Τα ομοιώματα παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξασφάλιση της σωστής λειτουργίας των συστημάτων μαγνητικού συντονισμού. Eιδικά όταν εφαρμόζονται μέθοδοι μέτρησης των χρόνων μαγνητικής αποκατάστασης (ποσοτική ΜRI), όπου οι ρυθμίσεις του μετρητικού οργάνου έχουν σοβαρότατο αντίκτυπο στις μετρούμενες τιμές, είναι απαραίτητη η χρήση μιας σειράς κατάλληλων ομοιωμάτων που θα λειτουργούν ως πρότυπα βαθμονόμησης των οργάνων μέτρησης. Ένα ομοίωμα προσομοίωσης χρόνων μαγνητικής αποκατάστασης θα πρέπει να έχει ορισμένα χαρακτηριστικά, μεταξύ των οποίων χρόνους μαγνητικής αποκατάστασης παρόμοιους με αυτούς των ανθρώπινων ιστών και χημική και φυσική σταθερότητα στο χρόνο. Σε αυτή την εργασία παρασκευάστηκε ένα υλικό αποτελούμενο από διαφορετικές συγκεντρώσεις ζελατίνης και Gd-DTPA, μελετήθηκαν οι χρόνοι μαγνητικής αποκατάστασης του υλικού αναλόγως με την συγκέντρωση των συστατικών του και αξιολογήθηκε η σταθερότητά του. Παρατηρήθηκε πως η αύξηση της συγκέντρωσης της ζελατίνης προκαλούσε έντονη μείωση του Τ1 και του Τ2. Η αύξηση της συγκέντρωσης της παραμαγνητικής ουσίας προκαλούσε έντονη μείωση του Τ1 και μικρότερη μείωση του Τ2, η οποία ήταν πιο αισθητή σε χαμηλές συγκεντρώσεις ζελατίνης. Τα διαλύματα που παρασκευάστηκαν παρουσίασαν μεγάλο εύρος τιμών Τ1 και Τ2, εντός του οποίου περιλαμβάνονται οι τιμές που απαντώνται στους ανθρώπινους ιστούς. Ο λόγος όμως Τ1/Τ2 των σημαντικότερων ιστών δεν επιτεύχθηκε σε κανένα από τα διαλύματα. Τα διαλύματα χωρίς παραμαγνητική ουσία ήταν σχετικά σταθερά ως προς την Τ1 , ενώ η Τ2 παρουσιάζε μια μικρή σταδιακή μείωση στο χρόνο. Τα διαλύματα με χαμηλή συγκέντρωση ζελατίνης παρουσία οποιασδήποτε συγκεντρώσεως παραμαγνητικής ουσίας εμφάνισαν σταθερές τιμές των Τ1 και Τ2 καθ’ όλη τη διάρκεια της μελέτης, με μικρές διακυμάνσεις στις διαδοχικές μετρήσεις. Τα διαλύματα με υψηλή συγκέντρωση ζελατίνης εμφάνισαν μια πτώση των τιμών τόσο της Τ1 όσο και της Τ2 στις πρώτες 6 μετρήσεις (2 μήνες), ενώ στη συνέχεια οι τιμές σταθεροποιήθηκαν. Συμπερασματικά, είναι δυνατή η παρασκευή υλικών που προσομοιάζουν τους ανθρώπινους ιστούς ως προς τους χρόνους μαγνητικής αποκατάστασης χρησιμοποιώντας απλά και οικονομικά συστατικά. Το υλικό το οποίο δοκιμάστηκε επιδέχεται βελτιώσεις μέσω της προσθήκης σταθεροποιητικών παραγόντων και κάποιου συστατικού που να επιδρά κυρίως στον Τ2. / -

Η παρούσα πτυχιακή εργασία αποσκοπεί στη διερεύνηση για ύπαρξη πιθανών υποκρυπτόμενων νέων στοιχείων στα ήδη υπάρχοντα δεδομένα, μέσω εκ νέου επεξεργασίας με το αναβαθμισμένο λογισμικό επεξεργασίας γεωφυσικών δεδομένων. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν από την περιοχή της Αρχαίας Μαντινείας, μια περιοχή που γεωγραφικά οριοθετείται κοντά στην πόλη της Τριπόλεως. Κατά την έρευνα στο πεδίο πραγματοποιήθηκε μια λεπτομερής συνδυαστική γεωφυσική διασκόπηση, με εφαρμογή σε αλληλουχία ηλεκτρικής και μαγνητικής έρευνας. / A detailed geophysical research applied on Archaeological region of Ancient Mantinea.The above investigation was the result of the collaboration between the Ancient service of Mantinea and the Department of Geology,Geophysiacal lab.Main objective of the above research was the detection of possible buried underground archaeological structures in a depth equal to 1.5 m.

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας, είναι η κατασκευή ενός κυκλώματος με ανάδραση για τον έλεγχο ενός ηλεκτρομαγνήτη με στόχο την αιώρηση ενός σταθερού μαγνητικού αντικειμένου. / The purpose of the thesis is to build a circuit with feedback in order to control a solenoid to levitate a constant magnetic object.

Magnetic resonance mammography (MRM) is a promising technique, since it provides high resolution breast imaging with no use of ionising radiation and with inherently good soft tissue discrimination. The addition of dynamic contrast enhancement kinetics of the breast upgraded the method to a great extend, due to highly differentiated malignant vs. benign lesion hemodynamics resulting from the angiogenetic properties of cancerous cells. Straightforward pharmacokinetic analysis, such as the 3TP algorithm, has been implemented in commercially available CAD systems. Quantitative parameters can be extracted that directly correspond to different aspects of the underlying pathology and can be compared to biopsy results. However, there is a general understanding that straightforward pharmacokinetic analysis (3TP model) requires a very demanding imaging protocol in order to be able to measure such parameters accurately. Fitting the experimental data of the dynamic series to simple mathematical models extracting quantitative features provides a means to evaluate and to shrink the big amount of data of the study to one set of images, in order make the diagnostic process faster and more robust. That could facilitate the clinical routine. The dynamic series of the MRM examinations of the 55 patients were analyzed in this study. Radiologists specialized in MRM have identified and characterized all suspicious lesions according to BIRADS lexicon. Dynamic data were fitted pixel-wise to a simple bilinear model to extract washout, time to peak and washin parameters. Subsequently, those parameters were mapped to Hue, Saturation and Value, respectively, of an HSV color model, which was utilized for characterizing the lesions. Also, Hue heterogeneity was qualitatively assessed for the characterization of lesions. In addition, observers evaluated the haemodynamic properties of the lesions with the conventional hand-drawn ROI based technique (Kuhl system). The results of the two methods were then compared to the histological ground truth to derive their classification performance. Classification performance for the proposed and the conventional one was Az=0.880.05 and Az=0.860.05, respectively, by means of ROC analysis. Results indicate no statistically different performance between the two methods, with the proposed one offering time savings and reproducibility. / Η μαγνητική τομογραφία μαστών (MRM) είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνική, αφού προσφέρει απεικόνιση των μαστών με υψηλή διακριτική ικανότητα αλλά και εγγενή ικανότητα διάκρισης διαφόρων τύπων μαλακών ιστών, χωρίς τη χρήση ιοντίζουσας ακτινοβολίας. Η προσθήκη δυναμικής απεικόνισης των ιστών του μαστού με τη χρήση παραμαγνητικής σκιαγραφικής ουσίας στο εξεταστικό πρωτόκολλο ισχυροποίησε τη μέθοδο αφού υπάρχει σημαντική διαφοροποίηση στην αιμοδυναμική συμπεριφορά ανάμεσα σε καλοήθεις και κακοήθεις παθήσεις λόγω του αγγειακού δικτύου που δημιουργούν οι μεταβολικές ανάγκες των καρκινικών κυττάρων. Υπολογιστικά συστήματα αυτόματης διάγνωσης που διατίθενται εμπορικά, πραγματοποιούν φαρμοκοκινητική ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς των ιστών του μαστού με χρήση μαθηματικών αλγορίθμων όπως ο αλγόριθμος τριών χρονικών σημείων (3TP). Από τέτοιες αναλύσεις εξάγονται ποσοτικές παράμετροι που έχουν ευθεία συσχέτιση με διάφορα χαρακτηριστικά της υποκείμενης παθολογίας και μπορούν να συγκριθούν με τα αποτελέσματα ιστολογικών μελετών. Παρόλα αυτά είναι γενικά αποδεκτό ότι για να επιτευχθεί ακριβής υπολογισμός των παραμέτρων αυτών απαιτείται η επιλογή ειδικού εξεταστικού πρωτοκόλλου με μεγάλες απαιτήσεις σε χρονική διακριτική ικανότητα. Η επιλογή απλών μαθηματικών μοντέλων για τον υπολογισμό ποσοτικών παραμέτρων με έμμεση συνάφεια με την παθολογία μας δίνει τη δυνατότητα να ελαχιστοποιήσουμε τον όγκο δεδομένων που παρέχει η εξέταση σε ένα σετ εικόνων και να κάνουμε τη διαδικασία της διάγνωσης πιο γρήγορη και ασφαλή από ότι παρουσιάζεται σήμερα στην κλινική ρουτίνα. Η σειρά των εικόνων της δυναμικής μελέτης των εξετάσεων μαγνητικής τομογραφίας μαστών 55 ασθενών αναλύθηκαν για αυτή τη μελέτη. Ακτινολόγοι με εξειδίκευση στην εξέταση κατέταξαν όλες τις ανιχνευθείσες παθολογικές περιοχές κατά BIRADS. Έγινε προσέγγιση των πειραματικών τιμών των pixels των δυναμικών σειρών με ένα απλό διγραμμικό μοντέλο και εξάχθηκαν χάρτες ποσοτικών παραμέτρων έκπλυσης σήματος (washout), χρόνου μέγιστης ενίσχυσης (time to peak) και ενίσχυσης (washin). Στη συνέχεια αυτές οι παράμετροι χρησιμοποιήθηκαν σαν απόχρωση (Hue), κορεσμό (Saturation) και ένταση (Value) της χρωματικής κλίμακας HSV. Με αυτή την αντιστοίχηση δημιουργήθηκαν χάρτες λειτουργικής απεικόνισης οι οποίοι και χρησιμοποιήθηκαν για το χαρακτηρισμό της παθολογίας. Για τον τελικό χαρακτηρισμό εκτιμήθηκε ποιοτικά και η ανομοιογένεια των λειτουργικών χαρτών ως προς την απόχρωση. Επιπλέον η αιμοδυναμική συμπεριφορά των ευρημάτων εκτιμήθηκε με τη συμβατική μέθοδο περιγραφής περιοχής ενδιαφέροντος με το χέρι και εξαγωγής καμπύλης σήματος – χρόνου από αυτήν την περιοχή (μέθοδος Kuhl). Τα αποτελέσματα των δυο μεθόδων συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα της ιστολογικής εξέτασης των ελεγχθεισών παθολογιών και υπολογίστηκε η απόδοση της κάθε μεθόδου. Αυτή βρέθηκε Az=0.880.05 για την προτεινόμενη μέθοδο και Az=0.860.05 για την κλασική, με χρήση ανάλυσης ROC. Τα αποτελέσματα αυτά υποδεικνύουν ότι δεν υπάρχει στατιστικώς σημαντική διαφορά μεταξύ των δυο μεθόδων, με την προτεινόμενη να παρουσιάζει κέρδος χρόνου και αυξημένη επαναληψιμότητα.

Η γνωστική έκπτωση εμφανίζεται στο 40-70% των ασθενών με ΠΣ, επηρεάζει σημαντικά την ποιότητα ζωής τους και έχει συσχετισθεί τόσο με τη σωματική αναπηρία, όσο και με διάφορες απεικονιστικές παραμέτρους, όπως ο συνολικός όγκος βλαβών και δείκτες ατροφίας του εγκεφάλου. Μέθοδοι: Στην παρούσα μελέτη συμμετείχαν 80 ασθενείς με ΠΣ (50 με υποτροπιάζουσα-RRMS, 30 με δευτεροπαθώς προϊούσα-SPMS). Κατεγράφησαν δημογραφικά δεδομένα και η κλίμακα αναπηρίας EDSS. Παράλληλα, έγινε νευροψυχολογική εκτίμηση με το υπολογιστικό πρόγραμμα CNS-VS καθώς και με τη δοκιμασία οπτικονοητικής ιχνηλάτησης (TMT A και Β) και λεκτικής ροής. Μελετήθηκε η επίδραση στην καθημερινή λειτουργικότητα των ασθενών (κλίμακα IADL, ικανότητα για εργασία) και υπολογίσθηκε ο συνολικός όγκος βλαβών, η ατροφία μεσολοβίου, ατροφία θαλάμων και η διάταση της 3ης κοιλίας. Χρησιμοποιήθηκε επίσης ομάδα 31 υγιών μαρτύρων για τις νευροψυχολογικές δοκιμασίες και ξεχωριστή ομάδα 51 υγιών μαρτύρων για τα απεικονιστικά δεδομένα. Αποτελέσματα: Παρατηρήθηκε έκπτωση των γνωστικών λειτουργιών στο 38% των ασθενών με RRMS και στο 80% των ασθενών με SPMS. Οι ασθενείς μας, εμφάνισαν συχνότερα χαμηλές επιδόσεις στο χρόνο αντίδρασης (83,33% SPMS/ 58% RRMS), στη δοκιμασία TMT Β (76,67% SPMS/ 34% RRMS), στην ψυχοκινητική ταχύτητα (66,67% SPMS/ 20% RRMS), στη δοκιμασία TMT Α (63,33% SPMS/ 34% RRMS), στη δοκιμασία φωνολογικής λεκτικής ροής (50% SPMS/ 30% RRMS) και στη μνήμη (40% SPMS/ 16% RRMS). Στους ασθενείς με RRMS, η γνωστική έκπτωση εμφάνισε ασθενή συσχέτιση τόσο με τη σωματική αναπηρία, όσο και με τη διάρκεια της νόσου και το συνολικό όγκο βλαβών (p<.05). Αντίθετα, ισχυρή συσχέτιση παρατηρήθηκε μεταξύ της γνωστικής έκπτωσης και των δεικτών ατροφίας του εγκεφάλου (p<.001) Παράλληλα, η κλίμακα IADL εμφάνισε ισχυρή συσχέτιση με τη μνήμη, την ψυχοκινητική ταχύτητα, την ταχύτητα επεξεργασίας και με όλους τους δείκτες ατροφίας (p<.001). Στους ασθενείς με SPMS ανευρέθη ασθενή συσχέτιση μεταξύ γνωστικής έκπτωσης και πάχους 3ης κοιλίας (p<.05). Στο σύνολο των ασθενών με ΠΣ, συνυπολογίζοντας ως συμμεταβλητές την ηλικία, το φύλο, τα έτη εκπαίδευσης και τη διάρκεια της νόσου, η χαμηλή ψυχοκινητική ταχύτητα και οι χαμηλές επιδόσεις στη δοκιμασία TMT B αποτελούν τους πλέον ευαίσθητους δείκτες πρόβλεψης αυξημένης σωματικής αναπηρίας (p=.004 για ψυχοκινητική ταχύτητα και p=.007 για TMTB) και έκπτωσης καθημερινής λειτουργικότητας (p=.001 για ψυχοκινητική ταχύτητα), ενώ η έκπτωση της σύνθετης μνήμης (p=.002) και η χαμηλή επίδοση στη δοκιμασία TMT Β (p=.004) αποτελούν τους πλέον ευαίσθητους προγνωστικούς δείκτες της ανικανότητας των ασθενών για εργασία. Στο σύνολο των ασθενών με ΠΣ, η ατροφία των θαλάμων αποτελεί τον καλύτερο προγνωστικό δείκτη χαμηλής επίδοσης στη δοκιμασία TMT Β (p=.000) και έκπτωσης της σύνθετης μνήμης (p=.000), ενώ η ατροφία τοu μεσολοβίου αποτελεί τον πλέον ευαίσθητο δείκτη πρόβλεψης μειωμένης ψυχοκινητικής ταχύτητας (p=.000). Συμπεράσματα: Παρόλο που η έκπτωση των γνωστικών λειτουργιών είναι παρούσα από τα αρχικά στάδια της νόσου, είναι συχνότερη, πλέον έκδηλη και βαρύτερη στη χρόνια προιούσα ΠΣ. Δεν ανευρέθη διαφορετικό πρότυπο έκπτωσης γνωστικών λειτουργιών μεταξύ ασθενών με RRMS και ασθενών με SPMS. Το σφαιρικό αυτό πρότυπο, χαρακτηρίζεται από έκπτωση στην ταχύτητα επεξεργασίας πληροφοριών, ακολουθούμενο από ελλειμματικές εκτελεστικές λειτουργίες και έκπτωση της σύνθετης μνήμης. Η έκπτωση των καθημερινών δραστηριοτήτων είναι πολύ βαρύτερη στην SPMS, σε σύγκριση με την RRMS . Η επιφάνεια του μεσολοβίου και των θαλάμων αναδείχθηκαν οι πλέον ευαίσθητοι δείκτες στο διαχωρισμό των ασθενών με RRMS από SPMS. Παρατηρούμε δηλαδή, ότι παρόλο που η ατροφία είναι παρούσα από τα αρχικά στάδια της νόσου, με την πάροδο των ετών αυξάνεται σημαντικά. Η ψυχοκινητική ταχύτητα, η μνήμη και η δοκιμασία ΤΜΤ Β έχουν τη μεγαλύτερη προβλεπτική ικανότητα για την εξέλιξη της νόσου, τόσο σε επίπεδο σωματικής αναπηρίας, όσο και καθημερινής λειτουργικότητας. Οι δείκτες ατροφίας παρουσίασαν την ισχυρότερη συσχέτιση με τη γνωστική έκπτωση και την έκπτωση στην καθημερινή λειτουργικότητα. Από τους δείκτες αυτούς, η ατροφία των θαλάμων και του μεσολοβίου φαίνεται να έχουν την ικανότητα να προβλέψουν τη γνωστική έκπτωση στο σύνολο των ασθενών με ΠΣ. / Cognitive decline is present in 40%-70% of patients with MS and affects their quality of life. It has been significantly correlated with physical disability as well as with total lesion load and atrophy measures on MRI. Methods: In the present study, we evaluated 80 patients with MS (50 with RRMS, 30 with SPMS). We studied their demographic characteristics and assessed them clinically with EDSS. All patients underwent thorough Neuropsychological assessment with a computerized cognitive screening battery (CNS-VS) as well as with Trail Making Test A and B and verbal fluency task. We evaluated their everyday activities with the Instrumental Activities of Daily Living Scale, and we calculated the total lesion volume, thalamic atrophy, corpus callosum atrophy and 3rd ventricle width as apeared on the MRI. In addition, 31 healthy individuals underwent the same Neuropsychological assessment and 51 healthy individuals had brain MRI scans for comparison with our patients. Results: We found 38% of our RRMS patients and 80% of our SPMS patients to have cognitive deficits. More frequently affected measures were reaction time (83,33% SPMS/ 58% RRMS), TMT B(76,67% SPMS/ 34% RRMS), psychomotor speed (66,67% SPMS/ 20% RRMS), TMT A (63,33% SPMS/ 34% RRMS), phonological verbal fluency task (50% SPMS/ 30% RRMS) and memory (40% SPMS/ 16% RRMS). In our RRMS patients, cognitive impairment had a weak correlation with physical disability and total MR lesion load (p<.05) and a strong correlation with all atrophy measures (p<.001). Moreover, IADL were highly correlated with psychomotor speed, processing speed, memory and all MR atrophy measures (p<.001). On the other hand, our SPMS cognitively impaired patients had only a weak correlation with 3rd ventricle width (p<.05). When taking our MS patients as a single group and using as covariates age, sex, years of education and disease duration, we found that low psychomotor speed (p=.004) and poor performance on TMT B (p=.007) were the most sensitive predictors of increased physical disability, whereas psychomotor speed predicted impaired every day activities (p=.001). Employment status was predicted by impaired composite memory (p=.002) and poor performance on TMT B (p=.004). Thalamic atrophy was the most sensitive indicator for poor performance on TMT B (p=.000) and impaired memory (p=.000), while corpus callosum atrophy was the best indicator for slow psychomotor speed (p=.000). Conclusions: Although cognitive impairment is present from the early stages of MS, it is much commoner, more pronounced and severe at the progressive stage of MS. In the present study, we were not able to find a different pattern of cognitive decline between RRMS and SPMS patients. We observed a global pattern, consisting of impairment in information processing speed, followed by executive dysfunction and memory deficits. As disease progresses, everyday activities are affected more severely. Comparison of RRMS and SPMS patients revealed statistical significant difference in the surface of corpus callosum and thalami, indicating that although atrophy is present form the early stages of the disease, it is more prominent in the progressive stage. Psychomotor speed, composite memory and TMT B are the best predictors of EDSS and every day activities impairment (IADL). All of our MR atrophy measures had a strong correlation with cognitive decline and impaired every day activities. It seems that thalamic atrophy and corpus callosum atrophy are the best predictors of cognitive decline in our MS patients.

Στην παρούσα μελέτη εξετάζεται η ικανότητα της μαγνητικής φασματοσκοπίας πρωτονίου στην διαφοροποίηση φυσιολογικών και νεοπλασματικών εγκεφαλικών κυττάρων και εκτιμάται η μελέτη των δομικών και μεταβολικών χαρακτηριστικών των τελευταίων. 120 ασθενείς με διάγνωση ενδοκράνιου όγκου βασισμένη σε κλασσικές απεικονιστικές μεθόδους, οι οποίοι οικειοθελώς συμπεριλήφθησαν στην κλινική αυτή προοπτική μελέτη, υπεβλήθησαν σε μαγνητική φασματοσκοπία πρωτονίου μονήρους κύβου (single voxel 1HMRS) με τη χρήση μαγνητικού τομογράφου εντάσεως 1.5 Tesla. Με τη χρήση ολοκληρωμένου αλγορίθμου οι συγκεντρώσεις Ν-ακετυλο-ασπαρτικού οξέος (ΝΑΑ),φωσφοκρεατίνης-κρεατίνης (PCr-Cr), χολίνης (Cho), γαλακτικού οξέος (Lac), λιπιδίων (Lip), ινοσιτόλης (Ino) και των ισομερών της και διαφόρων αμινοξέων καθώς και οι λόγοι των συγκεντρώσεων NAA/PCr-Cr, NAA/Cho, Cho/PCr-Cr υπολογίσθηκαν. Όλοι οι ασθενείς υποβλήθηκαν είτε σε ανοικτή κρανιοτομία είτε σε στερεοτακτική βιοψία και το εξαιρεθέν υλικό εξετάσθηκε παθολογοανατομικώς. Τα προεγχειρητικά αποτελέσματα της μαγνητικής φασματοσκοπίας και της «κλασσικής» μαγνητικής τομογραφίας συγκρίθηκαν με αυτά της παθολογοανατομικής εξέτασης. Η στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων αυτών έδειξε ότι τα όρια αξιοπιστίας της μαγνητικής φασματοσκοπίας σε σύγκριση με τη «χρυσή» σταθερά της παθολογοανατομικής εξέτασης ήταν μεταξύ 0.900 και 0.954 ενώ τα αντίστοιχα της «κλασσικής» μαγνητικής τομογραφίας ήταν μεταξύ 0.520 και 0.631, διαφορά στατιστικώς σημαντική. Οι διαφορές στις συγκεντρώσεις των εξεταζομένων μεταβολιτών και ο ρόλος του καθενός στο βιοχημικό προφίλ των διαφόρων ιστολογικών τύπων και βαθμών πρωτοπαθών και μεταστατικών ενδοκράνιων όγκων ερευνήθηκε επισταμένως και συγκρίθηκε με τα ευρήματα άλλων κλινικών σειρών. Αναφορικώς με τους εξεταζόμενους λόγους συγκεντρώσεως διαφόρων μεταβολιτών, αυτός της συγκεντρώσεως Cho προς τη συγκέντρωση «ολικής» κρεατίνης, αποτελεί έναν ακριβή και ειδικό δείκτη για την ιστολογική σταδιοποίηση των ενδοκράνιων γλοιωμάτων. Όσο μεγαλύτερη η τιμή του μεταβολικού αυτού κλάσματος τόσο μεγαλύτερος ο βαθμός κακοήθειας του εξεταζομένου γλοιώματος, όπως αυτό τεκμηριώνεται από τα αποτελέσματα της σειράς μας. Συμπερασματικώς, η μαγνητική φασματοσκοπία πρωτονίου αποτελεί μια ασφαλή, μη επεμβατική μέθοδο μεγάλης ακρίβειας για την προεγχειρητική ιστολογική ταξινόμηση αλλά και σταδιοποίηση των ενδοκράνιων όγκων, η οποία προστιθέμενη στις ήδη υπάρχουσες διαγνωστικές μεθόδους αυξάνει σημαντικώς τις διαγνωστικές δυνατότητες του σύγχρονου νευροεπιστήμονα όχι μόνο στο πεδίο των όγκων του εγκεφάλου αλλά και άλλων παθολογικών οντοτήτων του εγκεφάλου. / The ability of magnetic resonance spectroscopy (MRS) to differentiate neoplastic brain cells and their metabolic and structural characteristics is evaluated. We examined 120 patients with brain tumors using a 1.5-tesla MRI unit and MRS. The peak areas of N-acetyl-aspartate (NAA), phosphocreatinecreatine (Pcr-Cr), choline-containing compounds (Cho), lactate (Lac), lipids, myoinositol, amino acids and the metabolic ratios of NAA/Pcr-Cr, NAA/Cho and Cho/Pcr-Cr were calculated by a standard integral algorithm. In normal brain tissue, the following metabolites were identified: NAA at 2.0 ppm, Pcr-Cr at 3.0 ppm and Cho at 3.0 ppm. The different concentrations of the metabolites examined and their role in the biochemical profile of different types of tumors are discussed. The confidence interval of the MRS versus pathology was between 0.9 and 0.954, while it was between 0.52 and 0.631 for MRI versus pathology. The Cho/Pcr-Cr ratio is a very important malignancy marker for histologic tumor grading of astrocytomas. The greater this ratio, the higher the grade of the astrocytoma. NAA/Pcr-Cr together with Cho/Pcr-Cr help specify the presence or absence of a neoplasm. Proton MRS is a useful and promising diagnostic modality not only in diagnosing but also in grading solid brain tumors.

Το φαινόμενο της μαγνητικής πόλωσης ανταλλαγής (exchange bias, EB) έχει προσελκύσει το επιστημονικό ενδιαφέρον εξαιτίας των σημαντικών εφαρμογών σε διατάξεις μαγνητικής αποθήκευσης πληροφορίας. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον εμφανίζουν οι ΕΒ ιδιότητες των πολυστρωματικών φιλμ με σύσταση [La2/3Ca1/3MnO3(FM)/La1/3Ca2/3MnO3(AF)]15, που αποτελούνται από αντισιδηρομαγνητικά, La1/3Ca2/3MnO3 (AF), και σιδηρομαγνητικά, La2/3Ca1/3MnO3 (FM), στρώματα επειδή αυτή η κατηγορία ενώσεων ανήκει στα ισχυρώς συσχετιζόμενα ηλεκτρονικά συστήματα (strongly correlated electronic systems), όπου οι μαγνητικές-, ηλεκτρονικές-, και κρυσταλλικές-δομές αλληλεπιδρούν ισχυρά μεταξύ τους. Στην παρούσα διατριβή χρησιμοποιήθηκαν μετρήσεις περίθλασης και σκέδασης συντονισμού ακτίνων-Χ στην Κ-ακμή του Mn για την μελέτη της επίδρασης των ελαστικών τάσεων επιταξίας στο μηχανισμό της μαγνητικής πόλωσης ανταλλαγής της πολυστρωματικής δομής [La2/3Ca1/3MnO3/La1/3Ca2/3MnO3]15 που εμφανίζεται κάτω από την θερμοκρασία εμπλοκής ΤΒ≈80 Κ. Οι μετρήσεις περίθλασης ακτίνων-Χ έδειξαν ότι ο λόγος c/a, που αποτελεί το μέτρο της τετραγωνικής πλεγματικής παραμόρφωσης της ψευδοκυβικής δομής, φθάνει στην μέγιστη τιμή της, και ότι το μήκος συσχετίσεως εντός των (101) και (102) κρυσταλλογραφικών επιπέδων μεταβάλλεται σημαντικά κοντά στην ΤΒ. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στο γεγονός ότι στην ΤΒ η ψευδοκυβική πλεγματική σταθερά aML του φιλμ προσεγγίζει την τιμή της ψευδοκυβικής πλεγματικής σταθερά της ένωσης La1/3Ca2/3MnO3 από την οποία αποτελούνται τόσο το ενδιάμεσο στρώμα (buffer layer) όσο και τα AF στρώματα, αποδεικνύοντας έτσι ότι το EB φαινόμενο σχετίζεται με την εξισορρόπηση των επιταξιακών τάσεων εντός των AF και FM στρωμάτων. Οι μετρήσεις σκέδασης συντονισμού ακτίνων-Χ (RXS) αποκαλύπτουν ότι οι επιταξιακές τάσεις εξωθούν τα πολύεδρα MnO6 σε σιδηροπαραμορφωτική (ferrodistortive, FD) ευθυγράμμιση, όπου η FD υπερκυψελίδα συμπίπτει με την μοναδιαία κυψελίδα της κρυσταλλικής δομής. Εφαρμογή της τεχνικής συμβολής στα RXS φάσματα αποκαλύπτει μια κορυφή συντονισμού από την κύρια ακμή απορρόφησης των ιόντων Mn στα ~6.555 keV και μια, μικρότερης έντασης, δευτερεύουσα κορυφή συντονισμού στα ~6.55 keV, του οποίου η ενεργειακή μετατόπιση ελαττώνεται γραμμικά με την θερμοκρασία και το λόγο c/a μέχρι τους 80 Κ. Η εξαφάνιση της δευτερεύουσας κορυφής πάνω από τους 80 Κ(≈ΤΒ) μπορεί να σχετίζεται με κάποια αναδιάταξη των γωνιών που σχηματίζουν οι δεσμοί Mn-O-Mn εξαιτίας της εξισορρόπησης των επιταξιακών τάσεων στις FM/AF διεπιφάνειες κάτω από 80 Κ. / The exchange bias (EB) phenomenon has received considerable attention because of its important applications in magnetic storage devices. Of particular interest are the EB properties of colossal magnetoresistance (CMR) compositionally modulated structures consisting of antiferromagnetic (AF) and ferromagnetic (FM) (La,Ca)MnO3 layers because manganites are strongly correlated electron systems, in which the magnetic, electronic and crystal structures interact strongly with each other. Complementary x-ray synchrotron radiation diffraction (XRD) and resonant scattering (RXS) measurements were performed at the Mn K-edge between 10 and 300 K in order to analyze the effect of epitaxial strain and tetragonal lattice distortions on the exchange bias (EB) mechanism observed in [La2/3Ca1/3MnO3(FM)/La1/3Ca2/3MnO3(AF)]15 multilayers below a blocking temperature, TB, of 80 K. XRD measurements showed that the c/a axial ratio, an indication of the tetragonal lattice distortion in pseudocubic lattice settings, reaches its maximum at the onset of the EB effect and the corresponding structural correlation length varies substantially at the onset of TB. The in-plane lattice parameter a at TB is close to the bulk lattice parameters of the AF layers, thus indicating that the EB effect is related with the accommodation of strain inside the FM and AF layers. RXS measurements revealed that such anisotropic lattice strains force the MnO6 octahedral sites into a ferrodistortive (FD) alignment, where the FD supercell coincides with the unit cell of the crystalline lattice. The RXS intensity difference signal exhibits a main-edge feature and a post-edge feature at 6.57 keV that scales linearly with temperature and the c/a ratio up to 80 K. The disappearance of the post-edge feature above 80 K(=TB) may signify a rearrangement of Mn-O-Mn bonding angles due to strain-driven effects at the FM/AF interfaces, inducing disorder in FD octahedral tilt ordering which may pin the local distortions below the TB.

- / -

Η ηπατική εγκεφαλοπάθεια είναι ένα νευροψυχιατρικό κλινικό σύνδρομο που αναπτύσσεται σε ασθενείς με σοβαρή ηπατική ανεπάρκεια. Οι κλινικές εκδηλώσεις που χαρακτηρίζουν το σύνδρομο ποικίλουν από ελαφρές διαταραχές της ψυχικής κατάστασης μέχρι κώμα, ενώ σε ιστολογικό επίπεδο οι αλλοιώσεις του ΚΝΣ είναι μη ειδικές. Πολλοί μηχανισμοί ενέχονται στην παθογένεια της νόσου, όπως εναπόθεση στο εξωκυττάριο υγρό τοξικών προιόντων που δεν μεταβολίζονται στο ήπαρ, αλλαγές στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, ανώμαλη ισορροπία νευρομεταβιβαστών, διαταραχές μεταβολισμού και ηλεκτρικής ισορροπίας στα νευρωνικά κύτταρα του εγκεφάλου. Σύμφωνα με την τελευταία ταξινόμηση της ηπατικής εγκεφαλοπάθειας (ΗΕ) (Παγκόσμιο Συνέδριο Γαστρεντερολογίας, Βιέννη 1998) προσδιορίσθηκε η κλινική οντότητα της ελάχιστης ή υποκλινικής ηπατικής εγκεφαλοπάθειας σαν υποκατηγορία της ΗΕ σχετιζόμενης με κίρρωση και πυλαία υπέρταση. Η Υποκλινική Ηπατική Εγκεφαλοπάθεια (ΥΗΕ) είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει λεπτές διαταραχές της εγκεφαλικής λειτουργίας και μεταβολές φυσιολογικών παραμέτρων στους κιρρωτικούς ασθενείς που δεν έχουν κλινικές ενδείξεις ηπατικής εγκεφαλοπάθειας. Σε κλινικό επίπεδο παρατηρούνται μια σειρά από διαταραχές σε βιολογικές παραμέτρους όπως ο ύπνος, και περιορισμός σε πολλές φυσικές δραστηριότητες και συμπεριφορές της καθημερινής ζωής. Ενώ η διάγνωση της ΗΕ λόγω της κλινικής της αναγνώρισης δεν παρουσιάζει προβλήματα, η διάγνωση της ΥΗΕ είναι προβληματική, καθώς στις διάφορες σειρές μελετών που μέχρι σήμερα έχουν γίνει το “gold standard” διάγνωσης της νόσου δεν έχει καθορισθεί. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται ψυχομετρικές δοκιμασίες, ερωτηματολόγια καταγραφής συμπεριφοράς και χρονότυπου, μελέτη ιστορικού ύπνου, ηλεκτροφυσιολογικές μέθοδοι(ΗΕΓ) και νεώτερες νευροαπεικονιστικές τεχνικές (MRI εγκεφάλου). Ανώμαλοι κιρκαδιανοί ρυθμοί σε πολλές βιολογικές παραμέτρους έχουν περιγραφεί σε ασθενείς με κίρρωση ήπατος. Η παρουσία του βιολογικού ρολογιού, του υπερχιασματικού πυρήνα του υποθαλάμου (SCN) με τις προσαγωγές και απαγωγές συνδέσεις του επιτρέπει τον συγχρονισμό των ρυθμών των βιολογικών παραμέτρων με τα εξωτερικά ερεθίσματα που αναπτύσσονται στον 24ωρο κύκλο ημέρας/νύχτας. Οι σύγχρονες απόψεις περιλαμβάνουν δύο βασικές ερμηνείες για τις διαταραχές της κιρκαδιανής λειτουργίας που παρατηρούνται στην χρόνια ηπατική νόσο. Πρώτον, οι ανωμαλίες στους κιρκαδιανούς ρυθμούς ξεκινούν από τις επιδράσεις στον SCN των νευροτοξινών που δεν μεταβολίζονται επί ηπατικής ανεπάρκειας και τις προσαγωγές/απαγωγές συνδέσεις του. Δεύτερον, ο ανώμαλος ηπατικός μεταβολισμός της μελατονίνης και η διαφορετικού βαθμού επίδρασή της στον SCN οδηγεί σε μετάθεση φάσεων, αποσυγχρονισμό ρυθμών και τελικά μεταβολή στην απόδοση του βιολογικού ρολογιού. Φαίνεται ότι και οι δύο ερμηνείες, οι οποίες συνδυάζουν τις επιδράσεις της ηπατοκυτταρικής δυσλειτουργίας και της πυλαιοσυστηματικής αναστόμωσης, είναι υπεύθυνες για τις κιρκαδιανές δυσλειτουργίες στην ηπατική νόσο. Σκοπός της μελέτης είναι, αφού μελετήσει κιρρωτικούς ασθενείς ώστε να τους χαρακτηρίσει ότι πάσχουν από ελάχιστη ηπατική εγκεφαλοπάθεια, να καταγράψει όποιες διαταραχές βιολογικών παραμέτρων όπως ο ύπνος και μεταβολές της καθημερινής συμπεριφοράς, καθώς και το ενδοκρινολογικό τους profile με μελέτη υποφυσιακών ορμονών και της μελατονίνης. Οι ανωτέρω μέθοδοι εν συνεχεία συσχετίσθηκαν με νευροφυσιολογικές μεθόδους(ΗΕΓ) και νευροαπεικονιστικές τεχνικές (MRI εγκεφάλου) στην προσπάθεια προσέγγισης πληρέστερα της διάγνωσης της ΥΗΕ, και αναζήτησης δεικτών πρωιμότερης διάγνωσης της νόσου. Μελετήθηκε ομάδα κιρρωτικών ασθενών χωρίς κλινικά ευρήματα εγκεφαλοπάθειας, με παράλληλη χρησιμοποίηση ομάδας ελέγχου παθολογικών μη ηπατοπαθών ασθενών ίδιας ηλικίας και κοινωνικού profile. Όλοι οι ασθενείς υπεβλήθησαν σε πλήρη κλινική νευρολογική εξέταση, εργαστηριακό βιοχημικό έλεγχο, ψυχομετρικές δοκιμασίες(NCT-A,DST), μελέτη ιστορικού ύπνου και ερωτηματολόγια ανάλυσης χαρακτηριστικών χρονότυπου (BNSQ, Horne) και καθημερινής συμπεριφοράς (SIP), μετρήσεις και ανάλυση κιρκαδιανού ρυθμού υποφυσιακών ορμονών και μελατονίνης, καθώς και ΗΕΓ και MRI εγκεφάλου. Τα αποτελέσματα των ψυχομετρικών δοκιμασιών ήταν παθολογικά σε όλους τους κιρρωτικούς και αφορούσαν διαταραχές λεπτών νοητικών λειτουργιών, κινητική αντίδραση και εγρήγορση. Ιδιαίτερο εύρημα ανεδείχθη από την μελέτη οι διαταραχές του ύπνου στους χωρίς εγκεφαλοπάθεια κιρρωτικούς που περιελάμβαναν μειωμένη διάρκεια νυχτερινού ύπνου, παρατεταμένο χρόνο κατάκλισης πριν την έλευσή του και αυξημένο αριθμό νυχτερινών αφυπνίσεων.Παράλληλα όμως ανεδείχθη από τα ερωτηματολόγια και την μελέτη SIP, ένας χρονότυπος καλύτερης συμπεριφοράς που περιγράφεται ως «Περισσότερο Πρωινός Τύπος» για τους κιρρωτικούς, που συμπίπτει με αυτόν της ομάδας ελέγχου παθολογικών μη ηπατοπαθών ασθενών, αλλά και γενικότερα είναι αποδεκτός από τα καθιερωμένα κοινωνικά status. Το ιστορικό του ύπνου κρίνεται ως απαραίτητο εργαλείο συμπλήρωσης κατά την λήψη του ιατρικού ιστορικού, ενώ τα φαινόμενα ημερήσιας υπνηλίας είναι εύρημα σε πιο προχωρημένα στάδια της νόσου. Η MRI εγκεφάλου ανέδειξε παθολογικά ευρήματα σε 69% των κιρρωτικών ασθενών. Αυτά συνίσταντο σε αυξημένης έντασης μαγνητικό σήμα στις Τ-1 ακολουθίες στα βασικά γάγγλια του εγκεφάλου, ενώ οι μη ηπατοπαθείς ασθενείς είχαν φυσιολογική MRI εγκεφάλου. Η στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων της μελέτης έδειξε ότι η αυξημένη ένταση του παθολογικού μαγνητικού σήματος εμφάνισε σημαντική συσχέτιση με την επιδείνωση της υπερχολερυθσιναιμίας, την υποαλβουμιναιμία, και την υπερσφαιριναιμία, ενώ συνολικά και με το άθροισμα κατά Child-Pugh. H ανάλυση του ΗΕΓ ανέδειξε παθολογικά ευρήματα-μη ειδικές αλλοιώσεις (θ και δ κύματα σε διάφορους συνδυασμούς) στο 50% των κιρρωτικών χωρίς εγκεφαλοπάθεια και φυσιολογικά ευρήματα στους μη ηπατοπαθείς. Ανευρέθη επίσης στατιστική συσχέτιση μεταξύ της αύξησης του παθολογικού σήματος της MRI εγκεφάλου και της βαρύτητας των ΗΕΓ ανωμαλιών. Μελετήθηκαν επίσης υποφυσιακές ορμόνες, η κορτιζόλη και η μελατονίνη, αναλύοντας τόσο τις απόλυτες τιμές τους όσο και την συμπεριφορά και περιοδικότητά τους μέσα στο 24ωρο. Κύρια ευρήματα ήταν για τις προλακτίνη, θυρεοειδοτρόπο και μελατονίνη, κατά την στατιστική ανάλυση διασποράς και λαμβάνοντας υπόψη την σημαντικότητα του παράγοντα αλληλεπίδρασης, η διαφορετική συμπεριφορά των ορμονών μέσα στο 24ωρο τόσο σε σχέση με την ομάδα ελέγχου των μη ηπατοπαθών ασθενών, όσο και σε σχέση με τα βιβλιογραφικά δεδομένα υγιών μαρτύρων. Η κορτιζόλη δεν ανέδειξε διαφορετική συμπεριφορά 24ώρου σε σχέση με τους μη ηπατοπαθείς παθολογικούς, παρατηρήθηκε όμως μια συνολικά επιμένουσα υποκορτιζολαιμία με έλλειψη των γνωστών εκκριτικών αιχμών της ορμόνης στο 24ωρο.Από την μελέτη επίσης φάνηκε μια μετάθεση της καμπύλης της μελατονίνης προς τις πρωινές ώρες , με αυξημένα επίπεδα το πρωί, και μια αναστροφή της περιοδικότητας στην έκκριση της TSH. Συνολικά παρατηρήθηκε μια διαταραχή στον κιρκαδιανό ρυθμό έκκρισης όλων των ορμονών και απουσία των φυσιολογικών διακυμάνσεών τους στο 24ωρο. Τα αποτελέσματα των ορμονών συγκρινόμενα με τις υπόλοιπες μεθόδους διάγνωσης της ελάχιστης εγκεφαλοπάθειας έδειξαν ότι δεν υπάρχει στατιστικά σημαντική συσχέτιση με την ποσοτική μέθοδο προσδιορισμού του ανθρώπινου χρονότυπου Horne score, και ότι οι μεταβολές της μελατονίνης, προλακτίνης και θυρεοειδοτρόπου δεν σχετίζονται στατιστικά με την ένταση του παθολογικού σήματος στην MRI εγκεφάλου και την βαρύτητα των ΗΕΓ αλλοιώσεων. Για την κορτιζόλη όμως οι μεταβολές των τιμών της σχετίζονται στατιστικά σημαντικά με την αύξηση της έντασης του παθολογικού μαγνητικού σήματος, με την επιδείνωση του βαθμού της ηπατικής επάρκειας(Child-Pugh score), και την επιδείνωση των αλλοιώσεων στο ΗΕΓ. Τέλος, η στατιστική ανάλυση ανέδειξε ότι οι βαρύτερα πάσχοντες κιρρωτικοί (Child score >5) παρουσιάζουν επίταση των ορμονικών διαταραχών, αφού σε αυτούς ανευρίσκονται ακόμα χαμηλότερα επίπεδα κορτιζόλης το πρωί και μελατονίνης το βράδυ. Η μελέτη κιρρωτικών ασθενών, ακόμα και αυτών χωρίς παθολογικά νευρολογικά ευρήματα παρουσιάζει μια σειρά από διαταραχές λεπτών λειτουργιών του ΚΝΣ, αλλά και ανωμαλίες σε πολλές φυσιολογικές και ενδοκρινολογικές παραμέτρους. Στην παρούσα μελέτη οι κιρρωτικοί ασθενείς με ελάχιστη εγκεφαλοπάθεια παρουσίασαν ένα γενικά κοινωνικά αποδεκτό χρονότυπο συμπεριφοράς, «Περισσότερο Πρωινό Τύπο», με σαφείς όμως διαταραχές στον νυχτερινό ύπνο, και περιορισμό σε πολλές λειτουργικές ικανότητες και δραστηριότητες του 24ώρου. Τα αυξημένα πρωινά επίπεδα της μελατονίνης ενοχοποιούνται πρωτίστως για την μετάθεση φάσεων 24ώρου και τις διαταραχές του ύπνου. Στα παραπάνω ευρήματα προστίθενται τα παθολογικά ψυχομετρικά tests ως ειδικοί δείκτες διάγνωσης της ΥΗΕ. Το ΗΕΓ κατέγραψε μη ειδικές διαταραχές στο 50% των κιρρωτικών χωρίς εγκεφαλοπάθεια, όμως η MRI εγκεφάλου φαίνεται ότι έχει μεγαλύτερη ευαισθησία και αξία ως πρώιμος δείκτης νευρολογικών αλλαγών, καθώς το παθολογικής έντασης μαγνητικό σήμα σχετίζεται στατιστικά σημαντικά με παραμέτρους επιδείνωσης της ηπατικής βιοχημείας, με την ταξινόμηση της βαρύτητας της ηπατικής νόσου (Child score),αλλά και τον προοδευτικά αυξανόμενο βαθμό αλλοιώσεων στο ΗΕΓ. Σε επίπεδο ανάλυσης των προαναφερθέντων διαταραχών των κιρκαδιανών ρυθμών των υποφυσιακών ορμονών στην κίρρωση και επί απουσίας έκδηλης εγκεφαλοπάθειας και δοθείσας της θέσης του βιολογικού ρολογιού στον υποθάλαμο, φαίνεται ότι η επίδραση των παθολογικών επιπέδων της μελατονίνης στον SCN καθορίζει σε όποιο βαθμό την απόδοση του κιρκαδιανού βηματοδότη. Δημιουργούνται έτσι μεταθέσεις φάσεων και αποσυγχρονισμός σε πολλές βιολογικές παραμέτρους. Στην διαταραχή της λειτουργίας του βιολογικού ρολογιού συμμετέχουν σαφώς και διαταραχές στα προσαγωγά/απαγωγά μονοπάτια του SCN, οι επιδράσεις των τοξινών που δεν μεταβολίζονται στην ηπατική ανεπάρκεια, ανώμαλη νευρομεταβιβαστική λειτουργία, αυξημένα GABA-εργική δραστηριότητα, και διαταραχές των εγκεφαλικών αστροκυττάρων. Στην παρούσα μελέτη διαφαίνεται ότι οι επιδράσεις των νευροτοξινών προηγούνται, καθώς οι διαταραχές ρυθμού και έκκρισης μελατονίνης παρατηρούνται κυρίως σε πιο προχωρημένα στάδια της ηπατικής νόσου (Child score>5).Παράλληλα η όποιου βαθμού απορρύθμιση των εκλυτικών παραγόντων του υποθαλάμου για τις υποφυσιακές ορμόνες διαταράσσει την περιοδικότητά τους και τα επίπεδά τους με ότι αυτό μεταφράζεται σε κλινικό επίπεδο. Το σημαντικό επίσης στην παρούσα μελέτη είναι και η διαφορετικότητα στην συμπεριφορά των ορμονών μέσα στο 24ωρο των κιρρωτικών χωρίς εγκεφαλοπάθεια, τόσο από μη ηπατοπαθείς παθολογικούς όσο και από τα φυσιολογικά βιβλιογραφικά δεδομένα υγιών μαρτύρων. Αποτελεί τέλος ιδιαίτερο προβληματισμό για τον κλινικό ιατρό η αναζήτηση της ΥΗΕ και κατ επέκταση των αρχόμενων νευρολογικών αλλαγών , τόσο με ανάλυση του ιστορικού και μελέτη ύπνου και νεώτερες νευροαπεικονιστικές τεχνικές(MRI εγκεφάλου), αλλά και αναζήτηση του πρώιμα διαταραγμένου ενδοκρινολογικού profile των ασθενών αυτών. / Hepatic encephalopathy, a major complication of liver cirrhosis, is a clinical syndrome characterized by abnormal mental status occuring in patients with severe hepatic insufficiency. The clinical manifestations range from a slightly altered mental status to coma. In the absence of clinical symptoms, but with a number of disturbances in biological parameters, such as sleep and function abnormalities in every day life, the term minimal hepatic encephalopathy is established. A high proportion of cirrhotic patients ranging from 30% to 70% show neuropsychological or neurophysiological abnormalities, although conventional neurological and mental assessment is normal. In this absence of biological correlates, diagnosis of minimal or Subclinical Hepatic Encephalopathy (SHE) relies on psychometric, neurophysiological and recently neuroimaging tests, although the “gold standard” of this clinical diagnosis has not yet been established. Abnormal rhythms of several biological parameters have been described in patients with cirrhosis. The existence of the “biological” clock, the Suprachiasmatic Nucleus (SCN) of hypothalamus, with its afferent/efferent connections allows the organism to foresee and anticipate the modifications in the external enviroment that occur during the day/night cycle. Current views propose two explanations for the alterations in circadian function seen in chronic liver disease. First, abnormalities of circadian rhythms arise from the effects on the SCN and/or its afferent/efferent connections of neurotoxins implicated in the pathogenesis of hepatic encephalopathy. Second, the impaired hepatic metabolism of melatonin results in elevated morning plasma levels that cause a phase shift of the output from the circadian clock. It is possible that both explanations, that combine the effects of hepatocellular dysfunction and portal-systemic shunting, are responsible for the circadian abnormality in liver disease. The aim of this study was to evaluate cirrhotic patients without evidence of encephalopathy, and as they have been characterized with the term minimal encephalopathy, to describe their clinical status, analyze their chronotypology, and redifine neuropsychiatric abnormalities and abnormal daily activities using psychometric tests, neurophysiologic exams (HCG) and neuroimaging images (brain MRI). Aim also of the study was to analyse the endocrinologic profile of cirrhotics without encephalopathy, trying to correlate any abnormal circadian rhythm of hormones with biological parameters, clinical performances and laboratory tests. Twenty six cirrhotic patients without signs of encephalopathy and a controll group of thirteen patients without hepatopathy, and normal neurological exam, took part in the study. Psychometric status was evaluated using NCT-A and Digit Symbol test, also the Sickness Impact Profile (SIP) analysis was used. The findings of NCT-A and DST studies were a worse performance of cirrhotic subjects in psychomotor speed and attention. A diminished level of daily functioning in patients with minimal HE, reflected by significantly impairments of all SIP categories, was recognised, while non hepatopathy patients did not exhibit such abnormalities. Further analysis of everyday activities using BNSQ and Horne Score tests took place, while an interview of sleep history was performed. Results of these tests showed a chronotypology of Moderate Morningness Type, although non encephalopathic cirrhotics were found to have some particular sleep abnormalities. These were found to be a decreased sleeping time (<6h/night), sleep latency>30 min, and often awakenings during night sleep (>3 episodes/night). Although chronotypology of non hepatopathy patients was the same, Moderate Morningness Type, sleep abnormalities were not described in non cirrhotic group. Sleep history is recognised as a necessary tool for the assessment of early neurological abnormalities, and Evening chronotypology of cirrhotic patients is probably related with more severe liver disease. An awake 16-channel digital EEG was performed on all patients. The abnormal EEG findings were analysed as specific( epileptic form or paroxysmal) and non specific disturbances( theta and delta waves in various combinations). Furthermore, the non specific disturbances were classified as mild, moderate and severe. The EEG analysis demonstrated non specific disturbances in 50% of cirrhotics, while the rest of them had normal EEG recording. In the neuroimaging field, all patients underwent a brain MRI exam. 69% of cirrhotic patients exhibited abnormal signal intensity on T-1 weighted images. The affected sites were globus pallidus, putamen or both. The abnormality consisted of high billateral and symmetrical signal intensities of various extents. These abnormalities, compared to the signal of the adjacent white matter of the brain, were classified into three grades: Grade 0: no alterations, Grade 1: mild, Grade 2: severe. No abnormalities were demonstrated on T2-weighted images. According to a qualitative classification 12 patients were classified as Grade 1, 6 as Grade 2, whereas 8 patients had no alterations in the basal ganglia. None patient of the controll group exhibit any MRI abnormalities. There was a significant correlation between quantitative assessment of signal intensity in brain MRI and severity of EEG abnormalities. Using variant analysis to investigate further this relationship, a significant linear association was found between EEG grading and signal MRI intensity. MRI abnormalities were found in 40% of cirrhotics with normal EEG, suggesting MRI as a more sensitive method of evaluating patients with subclinical hepatic encephalopathy. Brain MRI abnormalities were also correlated with liver biochemistry and Child-Pugh category. In our study, Child score and albumin level were identified as significant predictors of the MRI signal intensity.The level of brain MRI abnormalities was also parallel with deterioration of serum bilirubin and globulins, as significant statistical correlations between these parameters were found. The levels and the circadian rhythmicity of cortizol, the pituitary hormones TSH and prolactin, and melatonin which is excreted by the pineal gland are also analysed in non encephalopathic cirrhotics. The results and the statistical analysis showed a disruption of the 24h cycle for melatonin, prolactin and TSH, regarding to normal levels and circadian rhythm. A different behaviour of each hormone in the 24h cycle regarding to non cirrhotic patients was also recognised. For cortisol the circadian rhythmicity was not affected, while the 24h plasma levels of the hormone were suppressed. Statistical analysis showed no significant correlation between the results of hormones tests and chronotypology. No statistical correlation was detected between levels of melatonin, prolactin and TSH, and the severity of brain MRI abnormalities and abnormal EEG findings. On the contrary, statistical analysis showed a relation between the levels of cortisol and brain MRI abnormalities, between 24h cortisol levels and EEG disturbances, also a correlation between cortisol levels and deterioration of hepatic sufficiency was recognised (Child score>5). Similar, disturbances of melatonin levels were correlated with the degree of liver insufficiency. As a conclusion of this study, cirrhotic patients with minimal encephalopathy have sleep disturbances and a chronotypology described as Moderate Morningness type. Cirrhotics with minimal encephalopathy failed to demonstrate good results in neuropsychiatric tests, also seem to have limitations in many activities of every day life, according to SIP questionnaire results. In the absence of neurological signs, these cirrhotics have abnormal EEG findings (50%), and abnormalities in brain MRI (69%). Brain MRI seems to have an important role in the diagnosis of minimal encephalopathy, as such abnormalities are in statistical correlation with biochemical parameters of liver insufficiency, also with overall Child-Pugh score. Cirrhotic patients with minimal encephalopathy have disturbances in many biological parameters, as a result of abnormal circadian rhythms, which are controlled by the biological clock, the SCN of hypothalamus. Abnormal circadian rhythms of pituitary hormones, also disturbances in the 24h cycle of melatonin are recognised in this study. The role of melatonin in the controll of the circadian rhythmicity is major, however as described in this study, abnormalities of melatonin secretion may result in more advanced liver disease. The abnormal endocrinologic pattern of cirrhotics with minimal encephalopathy seems to be different not only regarding to healthy individuals, also to other non hepatopathy patients , as described in this study. Except the role of melatonin in this abnormality, other factors play a key role, such false neurotransmitters, effects on afferent/efferent connections of the SCN, disturbances in the astrocyte function, increased GABA-ergic activity. A critical question for clinicians is whether this endocrinologic abnormality should be considered an early indicator of Hepatic Encephalopathy, and if that happens, how early it appears. We believe that further investigation is needed with re-assessment of the cirrhotic patients in the future. Hepatic encephalopathy, a major complication of liver cirrhosis, is a clinical syndrome characterized by abnormal mental status occuring in patients with severe hepatic insufficiency. The clinical manifestations range from a slightly altered mental status to coma. In the absence of clinical symptoms, but with a number of disturbances in biological parameters, such as sleep and function abnormalities in every day life, the term minimal hepatic encephalopathy is established. A high proportion of cirrhotic patients ranging from 30% to 70% show neuropsychological or neurophysiological abnormalities, although conventional neurological and mental assessment is normal. In this absence of biological correlates, diagnosis of minimal or Subclinical Hepatic Encephalopathy (SHE) relies on psychometric, neurophysiological and recently neuroimaging tests, although the “gold standard” of this clinical diagnosis has not yet been established. Abnormal rhythms of several biological parameters have been described in patients with cirrhosis. The existence of the “biological” clock, the Suprachiasmatic Nucleus (SCN) of hypothalamus, with its afferent/efferent connections allows the organism to foresee and anticipate the modifications in the external enviroment that occur during the day/night cycle. Current views propose two explanations for the alterations in circadian function seen in chronic liver disease. First, abnormalities of circadian rhythms arise from the effects on the SCN and/or its afferent/efferent connections of neurotoxins implicated in the pathogenesis of hepatic encephalopathy. Second, the impaired hepatic metabolism of melatonin results in elevated morning plasma levels that cause a phase shift of the output from the circadian clock. It is possible that both explanations, that combine the effects of hepatocellular dysfunction and portal-systemic shunting, are responsible for the circadian abnormality in liver disease. The aim of this study was to evaluate cirrhotic patients without evidence of encephalopathy, and as they have been characterized with the term minimal encephalopathy, to describe their clinical status, analyze their chronotypology, and redifine neuropsychiatric abnormalities and abnormal daily activities using psychometric tests, neurophysiologic exams (HCG) and neuroimaging images (brain MRI). Aim also of the study was to analyse the endocrinologic profile of cirrhotics without encephalopathy, trying to correlate any abnormal circadian rhythm of hormones with biological parameters, clinical performances and laboratory tests. Twenty six cirrhotic patients without signs of encephalopathy and a controll group of thirteen patients without hepatopathy, and normal neurological exam, took part in the study. Psychometric status was evaluated using NCT-A and Digit Symbol test, also the Sickness Impact Profile (SIP) analysis was used. The findings of NCT-A and DST studies were a worse performance of cirrhotic subjects in psychomotor speed and attention. A diminished level of daily functioning in patients with minimal HE, reflected by significantly impairments of all SIP categories, was recognised, while non hepatopathy patients did not exhibit such abnormalities. Further analysis of everyday activities using BNSQ and Horne Score tests took place, while an interview of sleep history was performed. Results of these tests showed a chronotypology of Moderate Morningness Type, although non encephalopathic cirrhotics were found to have some particular sleep abnormalities. These were found to be a decreased sleeping time (<6h/night), sleep latency>30 min, and often awakenings during night sleep (>3 episodes/night). Although chronotypology of non hepatopathy patients was the same, Moderate Morningness Type, sleep abnormalities were not described in non cirrhotic group. Sleep history is recognised as a necessary tool for the assessment of early neurological abnormalities, and Evening chronotypology of cirrhotic patients is probably related with more severe liver disease. An awake 16-channel digital EEG was performed on all patients. The abnormal EEG findings were analysed as specific( epileptic form or paroxysmal) and non specific disturbances( theta and delta waves in various combinations). Furthermore, the non specific disturbances were classified as mild, moderate and severe. The EEG analysis demonstrated non specific disturbances in 50% of cirrhotics, while the rest of them had normal EEG recording. In the neuroimaging field, all patients underwent a brain MRI exam. 69% of cirrhotic patients exhibited abnormal signal intensity on T-1 weighted images. The affected sites were globus pallidus, putamen or both. The abnormality consisted of high billateral and symmetrical signal intensities of various extents. These abnormalities, compared to the signal of the adjacent white matter of the brain, were classified into three grades: Grade 0: no alterations, Grade 1: mild, Grade 2: severe. No abnormalities were demonstrated on T2-weighted images. According to a qualitative classification 12 patients were classified as Grade 1, 6 as Grade 2, whereas 8 patients had no alterations in the basal ganglia. None patient of the controll group exhibit any MRI abnormalities. There was a significant correlation between quantitative assessment of signal intensity in brain MRI and severity of EEG abnormalities. Using variant analysis to investigate further this relationship, a significant linear association was found between EEG grading and signal MRI intensity. MRI abnormalities were found in 40% of cirrhotics with normal EEG, suggesting MRI as a more sensitive method of evaluating patients with subclinical hepatic encephalopathy. Brain MRI abnormalities were also correlated with liver biochemistry and Child-Pugh category. In our study, Child score and albumin level were identified as significant predictors of the MRI signal intensity.The level of brain MRI abnormalities was also parallel with deterioration of serum bilirubin and globulins, as significant statistical correlations between these parameters were found. The levels and the circadian rhythmicity of cortizol, the pituitary hormones TSH and prolactin, and melatonin which is excreted by the pineal gland are also analysed in non encephalopathic cirrhotics. The results and the statistical analysis showed a disruption of the 24h cycle for melatonin, prolactin and TSH, regarding to normal levels and circadian rhythm. A different behaviour of each hormone in the 24h cycle regarding to non cirrhotic patients was also recognised. For cortisol the circadian rhythmicity was not affected, while the 24h plasma levels of the hormone were suppressed. Statistical analysis showed no significant correlation between the results of hormones tests and chronotypology. No statistical correlation was detected between levels of melatonin, prolactin and TSH, and the severity of brain MRI abnormalities and abnormal EEG findings. On the contrary, statistical analysis showed a relation between the levels of cortisol and brain MRI abnormalities, between 24h cortisol levels and EEG disturbances, also a correlation between cortisol levels and deterioration of hepatic sufficiency was recognised (Child score>5). Similar, disturbances of melatonin levels were correlated with the degree of liver insufficiency. As a conclusion of this study, cirrhotic patients with minimal encephalopathy have sleep disturbances and a chronotypology described as Moderate Morningness type. Cirrhotics with minimal encephalopathy failed to demonstrate good results in neuropsychiatric tests, also seem to have limitations in many activities of every day life, according to SIP questionnaire results. In the absence of neurological signs, these cirrhotics have abnormal EEG findings (50%), and abnormalities in brain MRI (69%). Brain MRI seems to have an important role in the diagnosis of minimal encephalopathy, as such abnormalities are in statistical correlation with biochemical parameters of liver insufficiency, also with overall Child-Pugh score. Cirrhotic patients with minimal encephalopathy have disturbances in many biological parameters, as a result of abnormal circadian rhythms, which are controlled by the biological clock, the SCN of hypothalamus. Abnormal circadian rhythms of pituitary hormones, also disturbances in the 24h cycle of melatonin are recognised in this study. The role of melatonin in the controll of the circadian rhythmicity is major, however as described in this study, abnormalities of melatonin secretion may result in more advanced liver disease. The abnormal endocrinologic pattern of cirrhotics with minimal encephalopathy seems to be different not only regarding to healthy individuals, also to other non hepatopathy patients , as described in this study. Except the role of melatonin in this abnormality, other factors play a key role, such false neurotransmitters, effects on afferent/efferent connections of the SCN, disturbances in the astrocyte function, increased GABA-ergic activity. A critical question for clinicians is whether this endocrinologic abnormality should be considered an early indicator of Hepatic Encephalopathy, and if that happens, how early it appears. We believe that further investigation is needed with re-assessment of the cirrhotic patients in the future.

The scope of this thesis is to process and analyze statistically Magnetic Resonance Images (MR-T1) from Parkinson’s disease patients in order to detect brain areas that exhibit brain change which is caused by the disease. Parkinson’s disease is an idiopathic disease which means that its cause is yet unknown. It is a chronic neurodegenerative disorder of the central nervous system which causes the progressive death of specific brain neurons that leads to motor impairments (tremor, bradykinesia, muscle rigidity) and non motor ones (cognitive, sleep, sensation disturbances). Magnetic Resonance Images (T1-weighted) were acquired from both Parkinson’s patients and healthy subjects (Controls) at intervals of 0 and 5 years. The data have undergone longitudinal (two-time-point), cross sectional (single-time-point) and statistical analysis with the use of FSL software library. Evidence of atrophy among Parkinson’s patients aroused, in brain areas near the ventricles and the middle temporal gyrus, after statistical analysis / Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι η επεξεργασία και στατιστική ανάλυση μαγνητηκών τομογραφιών (MR-T1) από ασθενείς με Πάρκινσον για την ανίχνευση περιοχών του εγκεφάλου που παρουσιάζουν μεταβολές που οφείλονται στην ασθένεια. Η ασθένεια Πάρκινσον είναι ιδιοπαθής, δηλαδή ασθένεια της οποίας η αιτία παραμένει ακόμη άγνωστη. Είναι μια χρόνια δυσλειτουργία λόγω εκφυλισμού των νευρώνων του κεντρικού νευρικού συστήματος η οποία προκαλεί τη σταδιακή νεκρωση συγκεκριμένης ομάδας εγκεφαλικών νευρώνων. Αυτή η νέκρωση οδηγεί σε κινητικές δυσλειτουργίες (τρέμουλο, βραδυκινησία, και μυϊκή δυσκαμψία και σε μή κινητικές όπως γνωστικές, διαταραχής ύπνου,διαταραχές αφής κ.α. Μαγνητικές τομογραφίες (τύπου Τ1) ασθενών και υγιών ελήφθησαν σε διαστήματα 0 και 5 ετών. Τα δεδομένα αναλύθηκαν με δυο μεθόδους (longitudinal και cross-sectional) και εν συνεχεία έγινε στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων. Έγινε χρήση της βιβλιοθήκης FSL Μετά από στατιστική ανάλυση προέκυψαν ενδείξεις ατροφίας στους ασθενείς με Πάρκινσον σε περιοχές του εγεκφάλου κοντά στις εγκεφαλικές κοιλίες (ventricles) και στη μέσο-κροταφική έλικα (middle temporal gyrus).