Το mHealth, η χρήση δηλαδή φορητών τεχνολογιών για την βελτίωση των παρεχόμενων υπηρεσιών υγείας, είναι σήμερα ένα από τα πιο ταχέως αναπτυσσόμενα πεδία της ηλεκτρονικής υγείας (eHealth). Ο αριθμός των επαγγελματιών υγείας που υιοθετούν έξυπνα κινητά τηλέφωνα (smartphones) για την εκτέλεση πληθώρας λειτουργιών αυξάνεται συνεχώς, εξαιτίας των δυνατοτήτων και της φορητότητας που αυτά παρέχουν. Ταυτόχρονα, τα σφάλματα στη φαρμακευτική αγωγή είναι από τα πιο συνηθισμένα ιατρικά λάθη με επιπτώσεις τόσο στην υγεία του ασθενούς όσο και στις δαπάνες στην υγεία. Η χορήγηση φαρμάκων είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, καθώς απαιτεί από τον ειδικό της υγείας την ανάλυση πληθώρας παραγόντων και την ανάκτηση, επεξεργασία και διαχείριση μεγάλου όγκου πληροφορίας. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, η χρήση τεχνολογιών πληροφορικής για την υποβοήθηση των επαγγελματιών υγείας στη λήψη αποφάσεων κατά τη συνταγογράφηση, μπορεί να συμβάλει σημαντικά στη μείωση των σφαλμάτων φαρμακευτικής αγωγής. Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, προχωρήσαμε στη διερεύνηση και αξιολόγηση των σημαντικότερων εφαρμογών έξυπνων κινητών συσκευών για το φάρμακο, με στόχο την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων για τα χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες που ενσωματώνουν. Ένα από τα βασικά συμπεράσματα της έρευνας ήταν η απουσία αντίστοιχης εφαρμογής για τα φάρμακα που είναι εγκεκριμένα από τον Εθνικό Οργανισμό Φαρμάκων (ΕΟΦ). Ως εκ τούτου, προχωρήσαμε στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη εφαρμογής για τον έλεγχο ασυμβασιών μεταξύ φαρμάκων, η οποία παρέχει επιπλέον τη δυνατότητα προβολής πληροφοριών συνταγολογίου για τα φάρμακα του ΕΟΦ. Ο σχεδιασμός της εφαρμογής έγινε λαμβάνοντας υπόψη τις ανάγκες και τις απαιτήσεις μελλοντικών χρηστών, όπως οι επαγγελματίες υγείας και οι ασθενείς, προκειμένου να διασφαλιστεί η λειτουργικότητα και η ευχρηστία της. Η εν λόγω εφαρμογή προορίζεται για έξυπνες κινητές συσκευές που διαθέτουν λειτουργικό σύστημα Android, ενώ η πληροφορία που ενσωματώνει βασίζεται αποκλειστικά στο εθνικό συνταγολόγιο του ΕΟΦ. / Mobile Health or mHealth, namely the use of mobile and wireless technologies in order to improve health services and achieve health goals, is today one of the most rapidly expanding fields of electronic health (eHealth). The number of health professionals that adopt smartphones to perform multiple tasks, during their everyday medical practice, is increasing constantly. This is due to the fact that smartphones provide advanced computing capabilities and high portability. Simultaneously, medication errors are among the most common medical errors which have negative impact both for the health of the patient and the expenditure on health sector. Drug prescribing is quite a complex procedure, considering the fact that requires the health expert to analyze multiple factors and retrieve, process, manage and digest large volume of information. According to the literature, the use of information technologies to assist health professionals in decision-making when prescribing drugs, can contribute significantly to the reduction of medication errors. In the context of our work, we explored and evaluated the major smartphone applications for drugs, aiming to the extraction of useful conclusions about the features and functions that they incorporate. One of the research key findings was the absence of a corresponding application for the drugs that are approved by the National Drug Organization of Greece. Therefore, we design and develop an application for checking drug-drug interactions which additionally provides the ability to view national formulary information about drugs. The analysis and design of the application was implemented in collaboration with future users, such as health professionals and patients, in order to ensure that will meet their needs and requirements and at the same time will remain user friendly. This application is intended for Android smart mobile devices (e.g. smartphones, tablet PCs) and the information that integrates is solely based on the national formulary of the National Drug Organization of Greece.

Δύο από τα σημαντικότερα δομικά και λειτουργικά βιομόρια του εξωκυττάριου χώρου είναι το κολλαγόνο και οι γλυκοζαμινογλυκάνες (GAGs), ανιοντικοί πολυσακχαρίτες που αποτελούν το βασικό δομικό συστατικό των πρωτεογλυκανών. Οι κύριοι τύποι γλυκοζαμινογλυκανών είναι η θειική χονδροϊτίνη, η θειική δερματάνη, η ηπαρίνη, η θειική ηπαράνη, η θειική κερατάνη και το υαλουρονικό οξύ. Το κολλαγόνο τύπου Ι είναι η πιο άφθονη πρωτεΐνη στους ιστούς των θηλαστικών. Το κολλαγόνο τύπου ΙΙ αποτελεί το κύριο συστατικό του εξωκυττάριου χώρου του αρθρικού χόνδρου και άλλων ιστών. Τα παραπάνω μακρομόρια είναι υπεύθυνα για τη ρύθμιση διαφόρων διεργασιών των κυττάρων τόσο σε φυσιολογικές όσο και σε παθολογικές καταστάσεις, όπως παθήσεις των αρθρώσεων και νεοπλασματικές ασθένειες. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτέλεσε η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για τον προσδιορισμό των αλληλεπιδράσεων μεταξύ γλυκοζαμινογλυκανών και των δύο τύπων κολλαγόνου, η οποία θα συνεισφέρει στη βαθύτερη κατανόηση της βιολογικής τους λειτουργίας. Μερικές από τις τεχνικές που έχουν χρησιμοποιηθεί για το συγκεκριμένο σκοπό είναι η χρωματογραφία συγγένειας, η ηλεκτροφόρηση και η φασματοσκοπία φθορισμού. Η φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR), η περίθλαση ακτίνων-Χ και ο κυκλικός διχρωισμός (Circular Dichroism, CD) προσφέρουν δομικές πληροφορίες για τις αλλαγές στη διαμόρφωση και τα σημεία πρόσδεσης μεταξύ γλυκοζαμινογλυκανών και πρωτεϊνών. Θερμοδυναμικές πληροφορίες για τις αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών-γλυκοζαμινογλυκανών αντλούνται από τη θερμιδομετρία ισόθερμης τιτλοδότησης (Isothermal Titration Calorimetry, ITC), ενώ με την τεχνική της διέγερσης επιφανειακών πλασμονίων (Surface Plasmon Resonance, SPR) μελετώνται η σταθερά σύνδεσης και η σταθερά διάστασης της αλληλεπίδρασης σε πραγματικό χρόνο. Το κυριότερο μειονέκτημα των παραπάνω τεχνικών είναι το ότι δεν προσφέρουν πληροφορίες για χημικούς δεσμούς, ενώ ο χρόνος ανάλυσης είναι μεγάλος και απαιτούνται μεγάλες ποσότητες δειγμάτων. Η τεχνική που χρησιμοποιήθηκε ήταν εκείνη της φασματοσκοπίας micro-Raman, μια μη καταστρεπτική τεχνική, η οποία προσφέρει πληροφορίες για τη χημική δομή του εξεταζόμενου δείγματος, ενώ παράλληλα είναι γρήγορη και ακριβής. Παρασκευάστηκαν δύο είδη μιγμάτων γλυκοζαμινογλυκανών με κολλαγόνο. Στην πρώτη περίπτωση, κολλαγόνο τύπου Ι ή τύπου ΙΙ εμβαπτίστηκε σε διάλυμα θειικής χονδροϊτίνης, ηπαρίνης ή μίγμα τους που παρασκευάστηκε με αναλογία όγκων 1:1. Στη δεύτερη περίπτωση, μίγματα των δύο ουσιών προέκυψαν με ανάμιξη ίσων ποσοτήτων των δύο ουσιών. Τα παραπάνω μίγματα μελετήθηκαν με φασματοσκοπία Raman και με την τεχνική της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (Differential Scanning Calorimetry, DSC) και συγκρίθηκαν με τα φάσματα των προτύπων ουσιών. Κάθε ουσία έχει ένα χαρακτηριστικό φάσμα Raman, η ερμηνεία του οποίου οδήγησε στην ταυτοποίηση χαρακτηριστικών ομάδων των μορίων, όπως οι δεσμοί C-OH, οι θειικές ομάδες (O-SO3-, N-SO3-), η Ν-ακετυλομάδα, οι δεσμοί C=O και οι δεσμοί C-Ν. Οι φασματικές περιοχές που παρουσιάζουν τα πιο έντονα χαρακτηριστικά στα φάσματα Raman των μιγμάτων GAG-κολλαγόνου είναι οι εξής: 800-920 cm-1, 900-1000 cm-1 και 980-1170 cm-1. Όσον αφορά στην τελευταία φασματική περιοχή, παρατηρήθηκε σημαντική μετατόπιση της χαρακτηριστικής κορυφής της δόνησης έκτασης των θειομάδων προς χαμηλότερους κυματάριθμους (από τους 1070 cm-1 περίπου στους 1062-1064 cm-1) και η εμφάνιση μιας κορυφής στους 1072 cm-1, σε σχέση με τα αντίστοιχα φάσματα των προτύπων ουσιών, στα φάσματα όλων των μιγμάτων που μελετήθηκαν. Η μετατόπιση της συγκεκριμένης κορυφής αποτελεί ένδειξη αλληλεπίδρασης μεταξύ των δύο ουσιών και καταδεικνύει το σημαντικό ρόλο των θειομάδων των γλυκοζαμινογλυκανών στις αλληλεπιδράσεις τους με τη συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Τα αποτελέσματα της φασματοσκοπίας Raman βρίσκονται σε συμφωνία με εκείνα που προκύπτουν από την τεχνική της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC), καθώς τα θερμογραφήματα DSC των μιγμάτων θειικής χονδροϊτίνης-κολλαγόνου τύπου Ι είναι διαφορετικά από εκείνο του μίγματος που προέκυψε από την ανάμιξη των δύο συστατικών, υποδεικνύοντας την ύπαρξη αλληλεπίδρασης μεταξύ των δύο ουσιών. Με την τεχνική της φασματοσκοπίας Raman διαπιστώθηκε ότι το κολλαγόνο τύπου Ι έδειξε μεγαλύτερη «χημική προτίμηση» προς την ηπαρίνη σε σχέση με τη θειική χονδροϊτίνη, ενώ το κολλαγόνο τύπου ΙΙ προτίμησε να αλληλεπιδράσει με τη θειική χονδροϊτίνη. / Collagen and glycosaminoglycans (GAGs) co-exist as major constituents of the extracellular matrix (ECM) in a variety of tissues. Collagen type I is the most abundant protein in the human body, whereas another important type of collagen is type II, which forms the extracellular matrix of cartilage and other tissues. Glycosaminoglycans are negatively charged polysaccharides that occur as a structural component of proteoglycans and can be divided in four major groups: i) chondroitin sulfate and dermatan sulfate, ii) heparin and heparin sulfate, iii) keratan sulfate, and iv) hyaluronic acid. Both GAGs and collagen not only regulate a variety of cellular functions but they also seem to be involved in many pathological conditions, including cancer and joint diseases. Therefore, a more detailed investigation of the interactions between them will result in a deeper understanding of their biological function. Most common methods for identifying GAG-collagen interactions include affinity chromatography, affinity electrophoresis and fluorescence spectroscopy. Nuclear Magnetic Resonance (NMR), X-ray diffraction and Circular Dichroism (CD) provide structural data characterizing conformational changes and contact points between the interacting species. Using Isothermal Titration Calorimetry (ITC), information on the thermodynamics of glycosaminoglycan-protein interactions can be obtained. Surface Plasmon Resonance (SPR) allows the measurement of association and dissociation constants of glycosaminoglycan-protein interactions in real time. The major disadvantage of the techniques described above is the inability to identify specific chemical bonds. Other disadvantages are the long analysis time and that large amounts of the interacting substances are required. In the present work, Raman spectroscopy, a non-destructive, vibrational technique which yields information on the chemical composition of the specimen, was employed for the exploration of the interactions between collagen type I and type II and two glycosaminoglycans, chondroitin sulfate and heparin. Two sets of mixtures composed of glycosaminoglycans and each type of collagen were prepared: i) collagen type I or type II was immersed in aqueous solutions of chondroitin sulfate, heparin and a 1:1 mixture of both GAGs, and ii) GAG-collagen mixtures were obtained by blending suitable amounts of the two substances. Differential Scanning Calorimetry (DSC) was also applied on the latter mixtures. From the Raman spectra identification of vibrational frequencies of the functional groups of the above molecules, such as C-OH linkages, sulfate groups (O-SO3-, N-SO3-), N-acetyl group, carboxyl group and C-Ν linkages is possible. The prominent features arising from the Raman spectra of GAG-collagen interactions are found in the regions 800-920 cm-1, 900-1000 cm-1 and 980-1170 cm-1. Processing of the spectra of all GAG-collagen mixtures has revealed that a shift of the most characteristic vibration of chondroitin sulfate’s and heparin’s spectrum from 1070 cm-1 to 1062-1064 cm-1, while a vibration at approximately 1072 cm-1 emerges. The sulfate band shift is indicative of an interaction between collagen and glycosaminoglycans and depicts the important role of the sulfate group of glycosaminoglycans in the interactions with the protein. This observation was in accordance with the results from Differential Scanning Calorimetry (DSC), which demonstrated an interaction between collagen and chondroitin sulfate. A stronger preference of collagen type I to interact with heparin rather than chondroitin sulfate and of collagen type II to interact with chondroitin sulfate was also observed.

The current study focuses on the phenomenon, mostly accounted within the past recent time, of the algae blooms (chlorophyll burst) in the area of the North Aegean Sea. The study attempts to coincide and amplify the approach of Satellite Remote Sensing monitoring, as means of applied oceanographic methods, in order for possible seasonal, spatio-temporal trends of this phenomenon to be identified, thus making the correlation of the indices-variations, though interdisciplinary, to be explained to an extend plainly, in terms of ‘why’ and ‘why-then’ they occur. The North Aegean Sea is directly influenced by the outflow of the Black Sea water masses, through the Dardanelles Strait. Secondary, riverine discharge is into account, along with special hydrodynamic characteristics of the basin. This Black Sea contribution to the North Aegean basin is cold, brackish and rather rich in biomass and nutrients and via the eutrophic blooms, fluctuate the relative meso-poor nutrient character of the basin. The environmental impacts and causes of the occurrences have a multidisciplinary analysis. They affect local ecology systems, water quality, coastal regions, the ichtyo-stock, the eco-balance on food-dependable species and ultimately the human health. The current study leans emphasis on the meteorological-oceanographic analysis for the algae blooms in the North Aegean Sea, depending on the use of satellite derived data and optical color imaginary, concerning the area under study. The preliminary concern, along with secondary conclusions, among the variable instability of the local biogeochemical recycling of the phenomenon, the prolonged temporal time of its dispersion and its correlation with surface winds and meteo-characteristics, was verified. Data from Giovanni, that is a Web-based application developed by the GES DISC (Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center) Interactive Online Visualization ANd aNalysis Infrastructure-NASA, where used for the analysis, in order for possible correlations between oceanographic and meteorological variables to be identified, such as: Chlorophyll-a concentrations, Precipitations rates, Euphotic Zone Depth, Colored Dissolved Organic Matter, Absorption coefficient for phytoplankton, Sea Level Pressure, Surface Pressure and Northwards wind component. / --

Breast cancer is the prime factor of women mortality in the developed countries. During the recent years however, many techniques in breast imaging have been developed and applied, with X-ray mammography been perhaps the most widely used of cancer diagnostic tests. Nevertheless, X-ray mammography although still remains the frontline diagnostic technique in the fight against breast cancer and has been a contributing factor in the steady decline in deaths from breast cancer, it has certain drawbacks which range from false-positive results to missed lesions and the risk of carcinogenesis. Mammography, whether conventional or digital, has been thoroughly documented as missing between 25% and 40% of breast cancers, with a higher miss rate among women with dense breasts, which constitute 40% of the female population. Because the mammogram is a projected image of superimposed breast structures, it is generally more difficult to detect cancer in a breast with a dense (i.e. lighter in appearance on a mammogram) pattern. As a result, mammography appears low sensitivity (ranging from 24.5% to 37%), especially in women with dense breasts. This is due to the fact that it only images anatomic detail and provides no functional information which is essential for early and accurate diagnosis of breast cancer and can be expected to significantly reduce the number of unnecessary biopsies. The special properties of light could help optical imaging "see" what other diagnostic methods, including conventional x-ray mammography, may miss. One of the newest techniques on the scene is CT laser mammography (CTLM), a computed tomographic laser light-based scanner for the breast, which is able to detect greater blood flow that is a sign of cancer, with a radiation free energy source. The Computed Tomography Laser Mammography (CTLM®) system uses laser to image the breast in a non-invasive procedure. Unlike x-ray mammography, CTLM images blood hemoglobin and the process of neoangiogenesis or new vessel formation which is often associated with breast cancer. The CTLM functions somewhat like a conventional CT scanner in that an energy source, a near-infrared (NIR) laser, scans the breast; a computer reconstructs cross-sectional images based on measured optical data. The measured optical values are directly related to the optical effective transport coefficient of the breast tissue. Like CT, the images may be viewed as single slices or as 3D volumes. The Computed Tomography Laser Mammography method is a rather new breast imaging technique, yet studies from diagnostic centers all over the world present it as a promising tool in the imaging of the breast either alone or as an adjunctive to conventional mammography. When applying laser light to biological tissue, the occurrence of a variety of interaction mechanisms is multiple. This diversity is due to specific tissue characteristics as well as laser parameters. Laser radiations induce biological damage in tissues via photochemical, photothermal, and photomechanical interactions. During the CTLM technique of the NIR laser irradiation of the breast tissue, thermal effects take place, which were studied in this thesis with the aid of a Monte Carlo simulation code, the MCSLTT (Monte Carlo Simulation of Light Transport in Tissue) code. With the assistance of the MCSLTT code the simulation of the photon propagation inside the breast tissue and the skin was performed and graphics (appearing the temperature rise (°C) as a function of the depth that the laser light penetrates inside the tissue) and results that concerned the parameters under investigation (the total heat, the maximum photon depth when using different input powers and different medium thicknesses) were extracted. The combination of those results, led to the extraction of useful information and to the quantification of the thermal effects induced on skin and breast tissue and to the quantification of the influence of several parameters on breast’s temperature, when being irradiated with laser beams. Photochemical interactions, photoablation, plasma-induced ablation and photodisruption could as well be examined with the development of a new Monte Carlo simulation code, giving interesting results about the interaction mechanisms observed during the CTLM’ s laser beam irradiation of the breast tissue as an aspect of future work. / Ο καρκίνος του μαστού αποτελεί τον πρωταρχικό παράγοντα θνησιμότητας των γυναικών στις ανεπτυγμένες χώρες. Κατά την διάρκεια των τελευταίων χρόνων, εντούτοις, αρκετές τεχνικές στην απεικόνιση του μαστού έχουν αναπτυχθεί και εφαρμοστεί, με την μαστογραφία ακτινών Χ να αποτελεί ίσως την πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη από τις διαγνωστικές μεθόδους καρκίνου. Παρόλο που η μαστογραφία ακτινών Χ ακόμη παραμένει η κύρια διαγνωστική τεχνική στην μάχη κατά του καρκίνου του μαστού και αποτελεί έναν συνεισφέρων παράγοντα στην σταδιακή μείωση των θανάτων από καρκίνο του μαστού, παρουσιάζει συγκεκριμένα μειονεκτήματα τα οποία ποικίλλουν από ψευδή-θετικά αποτελέσματα έως χαμένες αλλοιώσεις καθώς και το ρίσκο της καρκινογένεσης. Έχει εκτενώς τεκμηριωθεί ότι η μαστογραφία, συμβατική ή ψηφιακή, “χάνει” το 25% - 40% των καρκίνων του μαστού, με το ποσοστό να αυξάνει μεταξύ γυναικών με πυκνούς μαστούς οι οποίες και αποτελούν το 40% του γυναικείου πληθυσμού. Εφόσον η μαστογραφία αποτελεί μια προβολική απεικόνιση υπερτιθέμενων δομών μαστού είναι γενικότερα δυσκολότερο να ανιχνευτεί καρκίνος σε έναν μαστό με πυκνή μορφή. Σαν αποτέλεσμα η μαστογραφία παρουσιάζει χαμηλή ευαισθησία (κυμαίνεται από 24.5% έως 37%) ειδικά σε γυναίκες με πυκνούς μαστούς. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι απεικονίζει μόνο ανατομική λεπτομέρεια και δεν παρέχει λειτουργική πληροφορία που είναι απαραίτητη για την πρώιμη και ακριβή διάγνωση του καρκίνου του μαστού και αναμένεται να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μη απαραίτητων βιοψιών. Οι ειδικές ιδιότητες του φωτός μπορούν να βοηθήσουν την οπτική απεικόνιση να “δει” αυτά που οι άλλες διαγνωστικές μέθοδοι, συμπεριλαμβανομένης και της συμβατικής μαστογραφίας ακτινών Χ, μπορεί να χάσουν. Μία από τις νεότερες τεχνικές στο προσκήνιο, είναι η μαστογραφία laser με μεθόδους υπολογιστικής τομογραφίας (CTLM), ένας υπολογιστικός, τομογραφικός, βασιζόμενος σε ακτινοβολία laser ανιχνευτής για τον μαστό, που μπορεί να ανιχνεύει μεγαλύτερη ροή αίματος (η οποία αποτελεί ένδειξη καρκίνου), χρησιμοποιώντας μία μη ιοντίζουσα πηγή ενέργειας. Το σύστημα CTLM χρησιμοποιεί laser για να απεικονίσει τον μαστό σε μία μη διηθητική διαδικασία. Αντίθετα με την μαστογραφία ακτινών Χ, το σύστημα CTLM απεικονίζει την αιμογλοβίνη του αίματος και την διαδικασία της νέο-αγγειογέννεσης ή του σχηματισμού νέων αγγείων που συχνά σχετίζεται με τον καρκίνο του μαστού. Το CTLM λειτουργεί σαν ένας συμβατικός ανιχνευτής υπολογιστικής τομογραφίας εφόσον η πηγή ενέργειας, ένα laser που εκπέμπει στο εγγύς υπέρυθρο ανιχνεύει τον μαστό και ένας υπολογιστής αναδομεί εικόνες από εγκάρσιες τομές που βασίζονται σε μετρήσιμα οπτικά δεδομένα. Οι μετρήσιμες οπτικές τιμές σχετίζονται απευθείας με τον οπτικό δραστικό συντελεστή μεταφοράς του μαστού. Όπως στην υπολογιστική τομογραφία, οι εικόνες μπορούν να απεικονιστούν σαν ατομικές τομές ή ως τρισδιάστατοι όγκοι. Η μαστογραφία laser με μεθόδους υπολογιστικής τομογραφίας (CTLM) είναι μια σχετικά νέα τεχνική απεικόνισης του μαστού, παρόλα αυτά μελέτες διαγνωστικών κέντρων από όλο τον κόσμο την παρουσιάζουν ως μία πολλά υποσχόμενη μέθοδο στην απεικόνιση του μαστού είτε μόνη της είτε βοηθητικά στην συμβατική μαστογραφία. Κατά την εφαρμογή ακτινοβολίας η μαστογραφία laser με μεθόδους υπολογιστικής τομογραφίας laser σε βιολογικό ιστό, η εμφάνιση διαφόρων μηχανισμών αλληλεπίδρασης είναι πολλαπλή. Η ποικιλία αυτή οφείλεται στα ειδικά χαρακτηριστικά του ιστού καθώς και στις παραμέτρους του laser. Η ακτινοβολία laser προκαλεί βιολογική καταστροφή σε ιστούς μέσω φωτοχημικών, φωτοθερμικών και φωτομηχανικών αλληλεπιδράσεων. Κατά την διάρκεια της NIR laser ακτινοβολίας του μαστού της τεχνικής CTLM, θερμικά φαινόμενα λαμβάνουν χώρα, τα οποία μελετήθηκαν σε αυτή την διπλωματική εργασία με την βοήθεια ενός Monte Carlo κώδικα προσομοίωσης, του κώδικα MCSLTT (Monte Carlo Simulation of Light Transport in Tissue). Με την βοήθεια του συγκεκριμένου κώδικα πραγματοποιήθηκε η προσομοίωση της διάδοσης των φωτονίων εντός του ιστού και του δέρματος του μαστού και ελήφθησαν γραφικές που παρουσίαζαν την αύξηση της θερμοκρασίας (°C) ως συνάρτηση του βάθους που η ακτινοβολία laser φτάνει εντός του ιστού και αποτελέσματα που αφορούσαν τις παραμέτρους υπό διερεύνηση (συνολική θερμότητα, μέγιστο βάθος φωτονίων με χρήση διαφορετικών ισχύων εισόδου και διαφορετικών παχών μέσου). Ο συνδυασμός αυτών των αποτελεσμάτων οδήγηση σε χρήσιμες πληροφορίες και στην ποσοτικοποίηση των θερμικών φαινομένων στο δέρμα και στον ιστό του μαστού καθώς και στην ποσοτικοποίηση της επίδρασης αρκετών παραμέτρων στην θερμοκρασία του μαστού όταν αυτός ακτινοβολείται από δέσμες laser. Οι φωτοχημικές αλληλεπιδράσεις, η φωτοαποκόλληση, η αποκόλληση επαγόμενη από πλάσμα και η φωτοδιάσπαση θα μπορούσαν να μελετηθούν σε μία μελλοντική εργασία με την ανάπτυξη ενός νέου Monte Carlo κώδικα προσομοίωσης, οδηγώντας στην εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τους μηχανισμούς αλληλεπίδρασης κατά την διάρκεια της CTLM μεθόδου ακτινοβόλησης του μαστού.

Σκοπός του διδακτορικού αυτού είναι να αναδείξει τις ομοιότητες και τις διαφορές των ενεργών πυρήνων, μελετώντας το περιβάλλον γαλαξιών τύπου Sy1, Sy2, αλλά και λαμπρών υπέρυθρων γαλαξιών (BIRG, οι οποίοι ως επί το πλείστον είναι τύπου Starburst και Sy2) και συγκρίνοντας το με το περιβάλλον κανονικών μη ενεργών γαλαξιών. Διερευνάται επίσης εις βάθος, η σχέση Starburst και AGN γαλαξιών και περιλαμβάνεται η αναλυτική φασματοσκοπική μελέτη και κατηγοριοποίηση των γειτόνων των Seyfert και BIRG, σε μία προσπάθεια να βρεθεί η αναμενόμενη αμφίδρομη σχέση μεταξύ των αλληλεπιδρώντων γαλαξιών. Εν κατακλείδι, προτείνεται ένα συνολικό εξελικτικό σενάριο, που περιλαμβάνει όλους τους τύπους των ενεργών γαλαξιών που παρατηρούνται στο τοπικό σύμπαν. Το τελευταίο τμήμα της διατριβής προσεγγίζει το πρόβλημα του περιβάλλοντος των ενεργών γαλαξιών από μία διαφορετική πλευρά, αυτή των σμηνών γαλαξιών. Η ανεύρεση των ενεργών πυρήνων σε αυτή την περίπτωση γίνεται με χρήση δεδομένων ακτινών-Χ από το δορυφόρο XMM-Newton. Η ορθή ερμηνεία των αποτελεσμάτων προϋποθέτει την σύγκριση των αποτελεσμάτων με οπτικά δεδομένα, η οποία ακολουθεί σε δεύτερη φάση. / The purpose of the present thesis is to bring out the similarities and the differences of the Active Galactic Nuclei (AGN), by studying the environment of Seyfert and of Bright IRAS galaxies (BIRG, which in their majority are Starburst and Sy2 galaxies) and compare it with the environment of normal (non-active) galaxies. The Starburst/AGN connection is also studied and the spectroscopic analysis and classification of all the neighboring galaxies of Seyferts and BIRGs is included, in an attempt to find the expected bidirectional relation between interacting galaxies. We propose an evolutionary scenario, which includes all types of active galaxies present in the local universe. The last part approaches the problem from a different angle, that of the galaxy clusters. In this case the selection of the AGNs is based on their X-ray emmision, using data from the XMM-Newton satellite. Finally, we compare our findings with optical data from the Sloan Digital Sky Survey.

Με την αλληλούχιση του ανθρώπινου γονιδιώματος αλλά και άλλων οργανισμών, μια νέα εποχή άρχισε για την επιστήμη της βιολογίας, γνωστή ως "μεταγονιδιωματική εποχή". Ο όρος σε καμιά περίπτωση δεν σηματοδοτεί το τέλος της αλληλούχισης ή της ανάλυσης των ήδη αλληλουχημένων γονιδιωμάτων, απλά δηλώνει πως οι τεχνικοί περιορισμοί για την ανίχνευση γονιδιωματικής πληροφορίας έχουν σε μεγάλο βαθμό αντιμετωπισθεί . Η επόμενη μεγάλη πρόκληση είναι η κατανόηση του πρωτεόματος, δηλαδή του συνόλου των πρωτεϊνών που εκφράζονται σε ένα κύτταρο. Εξαιρετικά σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση αυτή αποτελεί η μελέτη του δικτύου των πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων. Οι πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις αποτελούν ένα ιδιαίτερα σημαντικό πεδίο έρευνας καθώς ρυθμίζουν ένα τεράστιο αριθμό διεργασιών οι οποίες είναι βασικές για τη δομή και τη λειτουργία του. Εκτιμάται πως το δίκτυο των πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων στον άνθρωπο αφορά περίπου 130,000 ζεύγη αλληλεπιδράσεων, ενώ ο αριθμός των αλληλεπιδράσεων που έχουν ταυτοποιηθεί αλλά παραμένει ως ζητούμενο η επιβεβαίωση των αντίστοιχων πειραματικών αποτελεσμάτων, αποτελεί μόνο το 8%, περίπου, του πραγματικού δικτύου. Ο κύριος όγκος πληροφορίας στο πεδίο αυτό δίνεται μέσα από βάσεις δεδομένων και έρχεται από μεγάλης κλίμακας πειράματα υψηλής απόδοσης τα οποία όμως, έχει βρεθεί πως δίνουν σε μεγάλο ποσοστό ανακριβή αποτελέσματα εξ αιτίας μιας σειράς εγγενών προβλημάτων των μεθόδων και της φύσεως των πρωτεϊνών. Η εκτίμηση του πραγματικού μεγέθους του δικτύου των πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων υποδεικνύει και τον όγκο των δεδομένων που θα παραχθεί στο εγγύς μέλλον αλλά και την ανάγκη για βελτίωση της αξιοπιστίας της πληροφορίας που διατίθεται στις σχετικές βάσεις δεδομένων. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας αναλυτικής βάσης δεδομένων γνώσης για την ταυτοποίηση δικτύων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων αντλώντας πληροφορία από επιλεγμένες μετά από αξιολόγηση, δημόσιες βάσεις πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων. Η συλλογή αυτή της πληροφορίας θα οδηγήσει μεσοπρόθεσμα στη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων για τη διαχείριση της συλλογής, της οργάνωσης και της ανάκτησης δεδομένων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων όπου κατάλληλα υπολογιστικά εργαλεία θα αναπτυχθούν ώστε να αξιολογηθεί ο βαθμός αξιοπιστίας της καταχωρημένης σχετικής πληροφορίας σε μια μεγάλη ομάδα δημόσιων γονιδιωματικών βάσεων δεδομένων. Επίσης θα υπάρξει η δυνατότητα χρήσης εργαλείων για την ανάλυση των αξιολογημένων δεδομένων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων, την μελέτη πρωτεϊνών με άγνωστη λειτουργία αλλά και τον προσδιορισμό μη καταγεγραμμένων έως τώρα πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων. / The elucidation of protein-protein interaction (PPI) networks (protein interactomes) is a major objective of systems biology. This task is crucial for furthering our understanding of the cellular machinery dynamics, in light of the fundamental role of proteins in cellular function. The development of high-throughput methods for PPI identification, including the widely used yeast two hybrid and the mass spectrometry of co-immunoprecipitated complexes, drastically increased the PPI data in model organisms and the human. However, these methods suffer from intrinsic detection biases and >70% of false positives. Moreover, independent public databases (dbs) of experimentally derived PPIs exhibit a remarkably limited overlap, mainly due to uncoordinated data validation and curation criteria. These limitations scale up in highly complex systems like the human for which only 8-10% of the estimated PPIs have been determined. Furthermore, new PPI prediction is affected by the current data quality and quantity along with predictive algorithm limitations to incorporate the available protein information. Thus, there is initially a need for a systematic curation of multiple datasets into one common db. We have integrated high- and low- throughput experimental data, ortholog protein interactions, protein domain interactions, and protein structure/function and expression data from twelve highly informative and updated dbs into one local db using the Microsoft_SQL_Server. The db selection was based on their unique gene content, PPIs recorded, annotation depth, curation methodology and relational scheme. This data will be enriched with PPI information mined from the literature. The final dataset will be appropriately scored to rank and validate the PPIs with increased confidence, forming the basis for a human interactome knowledge base.

H παρούσα διατριβή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Αναγνώρισης Προτύπων, του Τμήματος Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Αποτελεί μέρος της ευρύτερης ερευνητικής δραστηριότητας του Εργαστηρίου στον τομέα του σχεδιασμού και της εφαρμογής των τεχνολογιών Υπολογιστικής Νοημοσύνης στην ανάλυση βιολογικών δεδομένων. Η διδακτορική αυτή διατριβή χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα Ηράκλειτος ΙΙ. Ο τομέας της πρωτεωμικής είναι ένα σχετικά καινούργιο και γρήγορα αναπτυσσόμενο ερευνητικό πεδίο. Μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στον τομέα της πρωτεωμικής είναι η αναδόμηση του πλήρους πρωτεϊνικού αλληλεπιδραστικού δικτύου μέσα στα κύτταρα. Εξαιτίας του γεγονότος, ότι οι πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στις βασικές λειτουργίες ενός κυττάρου, η ανάλυση αυτών των δικτύων μπορεί να αποκαλύψει τον ρόλο αυτών των αλληλεπιδράσεων στις ασθένειες καθώς και τον τρόπο με τον οποίο οι τελευταίες αναπτύσσονται. Παρόλα αυτά, είναι αρκετά δύσκολο να καταγραφούν και να μελετηθούν οι πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις ενός οργανισμού, καθώς το πρωτέωμα διαφοροποιείται από κύτταρο σε κύτταρο και αλλάζει συνεχώς μέσα από τις βιοχημικές του αλληλεπιδράσεις με το γονιδίωμα και το περιβάλλον. Ένας οργανισμός έχει ριζικά διαφορετική πρωτεϊνική έκφραση στα διάφορα σημεία του σώματός του, σε διαφορετικά στάδια του κύκλου ζωής του και υπό διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Δημιουργούνται, λοιπόν, δύο πάρα πολύ σημαντικοί τομείς έρευνας, που είναι, πρώτον, η εύρεση των πραγματικών πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων ενός οργανισμού που θα συνθέσουν το πρωτεϊνικό δίκτυο αλληλεπιδράσεων και, δεύτερον, η περαιτέρω ανάλυση του πρωτεϊνικού δικτύου για εξόρυξη πληροφορίας (εύρεση πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων, καθορισμός λειτουργίας πρωτεϊνών κτλ). Στην παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζονται καινοτόμες αλγοριθμικές τεχνικές Υπολογιστικής Νοημοσύνης για την πρόβλεψη πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων, τον υπολογισμό ενός βαθμού εμπιστοσύνης για κάθε προβλεφθείσα αλληλεπίδραση, την πρόβλεψη πρωτεϊνικών συμπλόκων από δίκτυα πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων και την πρόβλεψη της λειτουργίας πρωτεϊνών. Συγκεκριμένα, στο κομμάτι της πρόβλεψης και βαθμολόγησης πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων αναπτύχθηκε μια πληθώρα καινοτόμων τεχνικών ταξινόμησης. Αυτές κυμαίνονται από υβριδικούς συνδυασμούς μετα-ευρετικών μεθόδων και ταξινομητών μηχανικής μάθησης, μέχρι μεθόδους γενετικού προγραμματισμού και υβριδικές μεθοδολογίες ασαφών συστημάτων. Στο κομμάτι της πρόβλεψης πρωτεϊνικών συμπλόκων υλοποιήθηκαν δύο βασικές καινοτόμες μεθοδολογίες μη επιβλεπόμενης μάθησης, οι οποίες θεωρητικά και πειραματικά ξεπερνούν τα μειονεκτήματα των υπαρχόντων αλγορίθμων. Για τις περισσότερες από αυτές τις υλοποιηθείσες μεθοδολογίες υλοποιήθηκαν φιλικές προς τον χρήστη διεπαφές. Οι περισσότερες από αυτές τις μεθοδολογίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε άλλους τομείς. Αυτό πραγματοποιήθηκε με μεγάλη επιτυχία σε προβλήματα βιοπληροφορικής όπως η πρόβλεψη microRNA γονιδίων και mRNA στόχων τους και η μοντελοποίηση - πρόβλεψη οικονομικών χρονοσειρών. Πειραματικά, η μελέτη αρχικά επικεντρώθηκε στον οργανισμό της ζύμης (Saccharomyces cerevisiae), έτσι ώστε να αξιολογηθούν οι αλγόριθμοι, που υλοποιήθηκαν και να συγκριθούν με τις υπάρχουσες αλγοριθμικές μεθοδολογίες. Στη συνέχεια, δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στις πρωτεΐνες του ανθρώπινου οργανισμού. Συγκεκριμένα, οι καλύτερες αλγοριθμικές τεχνικές για την ανάλυση δεδομένων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων εφαρμόστηκαν σε ένα σύνολο δεδομένων που δημιουργήθηκε για τον ανθρώπινο οργανισμό. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα την δημιουργία ενός πλήρους, σταθμισμένου δικτύου πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων για τον άνθρωπο και την εξαγωγή των πρωτεϊνικών συμπλόκων, που υπάρχουν σε αυτό καθώς και τον λειτουργικό χαρακτηρισμό πολλών αχαρακτήριστων πρωτεϊνών. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης των δεδομένων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων για τον άνθρωπο είναι διαθέσιμα μέσω μίας διαδικτυακής βάσης γνώσης HINT-KB (http://hintkb.ceid.upatras.gr), που υλοποιήθηκε στα πλαίσια αυτής της διδακτορικής διατριβής. Σε αυτή την βάση γνώσης ενσωματώνεται, από διάφορες πηγές, ακολουθιακή, δομική και λειτουργική πληροφορία για ένα τεράστιο πλήθος ζευγών πρωτεϊνών του ανθρώπινου οργανισμού. Επίσης, οι χρήστες μπορούν να έχουν προσβαση στις προβλεφθείσες πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις και στον βαθμό εμπιστοσύνης τους. Τέλος, παρέχονται εργαλεία οπτικοποίησης του δικτύου πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων, αλλά και εργαλεία ανάκτησης των πρωτεϊνικών συμπλόκων που υπάρχουν σε αυτό και της λειτουργίας πρωτεϊνών και συμπλόκων. Το προβλήματα με τα οποία καταπιάνεται η παρούσα διδακτορική διατριβή έχουν σημαντικό ερευνητικό ενδιαφέρον, όπως τεκμηριώνεται και από την παρατιθέμενη στη διατριβή εκτενή βιβλιογραφία. Μάλιστα, βασικός στόχος είναι οι παρεχόμενοι αλγόριθμοι και υπολογιστικά εργαλεία να αποτελέσουν ένα οπλοστάσιο στα χέρια των βιοπληροφορικάριων για την επίτευξη της κατανόησης των κυτταρικών λειτουργιών και την χρησιμοποίηση αυτής της γνώσης για γονιδιακή θεραπεία διαφόρων πολύπλοκων πολυπαραγοντικών ασθενειών όπως ο καρκίνος. Τα σημαντικόταρα επιτεύγματα της παρούσας διατριβής μπορούν να συνοψισθούν στα ακόλουθα σημεία: • Παροχή ολοκληρωμένης υπολογιστικής διαδικασίας ανάλυσης δεδομένων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων • Σχεδιασμός και υλοποίηση ευφυών τεχνικών πρόβλεψης και βαθμολόγησης πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων, που θα παρέχουν αποδοτικά και ερμηνεύσιμα μοντέλα πρόβλεψης. • Σχεδιασμός και υλοποίηση αποδοτικών αλγορίθμων μη επιβλεπόμενης μάθησης για την εξόρυξη πρωτεϊνικών συμπλόκων από δίκτυα πρωτεϊνικών αλληλλεπιδράσεων. • Δημιουργία μιας βάσης γνώσης που θα παρέχει στην επιστημονική κοινότητα όλα τα ευρήματα της ανάλυσης των δεδομένων πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων για τον ανθρώπινο οργανισμό. / The present dissertation was conducted in the Pattern Recognition Laboratory, of the Department of Computer Engineering and Informatics at the University of Patras. It is a part of the wide research activity of the Pattern Recognition Laboratory in the domain of designing, implementing and applying Computational Intelligence technologies for the analysis of biological data. The present dissertation was co-financed by the research program Hrakleitos II. The proteomics domain is a quite new and fast evolving research domain. One of the great challenges in the domain of proteomics is the reconstruction of the complete protein-protein interaction network within the cells. The analysis of these networks is able to uncover the role of protein-protein interactions in diseases as well as their developmental procedure, as protein-protein interactions play very important roles in the basic cellular functions. However, this is very hard to be accomplished as protein-protein interactions and the whole proteome is differentiated among cells and it constantly changes through the biochemical cellular and environment interactions. An organism has radically different protein expression in different tissues, in different phases of his life and under varying environmental conditions. Two very important domains of research are created. First, the identification of the real protein-protein interactions within an organism which will compose its protein interaction network. Second, the analysis of the protein interaction network to extract knowledge (search for protein complexes, uncovering of proteins functionality e.tc.) In the present dissertation novel algorithmic Computational Intelligent techniques are presented for the prediction of protein-protein interactions, the prediction of a confidence score for each predicted protein-protein interaction, the prediction of protein complexes and the prediction of proteins functionality. In particular, in the task of predicting and scoring protein-protein interactions, a wide range of novel classification techniques was designed and developed. These techniques range from hybrid combinations of meta-heuristic methods and machine learning classifiers, to genetic programming methods and fuzzy systems. For the task of predicting protein complexes, two novel unsupervised methods were designed and developed which theoretically and experimentally surpassed the limitations of existing methodologies. For most of the designed techniques user friendly interfaces were developed to allow their utilizations by other researchers. Moreover, many of the implemented techniques were successfully applied to other research domaines such as the prediction of microRNAs and their targets and the forecastment of financial time series. The experimental procedure, initially focused on the well studied organism of Yeast (Saccharomyces cerevisiae) to validate the performance of the proposed algorithms and compare them with existing computational methodologies. Then, it focuses on the analysis of protein-protein interaction data from the Human organism. In specific, the best algorithmic techniques, from the ones proposed in the present dissertation, were applied to a human protein-protein interaction dataset. This resulted to the construction of a weighted protein-protein interaction network of high coverage, to the extraction of human protein complexes and to the functional characterization of Human proteins and complexes. The results of the analysis of Human protein-protein interaction data are available in the web knowledge base HINT-KB (http://hintkb.ceid.upatras.gr) which was implemented during this dissertation. In this knowledge base, structural, functional and sequential information from various sources were incorporated for every protein pair. Moreover, HINTKB provide access to the predicted and scored protein-protein interactions and to the predicted protein complexes and their functional characterization. The problems which occupied the present dissertation have very significant research interest as it is proved by the provided wide bibliography. The basic goal is the provided algorithms and tools to contribute in the ultimate goal of systems biology to understand the cellular mechanisms and contribute in the development of genomic therapy of complex diseases such as cancer. The most important achievements of the present dissertation are summarized in the next points: • Providing an integrated computational framework for the analysis of protein-protein interaction data. • Designing and implementing intelligent techniques for predicting and scoring protein-protein interactions in an accurate and interpretable manner. • Designing and implementing effective unsupervised algorithmic techniques for extracting protein complexes and predicting their functionality. • Creating a knowledge base which will provide to the scientific community all the findings of the analysis conducted on the Human protein-protein interaction data.

Μελετάµε χωρικά εντοπισµένες και χρονικά περιοδικές λύσεις σε διακριτά συστήµατα που εκτείνονται σε µία χωρική διάσταση. Αυτού του είδους οι λύσεις είναι γνωστές µε τον όρο discrete breathers (DB) ή intrinsic localized modes (ILM). Στην ελληνική ϐιϐλιογραϕία, έχουν ονοµαστεί ∆ιακριτές Πνοές. Απαραίτητα χαρακτηριστικά για την εµϕάνιση τέτοιων λύσεων είναι η ύπαρξη ενός άνω φράγµατος του γραµµικού φάσµατος καθώς και η µη γραµµικότητα των εξισώσεων κίνησης, χαρακτηριστικά που συναντάµε σε πολλά φυσικά συστήµατα. Συγκεκριμένα, ασχολούµαστε µε πλέγµατα τύπου Klein Gordon και παρουσιάσουµε μια αποδείξη ύπαρξης τέτοιων λύσεων καθώς και αριθµητικά αποτελέσµατα µελετώντας παράλληλα την ευστάθεια των περιοδικών αυτών λύσεων µέσω της ϑεωρίας Floquet. Πέραν του κλασικού µοντέλου, όπου έχουµε αλληλεπιδράσεις πλησιέστερων γειτόνων, εισάγουµε επίσης ένα νέο µοντέλο µε αλληλεπιδράσεις µακράς εµβέλειας η οποία ελέγχεται µέσω µιας παράµετρου α και µελετάµε τις επιπτώσεις που έχει η μεταβολή του εύρους αλληλεπίδρασης στον χωρικό εντοπισµό και την ευστάθεια ενός DB. / We study time-periodic and spatially localized solutions in discrete dynamical systems describing Hamiltonian lattices in one spatial dimension. These solutions are called discrete breathers (DBs) or intrinsic localized modes (ILM). Necessary conditions for their occurrence are the boundedness of the spectrum of linear oscillations of the system as well as the nonlinearity of the equations of motion. More specifically, we focus on a Klein Gordon lattice and present an existence proof for such solutions, as well as numerical results revealing the stability (or instability) of DBs using Floquet theory. Besides reporting on the classical Klein Gordon model with nearest neighbor interactions, we also introduce long range interactions in our model, which are controlled by a parameter α and study the effect of varying the range of interactions on the spatial localization and the stability of a DB.

- / -

Σκοπός της διατριβής είναι να εξετάσει θέματα που άπτονται της Οικονομικής και Νομισματικής Ένωσης (ΟΝΕ). Στο πρώτο κεφάλαιο, αρχικά, παρουσιάζουμε την θεωρητική και εμπειρική βιβλιογραφία που έχει αναπτυχθεί πάνω στο θέμα της ανεξαρτησίας των Κεντρικών Τραπεζών και ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τη σχέση της με το πραγματικό προϊόν, την απασχόληση και τον πληθωρισμό και γίνεται αναφορά των επιχειρημάτων που απορρέουν μέσα από αυτές. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αρχικά επιχειρούμε να μελετήσουμε τις στρατηγικές αλληλεξαρτήσεις μεταξύ των φορέων άσκησης νομισματικής και δημοσιονομικής πολιτικής μέσα σε μια νομισματική ένωση κάτω από διαφορετικά θεσμικά καθεστώτα, και στη συνέχεια εξετάζουμε το ρόλο των ασυμμετριών στις διαταραχές καθώς η νομισματική πολιτική μέσα σε μια νομισματική ένωση έχει σταθεροποιητικές επιδράσεις μόνο σε αθροιστικές μεταβλητές. Το τρίτο κεφάλαιο εστιάζεται στην διευρυμένη Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ) και ειδικότερα επιχειρούμε να μελετήσουμε το βαθμό ετερογένειας ανάμεσα στις οικονομίες των 27 χωρών-μελών. Επίσης εξετάζουμε τον βαθμό συγχρονισμού των οικονομικών τους κύκλων και τη συμμετρία των διαταραχών. Ο βαθμός ετερογένειας μετριέται με βάση συντελεστές Theil, ενώ χρησιμοποιούμε στοιχεία τόσο για το συνολικό χρονικό διάστημα 1995.1-2005.4 όσο και για δύο επιμέρους περιόδους, 1995.1-2000.4 και 2000.1-2005.4 (προ και μετά την υιοθέτηση του ενιαίου νομίσματος). Για τη μέτρηση του βαθμού συμμετρίας των μακροοικονομικών διαταραχών μεταξύ των χωρών-μελών στην ΕΕ-27 χρησιμοποιούμε μεθοδολογία SVAR διαχωρίζοντας τις διαταραχές σε διαταραχές ζήτησης και διαταραχές προσφοράς.Στο τέταρτο κεφάλαιο εξετάζουμε τη σχέση μεταξύ συμμετρίας των μακροοικονομικών διαταραχών και ενοποίησης του εμπορίου, είτε όταν αυτή αφορά το συνολικό εμπόριο είτε όταν αφορά το ενδοκλαδικό εμπόριο χρησιμοποιώντας στοιχεία για την περίοδο 1995q1-2005q4. Η ένταση του συνολικού εμπορίου μεταξύ δύο χωρών μετριέται ως ο λόγος του αθροίσματος των διμερών εξαγωγών και εισαγωγών προς το άθροισμα των συνολικών εισαγωγών και εξαγωγών των εν λόγω χωρών, ενώ για το ενδοκλαδικό εμπόριο υπολογίζουμε δείκτες Grubel-Lloyd. / The purpose of the thesis is to examine issues related to European Monetary Union (EMU). Firstly, in Chapter one we present the analytical and empirical literature which has been developed on Central Bank Independence issue and the factors that affect its relationship with real output, employment and inflation. In Chapter two, we study the structural interdependencies between the monetary and fiscal authorities in a monetary union under different regimes, and also we examine the role of shock asymmetries as monetary policy in a monetary union has stabilized effects only on aggregated variables. The third Chapter focuses on the enlarged European Union (E.U.) and specifically we study the degree of heterogeneity among the 27 member-countries. Also, we examine the degree of business cycle synchronization and the shock symmetry. The degree of heterogeneity is measured by Theil coefficients, and we use data not only for the period 1995.1-2005.4 but also for the two sub-periods 1995.1-2000.4 και 2000.1-2005.4 (pre and post the circulation of single currency). We use the SVAR methodology in order to measure the degree of macroeconomic shocks among the EU-27 member-states by separating shocks in demand and supply shocks. In Chapter four we examine the relationship between shock symmetry and trade integration, either it is related to total trade either to intra-industry trade by using data for the period 1995q1-2005q4. The trade intensity between two countries is measured as the ratio of the sum of imports and exports to the sum of total exports and imports of two countries, while we take the Grubel-Lloyd indexes to measure the intra-industry trade.