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Das erste gestellte Ziel war es, die histologischen Strukturen eines Gewebedünnschnittes anhand der aufgenommenen FT-IR-Spektren sichtbar zu machen und diese mit dem konventionell gefärbten Schnitt und der autoradiographischen Aufnahme zu vergleichen. Dazu wurde ein Messsystem bestehend aus einem FT-IR-Spektrometer mit Mikroskop und einem computergesteuerten XY-Tisch aufgebaut und die notwendige Steuer- und Auswerte-Software entwickelt. Es konnte gezeigt werden, dass sich die FT-IR-Spektren mit geeigneten Auswerteverfahren zur Darstellung der histologischen Strukturen nutzen lassen. Dazu wurden zwei verschiedene Methoden eingesetzt, die PCA und die Fuzzy-Clusterung (FCM). Im zweiten Teil dieser Arbeit sollte ein Klassifikations-Algorithmus gefunden werden, mit dessen Hilfe sich Spektren von unbekannten Gewebeproben vorher definierten Modellen zuordnen lassen. Dazu wurde eine Spektren-Datenbank aus mehr als einhundert Gewebeproben angelegt. Aus dieser Datenbank wurden einige zehntausend Spektren ausgewählt und zu Modell-Datensätzen für sechs verschiedene Gewebetypen zusammengefasst. Für die Zuordnung unbekannter Spektren zu diesen Modellen wurde ein SIMCA-Klassifikations-Algorithmus entwickelt sowie ein LDA-Algorithmus eingesetzt. Für beide Methoden wurde die Klassi-fikations-Leistung anhand der Spezifität und Sensitivität bestimmt. Beide Klassifikations-Algorithmen führten zu guten Ergebnissen. Der SIMCA-Algorithmus erreichte eine Spezifität zwischen 97 % und 100 %, sowie eine Sensitivität zwischen 62 % und 78 % (bei einem Vertrauensintervall von 97,5 %). Der LDA-Algorithmus ermöglichte eine etwas bessere Sensitivität von 72 % bis 90 %, auf Kosten der Spezifität, welche zwischen 90 % und 98 % lag. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass sich die FT-IR-Mikrospektroskopie und die vorgestellten Auswerte-Algorithmen sehr gut zur Klassifizierung von Gewebedünnschnitten eignen.

Lake volume and lake depth are important variables that defines a lake and its ecosystem. Sweden has around 100 000 lakes, but only around 8000 lakes has measured data for volume, max- and mean-depth. To collect data for the rest of the lakes is presently too time consuming and expensive, therefore a predictive method is needed. Previous studies by Sobek et al. (2011) have found a model predicting lake volume from map-derived parameters with high degrees of explanation for mean volume of 15 lakes or more. However, the predictions for one individual lake, as well as max- and mean-depth, were not accurate enough. The purpose with this study was to derive better models based on new map material with higher resolution. Variables used was derived using GIS-based calculations and then analyzed with multivariate statistical analysis with PCA, PLS-regression and multiple linear regression. A model predicting lake volume for one individual lake with better accuracy than previous studies was found. The variables best explaining the variations in lake volume was lake area and the median slope of an individual zone around each lake (R2=0.87, p<0.00001). Also, the model predicting max-depth from lake area, median slope of an individual zone around each lake and height differences in the closest area surrounding each lake, had higher degrees of explanation than in previous studies (R2=0.42). The mean-depth had no significant correlation with map-derived parameters, but showed strong correlation with max-depth. Reference Sobek, S., Nisell, J. & Fölster J. (2011). Predicting the volume and depths of lakes from map-derived parameters. Inland Waters, vol. 1, ss. 177-184.

Die Dissertation befasste sich mit der Entwicklung einer neuen diagnostischen Methode für in-situ-Gewebeuntersuchungen. Der Ansatzpunkt war die Untersuchung von pathologischen Veränderungen im Gewebe, die sich biochemisch in den Zellen widerspiegeln und deshalb mit schwingungsspektroskopischen Methoden, wie der IR-Spektroskopie, erfassbar sind. Das Ziel der Arbeit war die IR-spektroskopische Charakterisierung und Klassifizierung von benignen, präkanzerösen und malignen Geweben mittels chemometrischer Algorithmen auf der Basis multivariater Informationen der IR-Spektren. Um komplexe spektrale Veränderungen zu charakterisieren und die Ergebnisse statistisch abzusichern, ist für jeden Gewebetyp eine Vielzahl an Spektren erforderlich. Daher wurde zur Spektrenakkumulation das IR-mikrospektroskopische Imaging mittels Focal Plane Array Detektor (FPA) genutzt. Die Herausforderung liegt in der Datenanalyse. Der große Datenumfang macht die Anwendung multivariater Algorithmen notwendig. Angewendet wurden Clusteralgorithmen zur Spektrendifferenzierung und die SIMCA (Soft Independent Modelling of Class Analogies) zur Spektrenklassifizierung. Die Validierung der Ergebnisse erfolgt über die histologische Untersuchung der nach der spektroskopischen Messung gefärbten Gewebedünnschnitte. Die genaue Vorgehensweise bei der Auswertung wird in dieser Arbeit anhand humaner Gewebeproben dargestellt. Die untersuchten Plattenepithelkarzinome und Adenokarzinome gehören zu den epithelialen Tumoren, die oralen bzw. zervikalen Ursprungs sind. Die Übertragbarkeit der spektralen Modelle wurde mit Gewebeproben mehrerer Patienten innerhalb einer und zwischen verschiedenen Tumorarten untersucht. Das ist ein erster Schritt zum Einsatz spektroskopischer Methoden in der medizinischen Forschung und Diagnostik.

Das erste gestellte Ziel war es, die histologischen Strukturen eines Gewebedünnschnittes anhand der aufgenommenen FT-IR-Spektren sichtbar zu machen und diese mit dem konventionell gefärbten Schnitt und der autoradiographischen Aufnahme zu vergleichen. Dazu wurde ein Messsystem bestehend aus einem FT-IR-Spektrometer mit Mikroskop und einem computergesteuerten XY-Tisch aufgebaut und die notwendige Steuer- und Auswerte-Software entwickelt. Es konnte gezeigt werden, dass sich die FT-IR-Spektren mit geeigneten Auswerteverfahren zur Darstellung der histologischen Strukturen nutzen lassen. Dazu wurden zwei verschiedene Methoden eingesetzt, die PCA und die Fuzzy-Clusterung (FCM). Im zweiten Teil dieser Arbeit sollte ein Klassifikations-Algorithmus gefunden werden, mit dessen Hilfe sich Spektren von unbekannten Gewebeproben vorher definierten Modellen zuordnen lassen. Dazu wurde eine Spektren-Datenbank aus mehr als einhundert Gewebeproben angelegt. Aus dieser Datenbank wurden einige zehntausend Spektren ausgewählt und zu Modell-Datensätzen für sechs verschiedene Gewebetypen zusammengefasst. Für die Zuordnung unbekannter Spektren zu diesen Modellen wurde ein SIMCA-Klassifikations-Algorithmus entwickelt sowie ein LDA-Algorithmus eingesetzt. Für beide Methoden wurde die Klassi-fikations-Leistung anhand der Spezifität und Sensitivität bestimmt. Beide Klassifikations-Algorithmen führten zu guten Ergebnissen. Der SIMCA-Algorithmus erreichte eine Spezifität zwischen 97 % und 100 %, sowie eine Sensitivität zwischen 62 % und 78 % (bei einem Vertrauensintervall von 97,5 %). Der LDA-Algorithmus ermöglichte eine etwas bessere Sensitivität von 72 % bis 90 %, auf Kosten der Spezifität, welche zwischen 90 % und 98 % lag. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass sich die FT-IR-Mikrospektroskopie und die vorgestellten Auswerte-Algorithmen sehr gut zur Klassifizierung von Gewebedünnschnitten eignen.

The overall aim of this thesis was to identify valid, simple, and inexpensive physical tests that can be used for evaluation of firefighters’ physical work capacity. Paper I included fulltime- and part-time firefighters (n = 193), aged 20-60 years. Perceived physical demands of firefighting work tasks were ranked, and comparisons between subject groups rating were done with the Mann Whitney U-test and Binominal test. Papers II and III included male firefighters and civilian men and women (n = 38), aged 24-57 years. Laboratory and field tests of aerobic fitness, muscle strength and endurance, balance, and simulated firefighting work tasks were performed. Physical capacity comparisons between subject groups were done and bivariate correlations between physical tests and work capacity in the simulated firefighting work tasks analyzed. Paper IV included the same subjects as in Paper II-III (training-set), and additional 90 subjects (prediction-set), aged 20-50 years. Laboratory and field tests of aerobic fitness, muscle strength and endurance and balance, and simulated firefighting work tasks were included. Data from the training-set was used to build models for prediction of firefighters’ physical work capacity, using multivariate statistic. The prediction-set was used to externally validate the selected models. Several work tasks were rated as physically demanding and significant differences (p < 0.05) in ratings were found between full-time and part-time firefighters (Paper I). Significant differences were found between subject groups in physical capacity, and work capacity (p < 0.01) (Paper II-IV). Both laboratory and field tests were significantly (p < 0.01) correlated with work capacity time (Paper II-III). The prediction (R2) and predictive power (Q2) of firefighters’ work capacity (Carrying hose baskets upstairs, Hose pulling, Demolition at or after a fire, Victim rescue, and Carrying hose baskets over terrain) was R2 = 0.74 to 0.91, and Q2 = 0.65 to 0.85, and the external validation ranged between R2: 0.38 to 0.80 (Paper IV). In conclusion, rowing 500 m (s), maximal handgrip strength (kg), endurance bench press (n), running 3000 m (s and s scaled to body weight) upright barbell row (n) and standing broad jump (m) together provides valid information about firefighters’ physical work capacity.

Utredning av lakvattnets ursprung på Brista deponiJoel NordinBrista deponi har uppvisat oväntat höga lakvattenflöden trots att deponin har sluttäckts. Före sluttäckning var genomförd förväntades flödena reduceras till 700 m3 per år från flöden på några tusen m3. Brista deponi är belägen utanför Märsta i Mellansverige.Söder om deponikroppen finns lakvattendammar som är nyrenoverade med täta dukar från vilka förorenat vatten pumpas upp underifrån dammarna. Pumpningen sker då dammduken annars bucklar upp på grund av för högt grundvattentryck. Vattnet som pumpas upp är för påverkat, av främst närsalter, för att direkt släppas ut till recipienten vilket gör att det pumpas in i de befintliga dammarna. Syftet med detta arbete har varit att utreda ursprunget till de höga lakvattenflöden som fortsätter att rinna ut från deponin samt att utreda ursprunget till de föroreningar som pumpas upp underifrån lakvattendammarna.Marken under deponikroppen har undersökts genom att geologin från flera olika befintliga undersökningar och flygfoton har bearbetats i ArcMap och lagts in i programvaran Rockworks. I programvaran har en modell byggts upp och tvärsektioner över marken tagits ut och tolkats tillsammans med grundvattenytor. Utifrån modellen i Rockworks framkommer det att huvuddräneringen under deponikroppen ligger lågt i förhållande till dräneringen runt deponikroppen. Denna information tillsammans med att deponin inte har någon tät botten har lett till en slutsats att den huvudsakliga anledningen till de höga lakvattenflödena är inträngande grundvatten.Det påverkade vattnet under lakvattendammarna har undersökts med hjälp av programvarorna SIMCA, Rockworks och genom att studera analysserier av provtagningar på vattnet som pumpas upp och vatten från provpunkter på anläggningen. I SIMCA har analysserier lagts in från olika provpunkter i området t.ex. grundvattenrör, och en principalanalys genomfördes för att hitta mönster i föroreningsnivåer. Rockworks användes för att se relationen mellan dammarna, grundvattnet och geologin. Efter sammanställning av kemin, där närsalter varit den kraftigaste föroreningen, tillsammans med analys av redoxförändring, har de olika delarna från SIMCA och Rockworks vägts ihop med kemin. Sammanvägningen gav slutsatsen att det påverkade vattnet under lakvattendammarna härstammar ifrån tiden före lakvattendammarna renoverats och belagts med täta dukar. / Investigation of leachate water origin at the Brista landfillJoel NordinBrista landfill has showed unexpectedly high volumes of leachate out from the landfill even though it has been covered. Before the cover over the landfill was done, leachate volumes were expected to be 700 m3 after the cover would be finished compared to leachate volumes of a couple of thousand m3. Brista landfill is situated south of the city Märsta, in the middle part of Sweden.South of the landfill are newly renovated leachate ponds where polluted water is pumped up from beneath the ponds. The water is pumped up due to high pressure from the groundwater which makes the liner to buckle up if the water is not removed. The water is too polluted, mostly by nutrients, to be released to the recipient directly and is therefore pumped in to the ponds. The purpose of this project has been to investigate the origin of the high volumes leachate water from the landfill and to find an answer to the origin of the polluted water under the leachate ponds.The ground beneath the landfill has been investigated by putting the geology from several old investigations and aerial photos together in ArcMap and exported that information to Rockworks. With the help of Rockworks a model was build and cross sections of the soil could be produced with levels of the groundwater. From the cross sections, it can be seen that the main drainage under the landfill body is lower than the drainage that is around the landfill body. This information together with the information that the landfill doesn’t have any liner in the bottom, have concluded in the conclusion that the main reason of the high volumes of leachate water is due to groundwater intrusion.The polluted water beneath the leachate ponds have been investigated with the software SIMCA, Rockworks and by studying the test results from analyses of the water from different sample points on the facility, compared to the water that is pumped up. In the software SIMCA the test results from the different sample points, as groundwater wells, was imported and a principal component analysis was done to find patterns in the pollutants. Rockworks was used to see the relation between the ponds, geology and the groundwater. After revision of the chemistry, where nutrients were the biggest problem, together with studies of the redox change, the different parts from SIMCA and Rockworks has been weighted together with the chemistry. The parts combined led to a conclusion that the polluted water beneath the leachate ponds is derived from the time before the ponds was renovated and installed with liners.

<p>As secondary colorectal liver cancer is the most widespread malignancy in patients with colorectal cancer, the main aim of this study is to identify and differentiate between benign and malignant secondary colorectal liver cancer tissue. Low energy X-ray interaction techniques were used. XRF and coherent scattering data were collected for all 24 normal and 24 tumour matched pair tissues. Measurements of these parameters were made using a laboratory experimental set-up comprising a Mo X-ray tube, Si Drift detector and Scintillation (NaI) detector.</p> <p>Twelve elements of interest were statistically explored for normal and tumour samples. Comparing normal and tumour tissues, statistically significant differences have been determined for K, Ca, Cr, Fe, Cu, Zn, Br and Rb. However, for P, S, As and Se, no statistically significant differences have been found.</p> <p>Coherent scatter profiles were collected and fitted for all the samples and three peaks were observed at momentum transfer values: adipose peak: 1.1 nm^-1, fibrous peak: 1.6 nm^-1 and water content peak: 2.2 nm^-1. The Amplitude, FWHM and area under these peaks were statistically analysed. These parameters were found to be significantly higher in secondary colorectal liver tumour compared to surrounding normal liver tissue for both fibrous and water content peaks. However, no significant differences were found for adipose peak parameters.</p> <p>Multivariate analysis was performed using the XRF, coherent scatter and elemental ratios data separately and the accuracy of classification results of 20 unknown samples was found. However when all the variables were combined together, the classification models were improved. This study has shown that the XRF and coherent scatter data of normal and secondary colorectal liver cancer are statistically different and the combination of these variables in multivariate analysis has the potential to be used as a method of distinguishing normal liver tissue from the malignant tumour tissue.</p> / Master of Science (MSc)

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