Η διαχείριση της πληροφορίας που προέρχεται από εικόνες ιστοπαθολογίας μικροσκοπίου (βιοψίες) αποτελεί διεργασία υψηλής πολυπλοκότητας που αξιοποιείται για την εξαγωγή διαγνωστικών και προγνωστικών συμπερασμάτων από τον ιστοπαθολόγο. Η πολυπλοκότητα αυτή πηγάζει από τον τεράστιο όγκο βιολογικών οντοτήτων που περιέχονται στο δείγμα βιοψίας αλλά και στις μεταξύ τους πολυσύνθετες αλληλεπιδράσεις. Οι πιο σύγχρονες μέθοδοι τεχνητής νοημοσύνης προτείνουν εναλλακτικές προσεγγίσεις για την επίλυση των προβλημάτων υψηλής πολυπλοκότητας αυτού του τύπου. Ανάμεσα όμως στην είσοδο (δεδομένα) και έξοδο (αποτέλεσμα) των ‘έξυπνων’ υπολογιστικών συστημάτων, κρύβεται η μεθοδολογία και στρατηγική επεξεργασίας και ανάλυσης της διαθέσιμης πληροφορίας. Κατά το στάδιο αυτό οι παράμετροι ελέγχου διαχωρίζονται και συσχετίζονται μεταξύ τους ΄τυφλά’ (π.χ. με νευρωνικά δίκτυα, ασαφή λογική) σύμφωνα με συγκεκριμένα μαθηματικά κριτήρια (π.χ. πιθανοκρατικά, ελάχιστων τετραγώνων κ.α.) χωρίς όμως να λαμβάνουν υπόψη την ‘ευρετική’ (heuristic) του ειδικού με αποτέλεσμα να παρουσιάζουν πεπερασμένη ακρίβεια, μεγάλο χρόνο υλοποίησης, αδυναμία γενίκευσης. Έτσι, η απόδοση των συστημάτων αυτών εξαρτάται από το μέγεθος και ποιότητα (θορυβώδη, ελλιπή δεδομένα κ.α.) των δεδομένων, το πλήθος των συνδυασμών των ποσοτικών χαρακτηριστικών που περιγράφουν τα δεδομένα, τον καθορισμό των πλούσιων σε πληροφορία χαρακτηριστικών, την σημαντικότητα των επιμέρους χαρακτηριστικών και των μαθηματικών κριτηρίων ταξινόμησης. Για παράδειγμα πολλά χαρακτηριστικά περιγράφουν καλύτερα την υπό μελέτη διεργασία αλλά η εξαγωγή των πλούσιων σε προγνωστική πληροφορία χαρακτηριστικών απαιτεί πολλούς συνδυασμούς και μεγάλη υπολογιστική ισχύ. Επίσης πολλά χαρακτηριστικά σημαίνει εξειδίκευση του συστήματος στα δεδομένα εκπαίδευσης και αδυναμία εφαρμογής σε άγνωστα δεδομένα. Η παρούσα διατριβή διαπραγματεύεται τον σχεδιασμό, ανάπτυξη και υλοποίηση νέων μεθόδων επεξεργασίας και ανάλυσης ιατρικών εικόνων, επικεντρώνοντας ειδικότερα στην εφαρμογή των μεθόδων αυτών σε υπολογιστικό σύστημα μικροσκοπίας για την διάγνωση όγκων εγκεφάλου τύπου αστροκυττώματος. / Even though histological diagnosis is fundamentally important for patient's management, the potential of diagnostic errors in astrocytomas grading still remains substantially high, ranging from 25% to 40% in routine conditions. Diagnostic errors originate mainly from the lack of experience of experts; rare cancers low prevalence and their biological complexity hinder the establishment of concrete criteria able to predict tumours' behaviour, and, thus, to administrate proper treatments. The latter might explain the fact that a/ although promising treatments have been proposed, death rates have not been yet reduced and b/ the cost of rare cancers management still remains one of the highest healthcare economic burdens in Europe and worldwide. The aim of this thesis was to design, develop and implement new computerized methods to improve manual and computer-assisted malignancy grading of astrocytomas. Scientific objectives comprised: a/ develop a reliable and accurate segmentation algorithm for nuclei detection in routinely stained with H&E histopathological images of astrocytomas, b/ investigate and quantify modifications in nuclei morphology and texture with respect to the degree of tumour abnormality of astrocytic tumours, c/ evaluate whether quantitative analysis of cell nuclei by computer-assisted image analysis could assist the routinely performed malignancy grading of astrocytomas using conventional means, d/ investigate potential modifications in chromatin distribution, which might be used to improve the diagnostic evaluation of cases that histopathologists have difficulty in reaching definite diagnosis (i.e. 'intermediate' grade tumours), e/ support more reliable separation of high grade tumours into clinically meaningful subgroups of patients with grade III and grade IV tumours. For realizing the above objectives, a computer-assisted microscopy system was designed, built and implemented. The system was developed using novel methodologies that integrated state-of-art pattern recognition algorithms for microscopy image segmentation and classification. In addition, new classification techniques have been introduced. The usefulness of the proposed methods has been validated experimentally.

Magnification mammography is a special technique used in cases where breast complaints are noticed by a woman or when an abnormality is found in a screening mammogram. The carcinogenic risk in mammography is related to the dose deposited in the glandular tissue of the breast rather than the adipose, and Average Glandular Dose (AGD) is the quantity taken into consideration during a mammographic exam. Direct measurement of the AGD is not feasible during clinical practice and thus, the incident air Kinetic Energy Released per unit of MAss (KERMA) on the breast surface is used to estimate the glandular dose, with the help of proper conversion factors. Additional conversion factors adapted for magnification and tube voltage are calculated, using Monte Carlo simulation. The effect of magnification factor, tube voltage and various anode/filter material combinations on AGD, ESD and PDD is also studied. Results demonstrate that, for fixed glandularity, the estimation of AGD utilizing conversion factors depends on magnification factor, anode/filter combination and tube voltage applied. AGD was found to increase mainly with filter material’s kabsorption edge, filter’s Al thickness, anode material’s k-emission edge and tube voltage. Rh/Nb, W/Zr, W/Nb, W/Mo and Mo/Nb are combinations resulting in lower AGD and higher ESD, compared to the Mo/Mo one. / -

Use of multi-detector CT in lung cancer screening has the potential to detect smaller lung nodules with improved sensitivity. In this study the development of a Computer Aided Detection (CAD) system for lung nodules is reported. A combination of two segmentation approaches is used, to segment lung regions. Following segmentation, a selective enhancement filter is applied for ''initial'' identification of nodule seed points in lung regions. Candidate lung nodule regions were delineated with the use of a region growing algorithm, with thresholds provided by minimum error thresholding. False positive regions were subsequently removed using two Support Vector Machines (SVM) classifiers in cascade, utilizing a set of 6 morphological features extracted from corresponding nodule candidate regions of the enhanced and the original images. The proposed automated scheme was tested on a reference dataset of 21 cases provided by the Lung Imaging Database Consortium. System performance on a case and slice basis provided sensitivities of 91% and 81% respectively, both with an average of 5 FPs per slice. Further analysis of the slice dataset with respect to size, contrast and location of nodules provided sensitivities of 81%, 83% and 85% for nodules of small size, low contrast and near pleura. This CAD scheme may be a useful tool in assisting radiologists in lung nodule detection. / Χρήση υπολογιστικής αξονικής τομογραφίας με πολλαπλών ανιχνευτών στον πληθυσμιακό έλεγχο καρκίνου το πνεύμονα αναμένεται να συμβάλει θετικά λόγω της ικανότητας της να ανιχνεύει οζίδια του πνεύμονα μικρού μεγέθους με αυξημένη ευαισθησία. Σε αυτή την μελέτη περιγράφεται η ανάπτυξη συστήματος αυτόματης ανίχνευσης οζιδίων του πνεύμονα, με στόχο την αύξηση της ευαισθησίας σε πολυτομική αξονική τομογραφία. Το σύστημα ανίχνευσης οζιδίων αποτελείται από τρία στάδια, το στάδιο της τμηματοποίησης των πνευμονικών πεδίων, την αναγνώριση των αρχικών υποψηφίων περιοχών και τέλος την μείωση των ψευδώς θετικών ενδείξεων. Η τμηματοποίηση των πνευμονικών πεδίων πραγματοποιήθηκε με τον συνδυασμό δύο αυτόματων τεχνικών τμηματοποίησης. Στην συνέχεια ένα επιλεκτικό ενισχυτικό φίλτρο εφαρμόζεται στην περιοχή των πνευμονικών πεδίων, για την ανίχνευση τον αρχικών υποψηφίων οζιδίων και τον συντεταγμένων τους. Τα όρια των υποψήφιων οζιδίων καθορίστηκαν με την βοήθεια ενός αλγορίθμου οριοθέτησης περιοχής με τις σταθερές κατωφλιού να υπολογίζονται αυτόματα βάση τις τεχνικής που προτάθηκε από τον Kittler et al. Η μείωση των ψευδώς θετικών ενδείξεων πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή δύο ταξινομητών Support Vector Machines (SVM) σε σειρά, οι οποίοι χρησιμοποίησαν 6 μορφολογικά χαρακτηριστικά τα οποία υπολογίστηκαν από τις περιοχές των υποψηφίων οζιδίων στην ενισχυμένη αλλά και στην αρχική εικόνα. Το σύστημα το οποίο παρουσιάζεται σε αυτή την εργασία εφαρμόστηκε και δοκιμάστηκε σε βάση δεδομένων αναφοράς η οποία περιλαμβάνει 21 εξετάσεις, την οποία τις παρέχει το Lung Imaging Database Consortium ((LIDC). Η απόδοση του συστήματος σε επίπεδο εξέτασης και επίπεδο τομής ήταν αντίστοιχα 91% και 81% με 5 ψευδώς θετικές ενδείξεις αντίστοιχα. Περαιτέρω ανάλυση βάση του μεγέθους, αντίθεσης και θέσης των οζιδίων απέδωσε ευαισθησίες 81%, 83% και 85% για οζίδια μικρού μεγέθους, χαμηλής αντίθεσης και οζίδια που βρίσκονται στον υπεζοκότα. Το προτεινόμενο σύστημα μπορεί να αποδειχθεί χρήσιμο εργαλείο υποβοήθησης ανάγνωσης οζιδίων σε πολυτομική αξονική τομογραφία για τους ακτινολόγους.

Οι όγκοι εγκεφάλου του ανθρώπου είναι φαινοτυπικά και γονοτυπικά ετερογενείς. Υπάρχουν σημαντικά κενά στην κατανόηση των μοριακών οδών που εμπλέκονται στην γένεση και ανάπτυξη των νεοπλασμάτων αυτών, καθώς και στη βιολογική και κλινική συμπεριφορά τους. Δεδομένου ότι: α) υπάρχει ένας αυξανόμενος όγκος πληροφοριών σχετικά με την εμπλοκή των υποδοχέων νευροτροφινών Trks (υποδοχείς κινάσης τυροσίνης) στην παθογένεια των νεοπλασμάτων του ΚΝΣ, β) οι νευροτροφίνες μπορούν να ρυθμίζουν τη γονιδιακή έκφραση στο νευρικό σύστημα μέσω του μεταγραφικού παράγοντα STAT-5 με μηχανισμό ανεξάρτητο της ενεργοποίησης της κινάσης JAK-2, γ) η οδός μεταγωγής σήματος JAK-2/STAT-5 ενεργοποιείται από την ερυθροποιητίνη (Epo) (μέσω δέσμευσής της με τον υποδοχέα της EpoR) η οποία πρόσφατα έχει θεωρηθεί ως παράγοντας-κλειδί της αύξησης των όγκων λόγω των αντιαποπτωτικών και αγγειογενετικών ιδιοτήτων και δυνητικός στόχος ογκολογικών θεραπευτικών στρατηγικών, δ) η Epo διαντιδρά με τον παράγοντα αγγειογένεσης VEGF ενδυναμώνοντας την αγγειοδραστικότητά του και συχνά οι δύο αυτοί αναπτυξιακοί παράγοντες συνεκφράζονται, ε) ερευνητικά δεδομένα υποδεικνύουν ένα δυνητικό ρόλο του άξονα VEGF/JAK-2/ STAT-5 στην αγγειογένεση στον καρκίνο και στ) σε πολλά νεοπλάσματα, τα κύτταρα του όγκου καθώς και τα μακροφάγα του στρώματος εκφράζουν τους παράγοντες λεμφαγγειογένεσης VEGF-C και VEGF-D οι οποίοι μέσω του υποδοχέα τους VEGFR-3 (υποδοχέας κινάσης τυροσίνης) έχει βρεθεί ότι προάγουν την αγγειογένεση στα νεοπλάσματα αυτά, ο στόχος της παρούσας εργασίας είναι η μορφολογική μελέτη της έκφρασης των υποδοχέων κινάσης τυροσίνης Trks (υποδοχείς νευροτροφινών) και VEGFR-3 και η συσχέτισή τους με την οδό μεταγωγής σήματος EpoR/ JAK-2/ STAT-5 στα νεοπλάσματα του εγκεφάλου στον άνθρωπο. Για την ανίχνευση των Trks, EpoR, JAK-2, STAT-5 και VEGFR-3, χρησιμοποιήθηκε η ανοσοϊστοχημική μέθοδος σε διαδοχικές τομές ιστού πάχους 4μm, μονιμοποιημένου σε φορμόλη και εγκλεισμένου σε παραφίνη. Χρησιμοποιήθηκαν ειδικά αντισώματα έναντι των προς μελέτη πρωτεϊνών. Εξετάσθηκαν συνολικά 92 όγκοι εγκεφάλου (50 αστροκυτώματα: 5 πιλοκυτταρικά αστροκυττώματα WHO grade I, 6 διάχυτα αστροκυττώματα WHO grade II, 10 αναπλαστικά αστροκυττώματα. WHO grade III και 29 πολύμορφα γλοιοβλαστώματα. WHO grade IV, 8 ολιγοδενδρογλοιώματα, 6 επενδυμώματα, 5 μυελοβλαστώματα και 23 μηνιγγιώματα). Επιπλέον, στη μελέτη συμπεριλήφθηκαν τομές ιστού φυσιολογικού εγκεφάλου. Στην παρούσα εργασία, η πλειονότητα των αστροκυττωμάτων ανεξαρτήτως βαθμού κακοήθειας, έδειξε μέτρια έως έντονη κυτταροπλασματική ανοσοδραστικότητα για τους υποδοχείς TrkA (57%), TrkB (56%) και TrkC (46%). Όλα τα ολιγοδενδρογλοιώματα και τα επενδυμώματα που εξετάσθηκαν ήταν αρνητικά για τους υποδοχείς Trk ενώ έκφραση των υποδοχέων ανιχνεύθηκε σε μικρό ποσοστό των μυελοβλαστωμάτων. Στις ανοσοθετικές περιοχές των όγκων, το τοίχωμα των αγγείων ήταν έντονα θετικό για τον υποδοχέα TrkB. Σε ένα σημαντικό ποσοστό αστροκυττωμάτων (41%), επενδυμωμάτων (33%) και μηνιγγιωμάτων (48%) ανιχνεύθηκε έκφραση του EpoR, ενώ τα ολιγοδενδρογλοιώματα και τα μυελοβλαστώματα που εξετάσθηκαν ήταν αρνητικά. Συνέκφραση των JAK-2/STAT-5 ανιχνεύθηκε στο 39% των αστροκυττωμάτων, στο 43% των ολιγοδενδρογλοιωμάτων, στο 50% των επενδυμωμάτων και σε όλα (100%) τα μυελοβλαστώματα που συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη. Η πλειονότητα των μηνιγγιωμάτων έδειξε ασθενή έως μηδενική έκφραση των πρωτεινών JAK-2 και STAT-5. Σε κάποιους όγκους, ανιχνεύθηκε έκφραση της πρωτείνης STAT-5 ενώ ήταν αρνητικοί για την κινάση JAK-2. Επίσης, βρέθηκαν όγκοι JAK-2- ανοσοθετικοί/ EpoR-ανοσοαρνητικοί. Στα ενδοθηλιακά κύτταρα των αγγείων των όγκων ανιχνεύθηκε έκφραση των EpoR, JAK-2 και/ή STAT-5. Η μελέτη της έκφρασης του VEGFR-3 έδειξε την καθολική σχεδόν έκφραση του υποδοχέα στο ενδοθήλιο των αγγείων, στους όγκους εγκεφάλου που εξετάσθηκαν, καθώς και στο τοίχωμα μεγαλύτερων αγγείων εκτός της περιοχής των όγκων. Επίσης, σε κάποιες περιπτώσεις, παρατηρήθηκε έκφραση του υποδοχέα σε νεοπλασματικά κύτταρα. Στα αστροκυτταρικά γλοιώματα, η έκφραση των pan-Trk, TrkB και TrkC σχετίζεται στατιστικά σημαντικά με την έκφραση STAT-5 ενώ δεν υπάρχει στατιστικά σημαντική συσχέτιση της έκφρασης του υποδοχέα TrkA με την έκφραση των JAK-2 και STAT-5, καθώς και της έκφρασης των Trks με την έκφραση της κινάσης JAK-2. Στα αστροκυτταρικά γλοιώματα, η έκφραση JAK-2 σχετίζεται στατιστικά σημαντικά με την έκφραση STAT-5, ενώ η έκφραση των JAK-2 και STAT-5 δεν σχετίζεται σημαντικά με την έκφραση EpoR. Στα επενδυμώματα υπάρχει στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης JAK-2, STAT-5 και EpoR. Επίσης, στα μυελοβλαστώματα υπάρχει στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης JAK-2 και STAT-5. Σε σημαντικό ποσοστό των εξετασθέντων όγκων –ιδιαίτερα των γλοιωμάτων- συνεκφράζονται οι υποδοχείς EpoR και VEGFR-3 στο ενδοθήλιο και στα λεία μυικά κύτταρα των αγγείων. Συγκεκριμένα, έκφραση και των δύο υποδοχέων στο τοίχωμα των αγγείων του όγκου, ανιχνεύθηκε, στο 58% των αστροκυτταρικών γλοιωμάτων, στο 67% των ολιγοδενδρογλοιωμάτων, στο 50% των επενδυμωμάτων, στο 20% των μυελοβλαστωμάτων και στο 33% των μηνιγγιωμάτων. Επίσης συνέκφραση των υποδοχέων TrkB και VEGFR-3 στο ενδοθήλιο των αγγείων των όγκων ανιχνεύθηκε στο 57% των αστροκυτταρικών γλοιωμάτων. Η έκφραση στο ενδοθήλιο των αγγείων των όγκων (α) του υποδοχέα TrkB στην πλειονότητα των TrkB-ανοσοθετικών όγκων, (β) των EpoR, JAK-2 και/ή STAT-5 σε αρκετούς όγκους ανεξάρτητα της ανοσοθετικότητας των νεοπλασματικών κυττάρων για τις πρωτεΐνες αυτές και (γ) του VEGFR-3 σχεδόν σε όλους του εξετασθέντες όγκους, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι οι παραπάνω παράγοντες πιθανόν συνεργάζονται στην αγγειογενετική διαδικασία στους όγκους εγκεφάλου. Η παρούσα μελέτη απέδειξε την παρουσία των: Trks, EpoR, JAK-2, STAT-5 και VEGFR-3 σε σημαντικό ποσοστό των όγκων εγκεφάλου στον άνθρωπο. Είναι απαραίτητο να διενεργηθούν λειτουργικές μελέτες των σηματοδοτικών οδών που προκύπτουν από την ενεργοποίηση των Trks, EpoR και VEGFR-3, προκειμένου να αποσαφηνισθούν οι πιθανές διαντιδράσεις αυτών των οδών στη διαδικασία της ογκογένεσης, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει στο σχεδιασμό νέων θεραπευτικών στρατηγικών για την αποτελεσματική αντιμετώπιση των όγκων εγκεφάλου στον άνθρωπο. / Brain tumors are phenotypically and genotypically heterogeneous. Significant gaps exist in current understanding of the molecular pathways involved in the genesis, progression, and biological and clinical behavior of brain tumors. Considering that : a) there is a growing amount of evidence implicating the neurotophin receptors Trks (receptor tyrosine kinases) in the pathogenesis of CNS tumors, b) neurotrophins may regulate neuronal gene expression via transcription factor STAT-5 in a JAK-2 independent manner, c) the JAK-2/STAT-5 signaling pathway is activated by Epo (recently characterized as a key factor for tumor growth) through its receptor EpoR, d) Epo is known to interact synergistically with vascular endothelial growth factor (VEGF), a potent angiogenic factor, and enhance its vascular activity, and these two growth factors, are often co-expressed, e) recent data suggest a potential role for a VEGF/JAK-2/STAT-5 axis in tumor angiogenesis and f) in many tumors, VEGF-C and -D are produced by tumor cells as well as by tumor-associated macrophages and through their receptor VEGFR-3 are involved in tumor angiogenesis and growth, the aim of this thesis is the morphological study of the expression patterns of the receptor tyrosine kinases Trks (neurotrophin receptors) and VEGFR-3 and their correlation with the EpoR/ JAK-2/ STAT-5 signaling pathway in human brain tumors. Immunohistochemistry was performed on formalin-fixed, paraffin-embedded, 4μm thick serial sections using the anti-Mouse/ Rabbit Poly HRP IHC Detection kit (CHEMICON International, Inc.). Antibodies against the Trk receptors, EpoR, JAK-2, STAT-5 and VEGFR-3, were used. A total of 92 brain tumors (50 astrocytic gliomas: 5 pilocytic astrocytomas; WHO grade I, 6 diffuse fibrillary astrocytomas; WHO grade II, 10 anaplastic astrocytomas; WHO grade III and 29 glioblastomas multiforme; WHO grade IV, 8 oligodendrogliomas, 6 ependymomas, 5 medulloblastomas, and 23 meningiomas) were included in this study. Normal human brain tissue was obtained postmortem (2 males). The present study demonstrated moderate to strong, granular cytoplasmic immunoreactivity in the majority of astrocytomas, for TrkA (57%), TrkB (56%) and TrkC receptors (46%), independently of grade. All the oligodendrogliomas and the ependymomas examined, were Trk immunonegative while a small percentage of medulloblastomas exhibited Trk immunopositivity. The endothelium of tumor vessels, in the immunopositive areas of the tumors, showed conspicuous immunoreactivity for TrkB receptor. A significant percentage of astrocytomas (41%), ependymomas (33%) and meningiomas (48%) displayed EpoR immunoreactivity. Oligodendrogliomas and medulloblastomas were EpoR- immunonegative. JAK-2/STAT-5 co-expression was detected in 39% of astrocytomas, 43% of oligodendrogliomas, 50% of ependymomas and in all (100%) the medulloblastomas examined. In contrast, most of the meningiomas showed weak or no immunoreactivity for JAK-2 and STAT-5 proteins. Some tumors exhibited STAT-5 immunoreactivity being JAK-2-immunonegative and others were JAK-2-immunopositive being EpoR- immunonegative. In some tumors - independently of EpoR immunoreactivity in tumors cells- the endothelium of tumor capillaries as well as florid angioproliferative changes and/or proliferations of smooth muscle cells showed conspicuous immunoreactivity for EpoR. Furthermore, endothelial cells of some tumor vessels showed JAK-2 and/or STAT-5 immunoreactivity. The present study demonstrated the almost catholic VEGFR-3 expression in the endothelium of tumor vessels in the brain tumor specimens examined, as well as in the smooth muscle cells in peritumoral vessels. In some tumors, the tumor cells expressed VEGFR-3receptor. In astrocytic gliomas, pan-Trk, TrkB and TrkC expression was significantly correlated with STAT-5 expression but not with JAK-2 whereas TrkA expression was not significantly correlated with either JAK-2 or STAT-5 expression. In astrocytic gliomas, JAK-2 expression was significantly correlated with STAT-5 expression whereas JAK-2 and STAT-5 expression were not significantly correlated with EpoR expression. In ependymomas, strong relationship between JAK-2, STAT-5 and EpoR expression was confined. Furthermore, in medulloblastomas, strong relationship between JAK-2 and STAT-5 expression was detected. A significant percentage of astrocytomas (58%), oligodendrogliomas (67%), ependymomas (50%), medulloblastomas (20%) and meningiomas (33%), displayed EpoR and VEGFR-3 co-expression in tumor vessels. Additionally, TrkB and VEGFR-3 co-expression was detected in the endothelium of tumor capillaries in 57% of the astrocytomas examined. The above results indicate the existence of a ligand (other than Epo)-dependent or independent JAK-2 activation that leads to the constitutive activation of STAT-5 as well as the existence of at least one mechanism, other than the Trk - dependent gene induction by STAT-5 that results to the latter’s constitutive activation in these tumors. Furthermore, the finding of EpoR, JAK-2 and/or STAT-5 immunoreactivity in endothelial cells of tumor vessels, supports the ongoing notion of an angiogenic role of Epo in tumor neovascularization. The presence of TrkB, EpoR, JAK-2, STAT-5 and VEGFR-3 in the endothelium of tumor vessels in the brain tumors specimens included in this study, implicate these factors as possible critical players in the process of angiogenesis. The present study demonstrates the expression of Trks, EpoR, JAK-2, STAT-5 and VEGFR-3 in a significant percentage of human brain tumors. Functional studies of the Trks, EpoR and VEGFR-3-activated signaling pathways, are necessary in order to clarify the meaning of a possible cross-talking between these pathways in the process of oncogenesis, the deep understanding of which, could lead to innovative new strategies for drug targeting to human brain tumors.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετάται η φωτοκαταλυτική διάσπαση του νερού προς παραγωγή υδρογόνου με χρήση πηγής που προσομοιώνει την ηλιακή ακτινοβολία. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν φωτοκαταλύτες είτε θειούχου καδμίου (CdS) σε συνδυασμό με θειούχα και θειώδη άλατα του νατρίου (Na2S-Na2SO3) είτε διοξειδίου του τιτανίου (TiO2) σε συνδυασμό με γλυκερόλη (C3O5(OH)3). Χρησιμοποιώντας φωτοκαταλύτη θειούχου καδμίου (CdS) εξετάστηκε η δυνατότητα παρασκευής σταθερών καταλυτών με i) διαφορετικό διαλύτη, ii) διαφορετικές πρόδρομες ενώσεις, και iii) με σύζευξη του CdS με ημιαγωγούς μεγαλύτερου ενεργειακού χάσματος, το θειούχο ψευδάργυρο (ZnS) ή/και το διοξείδιο του τιτανίου (TiO2), σε διάφορες αναλογίες σύνθεσης. Παρατηρήθηκε ότι η απόδοση του παραγόμενου καταλύτη εξαρτάται από τη μέθοδο παρασκευής του, και βελτιώνεται σημαντικά όταν το CdS συζευχθεί με το ZnS σε αναλογία CdS/ZnS (25-75). Επιπλέον αύξηση του ρυθμού παραγωγής υδρογόνου ελήφθη εναποθέτοντας 0.5% κ.β. Pt στην επιφάνεια του σύνθετου φωτοκαταλύτη CdS/ZnS (25-75). Η σύνθεση του CdS με TiO2 ή με TiO2 και ZnS και ταυτόχρονη εναπόθεση 0.5% κ.β., πλατίνας (0.5% Pt-CdS/TiO2, 0.5% Pt-CdS/ZnS/TiO2), οδηγεί και πάλι σε αύξηση του ρυθμού παραγωγής υδρογόνου χωρίς όμως να παρατηρείται σημαντική διαφοροποίηση σε σχέση με το ρυθμό που ελήφθη με φωτοκαταλύτη 0.5% Pt-CdS/ZnS (25-75). Αντικατάσταση των συμβατικών θυσιαζόμενων ενώσεων (Na2S και Na2SO3) με αιθανόλη (1% κ.ο.), οδήγησε σε μηδενικό καταλυτικό ρυθμό στην περίπτωση των φωτοκαταλυτών 0.5%Pt-CdS/ZnS (25-70) και 0.5%Pt-CdS, ενώ στην περίπτωση των 0.5%Pt CdS/TiO2 (50-50) και 0.5%Pt CdS/ZnS/TiO2 ((25-75):1) ο ρυθμός μειώθηκε σημαντικά. Ταυτόχρονη χρήση θυσιαζόμενων ενώσεων (Na2SO3-Na2S και αιθανόλης) μόνο στην περίπτωση του 0.5% Pt-CdS/ZnS/TiO2 ((25-75):1) οδηγεί σε διαδοχική δράση των δύο θυσιαζόμενων ενώσεων Χρησιμοποιώντας φωτοκαταλύτη διοξειδίου του τιτανίου ενισχυμένο με 0.5% κ.β. πλατίνα (0.5%Pt-TiO2) σε υδατικό αιώρημα παρουσία γλυκερόλης (C3O5(OH)3), πραγματοποιήθηκε συνδυασμός της φωτοκαταλυτικής διάσπασης του νερού και της φωτο-επαγόμενης οξείδωσης της οργανικής ένωσης υπό αναερόβιες συνθήκες. Με τον τρόπο αυτόν, το νερό ανάγεται για την παραγωγή Η2 ενώ η οργανική ένωση, που ενεργεί ως δότης ηλεκτρονίων, οξειδώνεται προς το CO2. Η παρουσία της γλυκερόλης στο διάλυμα οδηγεί παράλληλα σε σημαντική αύξηση του ρυθμού παραγωγής Η2, λόγω της επιπρόσθετης παραγωγής υδρογόνου (additional hydrogen, H2,add.), η οποία προέρχεται από τη διάσπαση της οργανικής ένωσης. Τα συνολικά παραγόμενα ποσά των H2,add. και CO2 έχουν αναλογία μορίων H2,add.:CO2 πρακτικά ίση με 7:3, η οποία αντιστοιχεί στην αντίδραση αναμόρφωσης της γλυκερόλης (C3H8O3 + 3H2O  3CO2 + 7H2). Τα αποτελέσματα που ελήφθησαν από σειρά πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν μεταβάλλοντας τις λειτουργικές παραμέτρους της αντίδρασης αναμόρφωσης της γλυκερόλης, έδειξαν ότι ο ρυθμός παραγωγής υδρογόνου εξαρτάται, κυρίως, από τη συγκέντρωση της γλυκερόλης και, σε μικρότερο βαθμό, από το είδος και τη φόρτιση του μετάλλου, το pH, τη θερμοκρασία του διαλύματος και τη συγκέντρωση του καταλύτη στο αιώρημα. Πιο συγκεκριμένα, η μελέτη της επίδρασης της φύσης του μετάλλου (0,5%κ.β., Pt, Pd, Ru, Rh, Ag), έδειξε ότι ο μέγιστος ρυθμός παραγωγής υδρογόνου λαμβάνεται με χρήση Pt, καθώς η σειρά ενεργότητας των μετάλλων μεταβάλλεται ως εξής, Pt>Pd>Ru>Rh>Ag. Η επίδραση της φόρτισης σε μέταλλο (Pt) στο ρυθμό παραγωγής υδρογόνου, σε ένα εύρος τιμών από 0,05 έως 5% κ.β Pt, έδειξε ότι ο μέγιστος ρυθμός παραγωγής υδρογόνου αυξάνει με αύξηση της φόρτισης σε μέταλλο στην περιοχή 0,05-0,5% κ.β Pt, ενώ για φορτίσεις μεγαλύτερες του 2% κ.β Pt σημειώνεται μείωση του ρυθμού. Η αύξηση της συγκέντρωσης του καταλύτη (0,5%Pt/TiO2) στο αιώρημα από 0,6 g/L έως 2,66 g/L οδηγεί σε σταδιακή αύξηση και τελικά σταθεροποίηση του μέγιστου ρυθμού παραγωγής υδρογόνου. Ο ρυθμός της αντίδρασης αυξάνει σε βασικά διαλύματα, σε σχέση με το ρυθμό που μετρήθηκε σε φυσικό pH, και μειώνεται σε όξινα διαλύματα. Επιπλέον, αύξηση του ρυθμού επιτυγχάνεται με αύξηση της θερμοκρασίας από τους 40oC στους 60oC, ενώ περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας στους 80oC δεν οδηγεί σε σημαντική μεταβολή του ρυθμού. Η σημαντικότερη παράμετρος που επηρεάζει το ρυθμό παραγωγής υδρογόνου είναι η συγκέντρωση της γλυκερόλης στο αιώρημα. Αύξηση της αρχικής συγκέντρωσης της γλυκερόλης στο αιώρημα από 10-4 έως 100 mol L-1 οδηγεί σε αύξηση του μέγιστου ρυθμού παραγωγής υδρογόνου, το οποίο αυξάνεται μονοτονικά με το λογάριθμο της συγκέντρωσης της γλυκερόλης έως και δύο τάξεις μεγέθους. Αντίστοιχα πειράματα επίδρασης της συγκέντρωσης της γλυκερόλης και της μάζας του φωτοκαταλύτη στο αιώρημα, όπως και της % φόρτισης της πλατίνας στην επιφάνεια του 0,5%Pt/TiO2, πραγματοποιήθηκαν σε ξεχωριστό αντιδραστήρα. Ο αντιδραστήρας αυτός περιέχει εσωτερικά λαμπτήρα ισχύος 4W, ο οποίος προσομοιώνει την υπεριώδη ακτινοβολία και εκπέμπει φωτόνια στα 365nm. Σε κάθε περίπτωση, τα αποτελέσματα είναι ποιοτικά όμοια με αυτά που ελήφθησαν με ορατή ακτινοβολία. Αξίζει να σημειωθεί ότι με χρήση υπεριώδους ακτινοβολίας λαμβάνονται μεγαλύτεροι καταλυτικοί ρυθμοί σε σχέση με αυτούς που ελήφθησαν με ορατή ακτινοβολία. Τα αποτελέσματα πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό των ενδιάμεσων και τελικών προϊόντων (αέριων ή/και υγρών) της αντίδραση αναμόρφωσης της γλυκερόλης υδατικού αιωρήματος συγκέντρωσης 17 mM, έδειξαν ότι κύριο ενδιάμεσο προϊόν της αντίδρασης είναι η μεθανόλη, ενώ ταυτόχρονα ανιχνεύθηκαν σημαντικά μικρότερες ποσότητες οξικού οξέος. Ως τελικά προϊόντα ανιχνεύθηκαν μόνο Η2 και CO2, τα οποία ποσοτικά βρίσκονται σε πλήρη συμφωνία με αυτά που αναμένονται από τη στοιχειομετρία της αντίδρασης. Μελέτη πραγματοποιήθηκε για τη διερεύνηση της μη στοιχειομετρικής έκλυσης οξυγόνου απουσία και παρουσία γλυκερόλης συγκέντρωσης 0.0-1.36 mM. Τα αποτελέσματα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι το φωτοπαραγόμενο οξυγόνο είτε παραμένει δεσμευμένο στην επιφάνεια του φωτοκαταλύτη με τη μορφή περοξοτιτανικών συμπλόκων ή οξειδίων του τιτανίου, είτε απελευθερώνεται στο διάλυμα με τη μορφή Η2Ο2. Σε όλες τις περιπτώσεις η ποσότητα των υπεροξειδικών ειδών στην επιφάνεια του φωτοκαταλύτη τείνει προς μια οριακή τιμή (~20 μmol), η οποία πιθανότατα αντιστοιχεί στη μέγιστη δυνατή κάλυψη του TiO2 με υπεροξειδικά είδη. Ποιοτικά όμοια αποτελέσματα ελήφθησαν και από αντίστοιχα πειράματα που έγιναν με χρήση γλυκόζης συγκέντρωσης 0.0-0.417mM. Η κβαντική απόδοση (quantum yield) των φωτο-επαγόμενων αντιδράσεων αναμόρφωσης μετρήθηκε σε ξεχωριστό φωτοαντιδραστηρα με χρήση λαμπτήρα “black light” που εκπέμπει στα 365 nm. Διαπιστώθηκε ότι κβαντική απόδοση από 1,8% που ελήφθη για το καθαρό νερό, αυξάνεται σε 70%, με αιώρημα γλυκερόλης συγκέντρωσης 1Μ. Τα αποτελέσματα της παρούσας διδακτορικής διατριβής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποικοδόμηση ρύπων σε θερμοκρασία δωματίου και ατμοσφαιρική πίεση, με ταυτόχρονη παραγωγή υδρογόνου έχοντας υψηλή απόδοση. / In the present study a detailed investigation has been carried out in an attempt to obtain photocatalytic hydrogen production with simulated the solar irradiation. The employed photocatalysts were either cadmium sulfide (CdS) in the presence of sodium sulfide and sulfide salts (Na2S-Na2SO3) or titanium dioxide (TiO2) in the presence of glycerol (C3O5(OH)3). Using cadmium sulfide (CdS) as phototcatalyst, the possibility of producing stabilized photocatalysts was investigated with i) various solvents, ii) various precursors and iii) combined with wide band gap photocatalysts, like zinc sulphide (ZnS) or/and titanium dioxide (TiO2), with different ratio. Results revealed that CdS preparation process significantly influences the photocatalytic effectiveness and increase the hydrogen production. Increase in hydrogen production can be achieved by coupling CdS with ZnS in a ratio of CdS/ZnS (25-75). A further increase in the rate of hydrogen production was observed by dispersion of Pt (0.5 wt %) in the surface of the compined photocatalyst, CdS/ZnS (25-75). Additionally, as experimental results indicated, increase in hydrogen production can be achieved by coupling CdS with TiO2 (0.5% Pt-CdS/TiO2) or alternatively by mixing CdS with TiO2 and ZnS (0.5% Pt-CdS/ZnS/TiO2). In both cases, the obtained rates of hydrogen production were not much different with that obtained with the use of 0.5% Pt-CdS/ZnS (25-75). Replacing the conventional sacrificial agents (Na2S-Na2SO3) with ethanol (1% v/v), the rates of hydrogen production became zero, in the case of photocatalysts 0.5%Pt-CdS/ZnS (25-70) and 0.5%Pt-CdS or significantly decreased, in the case of photocatalysts 0.5%Pt CdS/TiO2 (50-50) and 0.5%Pt CdS/ZnS/TiO2 ((25-75):1). Simultaneous use of sacrificial agents with 1% v/v ethanol (Na2SO3-Na2S and 1% ethanol), results in successive action of the two sacrificial agents, only for the case of 0.5%Pt CdS/ZnS/TiO2 ((25-75):1). Using titanium dioxide (TiO2), as phototcatalyst in the presence of glycerol (C3O5(OH)3), resulted both in photocatalytic splitting of water and light-induced oxidation of organic substrates into a single process, that takes place at ambient conditions in the absence of gas-phase oxygen. According to the proposed mechanism, the water is reduced to hydrogen, while the organic compound acts as electron donor and gradually oxidized towards to carbon dioxide (CO2). Irradiation of aqueous glycerol, results in notably strong evolution of H2, because of the additional production of hydrogen (additional hydrogen, H2, add.), which comes from the splitting of glycerol. The total amounts of H2,add. and CO2 are practically equal to the molar ratio H2,add..:CO2 7:3, which corresponds in the reaction of reforming (C3H8O3 + 3H2O  3CO2 + 7H2). The results of experiments were conducted in order to investigate the effects of operating parameters on the rate of hydrogen production, showed that the rate of hydrogen production depends strongly on glycerol concentration and, to a lesser extent, on the kind of metal loading, on solution pH and temperature and the concentration of photocatalyst in solution. Specifically, experiments of the effectiveness of the nature of the dispersed metal on catalytic performance showed that the maximum rate of hydrogen production is obtained with the use of Pt, as efficiency of the metal doped TiO2 is in the order of Pt > Pd > Ru >Rh >Ag. The effect of metal loading (Pt) on the reaction rate has been investigated in the range of 0.0-5.0 wt.%, and showed that the maximum rate of hydrogen production increased with increasing Pt loading from 0.05 to 0.5 wt% but decreased for load greater than 2% wt. Pt. Increase the catalyst concentration (0,5%Pt/TiO2) in the solution in the range of 0,6 g/L until 2,66 g/L leads to progressive increase on the reaction rate, which is finally stabilized on the biggest rate of hydrogen production. The rate of hydrogen evolution is higher at neutral or basic solutions, compared to acidic solutions and increased with increasing temperature from 40oC to 60-80oC (Fig. 3). Further increase of solution temperature up to 80oC did not induce significant changes on the rate. The most important parameter, which mainly determines the rate of hydrogen production, is glycerol concentration (C) in solution. In particular, increasing the glycerol concentration (C) in solution, in the range of 10-4 until 100 mol L-1, results in a linear increase of the maximum rate of hydrogen production with logCglyc. The maximum rate increased about two orders of magnitude with increase of Cglyc from zero to 1M. Corresponding experiments of effect of glycerol, photocatalyst concentration in the suspension and % Pt loading in the surface of 0.5%Pt/TiO2 were conducted in separate reactor. The photo-reactor includes the lamp, which simulates UV irradiation emitting at 365 nm. In all cases, the results were qualitatively similar with those obtained with the use of UV-Vis irradiation. The only difference was that with UV irradiation bigger rates of hydrogen production are obtained. Experiments designed with the purpose to define the formation of reaction’s intermediates and final products (gas or/and liquid), in glycerol solution concentration 17 mM, indicated that methanol is the main reaction intermediate, small amounts of acetic was also detected in the liquid phase. The final products were only H2 and CO2, which are in great agreement with those predicted from the stoichiometry of the reforming reaction. The investigation of slurries for the non-stoichiometric oxygen production, in the presence or in the absent of glycerol (concentration 0.0-1.36 mM), indicated that photogenerated oxygen is bound at the catalyst surface as peroxotitanate complexes or titanoxide, or is released in the solution as Η2Ο2. In all cases, the quantity of peroxide species at the catalyst’s surface tends to a marginal value (~20 μmol), which corresponds to the possibility of maximum cover of TiO2. Qualitatively similar results were obtained with the use of glucose slurries in concentration 0.0-0.417mM. The quantum yield (QY) of hydrogen evolution was measured in the photoreactor with the UV lamp emitting at 365 nm. It is observed that quantum yield increased from 1.8%, for pure water to 70%, for glycerol solution concentration 1M. The results of my thesis can be used for waste degradation in ambient conditions with simultaneous production of hydrogen and high efficiency.

Η λεκάνη του ποταμού Γλαύκου εκτείνεται επί των δυτικών κλιτύων του Παναχαϊκού, στο ΒΔ/κό τμήμα του νομού Αχαΐας, NA/κά της πόλης των Πατρών καταλαμβάνοντας συνολική έκταση 101,67 Km2 και αποτελεί την κύρια πηγή κάλυψης των υδατικών αναγκών της. Χαρακτηρίζεται από μέτρια ανάπτυξη υδρογραφικού δικτύου δενδριτικού τύπου αποστράγγισης και κατά συνέπεια υψηλή διαπερατότητα των πετρωμάτων και σημαντική κατείσδυση, σε βάρος της επιφανειακής απορροής. Οι σπουδαιότεροι από τους χείμαρρους που διαρρέουν την περιοχή έρευνας είναι ο Ξηροπόταμος, ο Φίλιουρας, η Σούτα, του Βερβενίου και το Ελεκιστριάνικο, οι οποίοι συμβάλουν εντός του Γλαύκου. Το αλπικά πτυχωμένο υπόβαθρο της λεκάνης περιλαμβάνει μια ακολουθία προορογενετικών ιζημάτων (πελαγικοί ασβεστόλιθοι, ραδιολαρίτες, κ.α.) της ζώνης Πίνδου, και μια συνορογενετική κλαστική ακολουθία (φλύσχης), που αποτελείται από εναλλαγές ιλυολίθων, ψαμμιτών και σπανιότερα κροκαλοπαγών. Τα στρώματα της ζώνης Πίνδου αναδύθηκαν με την τελική φάση των πτυχώσεων στο Κάτω Ολιγόκαινο, όπου έλαβε χώρα η επώθηση της Πίνδου, υπό μορφή καλύμματος, πάνω στη ζώνη Γαβρόβου – Τριπόλεως. Τα μέτωπα των επωθήσεων μεταξύ των λεπιών και οι άξονες των πτυχώσεων έχουν διεύθυνση ΒΔ – ΝΑ με κατεύθυνση της κίνησης από τα ανατολικά προς τα δυτικά και άμεση σχέση με την πλειονότητα των καρστικών πηγών. Στην περιοχή του Πατραϊκού κόλπου επικρατεί ένα ρομβοειδές σύστημα ρηγμάτωσης με μεγάλης κλίσης και ΑΒΑ/κής και ΔΒΔ/κής διεύθυνσης κανονικά ρήγματα που δημιουργεί ένα μωσαϊκό κατατεμαχισμένων τεκτονικών μπλοκ και μια γενική ανύψωση της περιοχής που συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Τη διάνοιξη των κοιλάδων της ευρύτερης περιοχής έρευνας, η οποία συχνά συνοδεύεται από κατολισθήσεις, την καθορίζουν 4 δέσμες νεοτεκτονικών ρηγμάτων, ΒΔ/κής, ΒΑ/κής, ΔΒΔ/κής, και ΒΒΑ/κής διεύθυνσης. Το Πλειοτεταρτογενές επικάλυμμα που εμφανίζεται στην παράκτια και λοφώδη περιοχή αποτελείται από δύο λιθοστρωματογραφικές ενότητες. Η κατώτερη συνίσταται από αργίλους και άμμους, που αποτέθηκαν σε ένα λιμναίο έως υφάλμυρο περιβάλλον ιζηματογένεσης κατά τη διάρκεια του Πλειόκαινου έως το Κατώτερο Πλειστόκαινο και η ανώτερη από Καλάβριας ηλικίας δελταϊκά και χερσαία κροκαλοπαγή. Γενικά οι προσχώσεις χαρακτηρίζονται από λιθολογική ανομοιομορφία τόσο κατά την κατακόρυφη όσο και κατά την οριζόντια διεύθυνση και το πάχος τους παρουσιάζει βαθμιαία αύξηση από τα βορειότερα και νοτιότερα όρια προς το κεντρικό τμήμα της λεκάνης, όπου και υπερβαίνει τα 200 μ. Το ετήσιο ύψος βροχόπτωσης (1071 mm) στην περιοχή έρευνας είναι αρκετά υψηλό για τα δεδομένα της χώρας μας και κυμαίνεται από 640 – 900 mm στις πεδινές περιοχές, ενώ στις ορεινές περιοχές φθάνει τα 1560 mm. Τα τελευταία χρόνια παρουσιάζεται μια εποχιακή μετακίνηση των βροχοπτώσεων από τον χειμώνα προς την άνοιξη και το φθινόπωρο, η οποία συνεπάγεται απώλεια του διαθέσιμου νερού της ενεργής κατείσδυσης, λόγω αυξημένης εξατμισοδιαπνοής. Από υδρολογικής άποψης η λεκάνη του Γλαύκου δέχεται ετησίως κατά μέσο όρο 108,89 106 m3 νερού από βροχόπτωση, εκ’ των οποίων ποσοστό 48,9 % επανέρχεται στην ατμόσφαιρα με τις διαδικασίες της εξάτμισης και διαπνοής, 28,6 % απορρέει επιφανειακά και 22,5 % κατεισδύει, κυρίως σε σημαντικούς από υδρογεωλογική άποψη σχηματισμούς (ασβεστόλιθους και τεταρτογενείς αποθέσεις). Χαρακτηριστικό υδρογεωλογικό γνώρισμα της περιοχής έρευνας αποτελούν οι ημιαυτόνομες υδρογεωλογικά καρστικές ενότητες, που αναπτύσσονται λόγω της λεπιοειδούς και ρηξιγενούς τεκτονικής στην περιοχή και διαφοροποιούν την κίνηση του υπόγειου νερού. Σχετικά με τις προσχωματικές αποθέσεις του Τεταρτογενούς ο ελεύθερος υδροφόρος ορίζοντας της ανώτερης ζώνης κάμπτεται προοδευτικά και μεταπίπτει σε επάλληλους υπό πίεση υδροφόρους ορίζοντες στην παράκτια ζώνη. Στις αρχές της δεκαετίας του ’90 στην παράκτια περιοχή, λόγω της υπεράντλησης, διαπιστώθηκαν αρνητικές τιμές της πιεζομετρικής επιφάνειας σε απόσταση έως 3 Κm από την ακτή, με συνέπεια την αλμύρινση του προσχωματικού υδροφόρου από τη διείσδυση της θάλασσας. Η μείωση των αντλήσεων στα μέσα της δεκαετίας του ’90 οδήγησαν στην άνοδο των πιεζομετρικών στάθμεων και στην επανεμφάνιση φαινομένων αρτεσιανισμού των γεωτρήσεων της παράκτιας ζώνης. Από την επεξεργασία των αντλητικών δεδομένων διαπιστώθηκε η εμφάνιση υψηλών τιμών του συντελεστή της υδραυλικής αγωγιμότητας τόσο στους προσχωματικούς υδροφόρους της παράκτιας ζώνης, όσο και στους καρστικούς σχηματισμούς. Μικρότερες ταχύτητες κίνησης του υπόγειου νερού εμφανίζουν οι υδροφόροι των αποθέσεων του Νεογενούς, αλλά και των προσχώσεων της νότιας όχθης του ποταμού Γλαύκου σε σχέση με αυτούς της βόρειας όχθης, λόγω της επικράτησης των λεπτομερών έναντι των αδρομερών υλικών. Ο σημαντικότερος παράγοντας τροφοδοσίας του προσχωσιγενή υδροφόρου της λεκάνης του Γλαύκου είναι η πλευρική τροφοδοσία κατά μήκος της κοίτης του ποταμού και εν’ συνεχεία αυτός της πλευρικής τροφοδοσίας από τους ασβεστόλιθους, ενώ λιγότερο σημαντικοί εμφανίζονται οι παράγοντες του απευθείας κατεισδύοντος νερού από τις βροχοπτώσεις και από το περίσσευμα του προς αρδευτική χρήση νερού. Με βάση το ισοζύγιο εισροών – εκροών των προσχωματικών υδροφόρων της λεκάνης του Γλαύκου, για τα υδρολογικά έτη 1999 – 2002 προέκυψε μέσο ετήσιο πλεόνασμα 6,5*106 m3 νερού. Γενικά, αν εξαιρεθεί η παράκτια ζώνη της λεκάνης του Γλαύκου, η ποιότητα του νερού των προσχωσιγενών υδροφόρων, καθώς και των νεογενών αποθέσεων, αλλά και των καρστικών σχηματισμών της λεκάνης, κρίνεται καλή. Στην πλειονότητά τους τα υπόγεια νερά, όπως και τα επιφανειακά και τα πηγαία, εμφάνιζαν τον τύπο Ca-HCO3, που περιλαμβάνει γενικά νερά με καλή τροφοδοσία και ανανέωση κυρίως κατά μήκος των αξόνων αποστράγγισης. Η χωροχρονική μετακίνηση της ζώνης υφαλμύρινσης στην παράκτια ζώνη, την περίοδο 1999 – 2002, διαπιστώθηκε εκτός από την αυξημένη κατανομή διάφορων ιόντων και με την χρησιμοποίηση των συντελεστών S.A.R., Revelle και Schoeller, αλλά και των λόγων rBr-/rCl- και rBr-/rI-. Στη διάρκεια της περιόδου 1999 – 2002, προέκυψε μια αισθητή μείωση της ρύπανσης από τη διείσδυση θαλασσινού νερού στην παράκτια περιοχή. Σημαντικό ρόλο στην επιτάχυνση του ρυθμού της αποκατάστασης των παράκτιων υδροφόρων της λεκάνης του Γλαύκου διαδραμάτισε η πληθώρα γεωτρήσεων αυτόματης ροής στην παράκτια ζώνη, οι οποίες παροχετεύουν περί τα 3,5*106 m3 ρυπασμένου νερού, σε ετήσια βάση, προς τη θάλασσα. Η θέση και η χωροχρονική μετακίνηση της ζώνης υφαλμύρινσης στην παράκτια ζώνη διαπιστώθηκε επίσης από γεωηλεκτρικές έρευνες που πραγματοποιήθηκαν με τις διατάξεις Schlumberger, Wenner – Schlumberger και Pole – Pole. Από τη γεωηλεκτρική έρευνα διαπιστώθηκε ότι η διείσδυση του υφάλμυρου νερού σπανίως εμφανίζεται με τη μορφή μετώπου, αλλά ακολουθεί επιλεκτικές οδούς μέσω των αδρομερέστερων σχηματισμών, ενώ οι λεπτομερείς αργιλικοί σχηματισμοί παίζουν τον ρόλο υδραυλικού φραγμού. Τέλος, με τη μέθοδο της σεισμικής ανάκλασης προσδιορίστηκαν η γεωμετρία και το βάθος συνάντησης του υποβάθρου στην παράκτια ζώνη. Επισημαίνεται η ανάγκη τεχνητού εμπλουτισμού του προσχωσιγενή υδροφόρου ορίζοντα με τις χειμερινές απορροές του Γλαύκου για την ταχύτερη αποκατάσταση της ποιότητας του νερού και την αύξηση του υδατικού δυναμικού της λεκάνης. Εφαρμόστηκε η μέθοδος DRASTIC για την εκτίμηση της τρωτότητας των υπόγειων νερών απέναντι σε εξωτερική ρύπανση, όπου με βάση τις τιμές του δείκτη DRASTIC κατασκευάστηκε χάρτης τρωτότητας της περιοχής. Περιοχές υψηλής τρωτότητας εντοπίζονται στο παράκτιο τμήμα του υδροφορέα, ενώ αντίθετα περιοχές μέσης τρωτότητας στο Α/κό τμήμα του υδροφορέα. Τέλος, κατασκευάστηκε μαθηματικό ομοίωμα των υδροφορέων της προσχωματικής λεκάνης του Γλαύκου με την εφαρμογή του κώδικα MODFLOW παρέχοντας έτσι ένα όσο το δυνατόν πιο αξιόπιστο πρότυπο διαχείρισης του υπόγειου υδατικού δυναμικού της περιοχή έρευνας. / The Glafkos’ river basin is extended on the west side of the Panaxaikon mountain in the northwest area of the prefecture of Achaia, southeast of the city of Patras, occupying a total extent of 101,67 Km2 and constituting the main source of Patras’ water needs. It is characterized by the mediocre growth of the hydrographical network (a dendrite type of draining) and consequently the high permeability of rocks and the important infiltration at the expense of the runoff. The most important torrents that flow through the region of research are Xiropotamos, Filiouras, Souta, Verveniou and Elekistrianiko, which contribute inside the Glafkos River. The Alpine folded basin’s basement includes a sequence of pre-orogenetic sediments (marine limestone, radiolarites, etc) of the Pindos zone, and a clastic orogenetic sequence (flysch), which is constituted by alternations of silt rocks, sandstones and rarely conglomerates. The layers of the Pindos zone emerged at the final phase of the folding tectonics in the Lower Oligocene, where the Pindos’ thrust occurred in the form of a nappe, above the Gavrovo – Tripolitsa zone. The foreheads of the thrusts between the slices as well as the axes of folds have a NW – SE direction, with the direction of movement from east to west, and have a direct relation to the majority of the karstic springs. In the region of Patraikos Gulf, what prevails is a rhomboid faulting system with high slope and ENE, WNW directed normal faults that create a mosaic of fragmentized tectonic blocks and a general rising of region that continues until today. The opening up of the valleys in the wider region of research, which is often accompanied by landslides, is determined from 4 bunches of neotectonic faults directed NW, NE, WNW and NNE. The Plio-quaternary cover that appears in the coastal and hilly region is constituted by two stratigraphical units. The lower one consists of clays and sands, which were deposited in a lacustrine to brackish environment of sedimentation during the Pliocene to the Lower Pleistocene and the upper one consists of Calabria dating from the deltaic and land conglomerates. Generally the alluvium deposits are characterized by lithological heterogeneity both at the vertical and the horizontal direction and their thickness presents a gradual increase from the northerner and southerner limits to the central department of the basin, which exceeds 200 m. The annual height of rainfall (1071 mms) in the region of research is quite high for our country’s data and fluctuates from 640 to 900 mms in flat regions, whereas in the mountainous regions it reaches 1560 mms. During the last years, what takes place is a seasonal displacement of rainfall from winter to spring and autumn, which leads to the loss of the available water of the active infiltration because of increased evaporotranspiration. From a hydrologic aspect, the Glafkos basin receives annually, on average, 108,89 106 m3 of the water from rainfall, from which 48,9 % comes back to atmosphere with the processes of evaporation and transpiration, 28,6 % rises on the surface and 22,5 % infiltrates, mainly in important, from a hydrogeological aspect, formations (limestones and quaternary depositions). The semi-independent hydrogeologically karstic units, which are developed because of the laminated and faulty tectonics in the region and differentiate the movement of groundwater, constitute a characteristic hydrogeological feature of the region of research. In relation to the alluvium deposits, the unconfined aquifer of the superior area is progressively bent and falls into successive under pressure (confined) aquifers in the coastal area. At the beginning of the ‘90s in the coastal region, because of the overpumping, negative values of the piezometric surface in a distance up to 3 Km from the coastline were realised, having as a consequence the salinity of coastal alluvium aquifer from the seawater intrusion. The reduction of pumping in the middle of the ‘90s led to the rise of piezometric levels and to the reappearance of the phenomena of artesian wells in the coastal area. Due to the elaboration of the pumping data, what was realised is the appearance of high values of the hydraulic conductivity’s factor in the alluvium aquifers of the coastal zone as well as in the karstic aquifers. The aquifers of the Neogene formations as well as the alluvium aquifers of the southern bank of the river Glafkos present a smaller speed of movement of groundwater as compared to those of the northern bank, because of the predominance of the fine-grained clastics. The most important factor of the recharge of the Glafkos’ basin alluvium aquifer is basically the costal recharge from the river bank and then follows the inductive recharge from the limestones, whereas the direct infiltrated water from the rainfall and from the surplus of the irrigation water seem to be the least important factors. Based on the balance of the inflows – outflows of the Glafkos’ basin alluvium aquifer, an average annual surplus of 6,5*106 m3 of water has resulted, during the hydrologic years 1999 –2002. Generally, the quality of water in the alluvium aquifers as well as in the aquifers of Neogene formations, but also that in the karstic aquifers is considered to be good, if the coastal area of the Glafkos’ basin is excluded. Most of the groundwater, as well as the surface and spring water, presented the geochemical type Ca-HCO3, which generally includes water of good recharge and renewal, mainly along the drainage axes. The time-space movement of the brackish zone in the coastal area, in the period 1999 –2002, was realised not only by the increased distribution of various ions but also by the utilisation of factors S. A. R., Revelle and Schoeller, as well as the ratios rBr-/rCl- and rBr-/rI-. During the period 1999 – 2002, a perceptible reduction of the pollution from the saline intrusion in the coastal region took place. The abundance of wells of automatic flow into coastal area, which drain 3,5*106 m3 of brackish water, annually, to the sea played an important role in the acceleration of the restoration of the coastal basin aquifers of the river Glafkos. The position and the time-space movement of the brackish zone in the coastal area was realised also by geoelectrical researches that took place with the dispositions Schlumberger, Wenner – Schlumberger and Pole – Pole. Geoelectrical research revealed that seawater intrusion rarely appears in the form of a forehead, but follows selective paths via the coarse-grained clastics, while the fine-grained clastic formations play the role of a hydraulic barrier. Finally, the geometry and the depth of the basement in the coastal area were determined with the application of the seismic reflection method. The need of artificial enrichment of the alluvium aquifer from the wintry flows of the Glafkos River is pointed out, for a more rapid restoration of the water quality and the increase of the Glafkos’ basin water potential. The DRASTIC method was applied for the estimation of the vulnerability of the groundwater towards exterior pollution, where based on the DRASTIC indicator’s values, a map of the vulnerability of the region of research was constructed. Areas of high vulnerability are located in the coastal part of the aquifer, while areas of medium vulnerability are located in the eastern part of the basin. Finally, a mathematic model of the Glafkos’ basin alluvium aquifers was constructed with the application of code MODFLOW, thus providing an as much as possible reliable model of the management of the Glafkos’ basin groundwater potential.

Με αφορμή τις πολλές εφαρμογές που έχουν οι διεπιφάνειες μετάλλου με κεραμικό υπόστρωμα όπως τη μικροηλεκτρονική και την ετερογενή κατάλυση, τα συστήματα αυτά έχουν μελετηθεί με πρότυπα πειράματα σε συνθήκες υπερυψηλού κενού (UHV). Στην εργασία αυτή μελετήθηκε η αλληλεπίδραση κατά τη θέρμανση σε UHV υπέρλεπτων υμενίων NIκαι NiO με επιφάνειες οξειδίων. Συγκεκριμένα, η μελέτη έγινε σε μοκνοκρυσταλλικές επιφάνειες ζιρκονίας σταθεροποιημένης με ύττρια (YSZ), α-αλούμινας και σε πολυκρυσταλλική επιφάνεια γ-αλούμινας ανεπτυγμένης σε φύλλο αλουμινίου. Έμφαση δόθηκε στην επίδραση που έχει η κατεργασία της επιφάνειας του οξεοιδίου στη συμπεριφορά του Ni και του NiO κατά τη θέρμανση. Τα πειράματα έγιναν σε σύστημα UHV με επιφανειακά ευαίσθητες τεχνικές φασματοσκοπίας φωτοηλεκτρονίων και ηλεκτρονίων Auger από ακτίνες-Χ(XPS/XAES). Βρέθηκε ότι το Ni σε YSZ οξειδώνεται κατά τη θέρμανση από ευκίνητα ιόντα οξυγόνου της YSZ και ο ρυθμός οξείδωσης εξαρτάται σημαντικά από την κατάσταση της επιφάνειας. Η κατάσταση της επιφάνειας επηρεάζει την θερμική σταθερότητα του NiO αφού η ελάττωση του οξυγόνου στο εσωτερικό της YSZ οδηγεί σε σημαντική μείωση της θερμοκρασίας διάσπασης του NiO. Σε επιφάνεια α-Al2O3 η κατεργασία έχει σαν αποτέλεσμα το Ni είτε να συσσωματώνεται είτε να οξειδώνεται ενώ η θερμική σταθερότητα του NiO επίσης εξαρτάται από την παρουσία επιφανειακών ατελειών που δημιουργούνται με την κατεργασία. Επίσης, βρέθηκε ότι το πάχος του υμενίου γ-Al2O3 είναι καθοριστικό για την οξείδωση του αποτιθέμενου Ni από τα επιφανειακά υδροξύλια της γ-Al2O3 και το σχηματισμό επιφανειακής ένωσης NiAlx μέσω διάχυσης του Ni προς το φύλλο Al από μικροοπές του υμενίου. / Metal-ceramic systems have many technological applications in composite materials, microelectronics and heterogeneous catalysis. The interaction of Ni and NiO ultrathin films with different oxide surfaces yttria stabilized zirconia (9% mol Y2O3, YSZ)and α-alumina monocrystalline and polycrystalline γ-alumina films developed on Al foil upon heating in ultrahigh vacuum (UHV) was examined. Upon heating the Ni/YSZ system at 480-850K, nickel was oxidized via the substrate oxygen ions excess and the rate of oxidation depended strongly on the state of the surface. Reduction of oxygen excess leads to a decrease of the NiO decomposition temperature, which is higher than 900 K in UHV. The oxidation capability of the YSZ is restored after heating in oxygen atmosphere. The Ni/α-Al2O3 interaction depended on the chemical state of the surface, on the presence of C, -OH and non-lattice oxygen (surface defects).Interaction between deposited nickel and surface defects leads to Ni coalescence, partial oxidation and NiAlxOy chemical compound formation. The surface defects affects the thermal stability of NiO, which decomposes to Ni at lower temperature than 900K. On clean α-Al2O3 surfaces the NiO is stable up to 900K. Upon heating to 600K Ni deposits on γ-Al2O3/Al surfaces, the reduction of the alumina film thickness leads on the one hand to a decrease of the tendency of surface -OH groups to oxidize nickel and on the other hand to an increased formation of a NiAlx due to Ni diffusion on the Al substrate through the microholes in the alumina film. Upon heating up to 790K, the initially formed NiO decomposes to metallic Ni, whereas the Ni of the NiAlx compound diffuses inside the metallic Al.

Η παρούσα διπλωματική εργασία αντλεί την θεματολογία της από την θεωρία ελέγχων καλής προσαρμογής. Δίνονται τα βασικά σημεία της θεωρίας ελεγχοσυναρτήσεων και στη συνέχεια παρουσιάζεται η επέκταση του έλεγχου των Kolmogorov-Smirnov στο διδιάστατο χώρο καθώς και μια τροποποίησή της. Βασικό βοήθημα για την επέκταση αυτή αποτελεί το θεώρημα του Rosenblatt, το οποίο προτείνει ένα μετασχηματισμό μιας απόλυτα συνεχούς k-διάστατης κατανομής σε ομοιόμορφη κατανομή στον k-διάστατο υπερκύβο. Παρουσιάζεται επίσης το στατιστικό Α, το οποίο προτάθηκε από τον Damico. Η ιδιαιτερότητα αυτού του στατιστικού είναι ότι έχει διακριτή κατανομή. Προτείνεται ένα στατιστικό για τον έλεγχο καλής προσαρμογής συνεχών δεδομένων αρχικά στις δύο και στη συνέχεια στις k διαστάσεις. Ως εργαλεία χρησιμοποιήθηκαν το στατιστικό Α και το Θεώρημα του Rosenblatt. Για διάφορα μεγέθη δείγματος, δίνονται ο πίνακας πιθανοτήτων για τις τιμές του στατιστικού καθώς και ο πίνακας με τις κρίσιμες τιμές για διάφορες τιμές του p-value. Οι πίνακες αυτοί προέκυψαν κυρίως με μεθόδους προσομοίωσης. Τέλος, υπολογίστηκε η ισχύς του ελέγχου και γίνεται σύγκριση με την ισχύ του διδιάστατου Kolmogorov-Smirnov. / This project is based in theory of goodness-fit-tests. We present the most important componenets of test funcion theory. Also, we present the extension of the Kolmogorov-Smirnov test in bivariate case and an approximation. This extension is based on Rosenblatt's theorem, which suggests a transformation of an absolutly continious k-variate distribution into the uniform distribution of the k-dimentional hypercube. Moreover, is presented the statistic A, which was suggested from Damico. The particularity of this statistic is that has a district contribution. We suggest a goodnes-of-fit test for continious data first on two dimensions and after on k dimensions. This new statistic uses Rosenblatt's transformation and the statistic A. For different sizes of sample, are given the table of probablities and the table with the critical values. These tables were arised with simulation methods. Finally, was computed the power of the test and was compared with the power of the bivariate Kolmogorv-Smirnov.

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η ετερογενοποίηση της αντίδρασης φωτοξείδωσης του 2 μεθυλ 2 βουτενίου προς αλλυλικά υδροπεροξείδια με τη χρήση φωτοκαταλυτών που περιέχουν φουλερένιο C60 στηριγμένο σε οξειδικούς φορείς. Το φουλερένιο C60 είναι γνωστό για τη δράση του ως φωτοευαισθητοποιητής της παραγωγής οξυγόνου απλής κατάστασης (singlet oxygen) κατά την ακτινοβόληση με ορατή ακτινοβολία, το οποίο πραγματοποιεί την οξείδωση αλκενίων μέσω της αντίδρασης Schenck-Ene. Ήταν επιθυμητό να παρασκευαστούν καταλύτες στους οποίους το C60 να διαθέτει σταθερή ομοιοπολική σύνδεση με την επιφάνεια των φορέων. Αυτό πραγματοποιήθηκε μέσω της σύνθεσης ενός μονοϋποκατεστημένου μεθανοφουλερενικού παραγώγου, το οποίο συνδέθηκε με την επιφάνεια των φορέων (Grafting). Επιπλέον, τα υλικά σχεδιάστηκαν έτσι, ώστε να παρέχουν τη δυνατότητα της πλήρους και ελεγχόμενης αποκοπής κάτω από κατάλληλες συνθήκες, γεγονός που επιτρέπει τον έλεγχο της ακεραιότητας του C60 μετά από χρήση του σε αντίδραση ή μετά από θερμική ή χημική κατεργασία. Παράλληλα παρασκευάστηκαν καταλύτες με κλασικές μεθόδους σύνθεσης ετερογενών καταλυτών. Ως φορείς χρησιμοποιήθηκαν η SiO2 και η Al2O3. Τα υλικά που παρασκευάστηκαν, μελετήθηκαν ως προς τη φωτοκαταλυτική τους δράση ως προς την αντίδραση φωτοξείδωσης του 2 μεθυλ 2 βουτενίου και έγινε σύγκριση τους με βάση τον τρόπο παρασκευής και το φορέα στήριξης. Ακόμη, έγινε σύγκριση της ετερογενούς διεργασίας με την ανάλογη ομογενή. Τα υλικά εμφάνισαν στο σύνολο τους φωτοκαταλυτική δράση στην παραπάνω αντίδραση. Σε κάθε περίπτωση οι στηριγμένοι σε SiO2 καταλύτες εμφάνισαν υψηλότερη δραστικότητα από τους αντίστοιχους που παρασκευάστηκαν σε φορέα Al2O3. Ακόμη, τα υλικά που παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο Grafting σε φορέα SiO2 παρουσίασαν την υψηλότερη δραστικότητα ανάμεσα σε όλους καταλύτες που εξετάστηκαν. Η δραστικότητά τους ήταν μάλιστα υψηλότερη και από την αντίστοιχη που παρατηρήθηκε κατά τη χρήση ισομοριακής ποσότητας C60 σε ομογενή αντίδραση αλλά μικρότερη από αυτή των γνωστών φωτοκαταλυτών Rose Bengal και TPP (5,10,15,20-τετραφαινυλο-21Η,23Η-πορφυρίνης). Τέλος, μελετήθηκε η θερμική σταθερότητα των υλικών κάτω από οξειδωτικές συνθήκες. Διαπιστώθηκε ότι η σύνδεση του C60 στην επιφάνεια των φορέων με τη μέθοδο Grafting εμφανίζει γενικά παρόμοια θερμική σταθερότητα σε σχέση με τους καταλύτες που παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο του Υγρού Εμποτισμού. / The scope of this dissertation was the heterogenization of the photooxidation reaction of 2-methyl-2-butene towards allylic hydroperoxides with the use of fullerene C60 containing catalysts supported on oxide carriers. The reaction was known to be efficient under homogeneous conditions. The photooxidation of alkenes is conducted by singlet oxygen (1Δg) which is produced by photosensitizers. C60 is known for its photosensitizing ability to produce singlet oxygen under visible irradiation. It was a requirement that C60 would be connected through stable and covalent bonding to the catalysts surface. This became possible through the preparation of a monosubstituted methanofullerene which was subsequently attached through covalent bonding to the surface of the carriers (Grafting). Additionally, a key requirement in the materials design was to provide us with the ability of controlled -under the appropriate conditions- and quantitative detachment of the part which bears C60, and its recovery in solution. This is important because it allows us to examine possible changes in the C60 molecule after the material’s use in catalytic processes or after its thermal or chemical treatment. Employing well-known methods of heterogeneous catalysts synthesis catalysts with the corresponding % molar concentration in C60 were also prepared. The photocatalytic behavior of the prepared materials was investigated in the photooxidation reaction of 2-methyl-2-butene. The effect of carrier and preparation method was also investigated. A comparison was also made with the homogeneous case. The prepared materials were all efficient catalysts in the photooxidation reaction of 2-methyl-2-butene. In all cases, the supported on SiO2 catalysts showed higher reactivity than the corresponding ones supported on Al2O3. Moreover, the catalysts prepared with the Grafting method on SiO2 showed the highest reactivity among all the catalysts examined. The reactivity was higher than in the homogeneous case using equimolar solutions of C60 but lower to the reactivity recorded in the case of the well established photosensitizers Rose Bengal and Tetraphenylporphine (TPP). Finally, the thermal stability of the prepared materials under oxidative conditions was studied._It was realized that materials prepared through Grafting show generally similar thermal behavior with the catalysts prepared with the Incipient Wetness method.

Prostate cancer is a significant public health concern due to its high incidence and mortality, and that no consensus exists regarding the best form of treatment for any stage of the disease. Prostate cancer mortality can be reduced by the early prostate cancer detection. The earlier the detection the more effective the treatment would be. Prostate cancer screening or early detection has been accomplished applying the digital rectal examination (DRE) , the measurement of serum the prostate specific antigen (PSA), transrectal ultrasonography and combinations of these tests. MS based proteomics and particularly MS-SEDLI-TOF technology have assisted in discovering prostate cancer biomarkers. On the other hand, a major cause of mortality for women is the ovarian cancer. Malignant ovarian tumors are heterogeneous in their biological and clinical behaviour and a greater understanding of how they develop and progress is a prerequisite to successful early detection, screening programs, and treatment modalities. Accordingly, the aims of the present thesis are: (i) To develop a reliable pattern recognition system for the discrimination of healthy from patients with prostate cancer as well as controls from patients with ovarian cancer ,(ii) To develop efficient algorithms in order to handle the large number of features that are extracted from proteomic spectra, (iii) To develop a methodology to facilitate the investigation of the low intensity peaks which are the peaks in which biologists are mostly interested in, (iv) To propose potential biomarkers for discriminating healthy from prostate cancer cases and healthy from ovarian cancer cases . To cope with the above issues and in search of efficient methods for handling proteomic spectra a novel multi classifier pattern recognition methodology has been designed, developed and implemented, for the analysis of prostate and ovarian proteomic data. Furthermore, a novel method for splitting and grouping peaks according to their intensities has been developed to be consistent with biologist interest in investigating low intensity peaks. / Τα δεδομένα πρωτεομικής τα οποία εξάγονται από φασματογράφο μάζας έχουν ως αποτέλεσμα την δημιουργία ενός μονοδιάστατου σήματος το οποίο στον οριζόντιο άξονα έχει τιμές μάζας/φορτίο και στον κατακόρυφο άξονα έχει τις αντίστοιχες τιμές έντασης. Οι τιμές στον οριζόντιο άξονα (μάζα/φορτίο) οι οποίες αντιπροσωπεύουν πεπτίδια ή πρωτεΐνες έχουν ένα εύρος από 0 έως δεκάδες χιλιάδες. Επομένως τα πρωτεομικά φάσματα θεωρούνται ιδιαίτερα πολύπλοκα. Η διαχείριση της πληροφορίας των πρωτεομικών φασμάτων καθώς και η εξαγωγή διαγνωστικών συμπερασμάτων είναι ένα πεδίο ανοιχτό προς έρευνα. Ο καρκίνος του προστάτη αποτελεί την δεύτερη πιο σημαντική αιτία θανάτου στην Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής και τον Καναδά. Η θνησιμότητα που οφείλεται στον καρκίνο του προστάτη μπορεί να μειωθεί από την έγκαιρη πρόγνωσή του. Όσο ποιο έγκαιρη είναι η πρόγνωσή του τόσο ποιο αποτελεσματική είναι η θεραπεία του. Ο προστάτης είναι ένας αδένας που βρίσκεται στο εσωτερικό του σώματος, κάτω από την ουροδόχο κύστη του άνδρα και περιβάλλει την ουρήθρα. Τον αδένα αυτό τον έχει ένας άνδρας ήδη από την στιγμή που γεννιέται. Με την λειτουργία του συμβάλει, στον έλεγχο της ούρησης, το οποίο το πετυχαίνει λόγω της ανατομικής του θέσης, στον εμπλουτισμό του σπέρματος με χρήσιμα και απαραίτητα συστατικά και στη λειτουργία της εκσπερμάτισης. Ο καρκίνος του προστάτη είναι η ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων στον αδένα αυτόν. Τα καρκινικά κύτταρα πολλαπλασιάζονται πολύ πιο γρήγορα από τα φυσιολογικά κύτταρα, και έτσι, η ολοένα αυξανόμενη συγκέντρωσή τους δημιουργεί όγκους. Επιπλέον, τα καρκινικά κύτταρα έχουν την δυνατότητα να μεταφέρονται σε άλλα σημεία του σώματος (κάνουν μετάσταση) και να καταστρέφουν τα υγιή κύτταρα. Η πρωτεομική με την εφαρμογή της φασματογραφίας μάζας έχει βοηθήσει σημαντικά στην πρόγνωση του καρκίνου του προστάτη και στην ανακάλυψη γνωστών βιοδεικτών του καρκίνου του προστάτη όπως είναι το ειδικό αντιγόνο του προστάτη (PSA), η προστατική όξινη φωσφατάση (PAP), το ειδικό πεπτίδιο του προστάτη (PSP) και το ειδικό αντιγόνο μεμβράνης του προστάτη (PSMA). Ο καρκίνος των ωοθηκών είναι μια συνήθεις γυναικολογική κακοήθεια με ποικίλα ιστολογικά χαρακτηριστικά. Είναι η κύρια αιτία θανάτου από καρκίνου ανάμεσα σε όλες τις γυναικολογικές κακοήθειες, καθώς και ο πέμπτος πιο συχνός τύπος καρκίνου μεταξύ γυναικών του δυτικού κόσμου. Η πλειοψηφία των κακοηθών όγκων των ωοθηκών εμφανίζεται σε γυναίκες ηλικίας άνω των 65 χρόνων, ενώ οι καλοήθεις όγκοι είναι συνηθέστεροι σε νεότερης ηλικίας γυναίκες μεταξύ 25 και 45 χρόνων. Λόγω της πολυπαραγοντικής φύσης του καρκίνου, είναι πολύ πιθανό, μια ομάδα βιοδεικτών να είναι πιο ενδεικτικοί για την πρόβλεψη της βιολογικής συμπεριφοράς διαφόρων όγκων, από την χρήση ενός μόνο βιοδείκτη. Το CA-125 είναι ένας δείκτης ο οποίος χρησιμοποιείται για την διάγνωσης και συγκεκριμένα στην πρόγνωση του καρκίνου των ωοθηκών. Η επιβεβαίωση του και αξιοπιστία του βιοδείκτη CA-125 οδήγησε στην ευρέως χρήση του, ως βιοδείκτης για τον καρκίνο των ωοθηκών, καθώς και στην κλινική διάγνωση της ανταπόκρισης του ασθενούς κατά την θεραπεία του καρκίνου. Πρόσφατες προσπάθειες επικεντρώθηκαν στην βελτίωση της διαγνωστικής ακρίβειας του CA-125, είτε χρησιμοποιώντας μόνο τον συγκεκριμένο βιοδείκτη (CA-125), είτε χρησιμοποιώντας τον με νέους βιοδείκτες που έχουν συσχετιστεί με τον καρκίνο των ωοθηκών. Ο βιοδείκτης CA-125 βρίσκεται στο μητρικό γάλα και στο αμνιακό υγρό στις υγιείς γυναίκες. Παρόλα αυτά υπάρχει επίσης σε γυναίκες με γυναικολογικά προβλήματα όπως μητρικό λειομύωμα και ενδομητρίωση μειώνοντας έτσι την ειδικότητα του βιοδείκτη. Επιπροσθέτως άλλοι βιοδείκτες οι οποίοι έχουν βρεθεί είναι οι prostasin, OVX1, CA-15.3, CA-72.4, και inhibin. Έτσι οι στόχοι της παρούσας διατριβής είναι: (i) ο κατάλληλος συνδυασμός των βημάτων, προεπεξεργασίας, εξαγωγής χαρακτηριστικών, επιλογής χαρακτηριστικών και επιλογής ταξινομητή ώστε η διάγνωση να είναι ακριβέστερη από τις υπάρχουσες μεθόδους. (ii) να προταθούν βιοδείκτες (biomarkers) και συγκεκριμένα τιμές φάσματος (μάζας/φορτίου) οι οποίες ενδεχομένως να σχετίζονται με τις ασθένειες προς μελέτη (Καρκίνου του προστάτη και των ωοθηκών). Για την εκπλήρωση των ανωτέρω στόχων σχεδιάστηκαν και αναπτύχθηκαν μεθοδολογίες με στόχο την ακριβή διάκριση των υγειών από ασθενείς με καρκίνο του προστάτη και ωοθηκών. Προτείνονται τιμές μάζας/φορτίο οι οποίες ενδεχομένως να αποτελέσουν χρήσιμους βιοδείκτες για τον καρκίνο του προστάτη και για τον καρκίνο των ωοθηκών. Επίσης υλοποιήθηκε μεθοδολογία για να μπορέσουμε να ερευνήσουμε την διαγνωστική αξία των κορυφών, των πρωτεομικών φασμάτων, με διάφορες τιμές έντασης και κυρίως των χαμηλών, οι οποίες θεωρούνται ως πλούσιες σε πληροφορία από τους βιολόγους.