Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελεί η θεωρητική και υπολογιστική προσομοίωση της πτήσης ατμοσφαιρικής καθόδου υψηλών ταχυτήτων, με ιδιαίτερη έμφαση στις υπερυπερηχητικές ταχύτητες και την αεροδυναμική και θερμοδυναμική ανάλυσή της. Η μεθοδολογία που ακολουθείται έχει ως κύριο σκοπό την πρόβλεψη του ίχνους επιστροφής υπερυπερηχητικών οχημάτων στη Γη, με δεδομένο οι ταχύτητες πτήσης να φτάνουν τα 15000 m/s (αριθμός Mach ~ 40) και οι θερμοκρασίες ανακοπής τους 15000 Κ. Στην εργασία αυτή ακολουθείται μεθοδολογική προσέγγιση και συστηματική βιβλιογραφική έρευνα στον επιστημονικοτεχνικό τομέα της αεροδυναμικής υπερθέρμανσης, που υφίστανται Υπερυπερηχητικά Οχήματα (Υ/Ο), κατά την πτήση τους στην ατμόσφαιρα. Η ανάλυση της υπερυπερηχητικής ροής, των θερμικών φορτίων και οι μέθοδοι θερμοθωράκισης των Υ/Ο αναπτύσσονται τις τελευταίες δεκαετίες και εξελίσσονται συνεχώς, αλλά μέχρι και σήμερα (2008), προκύπτουν αστοχίες, κυρίως κατά την επανείσοδό τους στην ατμόσφαιρα από το διάστημα. Για την προσομοίωση της υπερυπερηχητικής πτήσης καθόδου στην ατμόσφαιρα γίνεται μελέτη και ανάλυση των θερμοχημικών ιδιοτήτων και παραμέτρων, οι οποίες χαρακτηρίζουν τα ροϊκά πεδία στις υψηλές ταχύτητες και υψηλές θερμοκρασίες. Ο προσδιορισμός των μεταβαλλόμενων ροϊκών συνθηκών, των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων και μεγεθών μεταφοράς θα συμβάλλει στις θεωρίες μοντελοποίησης και υπολογισμού της υψηλής θερμικής καταπόνησης, της σύστασης του υπέρθερμου αέρα και της υψηλής θερμοκρασίας του στην εξωτερική επιφάνεια του θερμομονωτικού τοιχώματος οχημάτων υψηλών ταχυτήτων, κατά την πτήση τους στην ατμόσφαιρα της Γης. Στα πλαίσια αυτά αναπτύσσονται υπολογιστικοί αλγόριθμοι προσομοίωσης και επιτυχούς πρόβλεψης του ατμοσφαιρικού ίχνους καθόδου οχημάτων υπερυπερηχητικής μεταφοράς. Τα βασικά αεροδυναμικά χαρακτηριστικά των ανωστικών οχημάτων στις υψηλές ταχύτητες υπολογίζονται με κατάλληλη προσαρμογή της κλασσικής Νευτώνειας Ροής στις υψηλές ταχύτητες και επιβεβαιώνονται με πειραματικά δεδομένα αεροδυναμικών μετρήσεων σε αεροσήραγγες υψηλών ταχυτήτων της NASA. Επιπλέον στη διατριβή ενσωματώνονται μοντέλα προσομοίωσης των ιδιοτήτων συμπεριφοράς του υπέρθερμου αέρα ως πραγματικού αερίου σε συνθήκες θερμοδυναμικής ισορροπίας σε ακραίες ροϊκές συνθήκες (υψηλές ταχύτητες, υψηλές πιέσεις και χαμηλές πυκνότητες). Πιο συγκεκριμένα γίνεται ανάλυση της μεταβαλλόμενης σύστασης και των ιδιοτήτων του αέρα (θερμοδυναμικά μεγέθη και μεγέθη μεταφοράς) στις πολύ υψηλές θερμοκρασίες του υπέρθερμου ροϊκού πεδίου. Η μελέτη αυτή θα οδηγήσει στην εξαγωγή ενός νέου μοντέλου υπολογισμού της μεταφερόμενης θερμικής ροής στην περιοχή ανακοπής υπερυπερηχητικών οχημάτων, το οποίο επιβεβαιώνεται τόσο με διεθνώς αναγνωρισμένα θερμικά μοντέλα (όπως αυτό των Fay-Riddell) όσο και με υπολογιστικές προσομοιώσεις άλλων ερευνητών. Η μεθοδολογία που ακολουθείται θα αποτελέσει τη βάση για την εξαγωγή ενός νέου θεωρητικού μοντέλου υπολογισμού της θερμοκρασίας του αέρα στην επιφάνεια του θερμοθώρακα του υπερυπερηχητικού οχήματος. Η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης μεθοδολογίας, με το συνδυασμό κινηματικής και αεροθερμοδυναμικής ανάλυσης σε ενιαίο υπολογιστικό αλγόριθμο, αποδεικνύεται και ενισχύεται μέσω της εφαρμογής των ανωτέρω μοντέλων προσομοίωσης σε βαλλιστικό (διαστημικός θαλαμίσκος Απόλλων) και ανωστικό (Σύστημα Διαστημικής Μεταφοράς, γνωστό ως Διαστημικό Λεωφορείο Space Shuttle) υπερυπερηχητικό όχημα. Τα αποτελέσματα της προτεινόμενης μεθόδου συγκρίνονται, αξιολογούνται και πιστοποιούνται με παρόμοια από διεθνώς αναγνωρισμένα υπολογιστικά συστήματα και πειραματικά δεδομένα μετρήσεων σε υπερυπερηχητικές αεροσήραγγες οχημάτων υψηλών ταχυτήτων. Μέσα στις επόμενες δεκαετίες, η εξέλιξη των υπερυπερηχητικών συστημάτων μεταφοράς θα είναι ραγδαία και ιδιαίτερα ελκυστική από τεχνολογικής πλευράς με ελπιδοφόρα μηνύματα για "γήϊνες" μετακινήσεις με υψηλές ταχύτητες σε σύντομους χρόνους, αλλά και πιθανές μετοικήσεις ανθρώπων-αστροναυτών σε άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος. Έτσι η παρούσα διδακτορική διατριβή, αξιοποιώντας τις προόδους που έχουν συντελεστεί τα τελευταία χρόνια, εκτιμάται ότι συμβάλλει ουσιαστικά στο ακόμα υπό εξέλιξη – για τα ελληνικά δεδομένα πρωτόγνωρο – επιστημονικό πεδίο της Υπερυπερηχητικής Αεροθερμοδυναμικής, και στην ανάπτυξη μεθοδολογίας για τον αεροθερμοδυναμικό σχεδιασμό υπερυπερηχητικών οχημάτων. Το προτεινόμενο σύνθετο μοντέλο κινηματικής και θερμοδυναμικής υπολογιστικής ανάλυσης και η μεθοδολογία που ακολουθείται έχει ισχύ και εφαρμογή στην πλειονότητα των περιπτώσεων των υπερυπερηχητικών πτήσεων στη γήινη και, με κατάλληλες προσαρμογές, σε οποιαδήποτε πλανητική ατμόσφαιρα. Βεβαίως, η προτεινόμενη μεθοδολογία έχει περιθώρια εξέλιξης και ανάπτυξης, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοσή της με την εισαγωγή και νέων στοιχείων, αλλά και να διευρυνθεί το φάσμα των δυνατών εφαρμογών της. / The object of the present doctoral thesis constitutes the theoretical and calculating simulation of high-speed atmospheric flightmotion, with particular emphasis in hypersonic speeds and aerodynamic and thermodynamic analysis. The methodology that is followed has as main aim the prediction of return flight trace of hypersonic vehicles in Earth’s ground, assuming the speeds of flight to reach the 15000 m/s (Mach number ~ 40) and stagnation temperatures the 15000 K. In this work are followed methodological approach and systematic bibliographic research in the scientific field of aerodynamic overheating that suffers Hypersonic Vehicles(H/V) at their flight in Earth’s atmosphere. The analysis of hypersonic flow, thermal loads and new methods for thermal protection systems of H/V are developed the last decades and are evolved continuously, but until today (2008) resulting failures mainly at their reentry in atmosphere from the interval. For the simulation of the atmospheric hypersonic flight motion become study and analysis of thermodynamic properties and parameters, that characterize the flow fields in high speeds and high temperatures. The determination of altered flow conditions, thermodynamic properties and transport magnitudes will contribute in the theories of modelling and high thermal strain calculations, in the constitution of overheating air and it’s high temperature determination in the external surface of heat insulation wall of high-speed vehicles at their flight in Earth’s atmosphere. In this work are developed calculating algorithms of simulation for the successful prediction of atmospheric flight motion of hypersonic transport vehicles. The basic aerodynamic characteristics of lifting vehicles in high speeds are calculated with suitable adaptation of classic Newtonian Flow in high speeds and are confirmed with experimental data of aerodynamic measurements in high speed wind-tunnels of NASA. Moreover in this thesis are incorporated models for the simulation of properties of overheating air behaviour as real gas in thermodynamic balance in extreme flow conditions (high speeds, high pressures and low densities). Particularly becomes analysis of the altered constitution and properties of air (thermodynamic magnitudes and transport magnitudes) in very high temperatures on hypersonic flow field. This study will lead to the export of a new model for the transported thermal stagnation region calculations of hypersonic vehicles, which is confirmed so much with internationally recognized thermal models (as that of Fay-Riddell) and with calculating simulations of other researchers. The methodology that is followed will constitute the base for the export of a new theoretical model for high temperature air calculations in thermal protection systems surface of hypersonic vehicles. The effectiveness of proposed methodology, with the combination kinematic and aerothermodynamics analysis in united calculating algorithm, is proved and confirmed via the application of above simulation models on ballistic (Apollo Command Module) and lifting (Space Transportation System, known as Space Shuttle) hypersonic vehicles. The results of proposed method are compared, evaluated and certified with similarly by internationally recognized calculating systems and experimental data of measurements in hypersonic wind-tunnels for high speed vehicles. In the next decades, the development of hypersonic transportation systems will be rapid and particularly attractive from technological side with hopeful messages for “earthy” transfers with high speeds in short times, but also likely persons-astronaut missions in other planets of solar system. Thus the present doctoral thesis, developing the progress that has taken place in the past few years, is appreciated that it contributes substantially in still under development - for the Greek data unusual - scientific field of Hypersonic Aerothermodynamics, and in the growth of methodology for the aerothermodynamic construction of hypersonic vehicles. The proposed complex model of kinematic and thermodynamic calculating analysis and it’s methodology that is followed have influence and application in the majority of cases of hypersonic flights in earthy and, with properly adaptations, in anyone planetary atmosphere. Of course, the proposed methodology has margins of development and growth in order to improve her efficiency with the import of also new elements and also extended the spectrum of her possible applications.

Στην παρούσα Διδακτορική Διατριβή σχεδιάστηκαν και συντέθηκαν με πολυμερισμό μέσω μεταφοράς ομάδας (group transfer polymerization, GTP) τέσσερα νέα πρότυπα “ευφυή” υδατοδιαλυτά συμπολυμερή, τα οποία αυτοοργανώνονται σε υδατικά διαλύματα σε δομές μικκυλίων ή ελαστικού φυσικού δικτύου, αποκρινόμενα άμεσα σε μεταβολές του pH, της θερμοκρασίας και της ιοντικής ισχύος του διαλύματος. Η καινοτομία των πολυμερών που συντέθηκαν οφείλεται στο γεγονός ότι σε ένα συσταδικό συμπολυμερές ενσωματώθηκε μία στατιστική συστάδα, η οποία παρουσιάζει ιδιότητες που είναι συνδυασμός των ιδιοτήτων των μονομερών που την αποτελούν. Ο γενικός τύπος των πολυμερών που μελετήθηκαν είναι A-b-(B-co-C) και A-b-(B-co-C)-b-A. Η συστάδα Α μπορούσε να είναι υδρόφιλη ή υδρόφοβη ενώ η στατιστική συστάδα ήταν είτε ένας πολυαμφολύτης με ρυθμιζόμενο ισοηλεκτρικό σημείο (ΙΗΣ), είτε μια υδρόφιλη συστάδα με ρυθμιζόμενη κατώτερη κρίσιμη θερμοκρασία διάλυσης (LCST). Ο πολυαμφολύτης φορτίζεται θετικά σε όξινα διαλύματα, καθίσταται ουδέτερος στο ισοηλεκτρικό του σημείο και τέλος φορτίζεται αρνητικά σε διαλύματα με υψηλό pH.  Συμπολυμερή του τύπου A-b-(B-co-C) Συντέθηκαν τρία διαφορετικά συμπολυμερή αυτού του τύπου: Στην πρώτη περίπτωση η συστάδα Α είναι το υδρόφοβο PMMA και η στατιστική συστάδα είναι ο πολυαμφολύτης P(DEA-co-MAA). Το πολυμερές PMMA-b-P(DEA-co-MAA) σχηματίζει μικκύλια σε υδατικά διαλύματα με τη συστάδα PMMA στον πυρήνα και τη στατιστική συστάδα στην κορώνα να είναι είτε θετικά φορτισμένη σε χαμηλό pH είτε αρνητικά φορτισμένη σε υψηλό pH. Στο ΙΗΣ του πολυαμφολύτη το πολυμερές συσσωματώνεται και καθιζάνει. Εμπνεόμενοι από τη δομή των μικκυλιακών συσσωματωμάτων συντέθηκε το επαμφοτερίζον αστεροειδές πολυμερές [PMMA-b-P(DEA-co-MAA)]n, το οποίο δημιουργεί μονομοριακά μικκύλια με πυρήνα PMMA και κορόνα που αλλάζει φορτίο ανάλογα με το pH του διαλύματος. Στη δεύτερη περίπτωση η στατιστική συστάδα παραμένει o πολυαμφολύτης P(DEA-co-MAA) και η συστάδα Α είναι το υδρόφιλο PEGMA, το οποίο παρουσιάζει LCST και σε υδατικά διαλύματα του πολυμερούς σχηματίζονται τρία είδη μικκυλίων. Στο ΙΗΣ και σε θερμοκρασία δωματίου σχηματίζονται μικκύλια με τη συστάδα P(DEA-co-MAA) στον πυρήνα και την υδρόφιλη συστάδα PEGMA στην κορώνα. Ωστόσο σε θεμρμοκρασία μεγαλύτερη από την LCST και σε pH εκτός της περιοχής του ΙΗΣ του πολυαμφολύτη, η συστάδα PEGMA συρρικνώνεται, οπότε δημιουργούνται μυκκίλια με πυρήνα τη συστάδα PEGMA και κορώνα τη συστάδα P(DEA-co-MAA). Σε χαμηλό pH η κορώνα είναι θετικά φορτισμένη, ενώ σε υψηλό είναι αρνητικά φορτισμένη. Τέλος στο τρίτο πολυμερές η στατιστική συστάδα αποτελείται από ένα υδρόφιλο και ένα υδρόφοβο μονομερές P(EGMA-co-MMA) και η LCST της συστάδας αυτής μειώνεται με αύξηση του ποσοστού του υδρόφοβου μονομερούς. Ο συνδιασμός μιας τέτοιας συστάδας και μιας συστάδας κατιονικού πολυηλεκτρολύτη (PDEA) σε ένα δισυσταδικό συμπολυμερές οδηγει σε ένα υλικό με πλούσιες ιδιότητες επηρεαζόμενες από τη θερμοκρασία και το pH. Σε χαμηλές θερμοκρασίες και όξινο περιβάλλον είναι μοριακά διαλυτό, αφού και οι δύο συστάδες είναι υδρόφιλες. Με αύξηση του pH ή της θερμοκρασίας συμπολυμερές αυτο-οργανώνεται αυτόματα σε δύο διαφορετικά μικκυλιακά συσσωματώματα με τον πυρήνα και την κορώνα να εναλλάσσονται μεταξύ τους (“σχιζοφρενική” συμπεριφορά). Τέλος με ταυτόχρονη αύξηση του pH και της θερμοκρασίας το συμπολυμερές καταβυθίζεται.  Συμπολυμερή του τύπου A-b-(B-co-C)-b-A Με βάση το πολυμερές PMMA-b-P(DEA-co-MAA) συντέθηκε ο τηλεχηλικός πολυαμφολύτης PMMA-b-P(DEA-co-MAA)-b-PMMA. Σε διαλύματα του πολυμερούς και σε pΗ έξω από την περιοχή του ΙΗΣ του πολυαμφολύτη, δημιουργούνται συσσωματώματα πεπερασμένου μεγέθους (στην ημιαραιή περιοχή συγκεντρώσεων), ενώ σε πυκνά διαλύματα σχηματίζεται άπειρο φυσικό δίκτυο. Υδατοπηκτώματα του πολυμερούς είναι δυνατό να δημιουργηθούν και από διόγκωση πολυμερικών φιλμ με απορρόφηση ύδατος. Το δίκτυο που σχηματίζεται έχει ελαστική συμπεριφορά τόσο σε χαμηλό όσο και σε υψηλό pH. / In the present thesis four new model and “smart” water-soluble copolymers were designed and synthesized via the group transfer polymerization method. These copolymers self-assemble in aqueous solutions into micelles or elastically physical network (depending on the copolymer architecture), responding readily to changes of the external stimuli such as pH, temperature and ionic strength. The innovation of these polymers is due to the fact that a block copolymer incorporates a statistical block, the physicochemical properties of which, result from combination of the properties of the structural monomers. These copolymers had general type A-b-(B-co-C) or A-b-(B-co-C)-b-A. The homopolymer block A could be either hydrophilic (neutral or cationic) or hydrophobic, while the statistical block (B-co-C) was either a polyampholyte with tunable isoelectric point (IEP), or a hydrophilic block with tunable lower critical solution temperature (LCST). The polyampholyte block could be positively charged in acidic conditions and negatively charged in basic conditions, while at the IEP became neutral.  Copolymers of the type A-b-(B-co-C) Three different copolymers of the type A-b-(B-co-C) were synthesized. In the first case block A was the hydrophobic PMMA and the statistical block was the polyampholyte P(DEA-co-MAA). When the copolymer PMMA-b-P(DEA-co-MAA) was dissolved in aqueous media, spherical micelles with PMMA core and P(DEA-co-MAA) corona were formed at room temperature and at pH out of the IEP region. At the IEP the copolymer precipitated from the solution due to the neutralization of the statistical polyampholyte block. Inspired by the morphology of the micelles formed by the linear copolymer PMMA-b-P(DEA-co-MAA), the star amphoteric copolymer was synthesized [PMMA-b-P(DEA-co-MAA)]n, which forms unimolecular PMMA-core micelles and corona that changes the charge sign upon changing the solution pH. In the second case the statistical block was the same as above, while the homopolymer block consisted of the hydrophilic PEGMA, which exhibits LCST and becomes hydrophobic above it. Due to the double sensitivity of this copolymer to pH and temperature, three types of micelles were formed in aqueous solutions. At the IEP and room temperature neutral-corona micelles were formed, at which the core consisted of the statistical P(DEA-co-MAA) block. Multimolecular association took place also at temperatures above LCST of the PEGMA block and at pH below and above the IEP of the polyampholyte Block. In the latter cases PEGMA block formed the core of the micelles. Finally, in the third copolymer the statistical block P(EGMA-co-MMA) consisted of one hydrophilic and one hydrophobic monomer and its LCST was reduced by increasing the MMA content. The combination of this block with the weak cationic polyelectrolyte PDEA block resulted in a double hydrophilic, double-responsive polymeric system. At ambient temperature and acidic environment the P(EGMA-co-MMA)-b-PDEA copolymer was molecularly dissolved. By increasing either the pH or the temperature of the solution, “schizophrenic” PDEA-core or P(EGMA-co-MMA)-core micelles were formed, respectively. With simultaneous increment oh pH and temperature the copolymer precipitated.  Copolymers of the type A-b-(B-co-C)-b-A Inspired by the copolymer PMMA-b-P(DEA-co-MAA), the triblock telechelic polyampholyte PMMA-b-P(DEA-co-MAA)-b-A was prepared. Physical networks of this copolymer were formed at pH values out of the isoelectric point (IEP) region of the polyampholyte block. The hydrogel was formed by water absorbion of a dry polymer film and exhibited elastic behavior at acidic as well as at basic conditions. Finally in the semi-dilute regime a large number of polymer chains incorporated to form finite size clusters. These aggregates increased their size by increasing the ionization degree of the polymer chain, as a result of the electrostatic repulsive forces between the charged monomer units.

Η στεφανιαία νόσος αποτελεί ένα από τα πιο συχνά αίτια νοσηρότητας και θνητότητας στο γενικό πληθυσμό. Ένα μεγάλο ποσοστό από τους ασθενείς με στεφανιαία νόσο οδηγείται σε αγγειοπλαστική στεφανιαίων αρτηριών (PTCA) με ή χωρίς εμφύτευση stent, όταν η στένωση στο αγγείο είναι ≥ 70-75%. Παρά την πρόοδο στον τομέα της αγγειοπλαστικής, με τη χρήση των drug-eluting stents και την ελάττωση της επαναστένωσης σε ποσοστό <5-10%, το υψηλό ποσοστό (20-25%) επαναστένωσης παραμένει η Αχίλλειος πτέρνα στα συμβατικά, μεταλλικά(bare)stents. Η χρήση των drug-eluting stents περιορίζεται σε περιπτώσεις με επαναστένωση, σε σακχαροδιαβητικούς και σε υψηλού κινδύνου βλάβες για επαναστένωση. Τα μεγάλα ποσοστά όψιμης επαναστένωσης(≥ 9-10%) και το υψηλό κόστος τους, κάνουν ακόμα πιο επιτακτική την ανάγκη εντατικοποίησης της έρευνας προς την κατεύθυνση εντοπισμού παραγόντων σχετιζόμενων με την επαναστένωση. Σκοπός της εργασίας μας ήταν να διερευνήσει τον πιθανό ρόλο πολυμορφισμών γονιδίων στην υποτροπή ισχαιμίας μετά από αγγειοπλαστική στεφανιαίων αρτηριών και εμφύτευση μεταλλικών stents. Συγκεκριμένα, εξετάσθηκε αναλυτικά ο γενετικός πολυμορφισμός των γονιδίων α2Β-αδρενεργικού υποδοχέα και της CETP(πρωτεΐνη μεταφοράς εστέρων χοληστερόλης). Η υπόθεση στηρίχτηκε στο γεγονός ότι σε μια σημαντική μελέτη 912 αρρένων Φινλανδών μέσης ηλικίας, αποδείχτηκε ότι ο D/D γονότυπος σε σχέση με τον I/D γονότυπο και τον I/I γονότυπο, εμφανίζει 2,5 φορές μεγαλύτερο κίνδυνο για οξέα στεφανιαία επεισόδια, συμπεριλαμβανομένου του εμφράγματος μυοκαρδίου. Η εκσεσημασμένη αγγειοσύσπαση, τόσο στην περιφέρεια, όσο και στις στεφανιαίες αρτηρίες μέσω του πολυμορφισμού του γονιδίου α2Β που θεωρείται πιθανό αίτιο για τα οξέα στεφανιαία επεισόδια, μαζί με το σημαντικό ρόλο του α2Β αδρενεργικού υποδοχέα στην υπερπλασία και μετανάστευση των λείων μυϊκών κυττάρων, πιθανόν να έχει μεγάλη συμβολή στη διεργασία της υποτροπής ισχαιμίας. Μελετήσαμε προοπτικά 96 Έλληνες που υπέστησαν επιτυχή PTCA και εμφύτευση stents, εκ των οποίων 81 ήταν άνδρες και 15 γυναίκες(μέση ηλικία ± σταθερά απόκλιση=57,7± 10,1 ετών, με όρια 37-76 ετών) που προσήλθαν με συμπτωματική στεφανιαία νόσο. Όλοι οι παραπάνω ασθενείς συμμετείχαν στη μελέτη μεταξύ των ετών 2001 και 2003 και παρακολουθήθηκαν κλινικά για 6-8 μήνες μετά από μια επιτυχή τεχνική διάνοιξης του αποφραγμένου αγγείου. Αμέσως μετά την PTCA και για ένα(1) μήνα οι ασθενείς έλαβαν ασπιρίνη(100-325mg/day) και κλοπιδογρέλη 75mg/day. Η εκτίμηση της υποτροπής ισχαιμίας βασίστηκε σε στατικό και δυναμικό σπινθηρoγράφημα θαλλίου στους 3 και 6-8 μήνες μετά την PTCA. Αιμοδυναμικά, σε όσους υπέστησαν νέα στεφανιογραφία μέχρι και τους 6-8 μήνες, η επαναστένωση ορίσθηκε ως ≥ 50% στένωση του αυλού του αγγείου στο σημείο όπου έγινε η αγγειοπλαστική. Εκτός από την ομάδα των ασθενών και μια ομάδα υγιών μαρτύρων 83 ατόμων, συμμετείχε στη μελέτη για σύγκριση της συχνότητας του γονότυπου. Το τελικό καταληκτικό σημείο για την παραπάνω μελέτη, ήταν η συχνότητα της υποτροπής ισχαιμίας στους 8 μήνες κλινικής παρακολούθησης. Υποτροπή ισχαιμίας και της επαναστένωσης ≥ 50% σε όσους υπεβλήθησαν σε νέα στεφανιογραφία, συνέβη σε 15 από τους 96 ασθενείς. Ας σημειωθεί ότι οι περισσότεροι ασθενείς (70/96) είχαν το φυσιολογικό γονότυπο με το αλληλόμορφο I, λιγότεροι ασθενείς (23/96) είχαν το Insertion/Deletion και μόλις 3/96 είχαν το Deletion/ Deletion γονότυπο. Από το γονοτυπικό group, υποτροπή ισχαιμίας παρουσιάσθηκε σε 11/70 για τον I/I, 3/23 για τον I/D γονότυπο και 1/3 για τον D/D γονότυπο. Δε βρέθηκε συσχέτιση μεταξύ πολυμορφισμού γονιδίου και υποτροπής ισχαιμίας στους ασθενείς μετά από αγγειοπλαστική στεφανιαίων αρτηριών. Προηγούμενες μελέτες έχουν ερευνήσει τη συσχέτιση των πολυμορφισμών των γονιδίων της ACE, του AT1 υποδοχέα της αγγειοτενσίνης II και της CETP με την επαναστένωση μετά από αγγειοπλαστική. Εντούτοις, καμιά μελέτη δεν πραγματοποιήθηκε που να συγκρίνει τον α2Β-AR πολυμορφισμό και την υποτροπή ισχαιμίας μετά από αγγειοπλαστική στεφανιαίων αρτηριών. Όπως αρχικά αναφέρθηκε, ο γονότυπος α2Β ευνοεί τη μετανάστευση των αγγειακών SMCs, επηρεάζει τη λειτουργία του Α.Ν.Σ. και συσχετίζει το α2Β-AR αλληλόμορφο D deletion με οξέα στεφανιαία επεισόδια. Όλα τα παραπάνω στοιχεία μπορεί να δικαιολογούν το ρόλο του α2Β-AR πολυμορφισμού στην υποτροπή ισχαιμίας και πιθανόν την επαναστένωση μετά από αγγειοπλαστική στεφανιαίων αρτηριών. Βέβαια, η αρνητική συσχέτιση των πολυμορφισμών του α2Β-AR και της CETP ΤaqIB με την υποτροπή ισχαιμίας μετά από αγγειοπλαστική, μπορεί να θεωρηθεί προκαταρκτική, δεδομένου ότι συμμετείχε σχετικά μικρός αριθμός ασθενών συγκριτικά με μεγάλες πληθυσμιακές μελέτες και επειδή ο D/D γονότυπος δεν είναι ιδιαίτερα συχνός(για τη μελέτη των α2Β-AR). Όσον αφορά τη μελέτη με τη CETP, διερευνήσαμε τον πολυμορφισμό ΤaqIB που είναι μια σιωπηρή μετάλλαξη βάσης στο 277 νουκλεοτίδιο της CETP(η οποία μπορεί να αναγνωρισθεί με την περιοριστική ενδονουκλεάση ΤaqI), με την πιθανότητα υποτροπής ισχαιμίας μετά από αγγειοπλαστική στεφανιαίων αρτηριών. Οι όροι Β1 και Β2 αντίστοιχα χρησιμοποιήθηκαν για να δηλώσουν την ύπαρξη ή μη της περιοριστικής περιοχής (site) της ΤaqIB. Το Β2 αλληλόμορφο σχετίζεται με αυξημένα επίπεδα HDL και ελαττωμένα επίπεδα CETP, τόσο σε υγιείς όσο και σε άτομα με στεφανιαία νόσο(μοιάζει με ήπιας μορφής ανεπάρκεια CETP). Αντίθετα το Β1 αλληλόμορφο σχετίζεται με ελαττωμένα επίπεδα HDL και με αυξημένα επίπεδα και δραστηριότητα CETP. Επειδή η ΤaqIB σχετίζεται με χαμηλά επίπεδα HDL και αυξημένο κίνδυνο για CHD(επηρεάζοντας το μεταβολισμό των λιποπρωτεϊνών), μπορεί να συμμετέχει στην παθοφυσιολογία της υποτροπής ισχαιμίας μετά από αγγειοπλαστική. Μελετήσαμε 204 ασθενείς από το έτος 2001 έως και το 2003 με την προοπτική να διερευνηθεί η συσχέτιση ΤaqIB στον Ελλαδικό πληθυσμό με την πιθανότητα υποτροπής ισχαιμίας μετά από αγγειοπλαστική σε άτομα που φέρουν τον παραπάνω γονότυπο. Η συχνότητα της ΤaqIB(54%) ήταν παρόμοια με τη συχνότητα του πολυμορφισμού σε μια ομάδα 35 υγιών μαρτύρων. Το αποτέλεσμα από αυτή τη μελέτη δεν αποδεικνύει ότι ο ΤaqIB πολυμορφισμός στο γονίδιο της CETP είναι σημαντικός προγνωστικός παράγων για εκτίμηση του κινδύνου υποτροπής ισχαιμίας μετά από αγγειοπλαστική στεφανιαίων αρτηριών. Συμπερασματικά, η υποτροπή ισχαιμίας μετά από αγγειοπλαστική στεφανιαίων αρτηριών οφείλεται σε έναν πολύπλοκο μηχανισμό και σε ένα πολυπαραγοντικό φαινόμενο. Μπορεί οι πολυμορφισμοί του α2Β και της CETP, να μην αναδείχθηκαν ως ανεξάρτητοι παράγοντες υποτροπής ισχαιμίας μετά από αγγειοπλαστική στεφανιαίων αρτηριών, αλλά σε συνδυασμό με άλλους πολυμορφισμούς γονιδίων και υπό την επίδραση συγκεκριμένων περιβαλλοντικών παραγόντων, είναι πολύ πιθανόν να συμμετέχουν στην παραπάνω διεργασία της υποτροπής ισχαιμίας και κατ’επέκταση της επαναστένωσης μετά από PTCA. / Coronary heart disease is one of the most common causes of morbidity and mortality in the population. A great percent of the patients with coronary heart disease may undergo percutaneous coronary angioplasty (PTCA) with or without the implantation of stents, mainly when the stenosis of the vessel is ≥ 70-75%. Despite the progress made with the introduction of drug-eluting stents and the reduction of the restenosis rate up to 5%-10%, the Achillean heel of the angioplasty using bare metal stents, is the restenosis rate which is 20%-25% of all cases. The use of drug-eluting stents is limited in cases with restenosis, in patients with diabetes mellitus and in high-risk for restenosis lesions. The great percent of late restenosis(≥ 9-10%) and the high price of drug-eluting stents, make more urgent the necessity for more intense research on the identification of the exact factors involved in the pathophysiology of restenosis. The primary objective of our study is to define the role of gene polymorphisms in the recurrence of ischaemia after PTCA and the implantation of the stents. Virtually, we scrutinely examined the role of the genetic polymorhisms of α2Badrenergic receptor and the CETP(Cholesteryl Ester Transfer Protein)-TaqIB polymorphism. Our assumption was based on the conclusion drawn by a study conducted in Finnish patients, which showed that D/D genotype confers 2,5 increase in the risk for acute coronary events(including acute myocardial infarction). The intense vasoconstriction properties of the α2Badrenergic polymorphism both on the coronary arteries and the periphery is considered to be the primary cause of the acute coronary events. The aforementioned statement with the significant role of α2B adrenergic receptor α2B-AR on the hyperplasia and mainly the migration of smooth muscle cells, probably correlates well with the pathophysiology of the recurrence of ischaemia after PTCA. We conducted a genetic association/prospective follow-up study in 96 Greek coronary artery disease patients undergoing coronary angioplasty and stent implantation. 81 patients were men and 15 women(mean age ± standard deviation=57,7± 10,1 years, ranges 37-76 years old) who presented with symptomatic CAD. All patients were enrolled in the study between 2001 and 2003 and were followed-up clinically for 6-8 months after an initially successful procedure. Post-angioplasty and for one (1) month following the procedure, all the patients received aspirin(100-325mg/day) and clopidogrel(75mg/day). Assessment of recurrence of ischaemia was based on positive thallium stress testing(at least moderate defect to the distribution of the culprit lesion of the vessel which was revascularised). Hemodynamically, restenosis was defined as ≥50% narrowing of the vessel at the point where angioplasty was performed. In addition to the patient group, a control group of totally 83 asymptomatic individuals were included in the study for comparison of the frequency of the genotype. The final end-point of the current study was the incidence of restenosis at 8 months of clinical follow-up. Recurrence of ischaemia (including restenosis rate ≥50% to the patients who underwent coronary angiography) occurred in 15 of the 96 patients. In note, the majotiy of patients (70/96) had the Insertion/Insertion genotype, fewer patients (23/96) had the Insertion/Deletion genotype and only 3/96 had the Deletion /Deletion genotype. With regard to to the genotype groups , restenosis was found in 11/70 for I/I, 3/23 for I/D and 1/3 for the D/D genotype. No association between gene polymorphisms and recurrence of ischaemia was detected to the patients who underwent coronary angioplasty. Previous studies have investigated the association between gene polymorhisms of angiotensin-converting enzyme(ACE), the AT1 receptor for angiotensin II and cholesteryl ester transfer protein (CETP) with restenosis in patients after coronary angioplasty. However, no study has been performed to involve the α2B-AR polymorphism with recurrence of ischaemia after percutaneous angioplasty of coronary vessels. As it was initially mentioned, α2B genotype promotes the migration of vascular SMCs, influences the function of autonomic nervous system and the α2B-AR deletion variant is associated with acute coronary events. All these data might correlate the role of α2B-AR polymorphism with the recurrence of ischaemia and probably with the restenosis after an angioplasty of coronary vessels. Nevertheless, the negative findings of our study might be considered preliminary, taking into account the small number of patients that were studied and the rarity of the Deletion/Deletion(D/D) genotype. As far as the CETP study, we investigated the TaqIB polymorphism, which is a silent base change affecting the 277th nucleotide and can be identified by the restriction endonuclease TaqI, with the chance of recurrence of ischaemia after PTCA. The terms B1 and B2 are used to denote the presence and absence, respectively, of the TaqI restriction site. The B2 allele has been associated with increased HDL levels and decreased CETP levels and activity in both patients with CHD and healthy subjects(resembling a mild form of CETP deficiency). On the other hand, the B1 allele has been associated with decreased HDL levels and increased CETP levels and activity. Due to the fact that TaqIB is associated with decreased HDL levels and increased risk for CHD, affecting the lipoprotein metabolism might be involved in the pathophysiology of reccurence of ischaemia after PTCA. We studied 204 patients between 2001 and 2003 with the primary objective to investigate the frequency of TaqIB and possible association with reccurence of ischaemia after PTCA in the patients who have this genotype. The frequency of TaqIB was 54% similar to the frequency of the polymorphism in a group of 35 healthy controls. The results from this study does not indicate that the TaqIB polymorphism at the CETP gene locus is a significant predictor for assessing the risk of reccurence of ischaemia after PTCA. As a conclusion, reccurence of ischaemia after PTCA is due to a complicated mechanism and to a multifactoral phenomenon. Virtually, we didn’t find any correlation of α2ΒAR polymorphism and CETP TaqIB with reccurence of ischaemia, especially as causitive factors, but based on their role in the pathophysiology, under certain circumstances, especially with the cooperation of other genes, these polymorphisms can not be definitely excluded in the reccurence of ischaemia and the restenosis after PTCA.

Στην παρούσα διατριβή μελετάται η εξέλιξη του φαινομένου της εξάτμισης σταγονιδίου που βρίσκεται πάνω σε στερεό επίπεδο υπόστρωμα, καθώς, και η διεργασία απόθεσης των αιωρούμενων σωματιδίων κατά την εξάτμιση υγρών σωμάτων με κυλινδρική γεωμετρία που αποτελούνται από κολλοειδή αιωρήματα. Παρουσιάζεται η μοντελοποίηση της διεργασίας εξάτμισης μικροσταγονιδίων πάνω σε στερεά υποστρώματα. Υπολογίζεται αναλυτικά το πεδίο ροής στο εσωτερικό διδιάστατων σταγονιδίων κατά την εξάτμισή τους από επίπεδα υποστρώματα για τις περιπτώσεις δυναμικής και έρπουσας ροής. Εξετάζεται η επίδραση του μηχανισμού που ελέγχει την εξάτμιση (αλλαγή φάσης, διάχυση ατμών), καθώς, και ο ρόλος των γραμμών επαφής (σταθερές γραμμές επαφής, σταθερή γωνία επαφής). Η διεργασία απόθεσης των αιωρούμενων σωματιδίων προσομοιώνεται με τη μέθοδο τροχιών σωματιδίων και τη μέθοδο συναγωγής-διάχυσης δικτύου Boltzmann. Τα σωματίδια κινούνται υπό την επίδραση του πεδίου ροής και της θερμικής κίνησής τους. Μελετάται η επίδραση του υποστρώματος στη διάχυση των σωματιδίων και η αλληλεπίδραση των σωματιδίων με την ελεύθερη επιφάνεια του σταγονιδίου. Παρουσιάζονται αποτελέσματα προσομοιώσεων για διάφορους αριθμούς Peclet, τόσο για υδρόφιλα όσο και για ισχυρά υδρόφοβα υποστρώματα και εξάγονται συμπεράσματα για τις συνθήκες δημιουργίας ομοιόμορφων αποθέσεων. / In this thesis the evaporation of droplets lying on substrates and the deposition process during the evaporation of colloidal liquid lines are investigated. The evaporation process has been mathematically modeled. The flow field inside an evaporating two dimensional microdroplet has been analytically calculated for the cases of potential and creeping flow. The effect of the evaporation controlling mechanism (phase change, vapor diffusion) and the behavior of the contact lines (pinned contact lines, depinned contact lines with constant contact angle) have been investigated. The deposition process of the suspended particles is simulated using the method of particle trajectories as well as the lattice Boltzmann convection-diffusion method. The particles move due to the flow field and their Brownian motion. The effect of solid substrate on the diffusivity, as well as, the particles interactions with the free surface of the droplet have been, also, investigated. Simulations results are presented for different Peclet numbers for hydrophilic and strongly hydrophobic substrates and useful conclusions have been arrived about the conditions that favor the formation of uniform deposits.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρείται μια προσπάθεια προσδιορισμού του ευρωπαϊκού μητρώου έκλυσης και μεταφοράς ρύπων καθώς και μια προσέγγιση προσαρμοσμένη σε δεδομένα της ελληνικής πραγματικότητας. Δηλαδή σε δεδομένα που αφορούν ελληνικές επιχειρήσεις που συμμετέχουν στο συγκεκριμένο μητρώο. / --

Σε αυτή τη διπλωματική εργασία γίνεται μελέτη του δικτύου διανομής και των σφαλμάτων που συμβαίνουν στις γραμμές μεταφοράς. Τα σφάλματα αναφέρονται σε ένα χρονικό διάστημα 15 ετών, από το 1989 ως το 2003 και καλύπτουν 35 γραμμές της Δυτικής Ελλάδας. Στη συνέχεια γίνεται επεξεργασία των δεδομένων και ταξινόμηση τους, ανάλογα με το έτος, την γραμμή μεταφοράς και το αίτιο που προκάλεσε το σφάλμα. Αναλυτικότερα, στο 1ο κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας γίνεται: - γενική ανάλυση των στοιχείων μιας γραμμής μεταφοράς. - συνοπτική παρουσίαση των αγωγών, των μονωτήρων, των μετασχηματιστών και των πυλώνων που χρησιμοποιούνται για τη λειτουργία μιας γραμμής μεταφοράς. - κατηγοριοποίηση των εναέριων γραμμών μεταφοράς ανάλογα με το μήκος τους. Επίσης, αναφέρονται οι απαιτήσεις των γραμμών μεταφοράς αλλά και οι τύποι που υπάρχουν. Τέλος, αναπτύσσεται διεξοδικότερα ο ρόλος που παίζει η διαδρομή της γραμμής στην αντικεραυνική συμπεριφορά. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται σύντομη αναφορά στο κλίμα της Ελλάδας, στην κεραυνική συχνότητα και σε βασικά χαρακτηριστικά των γραμμών και των πυλώνων στο υπό εξέταση δίκτυο. Στη συνέχεια, παρατίθενται κάποια τεχνικά στοιχεία του συστήματος μεταφοράς, όπως το πλήθος των εναέριων, υπόγειων και υποβρύχιων γραμμών μεταφοράς και κάποια βασικά μεγέθη του δικτύου ηλεκτρισμού. Τέλος τα χαρακτηριστικά του δικτύου είναι μια ευγενική παραχώρηση της Δ.Ε.Η. όπως βέβαια και όλα τα στοιχειά που εξετάζουμε. Το 3ο κεφάλαιο αναφέρεται στον εντοπισμό σφαλμάτων και αφιερώνεται σε μια γενική θεώρηση της λογική και της χρησιμότητας του εντοπισμού σφαλμάτων. Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται: - ιστορική αναδρομή για τη συγκεκριμένη θεωρία και παρουσιάζονται συνοπτικά τα πλεονεκτήματα της. - μικρή αναφορά στα είδη σφαλμάτων που συμβαίνουν στους αγωγούς. - παρουσίαση πλεονεκτημάτων του “fault locator”. - αναφορά των μεθόδων εντοπισμού σφαλμάτων. Στο 4ο κεφάλαιο αναφέρονται τα είδη σφαλμάτων(χωρίζονται σε κατηγορίες με βάση τη χρονική τους διάρκεια και τις επιπτώσεις αυτών στο δίκτυο) που παρουσιάζονται στις γραμμές και γίνεται επεξεργασία αυτών. Οι κατηγορίες των σφαλμάτων είναι: - Παροδικά - Παραμένοντα - Μόνιμα Τα κριτήρια κατηγοριοποίησης είναι η διάρκεια των σφαλμάτων και το ύψος της ζημιάς που προκαλούν. Βέβαια οι δυο αυτές ποσότητες είναι αλληλένδετες και ανάλογες. Μια ζημιά που θα καταστρέψει παραδείγματος χάρη έναν πυλώνα θα διαρκέσει ως βλάβη, στην καλύτερη , περίπτωση μερικές μέρες. Έτσι τα παροδικά σφάλματα διαρκούν το πολύ μερικά δευτερόλεπτα και το δίκτυο στο οποίο εμφανίζεται το σφάλμα επανέρχεται σε λειτουργία από μόνο του, δίχως την ανάγκη παρέμβασης. Τα μόνιμα σφάλματα είναι τα σοβαρότερα και τα πλέον απευκταία. Απαιτούν την παρέμβαση συνεργείου της Δ.Ε.Η. στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων τους. Τα παροδικά είναι τα σφάλματα με χαρακτηριστικά κάπου ενδιάμεσα των δυο προηγούμενων κατηγοριών. Στο 5ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αιτία που προκαλούν τα σφάλματα στις γραμμές. Η πλειονότητα των σφαλμάτων προκαλείται εξαιτίας κακών ατμοσφαιρικών συνθηκών. Με τον όρο αυτό στη συγκεκριμένη περίπτωση εννοούμε κυρίως τα κεραυνικά πλήγματα πάνω σε μια γραμμή ή πολύ κοντά σε αυτή. Αρκετά πιο σπάνια μπορεί να προκαλέσει σοβαρό σφάλμα σε μια γραμμή ο δυνατός αέρας. Γίνεται, επίσης, ταξινόμηση σε πίνακες, ακολουθούμενα από διαγράμματα, των σφαλμάτων από το 1989 ως το 2003 ανάλογα με την γραμμή μεταφοράς και τον υποσταθμό που εμφανίστηκαν. Τέλος, στο 6ο κεφάλαιο γίνεται: - αναφορά της ανάγκης κατασκευής ενός ΣΑΠ (Σύστημα Αντικεραυνικής Προστασίας) - αναφορά σε ορισμούς που αφορούν ένα ΣΑΠ - αναφορά στο σχεδιασμό ενός ΣΑΠ - παρουσίαση διάφορων μεθόδων προστασίας από κεραυνούς, που όπως αναλύθηκε είναι ένα από τα βασικότερα αίτια πρόκλησης σφαλμάτων - ανάλυση της συχνότητας των κεραυνών και πόσο συχνά πλήττουν τις γραμμές μεταφοράς - παρουσίαση μεθόδων υπολογισμού σφαλμάτων - θεωρητικός υπολογισμός σφαλμάτων για τις γραμμές R-11 και R-23. / This diploma thesis studies the transmission network and the faults that happened on the transmission lines. The faults referred to an interval of 15 years, between years 1989 and 2003 and they are about 35 transmission lines of Western Greece. Also, there is a treatment and a clarification of the data according to the year, the transmission line and the reason that caused the fault. Specifically, in the first chapter of the diplomatic there is: - a general analysis of the data transmission lines. - a summary of the actions of insulators, transformers and posts used in the operation of a transmission line. - a classification of overhead transmission lines according to their length. Also, there is a reference of the requirements of transmission lines and the types of them. Finally, is developed more extensively the role that has the path of the line (routing) in the protection of lines of high voltage. In the second chapter follows short report in the climate of Greece, in the thunder frequency and in basic characteristics of lines and pylons in the network under review. After that, there are the technical date of the transmission system, such as the amount of airspace, underground and underwater transmission lines and some key figures of electricity network. Finally the characteristics of network are a polite concession of Δ.Ε.Η. as of course and the data that we examine. The third chapter referred to debug devoted to an overview about the logic and usefulness of the fault location. In this chapter: - originally presented a history that had to accept the theory and summarizes the advantages - there is also a small reference to the types of faults that occur in the ducts - a summary of advantages of “fault locator” - reference to the methods of faults locating. In the fourth chapter are reported the types of faults (are separated in categories with base their time duration and the repercussions of these in the network) that are presented in the lines and takes place treatment of these. The categories of faults are: - Transitory - Remaining - Permanently The criteria of categorization are the duration of faults and the height of damage that they cause. Of course these two quantities are interrelated and proportional. A damage that will destroy for example pylon will last as damage, in better, case certain days. Thus the transitory faults lasts at maximum certain seconds and the network in which is presented the fault is back on line on his own, without the need of intervention. The permanent faults are most serious. They require the intervention of repair crew of Δ.Ε.Η. in the overwhelming majority of their cases. Transitory are the faults with characteristically somewhere in-between the two previous categories. In the fifth chapter is presented the reason that cause the faults in the lines. The majority of faults are caused because of the bad atmospheric conditions. With this term in the particular case we mainly mean the thunder strokes on a line or a lot near it. Enough more seldom it can cause serious fault in a line the strong air wind. There is, also, a clarification in tables (with the corresponding charts) of the faults between years 1989 and 2003 depending on the transmission line and the substation they took place. Finally, in the sixth chapter there is: - a reference to the construction need of lightning protection system (LPS) - a reference to definitions about the LPS - a reference to the designing of LPS - a presentation of several methods of protection from lightning, which is one of the main reasons faults. - an analysis of lightning frequency and how often they strike the transmission lines. - a presentation of methods of faults calculation - A theoretical calculation of faults in transmission lines R-11 and R-23.

Τα κοκκώδη υλικά είναι αναπόσπαστο κομμάτι του κόσμου μέσα στον οποίο ζει ο άνθρωπος, και συνεπώς, για την καλύτερη κατανόηση του κόσμου αυτού, επιβάλλεται η μελέτη τους. Αυτός είναι και ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής. Επικεντρωνόμαστε σε διάδρομο μεταφοράς ο οποίος αποτελεί αντιπροσωπευτικό μοντέλο για πληθώρα εφαρμογών τόσο στην βιομηχανία όσο και στο φυσικό περιβάλλον. Αποτελεί επίσης χαρακτηριστικό παράδειγμα της οικογένειας ανοικτών πολυσωματιδιακών συστημάτων, η οποία βρίσκεται στην καρδιά της σύγχρονης επιστήμης της Πολυπλοκότητας. Αρχικά εισάγουμε το μοντέλο ροής στο οποίο το κοκκώδες υλικό αντιμετωπίζεται ως ένα ειδικό ρευστό (συνεχές μέσο) με εσωτερική απώλεια ενέργειας. Μελετάμε τη δυναμική ισορροπία που επικρατεί στο σύστημα υπό σταθερές συνθήκες, καθώς και την κατάρρευση της ομαλής ροής μέσω του σχηματισμού συσσωματώματος. Ειδική μνεία γίνεται στα πρόδρομα φαινόμενα της συσσωμάτωσης, τα οποία ερμηνεύουμε μέσω μίας αντίστροφης διακλάδωσης διπλασιασμού περιόδου. Διερευνώντας την εξάρτηση μεταξύ της μορφής της ροϊκής συνάρτησης και του τρόπου με τον οποίο το σύστημα μεταβαίνει σε καθεστώς συσσωμάτωσης αποκαλύπτουμε τόσο ποιοτικές όσο και ποσοτικές διαφορές σε σχέση με τον παραπάνω τύπο διακλάδωσης. Μια σημαντική παραλλαγή του συστήματος μεταφοράς προκύπτει εφαρμόζοντας ανατροφοδότηση του πρώτου δοχείου με το συνολικό υλικό που εκρέει από το τελευταίο. Η μαθηματική επεξεργασία αποδεικνύει ότι σε αυτήν την περίπτωση η δημιουργία συσσωματώματος συντελείται μέσω μιας διακλάδωσης Hopf αντί για διακλάδωσης διπλασιασμού περιόδου. Επιστρέφοντας στο αρχικό μας σύστημα, μελετάμε και το συνεχές όριο, θεωρώντας το διάδρομο μεταφοράς να έχει «άπειρο» μήκος. Η δυναμική ισορροπία, που ισοδυναμεί με το ισοζύγιο της μάζας ανάμεσα σε διαδοχικά δοχεία του διακριτού συστήματος, τώρα παίρνει τη μορφή μιας μη γραμμικής μερικής διαφορικής εξίσωσης δεύτερης τάξης με μη σταθερούς συντελεστές. Η προσεκτική μελέτη της εξίσωσης και των συντελεστών της, σε συνδυασμό πάντα με τις συνοριακές συνθήκες στην είσοδο και έξοδο του διαδρόμου, μας επιτρέπει όχι μόνο να αναπαραγάγουμε τα προηγούμενα αποτελέσματα υπό το πρίσμα του συνεχούς ορίου αλλά και να τα ερμηνεύσουμε βάσει φυσικών διεργασιών όπως είναι η μεταφορά (drift) και η διάχυση (diffusion). Ειδικότερα, η συσσωμάτωση συμβαίνει σε καθεστώς αρνητικής διάχυσης (antidiffusion). Κλείνουμε την διατριβή προτείνοντας γενικεύσεις των συστημάτων που ερευνήσαμε. Επεκτείνουμε το διάδρομο μεταφοράς σε πλέγματα δύο διαστάσεων και μελετάμε άλλα μοντέλα που σχετίζονται με ροές διακριτών σωματιδίων όπως είναι η κυκλοφορία οχημάτων στους αυτοκινητοδρόμους. / Granular materials are ubiquitous in nature and in our daily lives, and understanding their behavior is therefore of crucial importance. The present thesis wants to contribute to this. We focus on a conveyor belt, which is not only a representative model for numerous applications both in industry and the natural environment, but also a prime example of an open multi-particle system prone to spontaneous pattern formation. This places our study right in the center of the modern science of complexity. Initially we introduce the flux model, in which the granular material is treated as a special fluid (a continuous medium) with internal energy losses. We examine the dynamic equilibrium that exists in the system under steady state conditions and also the breakdown of this equilibrium when the inflow rate exceeds a certain critical threshold value, resulting in the formation of a cluster and the obstruction of the conveyor belt. We focus especially on the pre-clustering phenomena and find that these can be described mathematically by a reverse period doubling bifurcation. Investigating the relation between the precise form of the flux function and the way in which the transition to the clustered state takes place, we reveal that the above scenario via a reverse period doubling bifurcation is not universal. Also other bifurcation types are possible. An important variation of our transport system is obtained by applying a feedback mechanism: All the particles that flow out from the last compartment are inserted into the first, making the system closed with respect to matter (mass conservation). The mathematical analysis proves that in this case the cluster formation occurs via a Hopf bifurcation instead of a period doubling. Returning to our original system, we study its continuum limit by considering a conveyor belt of ‘infinite’ length. The dynamics of the system is now described by a second-order nonlinear partial differential equation with non-constant coefficients. A careful analysis of this PDE and its coefficients, in combination with the special boundary conditions at the entrance and exit of the system, allows us not only to reproduce the results of the discrete system in the setting of differential equations but also to interpret these results in terms of physical processes such as drift and diffusion. In particular, the clustering occurs when the diffusion coefficient becomes negative, which gives antidiffusion. We close this thesis by discussing several generalizations of the system investigated. Among other things we expand the one-dimensional conveyor belt to a two-dimensional lattice. We further propose to use a similar flux model for the study of other, non-granular instances of discrete particle flows, such as vehicles on a highway.

Αντικείμενο της διατριβής είναι η υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση των φαι-νομένων μεταφοράς θερμότητας και μάζας σε πρότυπη εργαστηριακή μονάδα μηχανικής ξήρανσης δια συναγωγής, η οποία σχεδιάσθηκε, κατασκευάσθηκε και εξοπλίσθηκε με μετρητικό εξοπλισμό και ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου, συλλογής και επεξεργασίας των πειραματικών μετρήσεων. Στην εργαστηριακή μονάδα ξήρανσης παρέχεται η δυνατότητα μεταβολής και ελέγχου των βασικών παραμέτρων από τις οποίες επηρεάζεται η θερμική διεργασία της ξήρανσης, όπως η ταχύτητα, η θερμοκρασία και η υγρασία του αέρα ξήρανσης. Η μέτρηση της αποβολής της περιεχομένης υγρασίας στο υπό ξήρανση προϊόν πραγματοποιείται μέσω δυναμοκυψελών υψηλής ακρίβειας, ενώ η χωρική κατανομή της ταχύτητας ροής στην είσοδο του θαλάμου ξήρανσης κατά τη διεξαγωγή κάθε κύκλου πειραμάτων συνεχώς μετρείται με συστοιχία σωλήνων pitot και ενός συστήματος συγκροτούμενου από ηλεκτροβαλβίδες και μορφομετατροπέα πίεσης. Η χωρική κατανομή της θερμοκρασίας και της ταχύτητας στον θάλαμο ξήρανσης είναι δυνατή μέσω αισθητηρίων που προσαρμόζονται σε καρτεσιανό σύστημα μετακίνησης ελεγχόμενου από υπολογιστή το οποίο σχεδιάσθηκε, κατασκευάσθηκε και τοποθετήθηκε στην έξοδο του κατακόρυφου θαλάμου ξήρανσης αποτελώντας πλέον αναπόσπαστο τμήμα της εργαστηριακής μονάδας. Όλες οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στον κατακόρυφο θάλαμο ξήρανσης, ενώ παρέχεται η δυνατότητα διεξαγωγής μετρήσεων και στο θάλαμο ξήρανσης οριζόντιας διάταξης. Στα πλαίσια της διατριβής, έγινε συστηματική πειραματική διερεύνηση της ξήρανσης δια συναγωγής σε φέτες κυδωνιών και μελετήθηκε η επίδραση διαφόρων παραμέτρων που επηρεάζουν τη θερμική διεργασία της ξήρανσης σε αυτό το αγροτικό προϊόν, για θερμοκρασίες αέρα 40, 50 και 60οC και ταχύτητες αέρα 1, 2 και 3 m/s. Σκοπός των με-τρήσεων ήταν ο προσδιορισμός: (i) της επίδρασης της θερμοκρασίας και της ταχύτητας του αέρα στις καμπύλες ξήρανσης κυλινδρικών φετών κυδωνιού, (ii) της επίδρασης του πάχους των κυλινδρικών φετών του κυδωνιού στις καμπύλες ξήρανσης, (iii) της επίδρασης του προσανατολισμού των κυλινδρικών φετών κυδωνιού, ως προς τη διεύθυνση της προσπίπτουσας ροής, στις καμπύλες ξήρανσης, (iv) της προσαρμογής των καμπύλων ξήρανσης σε διάφορα απλά μοντέλα ξήρανσης λεπτού στρώματος, v) των ενεργών συντελεστών διάχυσης υγρασίας για την κάθε περίπτωση με την μέθοδο της κλίσης (slope method) και οι οποίοι συσχετίστηκαν με τη θερμοκρασία του αέρα ξήρανσης έτσι ώστε ο συντελεστής διάχυσης της υγρασίας να εκφρασθεί με την εξίσωση μορφής τύπου Arrhenius και vi) των διεπιφανειακών συντελεστών μεταφοράς θερμότητας και μάζας οι οποίοι στη εκφράζονται ως συνάρτηση των αδιάστατων αριθμών Nu, Re και Pr με τη μορφή Nu=aRebPr1/3. Η προσομοίωση του ρευστοθερμικού πεδίου στο θάλαμο ξήρανσης και ο υπολογισμός των διεπιφανειακών συντελεστών μεταφοράς θερμότητας και μάζας γύρω από την επι-φάνειας του προϊόντος πραγματοποιήθηκε με χρήση της εργαλείων της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (CFD). Έγιναν προσομοιώσεις CFD μόνιμης κατάστασης (steady-state), θεωρώντας τυρβώδη ροή ενώ ο θάλαμος ξήρανσης και η κυλινδρική φέτα του κυδωνιού εξιδανικεύθηκε ως μια δισδιάστατη αξονοσυμμετρική διαμόρφωση. Ως μοντέλο τύρβης χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο SST (Shear Stress Transport) k-ω, ενώ για την προσέγγιση του οριακού στρώματος στα τοιχώματα του προϊόντος επιλέχθηκε το μοντέλο LRNM (Low Reynolds Number Model). Από την επίλυση των πεδίων ροής και θερμοκρασίας προσδιορίσθηκαν οι κατανομές των διεπιφανειακών συντελεστών στην προσήνεμη και στην υπήνεμη πλευρά της κυλινδρικής φέτας του κυδωνιού για όλες τις πειραματικές συνθήκες. Από τον υπολογισμό του μέσων σταθμισμένων τιμών του διεπιφανειακού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας συνάγεται μια συσχέτιση των αδιάστατων αριθμών Nu, Re και Pr, στη μορφή Nu=aRebPr1/3, που ως εύρημα εμπλουτίζει την υφιστάμενη βιβλιογραφία. Στο τελικό στάδιο της διατριβής, αναπτύχθηκε και αποτιμήθηκε σε σύγκριση με τις πειραματικές μετρήσεις ένα μονοδιάστατο αριθμητικό μοντέλο μη-μόνιμης μεταφοράς θερμότητας και μάζας για την προσομοίωση των καμπυλών ξήρανσης σε κυλινδρικές φέτες κυδωνιών. Στο μοντέλο, η μεταφορά θερμότητας εντός του προϊόντος γίνεται με αγωγή ενώ η μεταφορά μάζας γίνεται με υγρή διάχυση, με την εξάτμιση του περιεχόμενου νερού στις φέτες του κυδωνιών να λαμβάνει χώρα από την προσήνεμη και την υπήνεμη επιφάνεια. Στο αριθμητικό μοντέλο, λαμβάνεται υπόψη η συρρίκνωση της κυλινδρικής φέτας του κυδωνιού, θεωρώντας ότι ο όγκος της προϊόντος μειώνεται κάθε φορά κατά τον όγκο του νερού που εξατμίζεται τις δύο επιφάνειες της φέτας. Στον αριθμητικό κώδικα, οι θερμοφυσικές ιδιότητες του κυδωνιού και του αέρα προσδιορίζονται από σχέσεις που συναντώνται στη βιβλιογραφία, ο ενεργός συντελεστής διάχυσης της υγρασίας εισάγεται ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας των πειραματικών μετρήσεων, ενώ για τους συντελεστές μεταφοράς χρησιμοποιήθηκαν οι μέσες σταθμισμένες τιμές των διεπιφανειακών συντελεστών μεταφοράς θερμότητας και μάζας, ως αποτέλεσμα των CFD προσομοιώσεων και για περίπτωση μη-συζυγούς προσέγγισης (non-conjugated approach). Στοχεύοντας στην καλύτερη προσαρμογή των πειραματικών μετρήσεων και των υπολογιστικών αποτελεσμάτων, χρησιμοποιήθηκε η ανάλυση μη-γραμμικής παλινδρόμησης, με τους αλγόριθμους SQP (Sequential Quadratic Programming) και εσωτερικού σημείου (internal point), για τον προσδιορισμό των συντελεστών της εξίσωσης διάχυσης της υγρασίας, με μικρή όμως βελτίωση των υπολογιστικών αποτελεσμάτων, σε συνδυασμό με τη σημαντική αύξηση του χρόνου υπολογισμού. Συμπερασματικά, από τη συνολική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων του αριθμητικού κώδικα αποδείχθηκε ότι το προτεινόμενο αριθμητικό μοντέλο που βασίζεται στη διάχυση είναι ικανό να περιγράψει αποτελεσματικά τη σύζευξη της μεταφοράς της θερμότητας και της μάζας όπως και να αποτυπώσει ικανοποιητικά τη χρονική εξέλιξη της περιεχόμενης υγρασίας και θερμοκρασίας εντός του προϊόντος, με την ελάχιστη χρήση πειραματικών μεταβλητών εισόδου ενώ έχει ελάχιστες υπολογιστικές απαιτήσεις. Για αυτούς τους λόγους μπορεί να θεωρηθεί κατάλληλο για την ανάλυση της διαδικασίας της ξήρανσης δια συναγωγής σε οποιοδήποτε οργανικό ή μη-οργανικό προϊόν. / The objective subject of this thesis is the computational and experimental investigation of heat and mass transfer phenomena in a new laboratory mechanical convection drying unit, which was designed, constructed and equipped with measuring equipment and an integrated control system of collection and processing of experimental measurements. In laboratory drying unit there is an option to change and control the main parameters of which affected the thermal drying process, such as speed, temperature and humidity of the drying air. Measurement of the removal of moisture content in the dried product is carried out through high-precision load cells, and the spatial distribution of the flow velocity at the entrance of the drying chamber during of each experiment, is continuously measured by pitot tube array and a system composed of solenoids and a pressure transducer. The spatial distribution of temperature and velocity in the drying chamber is possible by means of sensors fitted to a computer controlled cartesian motion system which is designed, constructed and placed at the outlet of the vertical drying chamber, constituting an integral part of the facility. All measurements were performed on the vertical drying chamber while it is possible to conduct measurements in a horizontal layout of the drying chamber. In this thesis became systematic experimental investigation of convective drying sliced quince and studied the effect of various parameters affecting the thermal drying process in this agricultural product, for air temperatures of 40, 50 and 60°C and air velocities 1, 2 and 3 m/s. The purpose of the measurements was to determine: (i) the effect of temperature and air velocity in drying curves of cylindrical quince slice, (ii) the effect of the thickness of the cylindrical slice of quince in drying curves, (iii) the effect of the orientation of the cylindrical quince slice, in the direction of incident flow, in the drying curves (iv) the adjusting of the drying curves in several simple thin layer drying models v) the effective moisture diffusivity coefficients for each case with the slope method which correlated with the temperature of the drying air so that the diffusion coefficient of moisture be expressed by Arrhenius type equation form and vi ) the interfacial heat and mass transfer coefficients which expressed as a function of dimensionless numbers Nu, Re and Pr in the form Nu = aRebPr1/3. The simulation of the flow and temperature fields in the drying chamber and the calcu-lation of the interfacial heat and mass transfer coefficients around the surface of the product were performed using the tools of Computational Fluid Dynamics (CFD). CFD simulations were steady state, considering turbulent flow while drying chamber and cy-lindrical slice of quince specialized as an axisymmetric two-dimensional configuration. As turbulence model was used the SST k-ω model while on the approximation of the boundary layer near the walls of the product the LRNM was chosen. By solving the flow and temperature fields determined distributions of interfacial heat and mass transfer coefficients in front and rear of the cylindrical slice of quince for all experimental conditions. The calculation of the weighted average prices of the interfacial heat transfer coefficient indicates a correlation between dimensionless numbers Nu, Re and Pr, in the form Nu = aRebPr1/3, which as finding enriches the existing literature. In the final stage of the thesis, developed and evaluated in comparison with the experi-mental measurements, a one-dimensional transient numerical model of heat and mass transfer to simulate drying curves in cylindrical slices of quince. The heat transfer inside the quince is considered to be by conduction while the moisture transfer is considered to be governed solely by liquid diffusion. Evaporation is considered to take place only from the windward and leeward surface of the quince slice. The numerical model takes into account the shrinkage of the cylindrical slice of quince, assuming that the cylindrical volume decreases each time as much as the volume of water that evaporates on both surfaces of the slice. The numerical code used the thermophysical properties of quince and air from the literature, the effective diffusion coefficient of moisture experimentally determined by the method of the slopes, while the transfer coefficients used the weighted average prices of interfacial heat and mass transfer coefficients derived from the simulations with CFD (non-conjugated approach). In order to achieve higher accuracy between experimental data and predictions, a non-linear regression analysis, using an Arrhenius type effective diffusion equation, was also performed. However, preliminary result, obtained using the SQP (Sequential Quadratic Programming) and Interior Point algorithms for the minimization of the Chi-square function (χ2) showed only small improvement of the calculated results with a significant increase of the computational cost. In conclusion, the overall assessment of the results of the numeric code shown that the proposed numerical model based on diffusion is able to effectively describe the coupling of heat transfer and mass, as to capture the time evolution of moisture content and temperature within the product, with minimum use of experimental input variables and minimum computational requirements. For these reasons it may be considered appropriate to analyze the convective drying process in any organic or non-organic product.

Σήμερα η μελέτη των βιοϋλικών προσανατολίζεται σε δύο κατευθύνσεις, την ανάπτυξη συστημάτων μεταφοράς φαρμάκων και συστημάτων κατάλληλων να διεγείρουν κυτταρικές λειτουργίες. Η έρευνά μας έχει σχέση με την συγκριτική μελέτη συστημάτων μεταφοράς φαρμάκων κατάλληλων για εφαρμογή σε οστικούς καρκίνους. Τέτοιου είδους συστήματα θα πρέπει, αρχικά να είναι ικανά να μεταφέρουν τα φαρμακευτικά μόρια και στη συνέχεια να μπορούν να επάγουν οστεογένεση. Η δεύτερη λειτουργικότητα είναι ιδιαιτέρως σημαντική καθώς έχει σαν αποτέλεσμα την πλήρωση του οστικού ελλείμματος που προκαλείται από την δράση των καρκινικών κυττάρων. Για τον σκοπό αυτό, διερευνήθηκε η ικανότητα του υαλώδους δικτύου να μεταφέρει φαρμακευτικά μόρια μέσω παραδοσιακών συστημάτων μεταφοράς. Συνεπώς, ακολούθησε η ex vitro μελέτη pH-ευαίσθητων τροποποιημένων πυριτικών ξηρών πηκτών στα οποία είχε συνδεθεί το αντικαρκινικό φάρμακο δοξορουπμυσίνη. Συγκεκριμένα, πυριτικά ξηρά πηκτώματα συντέθηκαν με την μέθοδο sol-gel και τροποποιήθηκαν περαιτέρω με χημεία καρβοδιϊμιδίου. Η τροποποίηση είχε σαν αποτέλεσμα την επιφανειακή σύνδεση υδροπηκτών δεξτράνης που παρουσιάζουν ευαισθησία στο pH. Στη συνέχεια, ακολούθησε η σύνθεση των ανόργανων βιοενεργών νανοσφαιρών. Για την σύνθεση των υαλωδών νανοσφαιρών με εσωτερική κοιλότητα ακολουθήθηκε η διαδικασία επικάλυψης sol-gel, κατά την οποία έγινε η ηλεκτροστατική επικάλυψη νανοσωματιδίων πολυστυρενίου με αποτέλεσμα την σύνθεση ανόργανων πυριτικών και φωσφοπυριτικών νανοσφαιρών. Επιπλέον, μελετήθηκε η εφαρμογή του συμπολυμερούς του πολυμεθακρυλικού μεθυλεστέρα – υδρομεθακρυλικού προπυλεστέρα ως υποστρώματος καθώς το PMMA αποτελεί βασικό συστατικό των οστικών τσιμέντων και παρουσιάζει βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες. Προκειμένου να ολοκληρωθεί η συγκριτική μελέτη μας, ακολούθησε η ex vitro ανάλυση των παραπάνω υβριδικών φωσφοπυριτικών νανοσφαιρών καθώς επίσης των πυριτικών νανοσφαιρών PS και PMMA-co-HPMA. Η επώαση σε διάλυμα SBF οδήγησε στον σχηματισμό ανθρακικού πυριτικού υδροξυαπατίτη με το μέγεθος των κρυσταλλιτών να μην υπερβαίνει τα 45 nm και έντονη παρουσία συσσωματωμάτων. Βέλτιστες ιδιότητες βιοενεργότητας παρουσιάζουν οι τροποποιημένες με αμίνες υβριδικές νανοσφαίρες PMMA-co-HPMA, οι οποίες έχουν επίσης την δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν ως μεταφορείς φαρμακευτικών μορίων σε όξινο καθώς επίσης και σε φυσιολογικό pH με παρατεταμένη δυνατότητα αποδέσμευσης. / Recently the study of biomaterials has moved in two directions, the evolution of drug delivery systems and of systems that can stimulate specific cellular responses. Our investigation aims to the study of drug delivery systems for bone cancer therapy. These systems must fulfill two important functionalities. At first, they should be able to deliver drug molecules to bone cancer environment through loading or surface conjugation and subsequently to cause osteogenesis. Their second functionality is especially important since it leads to substitution of bone defects caused from the action of cancer cells. For this purpose, the ability of the glassy network to deliver drug molecules was studied. For this purpose, expanded ex vitro research was followed in DOX conjugated pH-sensitive functionalized silica xerogels. Specifically, silica xerogels were synthesized through a sol-gel process and further functionalized with carbodiimide chemistry. The functionalization process resulted in pH-sensitive dextran hydrogels. The study of the enhanced properties of glassy substrates was followed by the synthesis of amorphous bioactive nanospheres. Moreover, the change of the organic core and the use of PMMA-co-HPMA were advantageous due to the enhanced mechanical properties of PMMA-co-HPMA and its use in bone cements. In order to accomplish our comparative investigation, we followed the ex vitro study of the above hybrid binary silicate, ternary and quaternary phosphosilicate nanospheres as well as the silicate PS and PMMA-co-HPMA nanospheres. The incubation in SBF solution resulted in the formation of a silica-substituted carbonate hydroxyapatite (Si-HCA) a with crystallite size of around 45 nm and extended surface aggregates. The amino-modified PMMA-co-HPMA hybrid nanospheres present enhanced biocompatible properties, with prolonged release ability as drug delivery systems, in acidic as well as physiological pH.

The aim of our work was to provide a robust method for evaluating imaging performance of positron emission tomography (PET) systems and particularly to estimate the modulation transfer function (MTF) using the line spread function (LSF) method. A novel plane source was prepared using thin layer chromatography (TLC) of a fluorine-18-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) solution. The source was placed within a phantom, and imaged using the whole body (WB) two dimensional (2D) and three dimensional (3D) standard imaging protocols in a hybrid PET/CT scanner. Modulation transfer function was evaluated by determining the LSF, for various reconstruction methods and filters. The proposed MTF measurement method was validated against the conventional method, based on point spread function (PSF). Higher MTF values were obtained with 3D scanning protocol and 3D iterative reconstruction algorithm. All MTF obtained using 3D reconstruction algorithms showed better preservation of higher frequencies than the 2D algorithms. They also exhibited better contrast and resolution. MTF derived from LSF were more precise compared with those obtained from PSF since their reproducibility was better in all cases, providing a mean standard deviation of 0.0043, in contrary to the PSF method which gave 0.0405. By using our novel plane source we developed a method for measuring the image registration shift between the CT and the PET images in fusion. The method gave results that are comparable to the manufacturers’ method for image registration and has the advance that is applicable to all scanner models. Through the MTF it is also feasible to compare commercially available scanners in terms of image quality. In conclusion, the proposed method is novel and easy to implement for characterization of the signal transfer properties and image quality of PET/CT systems. It provides an easy way to evaluate the frequency response of each kernel available. The proposed method requires cheap and easily accessible materials, available to the medical physicist in the nuclear medicine department. Furthermore, it is robust to aliasing and since this method is based on the LSF, is more resilient to noise due to greater data averaging than conventional PSF-integration techniques. In this study was used to assess the image quality. But it can also be used as a method of quality control and stability of system performance over time. / Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να εισαγάγει μια νέα μέθοδο για την αξιολόγηση των χαρακτηριστικών της ποιότητας εικόνας στην τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET). Ειδικότερα, έγινε εκτίμηση της συνάρτησης διαμόρφωσης μεταφοράς (MTF) σε PET εικόνες με χρήση της συνάρτησης διασποράς γραμμής (LSF). Κατασκευάστηκε μία πρότυπη επίπεδη πηγή, Λεπτού Χρωματογραφικού Χάρτη (TLC), υψηλής ομοιογένειας. Οι καμπύλες της MTF υπολογίστηκαν από την ανακατασκευή των εγκάρσιων τομών της επίπεδης πηγής. Η ανακατασκευή έγινε για όλους τους διαθέσιμους αλγόριθμους ανακατασκευής και φίλτρα καθώς και για τους δύο τρόπους σάρωσης (2D και 3D). Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με την MTF που προκύπτει μέσω της συνάρτησης διασποράς σημείου (PSF). Με την χρήση της επίπεδης πηγής αναπτύχθηκε μέθοδος με την οποία μπορεί να ελεγχθεί η σύμπτωση της εικόνας του CT και της εικόνας του PET κατά την σύντηξη. Η μέθοδος συγκρίθηκε με τον τρόπο ελέγχου που καθορίζει ο κατασκευαστής του συστήματος. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε σύγκριση μεταξύ δύο εμπορικών συστημάτων από διαφορετικούς κατασκευαστές. Η σύγκριση πραγματοποιήθηκε για τα διαθέσιμα πρωτόκολλα σάρωσης και τους προτεινόμενους αλγόριθμους ανακατασκευής κάθε συστήματος. Η σάρωση του αντικειμένου σε 3D και η χρήση τρισδιάστατων αλγορίθμων ανασύστασης είχε ως αποτέλεσμα την δημιουργία εικόνων με υψηλότερες τιμές MTF. Όλες οι καμπύλες MTF που προέκυψαν από τρισδιάστατους αλγόριθμούς ανασύστασης έδειξαν καλύτερη απόκριση στις υψηλότερες συχνότητες από τους δισδιάστατους αλγόριθμους. Οι εικόνες που προέρχονται από τρισδιάστατους αλγόριθμους έχουν καλύτερη αντίθεση (contrast) και διακριτική ικανότητα (resolution). Οι καμπύλες MTF που προέρχονται από την LSF έχουν καλύτερη ακρίβεια σε σχέση με τις καμπύλες MTF που προέρχονται από την PSF και η επαναληψιμότητα τους ήταν καλύτερη σε όλες τις περιπτώσεις. Η μέση τιμή της τυπικής απόκλισης των καμπυλών MTF που προέρχονται από την LSF βρέθηκε ίση με 0,0043, ενώ η μέση τιμή της τυπικής απόκλισης των καμπυλών MTF που προέρχονται από την χρήση της PSF ήταν 0,0405. Με την προτεινόμενη μέθοδο αξιολόγησης είναι δυνατόν να συγκριθούν δύο ή περισσότερα εμπορικά διαθέσιμα συστήματα ως προς τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της εικόνας τους. Τέλος, η μέτρηση της απόκλιση της εικόνας του CT και του PET στην εικόνα σύντηξης με την μέθοδο που αναπτύχθηκε ήταν συγκρίσιμη με την τιμή που μετρήθηκε εφαρμόζοντας την μέθοδο του κατασκευαστή. Συμπερασματικά, η παρούσα εργασία έδειξε ότι η χρήση της MTF, που προέρχεται από την LSF, μπορεί να χαρακτηρίσει πλήρως την ποιότητα εικόνας PET. Με τη προτεινόμενη μέθοδο αξιολόγησης της ποιότητας εικόνας, η διερεύνηση των διαφόρων στοιχείων της αλυσίδας απεικόνισης μπορεί να γίνει πιο απλή και να βελτιωθεί περαιτέρω και η συνολική απόδοση συστημάτων PET. Η προτεινόμενη μέθοδος αξιολόγησης απαιτεί υλικά που είναι συνηθισμένα στο κλινικό περιβάλλον, μπορεί να εφαρμοστεί πειραματικά και να χρησιμοποιηθεί στην κλινική πράξη. Επιπλέον, επειδή η μέθοδος βασίζεται στην LSF, είναι πιο ανθεκτική στο θόρυβο από τις συμβατικές τεχνικές που κάνουν χρήση της συνάρτησης διασποράς σημείου. Σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση της ποιότητας εικόνας. Μπορεί όμως να χρησιμοποιηθεί και ως μέθοδος ελέγχου ποιότητας και σταθερότητας της απόδοσης του συστήματος στον χρόνο.