα διατριβή ανέδειξε ότι οι πρωτοπαθείς κεφαλαλγίες, και κυρίως η ημικρανία, είναι σημαντικά συχνότερες στους ασθενείς με ΠΣ σε σύγκριση με υγιή άτομα, εύρημα που επιβεβαιώθηκε τόσο σε συγχρονική όσο και σε προοπτική μελέτη με ομάδα ελέγχου. Επιπλέον, παρατηρήθηκε σημαντική συσχέτιση μεταξύ της ημικρανίας και της παρουσίας απομυελινωτικών βλαβών σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στη μετάδοση και αντίληψη του πόνου, γεγονός που ενισχύει την υπόθεση πως η απομυελίνωση και εκφύλιση συγκεκριμένων «στρατηγικών» περιοχών φαίνεται να αποτελεί κυρίαρχη αιτία του αυξημένου επιπολασμού ημικρανίας σε ασθενείς με ΠΣ . Τα ευρήματα αυτά αναδεικνύουν την ανάγκη για αυξημένη εγρήγορση και αναγνώριση των κεφαλαλγιών στους ασθενείς με ΠΣ, καθώς και για έγκαιρη θεραπεία με σκοπό την βελτίωση της ποιότητας των ασθενών και την καλύτερη πρόγνωση
The effect of an exercise/pulmonary rehabilitation programm on cerebral oxygenation in patients with interstitial lung disease
No full textIntroduction: Patients with Interstitial Lung Diseases (ILD) often experience exercise-induced dyspnea and oxygen desaturation, leading to exercise intolerance and reduced physical activity. This contributes to disease progression and diminished quality of life. Recent studies suggest that decreased cerebral oxygenation during exercise may be associated with the onset of dyspnea and exercise limitation in ILD patients. Although exercise has been shown to improve quality of life and reduce symptom burden, it is unclear whether cerebral oxygenation can be improved through long-term exercise-based pulmonary rehabilitation. Aim: The primary aim of this study was to investigate whether a 12-month exercise-based pulmonary rehabilitation program could improve cerebral oxygenation during exercise in patients with ILD. Secondary aims were to assess the effects of the program on exercise capacity (as assessed by CPET), as well as anxiety and depression (HADS), quality of life (KBILD), and dyspnea (mMRC), using validated questionnaires. Methods: Fourteen patients with ILD (age: 69.5 ± 6.4 years; DLCO: 52.6 ± 14.0% predicted) participated in the study. Participants underwent a maximal cardiopulmonary exercise test (CPET) with continuous measurement of cerebral oxygenation (prefrontal cortex) using near-infrared spectroscopy (NIRS), before and after a 12-month rehabilitation program. The program was performed twice per week and included breathing exercises, aerobic training, resistance training, balance exercises, and stretching. Results: Post-intervention, a significant increase in cerebral oxygenation was observed, as indicated by higher levels of oxyhemoglobin (O2Hb: 0.2 ± 2.04 vs. 0.91 ± 1.8 μM, p < 0.05). Participants also showed significant improvements in exercise duration (10.2 ± 4.4 vs. 11.8 ± 3.0 min, p < 0.05), peak workload (88.6 ± 38.5 vs. 102.2 ± 31.4 Watts, p < 0.05), and VO2peak (82.1 ± 13.3% vs. 94 ± 20.2% predicted, p < 0.05). Significant reductions were observed in anxiety and depression subscales of the HADS (Anxiety: 5.5 ± 4.3 vs. 2.9 ± 3.4, p < 0.01; Depression: 5.1 ± 3.3 vs. 2.8 ± 2.8, p < 0.001, pre- vs post-intervention, respectively). Additionally, a clinically meaningful improvement in quality of life was found (KBILD score increased by 6.1 points post-intervention). Conclusion: A long-term exercise-based pulmonary rehabilitation program can significantly improve cerebral oxygenation during exercise, as well as cardiorespiratory fitness in patients with ILD. Furthermore, the intervention led to improvements in psychological well-being and quality of life, highlighting the importance of integrating long-term structured exercise programs into the management of ILD.ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Οι ασθενείς με Διάμεσες πνευμονοπάθειες (ILD) συχνά παρουσιάζουν δύσπνοια κατά την άσκηση και αποκορεσμό, γεγονός που οδηγεί σε δυσανεξία στην άσκηση και μειωμένη φυσική δραστηριότητα, επιδεινώνοντας τόσο την εξέλιξη της ασθένειας όσο και την ποιότητας ζωής τους. Πρόσφατες μελέτες αναφέρουν ότι η μείωση της οξυγόνωσης του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της άσκησης, πιθανώς συμβάλλει στην ανάπτυξη περιορισμών στην άσκηση σε ασθενείς με ILD, καθώς και ότι συνδέεται με την εμφάνιση της δύσπνοιας. Η άσκηση έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνει την ποιότητα ζωής των ασθενών μειώνοντας την εμφάνιση των συμπτωμάτων. Δεν έχει ερευνηθεί αν η οξυγόνωση του εγκεφάλου μπορεί να βελτιωθεί μετά από ένα μακροχρόνιο πρόγραμμα άσκησης / πνευμονικής αποκατάστασης. ΣΚΟΠΟΣ: Σκοπός της μελέτης ήταν να εξεταστεί αν ένα πρόγραμμα άσκησης / πνευμονικής αποκατάστασης διάρκειας 12 μηνών θα μπορούσε να βελτιώσει την οξυγόνωση του εγκεφάλου κατά την άσκηση σε ασθενείς που πάσχουν από ILD. Δευτερεύων σκοπός ήταν να αξιολογήσει εάν το πρόγραμμα μπορεί να βελτιώσει την καρδιοαναπνευστική ικανότητα των συμμετεχόντων, το άγχος και την κατάθλιψη, την ποιότητα ζωής (KBILD) και την εμφάνιση της καθημερινής δύσπνοιας (mMRC). ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ: Στη μελέτη συμμετείχαν δεκατέσσερις ασθενείς με ILD (69.5 ± 6.4 ετών και DLCO 52.6 ± 14.0% της προβλεπόμενης τιμής) οι οποίοι υποβλήθηκαν σε μέγιστη καρδιοαναπνευστική δοκιμασία άσκησης (CPET), με συνεχή παρακολούθηση της οξυγόνωσης του εγκεφάλου (προμετωπιαίο φλοιό) μέσω φασματοσκοπίας πλησίον της υπέρυθρης ακτινοβολίας (NIRS), πριν και μετά από ένα πρόγραμμα αποκατάστασης 12 μηνών. Το πρόγραμμα εφαρμόστηκε δύο φορές την εβδομάδα και περιελάβανε ασκήσεις αναπνοής, αερόβια και προπόνηση δύναμης, ασκήσεις ισορροπίας και διατάσεις στο τέλος. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μετά το πρόγραμμα άσκησης / αποκατάστασης υπήρξε σημαντική αύξηση της οξυγονωμένης αιμοσφαιρίνης του εγκεφάλου, στη διάρκεια της άσκησης (0.2 ± 2.04 έναντι μετά 0.91 ± 1.8 μM, πριν έναντι μετά την αποκατάσταση, p < 0.05). Μετά το πρόγραμμα άσκησης οι συμμετέχοντες αύξησαν (p < 0.05) τον χρόνο άσκησης στη CPET (10.2 ± 4.4 έναντι 11.8 ± 3.0 λεπτά, πριν και μετά το πρόγραμμα παρέμβασης, αντίστοιχα), το μέγιστο έργο (Watt) (88.6 ± 38.5 έναντι 102.2 ± 31.4 Watts, p < 0.05) και την VO2peak (82.1 ± 13.3 % προβλεπόμενης πριν, έναντι 94.0 ± 20.2 % προβλεπόμενης μετά το πρόγραμμα άσκησης, p < 0.05). Στατιστικά σημαντική βελτίωση παρατηρήθηκε μετά το πρόγραμμα άσκησης και στις κλίμακες άγχους και κατάθλιψης, HADS (5.5 ± 4.3 έναντι 2.9 ± 3.4, p < 0.01 και 5.1 ± 3.3 έναντι 2.8 ± 2.8, p < 0.001, πριν μετά την παρέμβαση, αντίστοιχα). Ενώ σημειώθηκε κλινικά σημαντική διαφορά στην ποιότητα ζωή των ασθενών (KBILD), με αύξηση κατά 6.1 μονάδες, μετά το πρόγραμμα άσκησης / αποκατάστασης. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ: Ένα μακροχρόνιο πρόγραμμα άσκησης / αποκατάστασης σε ασθενείς που πάσχουν από ILD μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την οξυγόνωση του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της άσκησης, αλλά και τις καρδιοαναπνευστικές παραμέτρους βελτιώνοντας την ικανότητα αντοχής των ασθενών. Τέλος, σημαντική βελτίωση παρατηρήθηκε τόσο στην ψυχολογική κατάσταση των ασθενών, καθώς παρουσίασαν μειωμένα επίπεδα άγχους και κατάθλιψης και υπήρξε κλινική βελτίωση στην ποιότητα ζωής τους
Development of biocatalytic systems for their application in second generation biodiesel production processes
No full textThe increasing need to reduce the environmental impact associated with the production of first-generation biodiesel, primarily due to the use of edible oilseeds, has led to significant reforms in European energy policy. In this context, the European Parliament approved the revision of the Renewable Energy Directive (RED II), setting a target for the gradual phase-out of first-generation biofuels by 2030. At the same time, it was mandated that at least 14% of transport fuels must be derived from second-generation biofuels, which are produced from non-edible raw materials such as agricultural, forestry, industrial, and municipal waste. In contrast to conventional homogeneous alkaline transesterification of fats and oils, the biocatalytic approach to advanced biodiesel production using lipases and cutinases offers significant advantages, especially when waste and by-products from the biodiesel industry are used as feedstocks. Enzymatic transesterification is more efficient, more environmentally friendly, less energy-intensive, and considerably simplifies the downstream recovery and purification of the resulting biodiesel. The main objective of this doctoral thesis is the development of biocatalytic systems and processes for the production of second generation biodiesel, specifically fatty acid methyl esters (FAMEs), from lipid feedstocks rich in free fatty acids (FFAs). Specifically, the study focuses on the utilization of an acid oil, a by-product of alkaline transesterification, with a high FFA content (~40%). Due to its strong tendency to undergo saponification under alkaline conditions, this by-product cannot be reused through conventional biodiesel production techniques and is usually discarded as waste. This work proposes an innovative solution for the valorization of this by-product via enzymatic transesterification using hydrolytic enzymes, entirely avoiding soap formation. In doing so, a non-utilizable industrial stream is converted into a valuable end product, contributing to the circular economy and the sustainability of second-generation biofuel production. In line with the principles of circular economy and sustainable biotransformation, the enzymes were evaluated both in their free and immobilized forms, aiming to improve catalytic stability, reusability, and scalability toward semi-industrial applications. Immobilization techniques included both physical adsorption and covalent binding, using a variety of supports of both natural and commercial origin. The results of this thesis are structured into three distinct chapters:1. Commercial lipases and enzymatic transesterification: The first part of the study evaluated the catalytic performance of commercial lipases, with emphasis on Rhizopus oryzae lipase (Biolipasa-R), in the context of developing a sustainable enzymatic transesterification process for the valorization of low-quality oils. Biolipasa-R was immobilized on both natural supports such as diatomaceous earth (yield up to 60%) and commercial supports such as methacrylate resins (yield up to 100%). The immobilized enzyme exhibited enhanced catalytic activity toward feedstocks with high FFA content, outperforming the commercial lipase Novozym® 435, achieving FAME conversion rates of 95.1% compared to 35%, respectively. These findings highlight Biolipasa-R as an efficient and cost-effective biocatalyst for biodiesel production, promoting the use of industrial by-products and environmentally friendly immobilization technologies.2. Combined use of hydrolytic enzymes: This part investigates a synergistic enzymatic system comprising Biolipasa-R of Rhizopus oryzae lipase (ROL) and Fusarium oxysporum cutinase (FOC), targeting the efficient conversion of acidic oil into FAMEs without the formation of unwanted by-products. Initially, single-variable optimization reactions were conducted to determine key parameters (temperature, enzyme ratio, pH, methanol amount), followed by analysis of variants (ANOVA) analysis and experimental design using Design Expert® 13.0 software. The optimal conditions were: temperature 31.8°C, ROL/FOC ratio of 3.9:1, methanol/oil molar ratio of 2.6:1, and no pH adjustment. FOC was successfully immobilized on all tested supports, with the best reusability observed for the enzyme immobilized on macroporous divinylbenzene (only 4% activity loss after three cycles). The dual-enzyme system was successfully scaled up 50-fold without loss of efficiency, confirming its potential for larger-scale applications.3. Production and application of LIP2 lipase: The third part focused on the downstream optimization of LIP2 lipase production from the yeast Yarrowia lipolytica (Y. lipolytica), aiming to use it in biodiesel synthesis. Various nutrient media were evaluated, with YPG identified as the most suitable for enzyme expression. Regarding concentration and storage, precipitation with 40% ammonium sulfate ((NH₄)₂SO₄) and simple centrifugation (depending on culture scale) were found to be the most effective methods, while storage at –20°C ensured enzyme stability. Immobilization of LIP2 on octadecyl methacrylate achieved yields of up to 81%, and FAME conversion in transesterification reactions reached 76%, making this formulation highly promising for biodiesel applications. Overall, this doctoral thesis highlights the potential of enzymatic biocatalysis for the valorization of non-edible, low-quality lipid feedstocks in second-generation biodiesel production. The use of efficient and economically viable biocatalysts, combined with environmentally friendly immobilization techniques and the successful exploitation of industrial by-products, reinforces the feasibility of integrating such processes into sustainable, circular bioenergy production models. The results of this work are expected to contribute to the optimization of innovative biocatalytic approaches and lay the groundwork for future semi-industrial and industrial-scale implementation.Η αυξανόμενη ανάγκη για μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που συνδέονται με την παραγωγή βιοντίζελ πρώτης γενιάς, κυρίως λόγω της χρήσης εδώδιμων ελαιούχων σπόρων, έχει οδηγήσει σε σημαντικές μεταρρυθμίσεις στην Ευρωπαϊκή ενεργειακή πολιτική. Στο πλαίσιο αυτό, το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο ενέκρινε την αναθεώρηση της Οδηγίας για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (RED II), θέτοντας ως στόχο τη σταδιακή απόσυρση των βιοκαυσίμων πρώτης γενιάς έως το 2030. Παράλληλα, ορίστηκε ότι τουλάχιστον το 14% των καυσίμων που χρησιμοποιούνται στις μεταφορές θα πρέπει να προέρχεται από βιοκαύσιμα δεύτερης γενιάς, τα οποία παράγονται από μη εδώδιμες πρώτες ύλες, όπως γεωργικά, δασικά, βιομηχανικά και αστικά απόβλητα. Σε αντίθεση με τη συμβατική, ομοιογενή αλκαλική μετεστεροποίηση λιπών και ελαίων, η βιοκαταλυτική προσέγγιση για την παραγωγή προηγμένου βιοντίζελ με χρήση λιπασών και κουτινασών παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα, ιδίως όταν χρησιμοποιούνται ως πρώτη ύλη απόβλητα και παραπροϊόντα της βιομηχανίας βιοντίζελ. Η ενζυμική μετεστεροποίηση είναι αποδοτικότερη, φιλικότερη προς το περιβάλλον, λιγότερο ενεργοβόρα, ενώ διευκολύνει σημαντικά τις διαδικασίες ανάκτησης και καθαρισμού του παραγόμενου βιοντίζελ. Κεντρικός στόχος της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη βιοκαταλυτικών συστημάτων και διεργασιών για την παραγωγή βιοντίζελ δεύτερης γενιάς, δηλαδή μεθυλεστέρων λιπαρών οξέων (Fatty Acid Methyl Esters, FAMEs), από λιπαρές πρώτες ύλες υψηλής περιεκτικότητας σε ελεύθερα λιπαρά οξέα (Free Fatty Acids, FFAs). Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιείται ένα όξινο λάδι, παραπροϊόν τις αλκαλικής μετεστεροποίησης, με υψηλή περιεκτικότητα σε FFAs (~40%), το οποίο εξαιτίας της τάσης του να οδηγεί σε σαπωνοποίηση κατά την αλκαλική επεξεργασία δεν μπορεί να επαναξιοποιηθεί με τις συμβατικές τεχνικές παραγωγής βιοντίζελ, και καταλήγει ως απόβλητο. Η παρούσα μελέτη προτείνει μια καινοτόμο λύση για την αξιοποίηση αυτού του παραπροϊόντος, μέσω μετεστεροποίησης με χρήση υδρολυτικών ενζύμων, αποφεύγοντας πλήρως τη σαπωνοποίηση. Με αυτόν τον τρόπο, ένα μη αξιοποιήσιμο παραπροϊόν μετατρέπεται σε χρήσιμο τελικό προϊόν, συνεισφέροντας στην κυκλική οικονομία και στη βιωσιμότητα της παραγωγής βιοκαυσίμων δεύτερης γενιάς. Στο πλαίσιο των αρχών της κυκλικής οικονομίας και της βιώσιμης βιομετατροπής, τα ένζυμα αξιολογήθηκαν όχι μόνο σε ελεύθερη αλλά και σε ακινητοποιημένη μορφή, προκειμένου να αυξηθεί η σταθερότητα, η επαναχρησιμοποίηση και η δυνατότητα εφαρμογής τους σε ημιβιομηχανική κλίμακα. Οι τεχνικές ακινητοποίησης που εφαρμόστηκαν περιλαμβάνουν τόσο τη φυσική προσρόφηση όσο και την ομοιοπολική δέσμευση με την χρήση τόσο φυσικών όσο και εμπορικών φορέων. Η ενότητα των αποτελεσμάτων της παρούσας διατριβής διαρθρώνεται σε τρία επιμέρους κεφάλαια: 1. Εμπορικές λιπάσες και ενζυμική μετεστεροποίηση: Στο πρώτο μέρος της μελέτης αξιολογήθηκε η καταλυτική απόδοση εμπορικών λιπασών, με έμφαση στη λιπάση Biolipasa-R, στο πλαίσιο της ανάπτυξης μιας βιώσιμης ενζυμικής διεργασίας μετεστεροποίησης για την αξιοποίηση ελαίων χαμηλής ποιότητας. Η εν λόγω λιπάση ακινητοποιήθηκε τόσο σε φυσικά υποστρώματα όπως η γη διατόμων (απόδοση έως και 60%), όσο και σε εμπορικούς φορείς όπως οι μεθακρυλικές ρητίνες (απόδοση έως και 100%). Η ακινητοποιημένη Biolipasa-R παρουσίασε αυξημένη καταλυτική ενεργότητα έναντι του ελαίου με υψηλή περιεκτικότητα σε FFAs, ξεπερνώντας την εμπορική λιπάση Novozym® 435, με ποσοστά μετατροπής 95.1% και 35% αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τη Biolipasa-R ως αποδοτικό και οικονομικά βιώσιμο καταλύτη για την παραγωγή βιοντίζελ, προωθώντας τη χρήση βιομηχανικών παραπροϊόντων και περιβαλλοντικά φιλικών τεχνολογιών ακινητοποίησης. 2. Συνδυαστική χρήση υδρολυτικών ενζύμων: Η παρούσα εργασία διερευνά τη χρήση ενός συνδυαστικού ενζυμικού συστήματος που περιλαμβάνει τη λιπάση Biolipasa-R του Rhizopus oryzae (ROL) και την κουτινάση του Fusarium oxysporum (FOC), με στόχο την αποδοτική μετατροπή του παραπροϊόντος σε FAMEs, χωρίς την παρουσία ανεπιθύμητων παραπροϊόντων. Αρχικά πραγματοποιήθηκαν αντιδράσεις σημειακής βελτιστοποίησης για τον καθορισμό βέλτιστων παραμέτρων (θερμοκρασία, λόγος ενζύμων, pH, ποσότητα μεθανόλης), ενώ στη συνέχεια εφαρμόστηκε ανάλυση διασποράς (ANOVA) και σχεδιασμός πειράματος μέσω του λογισμικού Design Expert® 13.0. Οι βέλτιστες συνθήκες αντιστοιχούν σε θερμοκρασία 31.8°C,λόγο ROL/FOC 3.9:1, μοριακή αναλογία μεθανόλης/λαδιού 2.6:1 και χωρίς ρύθμιση του pH. Η FOC ακινητοποιήθηκε επιτυχώς σε όλους τους διαθέσιμους φορείς, με καλύτερη επαναχρησιμοποίηση να παρουσιάζει το ένζυμο που ακινητοποιήθηκε σε φορέας τύπου macroporous divinylbenzene, με μόλις 4% απώλεια ενεργότητας μετά από τρεις κύκλους. Το σύστημα κλιμακώθηκε επιτυχώς 50 φορές, χωρίς απώλεια αποδοτικότητας, επιβεβαιώνοντας την καταλληλότητά του για εφαρμογές σε μεγαλύτερη κλίμακα. 3. Παραγωγή και εφαρμογή της λιπάσης LIP2: Το τρίτο μέρος επικεντρώνεται στη βελτιστοποίηση της κατιούσας διεργασίας παραγωγής της λιπάσης LIP2 του μύκητα Yarrowia lipolytica (Y. lipolytica), με σκοπό τη χρήση της στην παραγωγή βιοντίζελ. Αξιολογήθηκαν διάφορα θρεπτικά μέσα, με το YPG να αναδεικνύεται ως το πλέον κατάλληλο για την παραγωγή του ενζύμου. Όσον αφορά τη συγκέντρωση και αποθήκευση, βρέθηκε ότι η κατακρήμνιση με 40% θειικό αμμώνιο ((NH4)2SO4) και η απλή φυγοκέντρηση (ανάλογα με την κλίμακα της καλλιέργειας) αποτελούν τις βέλτιστες μεθόδους, ενώ η αποθήκευση στους -20°C εξασφαλίζει την σταθερότητα του ενζύμου. Η ακινητοποίηση της LIP2 σε φορέα τύπου octadecyl methacrylate παρουσίασε απόδοση έως και 81%, ενώ σε ενζυμικές αντιδράσεις μετεστεροποίησης το ποσοστό μετατροπής έφτασε το 76%, καθιστώντας το σκεύασμα αυτό ιδιαίτερα υποσχόμενο για εφαρμογές στην παραγωγή βιοντίζελ. Συνολικά, η παρούσα διατριβή αναδεικνύει τη δυναμική της ενζυμικής βιοκατάλυσης στην αξιοποίηση μη εδώδιμων, χαμηλής ποιότητας λιπιδικών πρώτων υλών για την παραγωγή βιοντίζελ δεύτερης γενιάς. Η χρήση αποδοτικών και οικονομικά βιώσιμων βιοκαταλυτών, η εφαρμογή φιλικών προς το περιβάλλον τεχνικών ακινητοποίησης και η επιτυχής αξιοποίηση βιομηχανικών παραπροϊόντων ενισχύουν την προοπτική ένταξης τέτοιων διεργασιών σε βιώσιμα, κυκλικά μοντέλα παραγωγής ενέργειας. Τα ευρήματα της διατριβής ενδείκνυται να συμβάλλουν στη βελτιστοποίηση καινοτόμων βιοκαταλυτικών προσεγγίσεων και θέτουν τις βάσεις για μελλοντική εφαρμογή τους σε ημιβιομηχανική και βιομηχανική κλίμακα