Αναδρομική Εκτίμηση Παραμέτρων σε Γραμμικά και Μη Γραμμικά Μοντέλα Εφαρμογές στην πρόβλεψη ανάπτυξης καρκινικών όγκων και την παρακολούθηση της θαλάσσιας κίνησης

Πατμανίδης, Σπυρίδων

dc.contributor.author	Πατμανίδης, Σπυρίδων	el
dc.date.accessioned	2019-04-04T08:13:59Z
dc.date.available	2019-04-04T08:13:59Z
dc.date.issued	2019-04-04
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48573
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.3079
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αναδρομική Εκτίμηση Παραμέτρων	el
dc.subject	Γραμμικά Μη Γραμμικά Συστήματα	el
dc.subject	Μέγιστη Πιθανοφάνεια	el
dc.subject	Μοντελοποίηση Πρόβλεψη Ανάπτυξης Καρκινικών Όγκων	el
dc.subject	Παρακολούθηση Θαλάσσιας Κίνησης	el
dc.subject	Recursive Parameter Estimation	en
dc.subject	Linear Nonlinear Systems	el
dc.subject	Maximum Likelihood	el
dc.subject	Tumor growth modeling and prediction	el
dc.subject	Maritime Surveillance	el
dc.title	Αναδρομική Εκτίμηση Παραμέτρων σε Γραμμικά και Μη Γραμμικά Μοντέλα Εφαρμογές στην πρόβλεψη ανάπτυξης καρκινικών όγκων και την παρακολούθηση της θαλάσσιας κίνησης	el
dc.title	Recursive Parameter Estimation on Linear and Nonlinear Models Applications on prediction of tumor growth and maritime surveillance	en
dc.contributor.department	Τομέας Σημάτων Ελέγχου και Ρομποτικής - Εργαστήριο Συστημάτων Αυτόματου Ελέγχου	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Θεωρία Εκτίμησης	el
heal.classification	Βιοϊατρική Μηχανική	el
heal.classification	Estimation Theory	en
heal.classification	Biomedical Engineering	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-03-14
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η εφαρμογή τεχνικών αναδρομικής εκτίμησης παραμέτρων σε γραμμικά και μη γραμμικά μοντέλα μέσω της αξιοποίησης της πληροφορίας που προσφέρουν οι διαθέσιμες παρατηρήσεις του συστήματος. Στην διατριβή αυτή μελετήθηκαν δύο εφαρμογές. Η πρώτη αφορά τη μοντελοποίηση της ανάπτυξης καρκινικών όγκων και τη δυνατότητα πρόβλεψης της μελλοντικής τους εξέλιξης με βάση τις διαθέσιμες μετρήσεις του όγκου τους. Η δεύτερη αφορά την παρακολούθηση της θαλάσσιας κίνησης, την ανίχνευση μη κανονικών συμπεριφορών στην κίνηση των πλοίων και τη δυνατότητα πρόβλεψης της μελλοντικής τους πορείας. Όσον αφορά τη μοντελοποίηση της ανάπτυξης καρκινικών όγκων, παρουσιάζεται μια μεθοδολογία για την εκτίμηση των αγνώστων παραμέτρων του μη γραμμικού μοντέλου Gompertz, το οποίο είναι πολύ δημοφιλές στη βιβλιογραφία για την μακροσκοπική περιγραφή της ανάπτυξης καρκινικών όγκων. Το μοντέλο αυτό χαρακτηρίζεται από δυο παραμέτρους που αντιπροσωπεύουν τον ρυθμό αύξησης και την φέρουσα χωρητικότητα του καρκινικού όγκου. Σύμφωνα με στοιχεία που προκύπτουν από διάφορες μελέτες είναι πολύ πιθανό αυτές οι δύο παράμετροι να είναι εξατομικευμένες για κάθε ασθενή. Παρόλα αυτά, στη βιβλιογραφία, λόγω της δυσκολίας για ταυτόχρονη εκτίμηση και των δυο παραμέτρων, συνηθίζεται η φέρουσα χωρητικότητα να θεωρείται γνωστή και σταθερή ανάλογα με το είδος του οργανισμού (π.χ. άνθρωπος, ποντίκι, κλπ.) στο οποίο συναντάται ο καρκίνος. Η μεθοδολογία που παρουσιάζεται στην παρούσα διατριβή προτείνει την περιγραφή της ανάπτυξης του καρκινικού όγκου μέσω ενός στοχαστικού μοντέλου που βασίζεται στην εξίσωση Gompertz, τη θεώρηση τόσο του ρυθμού αύξησης όσο και της φέρουσας χωρητικότητας σαν μεταβλητές παραμέτρους και την εκτίμηση τους με τη χρήση τεχνικών που βαζίζονται την αρχή της Μέγιστης Πιθανοφάνειας. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων δείχνουν ότι οι τεχνικές που εφαρμόστηκαν είναι σε θέση να εκτιμήσουν με μεγάλη ακρίβεια τις άγνωστες παραμέτρους στα συνθετικά δεδομένα και να δώσουν στην πλειοψηφία των περιπτώσεων καλύτερες εκτιμήσεις της μελλοντικής εξέλιξης των όγκων σε σχέση με την συνήθη μεθοδολογία που προτείνεται στη βιβλιογραφία όσον αφορά τα πειραματικά δεδομένα. Για την παρακολούθηση της θαλάσσιας κίνησης και την ανίχνευση των μη κανονικών συμπεριφορών στην κίνηση των πλοίων, αρχικά ορίστηκε ένα πλήθος από συμπεριφορές οι οποίες θεωρήθηκαν μη κανονικές. Στη συνέχεια αναπτύχθηκε μια εφαρμογή λογισμικού, η οποία χρησιμοποιεί δεδομένα από το Σύστημα Αυτόματης Αναγνώρισης με το οποίο είναι εξοπλισμένα τα πλοία και ανιχνεύει τις μη κανονικές συμπεριφορές. Επιπλέον, έγινε χρήση Γραμμικών Αυτοπαλίνδομων μοντέλων για την εκτίμηση της μελλοντικής τροχιάς των πλοίων με βάση την παρελθοντική τους πορεία και τις γεωγραφικές θέσεις στις οποίες βρέθηκαν. Οι προβλέψεις αυτές χρησιμοποιήθηκαν επίσης για την ανίχνευση μη κανονικών συμπεριφορών από το λογισμικό που αναπτύχθηκε. Το λογισμικό αυτό εφαρμόστηκε επιτυχώς στην πράξη, σε δεδομένα που συλλέχθηκαν από πλοία στον Σαρωνικό Κόλπο.	el
heal.sponsor	μέσω χορήγησης υποτροφίας ΕΛΚΕ ΕΜΠ	el
heal.advisorName	Παπαβασιλόπουλος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Μαραγκός, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Χαραλαμπίδης, Αλέξανδρος	el
heal.committeeMemberName	Κουτσούρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ματσόπουλος, Γιώργος	el
heal.committeeMemberName	Νικήτα, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Σταφυλοπάτης, Ανδρέας Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	140
heal.fullTextAvailability	true