- / -

Στην παρούσα διπλωματική εργασία ασχοληθήκαμε με το θέμα της μελέτης και διάγνωσης σφαλμάτων λόγω δυναμικής εκκεντρότητας σε Ασύγχρονη Μηχανή. Μοντελοποιήθηκε και αναλύθηκε η λειτουργία ενός τριφασικού ασύγχρονου τετραπολικού κινητήρα κλωβού, ισχύος 4 kW με 36 αυλακώσεις στο στάτη και 28 αυλακώσεις στο δρομέα, τόσο σε υγιή κατάσταση όσο και υπό συνθήκες σφάλματος. Πιο συγκεκριμένα, με χρήση της μεθόδου των Πεπερασμένων Στοιχείων σε δύο διαστάσεις μέσω του προγράμματος Opera, προσομοιώθηκε η λειτουργία του κινητήρα μας υπό δύο διαφορετικά ποσοστά σφάλματος, για 20% και για 40% και εφαρμόστηκε η μέθοδος της “Motor Current Signature Analysis - MCSA” για τη διάγνωση του σφάλματος αυτού υπό διαφορετικά επίπεδα φορτίου. / In this paper we addressed the issue of diagnostic research due to dynamic eccentricity related faults in Induction Machines. We modeled and analyzed the function of a three-phase quadrupole induction motor with a cage rotor with 36 stator slots and 28 rotor slots, both in healthy condition and under fault conditions. More specifically, using the finite element method in two dimensions through the "Opera" software, we simulated our motor operation under our two different error rates for 20% and 40% and subsequently we used the "Motor Current Signature Analysis - MCSA" diagnostic method for the diagnosis of this error under different load levels.

This thesis is dealing with classifiers in Computer Aided Diagnosis in medical imaging. In particular, it focuses on artificial neural networks and feature selection methods. The specific goals of the thesis are: 1. Search for optimal topology of a feed-forward neural network (FFNN), dealing with four (4) medical imaging classification problems (Cytology, MRI, CT, and Mammography). 2. Study three (3) feature selection (dimensionality reduction) methods including PCA, stepwise analysis and t-test ranking for the FFNN topology defined in the previous step, for the four (4) medical imaging classification problems at hand. 3. Compare performance of the FFNN scheme to KNN, SVM, PNN and LDA classifiers, dealing with the above mentioned four (4) medical imaging classification problems. 10-fold cross validation estimation of generalization performance (generalization error) of the classification schemes was utilized. 4. Statistical significance of the results was validated utilizing ANOVA and Duncan’s test. To facilitate experimentation, a user-friendly application was developed (Chapter 3) that allows the user to find the best network topology on feature vectors, selected by various pre-processing techniques, and compared with other classifiers. The results of this are: 1. There is no statistical evidence that the different topology that is tested have any impact on classification performance of FFNN in any of the classification problem that this thesis is dealt off. 2. The stepwise method of dimensionality reduction (feature selection) is statistically significance better method than the other methods, except in the case of one dataset (Cytology) where there are no statistical significant differences. This is because of the inherent ability of stepwise method to select uncorrelated features unlike the other two methods (the datasets that the stepwise featured better performance had many highly correlated features). 3. There is no statistical significant better classifier in most cases, while neuronal classifier exhibits very good behaviour on all cases. For that reason, the selection of classifier does not seem to affect the classification problems at hand. Furthermore, the choice of classifier could be done based on other criteria than the classification performance, such as, the simplicity and plasticity, features that characterize the FFNN. / Το αντικείμενο αυτής της εργασίας είναι οι ταξινομητές στα συστήματα υποβοηθούμενης διάγνωσης στην ιατρική απεικόνιση. Ειδικότερα, εστιάζει στα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα καθώς και σε μεθόδους επιλογής χαρακτηριστικών. Οι στόχοι αυτής της εργασίας είναι: 1. Η αναζήτηση της βέλτιστης τοπολογίας ενός πρόσω κατευθυντικού νευρωνικού δικτύου, σε τέσσερα (4) προβλήματα ταξινόμησης ιατρικής απεικόνισης (κυτταρολογία, μαγνητική απεικόνιση, αξονική τομογραφία και μαστογραφία). 2. Η μελέτη τριών (3) μεθόδων επιλογής χαρακτηριστικών (μείωσης διαστάσεων) συμπεριλαμβανομένων της ανάλυσης κύριων συνιστωσών, της σταδιακής αναζήτησης και της κατάταξης κατά τ-τέστ για τα τέσσερα (4) προβλήματα ταξινόμησης που είχαμε στη διάθεσή μας. 3. Η σύγκριση της απόδοσης του πρόσω κατευθυντικού νευρωνικού δικτύου (FFNN) με τους KNN, SVM, PNN και LDA ταξινομητές, στα τέσσερα (4) προαναφερθέντα ιατρικά προβλήματα ταξινόμησης. Για την εκτίμηση της απόδοσης γενίκευσης (σφάλμα γενίκευσης) χρησιμοποιήθηκε η 10-πτυχη διασταυρούμενη επικύρωση. 4. Η στατιστική σημαντικότητα των αποτελεσμάτων ελέγχθηκε με τις δοκιμασίες της ανάλυσης της διακύμανσης κατά ένα παράγοντα (ANOVA) και της δοκιμασίας Duncan. Για την διευκόλυνση του πειραματικού μέρους αναπτύχθηκε μια φιλική στο χρήστη εφαρμογή που επιτρέπει την αναζήτηση της βέλτιστης τοπολογίας του νευρωνικού δικτύου για τα επιλεγμένα χαρακτηριστικά, και τις προεπιλεγμένες τεχνικές προ-επεξεργασίας, ενώ επιτρέπει και την σύγκριση του με άλλους ταξινομητές. Τα αποτελέσματα του πειραματικού μέρους αυτής της εργασίας είναι: 1. Δεν αποδεικνύεται στατιστικά ότι η τοπολογία του δικτύου έχει κάποια επίδραση στην απόδοση του στα τέσσερα αυτά προβλήματα που μελετήθηκαν. 2. Η μέθοδος σταδιακής αναζήτησης είναι στατιστικά καλύτερη μέθοδος για επιλογή χαρακτηριστικών (τη μείωση των διαστάσεων), εκτός από το ένα πρόβλημα που αφορούσε στην κυτταρολογία όπου δεν αποδείχθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των μεθόδων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μέθοδος σταδιακής αναζήτησης έχει την «ενδογενή» ικανότητα να επιλέγει χαρακτηριστικά που είναι ανεξάρτητα μεταξύ τους με αποτέλεσμα την αυξημένη διακριτική ικανότητα του τελικού συνόλου (τα προβλήματα που η μέθοδος αυτή επέδειξε καλή συμπεριφορά είχαν χαρακτηριστικά με υψηλό βαθμό συσχέτισης). 3. Δεν αποδεικνύεται στατιστικά καλύτερος ταξινομητής στις περισσότερες περιπτώσεις ενώ ο νευρωνικός ταξινομητής επιδεικνύει πολύ καλή συμπεριφορά σε όλες τις περιπτώσεις. Για το λόγο αυτό, η επιλογή του ταξινομητή δεν φαίνεται να επηρεάζει σε σημαντικό βαθμό την απόδοση του συστήματος στα προβλήματα που έχουν μελετηθεί εδώ. Επιπλέον, η επιλογή του ταξινομητή μπορεί να γίνει με όρους διαφορετικούς από την ταξινομητική ικανότητά τους όπως απλότητα και ευελιξία, χαρακτηριστικά που έχει ο νευρωνικός ταξινομητής.

Ο μαζικός αδένας σχηματίζεται την 6η εμβρυϊκή εβδομάδα ως πάχυνση του εξωδέρματος (μαζική ακρολοφία), ενώ κατά τον 5ο εμβρυϊκό μήνα αναπτύσσονται από τις αρχικές επιθηλιακές καταβολές, συμπαγείς χορδές κυττάρων στο υποκείμενο χόριο. Ο μαστός ως εξωκρινής αδένας φέρει υποδοχείς, μέσω των οποίων υπόκειται σε ορμονικό έλεγχο τόσο κατά τη διάρκεια του έμμηνου κύκλου, όσο και κατά τη διάρκεια της κύησης και της γαλακτοφορίας, η οποία αποτελεί και το σκοπό ύπαρξης του μαστού. Όμως ο μαστός αποτελεί ένα από τα όργανα του ανθρώπινου σώματος το οποίο υφίσταται καρκινική εξαλλαγή, αφού αποτελεί την 1η αιτία θανάτου από καρκίνο μεταξύ των γυναικών. Υπολογίζεται πως ο ετήσιος κίνδυνος για να προσβληθεί μία γυναίκα από καρκίνο του μαστού είναι 1: 37.000 μεταξύ των ηλικιών 30-40, ενώ ο αριθμός αυτός αυξάνει σε 1: 200-235 σε ηλικίες άνω των 70 ετών. Σημαντικοί τρόποι προληπτικού ελέγχου, και αυτοί οι οποίοι θα μελετηθούν, προκειμένου να διαγιγνώσκεται έγκαιρα μια κακοήθης αλλοίωση του μαστού είναι η μαστογραφία, που με τη βοήθεια πάντα του υπερηχογραφήματος και του έγχρωμου Doppler είναι σε θέση να εντοπίζει αλλοιώσεις μεγέθους ακόμα και 2 mm, οι οποίες δεν έχουν δώσει ακόμα κλινική σημειολογία. Όταν η μάζα γίνει ψηλαφητή αυτό σημαίνει ότι θα είναι ήδη μεγέθους 2 cm και θα έχει διηθήσει τους γύρω ιστούς. Το υπερηχογράφημα θα μειώσει τον αριθμό των γυναικών οι οποίες θα χρειαστεί να υποβληθούν σε βιοψία, καθώς δίνει τη δυνατότητα καθορισμού της κυστικής ή συμπαγούς σύστασης της απεικονιζόμενης στη μαστογραφία αλλοίωσης. Σκοπός του screening με τις απεικονιστικές αυτές μεθόδους είναι να μειωθεί ακόμα περισσότερο η θνητότητα και η θνησιμότητα από καρκίνο του μαστού καθώς ιάσιμη νόσος είναι αυτή η οποία δεν έχει δώσει ακόμα κλινική σημειολογία. / The mammary gland is formed during the 6th week of fetal life, as an exoderma thickening, while during the 5th month compact cords are being developed subcutaneously. The mammary gland as an exocrine gland, carries receptors through which is subject to hormonal control. Not only does this occur during menstrual circle, but also during gestation and lactation, which is the purpose of its existence. Statistics show that the mammary gland is among the human organs, which are most susceptible to cancerous transmutation, since breast cancer is the first cause of death from cancer among women. It is estimated that the annual risk a woman runs to be affected by breast cancer is 1: 37.000 between the ages 30-40, while this risk increases to 1: 200-235 to women above 70 years of age. Mammography along with ultrasonography and color Doppler are significant preventive measures, in order to obtain a prompt diagnosis of a malignant breast lesion. They are capable of pinpointing a lesion as small as 2mm, before this can be clinically detected. When it reaches the point of being palpable, it measures more than 2cm and will have already infiltrated the surrounding tissue. Ultrasonography will reduce the number of women who will need to undergo biopsy in order to distinguish the cystic or solid nature of a suspicious lesion detected in a mammogram. The aim of screening mammography along with ultrasonography is to decrease the morbidity of breast cancer, since breast cancer is curable only at the stage when clinical examination cannot detect it.

Σκοπός: Σκοπός της μελέτης ήταν η αξιολόγηση της δυνατότητας πρώιμης διάγνωσης της νόσου Ménière με τη χρήση ηχοκάλυψης χαμηλής συχνότητας. Υλικό και μέθοδος: Τριανταπέντε ασθενείς που έπασχαν από τη νόσο Ménière εξετάστηκαν επανειλημμένα κατά την πορεία της νόσου τους. Τα αποτελέσματα των ασθενών αυτών συγκρίθηκαν με αυτά που ελήφθησαν από 10 αυτιά με φυσιολογική ακοή και 40 αυτιά με βαρηκοΐα από θόρυβο. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με τη βοήθεια ειδικού εξοπλισμού ικανού να παράγει έναν ήχο χαμηλής συχνότητας σε συνδυασμό με ένα tone burst. Με τη βοήθεια των κατάλληλων μηχανημάτων ήταν δυνατή η ανεξάρτητη μεταβολή του πλάτους των δύο ηχητικών ερεθισμάτων, καθώς και της διαφοράς φάσης μεταξύ τους από 0 ως 360 μοίρες. Προσαρμόζοντας τις εντάσεις και τη διαφορά φάσης ο εξεταζόμενος μπορούσε να ακούσει δύο ήχους έναν χαμηλής συχνότητας ως ηχοκάλυψη και έναν υψηλής συχνότητας που ακουγόταν δυνατότερα από την ηχοκάλυψη. Η κύρια παράμετρος που μελετήθηκε ήταν το πλάτος διαμόρφωσης (modulation depth) που είναι η μέγιστη διαφορά μεταξύ του βέλτιστου και του χείριστου ουδού ακοής ενός εξεταζόμενου στο ακοόγραμμα φάσης και μετράται σε dB HL. Αποτελέσματα:Σε φυσιολογικά άτομα η αποτελεσματικότερη ηχοκάλυψη εντοπίστηκε στις 250° και η μικρότερη στις 360°. Λιγότερο αποτελεσματική ήταν η ηχοκάλυψη που παρατηρήθηκε στις 90°. Τα άτομα με φυσιολογική ακοή είχαν πλάτος διαμόρφωσης (modulation depth) μεταξύ 20 και 35 dB HL, οι ασθενείς με βαρηκοΐα αγωγιμότητας παρουσίασαν modulation depth περίπου 10 dB HL και στους ασθενείς με νόσο Ménière μετρήθηκε πλάτος modulation depth σχεδόν 0 dB. Συμπέρασμα: Ο εξοπλισμός και η μέθοδος που αναπτύξαμε πιθανόν να συμβάλλει στη διάγνωση και διαφορική διάγνωση της νόσου Ménière στα πρώιμα στάδια της και στις εξάρσεις που χαρακτηρίζουν την πορεία της. Ο εξοπλισμός που απαιτείται είναι απλός και προσιτός και μπορεί να βρεθεί σε οποιοδήποτε εργαστήριο ιατρικής φυσικής ή μηχανολογίας. Περισσότερες μελέτες είναι αναγκαίες προκειμένου να διερευνηθεί η πιθανή συμβολή της μελέτης του οπισθίου λαβυρίνθου με ηχοκάλυψη χαμηλής συχνότητας στην πρώιμη διάγνωση της νόσου Ménière. / OBJECTIVES: The evaluation of low frequency masking in early diagnosis of Ménière’s Disease (MD). PATIENTS AND METHODS: Thirty-five patients suffered from Ménière’s disease were examined. The results were compared with that of 10 normal hearing ears and 40 noise damaged ears. The examination of all of these individuals was made by the use of a special instrumentation capable to produce a low frequency sound signal superimposed with a tone burst. We were able to independently change the amplitudes of the two applied signals, as well as the phase lag between them from 0° to 360°. Adjusting the two amplitudes and the phase lag the examined individuals heard two sounds one as the masking tone and one high frequency tone superimposed to that of low frequency masking. RESULTS: In normal individuals the highest masking effect was evident at 250° and the lowest at 360°. A smaller masking effect was also evident at 90°. Normal hearing subjects had a modulation depth between 20 and 35 dB, while patients with noise damaged about 10 dB and patients with Ménière’s disease a modulation depth closing to 0 dB. The instrumentation and method presented in this article, shows a relative good clinical diagnostic accuracy as it is capable to diagnose the basilar membrane stiffness on an almost null modulation depth, and sensitivity near 70%. CONCLUSION: The developed instrumentation and method is possible to distinguish and diagnose the early stages of Ménière’s disease and also the acute recurrences. This may lead to a further study of the results of low frequency masking on the anterior labyrinth from research centers worldwide, in order to reinforce the diagnostic accuracy and strength of this newly developed diagnostic method.

- / -

- / -

- / -

- / -

- / -