Η αθηροσκλήρυνση είναι μια παθολογική διαδικασία η οποία λαμβάνει χώρα στις μεγάλες αρτηρίες και αποτελεί την υποκείμενη αιτία καρδιαγγειακών συμβαμάτων, εγκεφαλικών επεισοδίων και περιφερικής αρτηριακής νόσου. Η τυπική αθηροσκληρυντική βλάβη αποτελείται από έναν λιπιδικό πυρήνα που καλύπτεται από ινώδες περίβλημα. Ορισμένοι «ευάλωτοι» ασθενείς εμφανίζουν σε μεγάλο ποσοστό τις λεγόμενες «ασταθείς» βλάβες. Αυτές είναι αλλοιώσεις που έχουν την τάση να ρήγνυνται με αποτέλεσμα το σχηματισμό θρόμβου ο οποίος μερικά ή ολικά αποφράσσει την κυκλοφορία. Στην εργασία αυτή μελετώνται η παθοφυσιολογία του φαινομένου και οι παράγοντες που σχετίζονται με την τοπική και συστηματική βιολογία και συμμετέχουν στην αστάθεια και ρήξη της πλάκας. / Atherosclerosis is a pathological process that takes place in the large arteries and constitutes the amenable cause of cardiovascular events, cerebrovascular accidents and peripheral arterial disease. The typical atherosclerotic lesion is constituted by ljpid core that is covered by fibrous cap. Certain \"sensitive\" patients have the predisposition to develop the so - called \"unstable\" lesions. These are alterations that have the tendency to rupture resulting to the formation of clot which occludes the vessel partially or totally. This work studies the pathophysiology of phenomenon and the factors that are related with the local and systematic biology and participate in the instability and rupture of plaque.

The diagnosis of Multiple Sclerosis (MS) is primarily based on the clinical examination, while it is supported by Magnetic Resonance (MR) imaging evaluated by experienced radiologists. Although, the typical imaging characteristics of MS follow well documented patterns, there are other pathologies affecting the Central Nervous System (CNS) that resemble the imaging characteristics of MS and vice versa. Cerebral Microangiopathy (CM) belongs to such pathologies that may puzzle the radiologist regarding his/her final decision. The differential diagnosis problem usually arises at the onset of the disease, when there is no spread of the signs and symptoms in space and time. The early diagnosis of both diseases is of great importance for the beginning of the right treatment. The aim of the present thesis was to evaluate whether textural features may help in discriminating MS from CM. This was achieved by designing, implementing, and evaluating a pattern recognition system on MR images employing textural features. The clinical material consisted of 29 patients all scanned with the same MR protocol. The MS group comprised of 11 patients diagnosed with clinically definite MS. On the other hand, the CM group included 18 patients with verified CM. Every patient was scanned on a MAGNETOM Sonata MR modality of 1.5 Tesla with the Fluid Attenuated Inversion Recovery (FLAIR) protocol at the 251 General Airforce Hospital. Twenty-three textural features were calculated, 4 from the image histogram, 14 from the co-occurrence matrices and 5 from the run-length matrices. The regions used included MS and CM lesions in addition to the Normal Appearing White Matter (NAWM) adjacent to each lesion. The classification methods utilized in the present thesis included a/ the Probabilistic Neural Network (PNN) classifier used to estimate the capability of textural features in discriminating MS from CM and b/ the combination of the PNN classifier, the Support Vector Machines (SVM) classifier and the k-Nearest Neighbor classifier (k-NN) evaluated each one separately and as a whole in a Multi-Classifier (MC) system. Additionally, the Least-Square Feature Transformation (LSFT) technique was applied to improve the accuracy of the classification system by clustering the textural features, for each pathology, around arbitrary pre-selected points rendering them more separable. The performance evaluation of the designed classification schemes was based on the External Cross Validation (ECV) process, which is considered indicative for the generalization of the designed classification system to ‘unseen’ cases. It was found that the textural features calculated from MS and CM lesions contain useful clinical information regarding the texture of MS and CM as depicted on MR images. The classification accuracy attained was 73% in correctly discriminating MS from CM utilizing the ECV method. In addition, the utilization of the adjacent NAWM to each lesion and the LSFT technique in the classification scheme boosted the classification accuracy by 10% resulting in 83% overall classification accuracy in the MC system. The textural features that participated in the optimum feature vector were related to the degree of homogeneity, the amount of randomness and the dispersion of the gray-tone intensity values within the texture of the MS and CM. These textural characteristics are related to textural parameters that physicians employ in diagnosis and they were proportional to the textural imprint of MS and CM lesions i.e MS-regions were darker, of higher contrast, less homogeneous, and rougher as compared to CM. Finally, the proposed system might be of value as an assisting tool in lesion characterization when MS differential diagnosis issues arise. / Η σωστή διάγνωση της Σκλήρυνσης κατά Πλάκας (ΣκΠ) βασίζεται πρωτίστως στην αναλυτική παρατήρηση κλινικών συμπτωμάτων καθώς επίσης υποβοηθείται από την αξιολόγηση εικόνων Μαγνητικού Συντονισμού (ΜΣ) από έμπειρους ακτινολόγους. Αν και τα τυπικά απεικονιστικά χαρακτηριστικά της ΣκΠ είναι καταγεγραμμένα λεπτομερώς στην παγκόσμια ιατρική βιβλιογραφία, υπάρχουν άλλες παθολογίες του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος των οποίων τα απεικονιστικά χαρακτηριστικά προσομοιάζουν εκείνα της ΣκΠ. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ιδίως στην αρχική εμφάνιση της ασθένειας, προβλήματα διαφορικής διάγνωσης μπορούν να προκύψουν. Μια από τις πιο συχνά εμφανιζόμενες παθολογίες διαφορικής διάγνωσης είναι η Εγκεφαλική Μικροαγγειοπάθεια (ΕΜ). Η σωστή και έγκαιρη διάγνωση της ΣκΠ είναι πολύ σημαντική για την πορεία της ασθένειας επηρεάζοντας σαφώς και την ποιότητα ζωής του ασθενούς. Ο αυτόματος διαχωρισμός ΣκΠ από ΕΜ με την χρήση χαρακτηριστικών υφής από εικόνες ΜΣ δεν έχει εφαρμοστεί προηγουμένως. Γενικότερα η βιβλιογραφία πάνω στην διερεύνηση του προβλήματος της διαφορικής διάγνωσης της ΣκΠ από άλλες παθολογίες είναι περιορισμένη.

Η οπτική συνεκτική τομογραφία με τη χρήση συχνοτήτων ( FD-OCT) είναι μια ενδαγγειακή απεικονιστική μέθοδος που χρησιμοποιεί εγγύς στο υπέρυθρο φως, για να παράγει υψηλής ανάλυσης εικόνες του τοιχώματος του αυλού του αγγείου. Όπως και στην τεχνολογία υπερήχων, εκπέμπεται φωτεινή ενέργεια η οποία ανακλάται και εξασθενεί, σύμφωνα με την υφή του προσπιπτομένου ιστού. Το OCT μπορεί να απεικονίσει, με ανάλυση από 10 έως 20 μm, μικροδομές του αγγειακού τοιχώματος με εξαίσια λεπτομέρεια. Μέχρι σήμερα, η δυνατότητα εφαρμογής της μεθόδου είχε περιοριστεί σε μικρές αρτηρίες διαμέτρου έως 4mm και δεν είχε εφαρμοστεί in vivo στα αγγεία των κάτω άκρων, κάτωθεν του επιπέδου των βουβώνων. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να αναφερθεί για παγκοσμίως πρώτη φορά η ασφάλεια και η σκοπιμότητα της απεικόνισης με Οπτική Συνεκτική Τομογραφία του αρτηριακού άξονα των κάτω άκρων , κάτωθεν του επιπέδου της βουβώνας ( μηροϊγνυακός άξονας και κνημιαία αγγεία), καθώς και οι σχετιζόμενες με το FD-OCT επιπλοκές. Επιπρόσθετα, να διερευνηθούν για πρώτη φορά, με τη χρήση FD-OCT, τα χαρακτηριστικά του αγγειακού τοιχώματος του ανωτέρω άξονα (τόσο πριν όσο και μετά από αγγειοπλαστική ή/και τοποθέτηση stent), η μορφολογία της αθηρωματικής πλάκας, η μορφολογία και η ποσοτικοποίηση της υπερπλασίας του νέου εσωτερικού χιτώνα (neointima) εντός του stent, η επαναστένωση εντός του stent (ISR) και η κακή εναπόθεση (malapposition) των stent struts σε μια σειρά από ασθενείς που πάσχουν από περιφερική αρτηριοπάθεια (PAD). Μελετήθηκαν, με ποσοτική ανάλυση του αυλού τους (Quantitative vascular analysis), αρτηρίες με διάμετρο έως 7 χιλιοστά. Μικτά χαρακτηριστικά από περιοχές πλούσιες σε λιπίδια, εναποθέσεις ασβεστίου και ασβεστοποιημένες πλάκες, νεκρωτικές περιοχές και ίνωση εντοπίστηκαν σε όλες τις απεικονιζόμενες αθηροσκληρωτικές βλάβες. Ωστόσο, με βάση το επικρατέστερο από τα παραπάνω απεικονιστικά χαρακτηριστικά, οι βλάβες στο πλαίσιο της έρευνας ταξινομήθηκαν ως αμιγώς ινωτικές, ως ινοασβεστοποιημένες, ως πλούσιες σε λιπίδια και τέλος ως νεκρωτικές/ασβεστοποιημένες. Συσσώρευση των μακροφάγων εντός της αθηρωματικής πλάκας σημειώθηκε σε μικρό ποσοστό των de novo αθηρωματικών αλλοιώσεων. Ποικίλοι βαθμοί υπερπλασίας του νέου έσω χιτώνα απεικονίσθηκαν σε όλες τις περιπτώσεις ISR αλλοιώσεων, με καθαρά ινωτικά χαρακτηριστικά και σημαντική νεοαγγείωση σε κάποιες από αυτές. Η νεοαγγείωση συνέπεσε με το επίπεδο της μέγιστης στένωσης του αγγειακού αυλού. Σημαντικού βαθμού διαχωρισμός με μεγάλο περιορισμό του αγγειακού αυλού, τέτοιος ώστε να απαιτηθεί να τοποθετηθεί ενδοαυλικό stent, ανιχνεύθηκε σε αρκετές περιπτώσεις της de novo αθηρωμάτωσης. Η ψηφιακή αφαιρετική αγγειογραφία παρέλειψε να προσδιορίσει μεγάλο ποσοστό των σοβαρών διαχωρισμών μετά από αγγειοπλαστική. Η νεοαθηροσκλήρυνση εντός του νέου έσω χιτώνα των κνημιαίων φαρμακευτικών stents (DES), είναι ένα συχνό εύρημα τόσο στους συμπτωματικούς όσο και στους ασυμπτωματικούς ασθενείς. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι, κατά αναλογία με τα εμφυτευμένα DES στα στεφανιαία αγγεία, η ελαττωματική ενδοθηλιοποίηση που προκαλείται από την εκλυόμενη φαρμακευτική ουσία, μαζί με την νεοαγγείωση που αναπτύσσεται μεταξύ των stent struts, μπορούν να υποδαυλίσουν την νεοαθηροσκλήρυνση εντός του νέου έσω χιτώνα των κνημιαίων DES, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε επαναστένωση εντός του stent (ISR) και απώλεια του εμβαδού του αυλού των περιφερικών αρτηριών. Οι παρατηρήσεις της μελέτης αυτής θέτουν σε αμφισβήτηση το παραδοσιακό τρόπο κατανόησης της περιφερειακής επαναστένωσης εντός του stent ως μιας απλής υπερπολλαπλασιαστικής απάντησης στο βαρότραυμα. Η απεικόνιση με FD-OCT είναι ένα βέλτιστο πειραματικό εργαλείο για την αξιολόγηση της εξέλιξης της αθηροσκληρωματικής νόσου και την επαναστένωση του αγγείου. Μπορεί να παρέχει υψηλής ευκρίνειας ενδοαγγειακή απεικόνιση κατά τη διάρκεια αγγειοπλαστικών επεμβάσεων στα κάτω άκρα και θα μπορούσε να αποδειχθεί κλινικά χρήσιμο για τον προσδιορισμό της εντός του stent πρόπτωσης ιστού και του strut malapposition. Παρ 'όλα αυτά, δεν πρέπει να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο για τη συνήθη κλινική πρακτική μέχρι να προκύψουν στοιχεία από περαιτέρω κλινικές δοκιμές για τον καθορισμό των ειδικών ενδείξεων της απεικόνισης με FD-OCT στις περιφερικές αρτηρίες. / Optical coherence tomography (OCT) is a catheter-based imaging method that employs near-infrared light to produce high-resolution intravascular images. OCT can readily visualize vessel microstructure at a 10- to 20-μm resolution with exquisite detail. To date, however, applicability of the method has been limited to small diameter arteries (≤4 mm). To the best of the author’s knowledge, this study is the first worldwide that demonstrates the safety and clinical feasibility of frequency domain Optical Coherence Tomography (FD-OCT) imaging of infrainguinal vessels in vivo during infrainguinal angioplasty procedures. It is also the first study that reports the use of intravascular FD-OCT to detect and characterize in-stent neointimal tissue following infrapopliteal drug eluting stent (DES) placement in patients suffering from critical limb ischemia. Quantitative lumen analysis of arteries with diameter up to 7 mm was performed. High-resolution OCT images provided exquisite two-dimensional axial and longitudinal views of the infrainguinal arteries and allowed thorough investigation of a variety of angioplasty sequela, including and not limited to intimal tears and dissection flaps, white and red thrombus, stent mesh malapposition, and intrastent plaque prolapse. Of interest, OCT identified cases of suboptimal postangioplasty outcome that single-plane subtraction angiography did not recognize and accounted. Mixed features of lipid pool areas, calcium deposits and calcified plaques, necrotic areas, and fibrosis were identified in all of the imaged atherosclerotic lesions. However, based on the predominant baseline imaging findings, lesions under investigation were classified as purely fibrotic, fibrocalcific, mostly lipid-laden and necrotic/calcified. Intraplaque accumulation of macrophages was noted in some of de novo atheromatic lesions. Varying degrees of neointimal hyperplasia were demonstrated in all cases of in stent restenosis (ISR) lesions with purely fibrotic features and considerable neovascularization in some of them. The latter finding coincided with the level of maximum vessel stenosis in all cases. Neoatherosclerosis following infrapopliteal DES placement is a frequent finding in both symptomatic and asymptomatic patients. Our preliminary observations allow us to speculate that analogous to coronary implanted DES, defective endothelialization induced by the eluted drug, along with neovascularization developing between the stent struts, may incite neointimal neoatherosclerosis, which may result in ISR and lumen loss of the peripheral arteries. It also seems that infrapopliteal neoatherosclerosis may be a significant contributing factor for ISR rather than a minor and sporadic process, highlighting the clinical significance of the phenomenon. Our observations put in dispute the traditional way of understanding peripheral in-stent restenosis as a simple hyperproliferative response to barotraumas and may explain the paramount importance of aggressive risk factor modification strategies. Neointimal neoatherosclerosis as identified by FD-OCT may have a role in the development of below-the-knee restenosis and thus warrants further investigation by larger controlled studies. Moreover, it may prove clinically useful for the determination of intrastent tissue prolapse and strut malapposition. FD-OCT should not be utilized as a tool for routine clinical practice until evidence from further clinical trials emerge to determine the specific indications for OCT imaging of the peripheral arteries.