فاطمه پورحسنزاده؛ سید حجت سبزپوشان؛ دانیال نوزادمکوندی
دوره 13، شماره 2 ، شهریور 1398، ، صفحه 159-175
چکیده
سرطان یکی از عوامل اصلی مرگ در دنیای امروز است. مدلهای ریاضی و کامپیوتری میتواند به محققان در درک بهتر این بیماری و بهبود روشهای درمانی فعلی کمک کند. مدلهای جدید ارائه شده ممکن است به معرفی روشهای درمانی جدیدی منجر شود. در این مقاله، یک مدل اتوماتای سلولی شبکهی مربعی از رشد تومور جامد، بدون رگ و ناهمگون با در نظرگرفتن اثر ...
بیشتر
سرطان یکی از عوامل اصلی مرگ در دنیای امروز است. مدلهای ریاضی و کامپیوتری میتواند به محققان در درک بهتر این بیماری و بهبود روشهای درمانی فعلی کمک کند. مدلهای جدید ارائه شده ممکن است به معرفی روشهای درمانی جدیدی منجر شود. در این مقاله، یک مدل اتوماتای سلولی شبکهی مربعی از رشد تومور جامد، بدون رگ و ناهمگون با در نظرگرفتن اثر سیستم ایمنی ارائه شده است. در نظر گرفتن توام ناهمگونی زمانی و مکانی در فرایند رشد که در بسیاری از مدلها در نظر گرفته نشده، یکی از نوآوریهای این مدل است. علاوه بر اندرکنش سلول سالم-تومور، هر سلول تومور در شبکهی مدل میتواند با سلولهای ایمنی در همسایگی خود نیز اندرکنش داشته باشد. فرار و حتی نجات سلول توموری از سلولهای ایمنی و در نظر گرفتن مدلی ساده برای نمایش اثر فراخوانی سیستمهای ایمنی به بافت مورد مطالعه، از دیگر نوآوریهای این مقاله به شمار میرود. در این تحقیق، قوانین تغییر حالات هر سلول با استفاده از مدلی تصادفی تعریف شده است. شبیهسازیها در این مقاله برای دو حالت با/بدون در نظر گرفتن سیستم ایمنی انجام شده است. علاوه بر نمایش گرافیکی دوبعدی رشد، پارامترهای کسر رشد و کسر نکروتیک به عنوان خروجیهای مدل در نظر گرفته شده است. شبیهسازیها نشان میدهد که مدل با ساختار ناهمگون، نتایج سازگارتری با بیولوژی سرطان داشته و با دادههای تجربی انطباق بیشتری دارد. همچنین شبیهسازیها نشان میدهد که تعداد سلولهای موثر ایمنی با دینامیکی مشابه سلولهای توموری افزایش مییابد. در این مقاله همچنین به مقایسهی نتایج حاصل از شبیهسازیها با نتایج مطرح شده در مراجع و بررسی تاثیر پارامترهای مدل در مراحل مختلف رشد از نقطهنظر درمانی پرداخته شده است.
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
سید حجت سبزپوشان؛ فاطمه پورحسنزاده
دوره 11، شماره 1 ، اردیبهشت 1396، ، صفحه 1-18
چکیده
در این مقاله، روشی جدید برای کاهش سرعت رشد تومور بدون رگ پیشنهاد میشود. این یافته میتواند به برنامهریزی درمان و افزایش طول عمر بیماران سرطانی کمک کند. روش پیشنهادی، براساس مدلی برپایة عامل برای رشد تومور بدون رگ است. در این تحقیق، پدیدة فراخوانی سلولهای ایمنی که بهطور معمول پس از شناسایی سلولهای توموری انجام میشود، ...
بیشتر
در این مقاله، روشی جدید برای کاهش سرعت رشد تومور بدون رگ پیشنهاد میشود. این یافته میتواند به برنامهریزی درمان و افزایش طول عمر بیماران سرطانی کمک کند. روش پیشنهادی، براساس مدلی برپایة عامل برای رشد تومور بدون رگ است. در این تحقیق، پدیدة فراخوانی سلولهای ایمنی که بهطور معمول پس از شناسایی سلولهای توموری انجام میشود، در مدل درنظرگرفته شده است. پارامترهای مدل با استفاده از نتایج تجربی و آزمایشگاهی in vivo، بهطور سازگار با بیولوژی سرطان تنظیم میشوند. نتایج نشان میدهند که مدل پیشنهادی میتواند پدیدة رشد تومور بدون رگ را بهطور کیفی و کمی شبیهسازی کند و همچنین ایدهای نو برای کند کردن فرآیند رشد تومور پیشنهاد میکند. براساس این ایده و با درنظر گرفتن دو نوع سلول سرطانی تکثیرشونده ، با افزایش وابستگی احتمال تـکثیر سلولهای تـوموری بـه شرایـط محیـطی، رشد توموری کندتر خـواهد شد.
بیوالکتریک
سید حجت سبزپوشان؛ تینا قدسی اثناعشری؛ فاطمه پورحسن زاده
دوره 11، شماره 1 ، اردیبهشت 1396، ، صفحه 41-49
چکیده
سرطان یکی از مهمترین عوامل مرگومیر در جامعة بشری است؛ از اینرو، دانشمندان همواره به دنبال یافتن روشهای نوین برای مقابله با این بیماری هستند. درک بیشتر از دینامیک تومورهای سرطانی در بدن، کمک قابلتوجهی به این تحقیقات میکند؛ بنابراین ساخت مدلهای دقیق و ساده برای رشد تومور، اهمیت زیادی دارد. مدلهای گوناگونی برای ...
بیشتر
سرطان یکی از مهمترین عوامل مرگومیر در جامعة بشری است؛ از اینرو، دانشمندان همواره به دنبال یافتن روشهای نوین برای مقابله با این بیماری هستند. درک بیشتر از دینامیک تومورهای سرطانی در بدن، کمک قابلتوجهی به این تحقیقات میکند؛ بنابراین ساخت مدلهای دقیق و ساده برای رشد تومور، اهمیت زیادی دارد. مدلهای گوناگونی برای دینامیک رشد سلولهای سرطانی در بدن ارائه شده است. در برخی از مدلها، به اندرکنش انواع سلولها در سیستم سرطانی اشاره شده است. سلولهای موجود در سیستم سرطانی، شامل سلولهای تومور، سالم و سیستم ایمنی میهستند. مدلهای ارائهشدة قبلی که برمبنای این سه جمعیت سلولی بنا شدهاند، بهطور معمول قادر به شبیهسازی رفتارهای آشوبگونه نیستند؛ درحالیکه بیولوژی سرطان، وجود آشوب در این سیستم را تأیید کرده است. در این مقاله، مدلی سه متغیرحالته ارائه شده و نشان داده میشود که بهازای مقادیری از پارامترها، سیستم قادر به شبیهسازی رفتارهای آشوبگونه میاست. پارامترهای مدل، براساس روابط بیولوژیکی تعریف شدهاند و هریک از آنها، نقش خاصی در دینامیک سیستم ایفا میکنند. برای تجزیه و تحلیل نقش پارامترها، بازة مشخصی به هر پارامتر اختصاص داده و با رسم نمودار، دوشاخگی تغییر رفتار سیستم مشاهده شده است. نتایج نشان میدهد، برخی از پارامترها نقش کمتری در رفتار سیستم دارند و با تنظیم بعضی دیگر، میتوان سیستم را به درمان کامل (یعنی تنها سلولهای سالم) هدایت کرد. با تنظیم پارامترهای دیگر نیز میتوان سیستم را بهسوی تومور بدخیم سوق داد. پارامترهای مربوط به معادلة سیستم ایمنی، کمترین تأثیر را در دینامیک سیستم دارند. میتوان با توجه به این یافته گفت، که اعمال روش درمانی، بهطوریکه پارامترهای سیستم ایمنی را تغییر دهد، نقش کمی در درمان خواهد داشت؛ درحالیکه اعمال روش درمانی، بهنحوی که پارامترهای مربوط به سلولهای سالم را تغییر دهد، بیشترین تأثیر را دارد.
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
فاطمه پورحسن زاده؛ سید حجت سبزپوشان؛ علی محمد علیزاده؛ ابراهیم عصمتی
دوره 10، شماره 2 ، شهریور 1395، ، صفحه 99-112
چکیده
سرطان پس از بیماریهای قلبی و تصادفات، سومین عامل اصلی مرگ در ایران است. مدلهای ریاضی و محاسباتی، کمک بزرگی به مطالعة پدیدههای مرتبط با رشد سرطان میکنند. این مدلها، حتی می توانند به بهبود درمانهای فعلی و معرفی روشهای درمانی جدید، منجر شوند. در این مقاله، با استفاده از مفهوم اتوماتای سلولی و با تکیه بر اثر ریزمحیط اطراف ...
بیشتر
سرطان پس از بیماریهای قلبی و تصادفات، سومین عامل اصلی مرگ در ایران است. مدلهای ریاضی و محاسباتی، کمک بزرگی به مطالعة پدیدههای مرتبط با رشد سرطان میکنند. این مدلها، حتی می توانند به بهبود درمانهای فعلی و معرفی روشهای درمانی جدید، منجر شوند. در این مقاله، با استفاده از مفهوم اتوماتای سلولی و با تکیه بر اثر ریزمحیط اطراف تومور، مدلی چندمقیاسه از رشد سرطان معرفی شد. دو شبکة مربعی مجزا، شامل شبکة متابولیک و شبکة سلولی، درنظرگرفته شد. شبکة سلولی دارای چهار حالت سلولی سرطانی تکثیرشونده، سرطانی غیرتکثیرشونده، نکروتیک و سلول سالم میباشد. تغییر حالت سلولها و رشد تومور، در این شبکه انجام میشود. تولید، مصرف و انتشار مواد غذایی، شامل اکسیژن، گلوکز و مواد زائد، شامل اسید لاکتیک، در شبکة متابولیک انجام میشود. در این تحقیق، قوانین تغییر حالات هر سلول با استفاده از مدلی تصادفی و برمبنای سطح غلظت مواد غذایی و زائد، تعیین شده است. در این مقاله، علاوهبر نمایش گرافیکی دوبعدی رشد تومور، پارامترهای کسر رشد و کسر نکروتیک، بهعنوان خروجیهای مدل، درنظرگرفته شدهاند. تغییرات سطح مواد غذایی و زائد در شبکة متابولیک و اثر اسیدیتة محیط بر رشد تومور، در این مقاله گزارش شده است. مدل پیشنهادی در این مقاله، با استفاده از دادههای تجربی in vivoاعتبارسنجی شده است. نتایج، حاکی از توانایی مدل برای شبیهسازی رشد تومور در شرایط خواستهشده میباشد.
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
سید حجت سبزپوشان؛ نیلوفر شهیدی؛ آزاده قجرجزی
دوره 9، شماره 4 ، بهمن 1394، ، صفحه 351-360
چکیده
نوسانات غیر طبیعی پتانسیل عمل (AP)، موجب بروز بیماریهای قلبی در سلول عضله بطنی میشود. نوعی از این نوسانات که بها صطلاح پس دیپولاریزاسیون زود هنگام () نامیده میشود، موضوع تحقیقات گستردهای در زمینه تشخیص و درمان بیماریهای قلبی است. امروزه اگر چه مدلهای سلول بطنی بسیاری ارایه شده است؛ اما ویژگیهای دینامیکی ...
بیشتر
نوسانات غیر طبیعی پتانسیل عمل (AP)، موجب بروز بیماریهای قلبی در سلول عضله بطنی میشود. نوعی از این نوسانات که بها صطلاح پس دیپولاریزاسیون زود هنگام () نامیده میشود، موضوع تحقیقات گستردهای در زمینه تشخیص و درمان بیماریهای قلبی است. امروزه اگر چه مدلهای سلول بطنی بسیاری ارایه شده است؛ اما ویژگیهای دینامیکی همچنان از مسایل ناشناختهای است که نیاز به تحقیقات بیشتری دارد. در این تحقیق با استفاده از تجزیه و تحلیل صفحه فاز یک مدل کمینه سلول بطنی، نشان خواهیم داد که وقوع میتواند ناشی از وقوع دوشاخگیهای هاف همبستر باشد. همچنین نشان خواهیم داد که در طی یک دوره قلبی (سیکل قلبی)، در گذر از یک حالت بدون به یک حالت با، شواهدی از وقوع پدیده آشوب وجود دارد. این یافته، بیانی نو برای رفتاری غیرطبیعی در عضله قلبی است و دینامیک را مطابق با یافتههای تجربی توضیح میدهد. اگرچه این تحقیق روی سلول عضله بطنی انجام شده است؛ اما نتایج بهدست آمده میتواند بر دیگر سیستمهای تحریکپذیر نیز تعمیم داده شود و وقوع نوسانات در اثر تغییر پارامترهای سیستم را پیشبینی کند.
سید حجت سبزپوشان؛ آزاده قجرجزی
دوره 9، شماره 3 ، آذر 1394، ، صفحه 267-282
چکیده
ثابت زمانی مفهومی فیزیکی است که با استفاده از آن، معنا و مفهوم سرعت پاسخدهی یا سرعت عکسالعمل نتیجه میشود. یافتههای تجربی، وابستگی سرعت حرکت دریچههای یونی به ولتاژ غشا را نشانداده است. در این تحقیق، مدلی برای ثابت زمانی ولتاژ غشا در نورون ارائهشده است. مدل پیشنهادی در این مقاله، ابتدا در قالب یک قضیه مطرح شده و سپس ...
بیشتر
ثابت زمانی مفهومی فیزیکی است که با استفاده از آن، معنا و مفهوم سرعت پاسخدهی یا سرعت عکسالعمل نتیجه میشود. یافتههای تجربی، وابستگی سرعت حرکت دریچههای یونی به ولتاژ غشا را نشانداده است. در این تحقیق، مدلی برای ثابت زمانی ولتاژ غشا در نورون ارائهشده است. مدل پیشنهادی در این مقاله، ابتدا در قالب یک قضیه مطرح شده و سپس این قضیه اثباتشده است. این قضیه نشان میدهد که میتوان مورفولوژیهای گوناگون سیر زمانی پتانسیل عمل در یک نورون را با تنظیم پارامترهای مدل پیشنهادی، شبیهسازی کرد. قضیه مطرحشده با ارائة مثالهایی از شبیهسازی سیر زمانی پتانسیل عمل در چند نورون و سلول نمونه، اعتبارسنجی شده است. با توجه به کلیت قضیة ارائهشده، مدل پیشنهادی برای ثابت زمانی میتواند هم برای سیستمهای زیستی و هم برای شبیهسازی در هر سیستم فیزیکی دیگر بهکار رود.
بیومکانیک سلولی / مکانیک سلولی / مکانوبیولوژی
سید حجت سبزپوشان؛ زهرا دانش پرور
دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، ، صفحه 187-200
چکیده
مطالعة آریتمیهای قلبی به جلوگیری و درمان یکی از مهمترین عوامل مرگ انسانها کمک میکند. برای مطالعه آریتمیهای قلبی نیاز به مدلی از پتانسیل عمل سلولی است که علاوه بر نمایش فعالیت الکتریکی طبیعی سلول، قادر به نمایش رفتارهای غیر طبیعی آن نیز باشد. مدلهایی که تاکنون در این زمینه ارائه شده دارای جزئیات و حجم محاسباتی زیادی هستند ...
بیشتر
مطالعة آریتمیهای قلبی به جلوگیری و درمان یکی از مهمترین عوامل مرگ انسانها کمک میکند. برای مطالعه آریتمیهای قلبی نیاز به مدلی از پتانسیل عمل سلولی است که علاوه بر نمایش فعالیت الکتریکی طبیعی سلول، قادر به نمایش رفتارهای غیر طبیعی آن نیز باشد. مدلهایی که تاکنون در این زمینه ارائه شده دارای جزئیات و حجم محاسباتی زیادی هستند و این موضوع سبب کاهش سرعت شبیهسازی آنها شده است. در این مقاله مدل کمینهای با دو متغیر حالت ارائه شده است. این مدل علاوه بر نمایش خصوصیات طبیعی سلول بطنی مانند تحریکپذیری، شکل ظاهری پتانسیل عمل، خاصیت جبران و نمایش اثر محدود کردن جریانهای غشا، میتواند رفتار غیر طبیعی (EAD)را نیز شبیهسازی کند. این مدل ساختاری هدایتی (کندوکتانسی) دارد و شامل دو جریان برایند است که یکی نماینده کل جریانهای ورودی و دیگری نماینده کل جریانهای خروجی از سلول است. تنظیم پارامترهای مدل، با استفاده از الگوریتم تکرار شونده و معیار کمینه مجموع مربعات خطا انجام شده و گسترههای مستعد پارامترها برای بروز رفتار غیرطبیعی EADبا استفاده از روشهای تحلیل سیستمهای دینامیکی غیرخطی تعیین شده است. نتایج به دست آمده منطبق با یافتههای الکتروفیزیولوژیک است. سرعت شبیهسازی مدل مذکور در آرایهای تکبعدی از ده سلول، در مقایسه با مدلهای الکتروفیزیولوژیک، بین 34 تا 112 بار سریعتر تخمین زده شده است.
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
سید حجت سبزپوشان؛ فاطمه پورحسنزاده؛ زهره آگین
دوره 7، شماره 1 ، خرداد 1392، ، صفحه 65-73
چکیده
سالانه تعداد زیادی از انسانها به تومور مغزی مبتلا میشوند. متداولترین و مرگبارترین این تومورها مولتی فرم گلیوبلاستوما (GBM) است. از این رو بررسی و مطالعه رشد GBMیکی از مسائل مورد توجه محققان است. تاکنون مدلهای ریاضی زیادی برای شبیهسازی رشد تومور مغزی GBMارائه شده است. این مدلها به درک بهتر فرایند رشد تومور و درمان آن کمک میکنند. ...
بیشتر
سالانه تعداد زیادی از انسانها به تومور مغزی مبتلا میشوند. متداولترین و مرگبارترین این تومورها مولتی فرم گلیوبلاستوما (GBM) است. از این رو بررسی و مطالعه رشد GBMیکی از مسائل مورد توجه محققان است. تاکنون مدلهای ریاضی زیادی برای شبیهسازی رشد تومور مغزی GBMارائه شده است. این مدلها به درک بهتر فرایند رشد تومور و درمان آن کمک میکنند. در این مقاله یک مدل چهار بعدی برای شبیهسازی رشد تومور مغزی ارائه میشود. در مدل ارائه شده از روش اتوماتای سلولی (CA) استفاده شده است. شبکه CAسه بعدی مورد استفاده، موزائیککاری ورونی است و توزیع نقاط در این شبکه با استفاده از فرایند افزایش ترتیبی تصادفی (RSA) انجام شده است. در این شبکه هر سلول یک کثیرالوجه بوده؛ تعداد وجوه و همسایگیهای هر سلول با سلول دیگر متفاوت است. برای یافتن همسایگی سلولها از مثلثبندی دلانی استفاده شده است. هر سلول در این شبکه میتواند مرده، سرطانی غیرتکثیرشونده، سرطانی تکثیرشونده و یا سالم باشد. تومور شبیهسازی شده توانایی رشد از mm1/0 تا mm25 را دارد. مدل پیشنهادی در چهار مرحله زمانی: کروی، تشخیص اولیه ضایعه، تشخیص بیماری و مرگ ارزشیابی، و نتایج با دادههای تجربی مقایسه شده است. بررسیها نشان میدهد مدل ارائه شده در حالت کلی و به طورمتوسط دارای صحت 85% است.
پردازش سیگنالهای حیاتی
رامتین زرگری مرندی؛ سید حجت سبزپوشان
دوره 6، شماره 4 ، اسفند 1391، ، صفحه 279-285
چکیده
پژوهشهای اخیر در زمینة رایانش نافذ منجر به بهرهگیری از روشهای جدید برای شناسایی فعالیت انسان شده است. یکی از این روشها، الکترواکولوگرافی است که به کمک آن میتوان حرکات چشم را ثبت و با تحلیل الگوهای آن، فعالیتهایی مانند خواندن را شناسایی کرد. الگوی حرکتی خواندن با پردازش سیگنالهای الکترواکولوگرام (EOG) کانال افقی قابل شناسایی ...
بیشتر
پژوهشهای اخیر در زمینة رایانش نافذ منجر به بهرهگیری از روشهای جدید برای شناسایی فعالیت انسان شده است. یکی از این روشها، الکترواکولوگرافی است که به کمک آن میتوان حرکات چشم را ثبت و با تحلیل الگوهای آن، فعالیتهایی مانند خواندن را شناسایی کرد. الگوی حرکتی خواندن با پردازش سیگنالهای الکترواکولوگرام (EOG) کانال افقی قابل شناسایی است؛ بنابراین در این پژوهش فقط از سیگنالهای EOGکانال افقی به جای هر دو کانال افقی و عمودی استفاده شد. با وجود کاهش تعداد کانالها و با بکارگیری الگوریتمی مبتنی بر تطبیق رشتة زمان-پویا (DTW) و استخراج الگوی مرجع خواندن به کمک تبدیل موجک و کدگذاری سیگنال EOG، کارایی دستهبندی دادههای مربوط به خواندن و نخواندن افزایش یافت. نتایج نشان داد که در کنار انحراف معیار کم نرخ شناسایی، بیشترین نرخ شناسایی 4% و میانگین بازخوانی 7% افزایش داشتند که نشاندهندة قابلیت اطمینان بیشتر الگوریتم به شرایط و افراد مختلف در مقایسه با الگوریتمهای پیشین است.
بیومکانیک سلولی / مکانیک سلولی / مکانوبیولوژی
سید حجت سبزپوشان؛ فاطمه پورحسنزاده؛ آذر بادانگیز
دوره 4، شماره 1 ، خرداد 1389، ، صفحه 45-52
چکیده
بافت قلب محیطی تحریک پذیر است. یکی از روش های توصیف انتشار پتانسیل عمل در بافت قلب، استفاده از مدل اتوماتای سلولیست. سرعت اجرای مدل های مبتنی بر اتوماتای سلولی در شبیه سازی های مقیاس بزرگ، یکی از مزایای آن نسبت به روش های مبتنی بر معادلات دیفرانسیل است. مدل های قبلی مبتنی بر اتوماتای سلولی، قادر به حذف لبه های مسطح ایجاد شده در الگوهای ...
بیشتر
بافت قلب محیطی تحریک پذیر است. یکی از روش های توصیف انتشار پتانسیل عمل در بافت قلب، استفاده از مدل اتوماتای سلولیست. سرعت اجرای مدل های مبتنی بر اتوماتای سلولی در شبیه سازی های مقیاس بزرگ، یکی از مزایای آن نسبت به روش های مبتنی بر معادلات دیفرانسیل است. مدل های قبلی مبتنی بر اتوماتای سلولی، قادر به حذف لبه های مسطح ایجاد شده در الگوهای حاصل نیستند و یا همسایگی های بزرگی دارند. به علاوه در مدل های قبلی تلاشی برای تطبیق الگوی هندسی پتانسیل عمل بطنی با پتانسیل عمل واقعی نشده است. در این مقاله مدلی ارائه شده است که با حداقل همسایگی، از تولید لبه های مسطح جلوگیری می کند. همچنین با تقریب خطی از مدل الکتروفیزیولوژیکی معروف، الگوی هندسی پتانسیل عمل نیز در مدل برآورد می شود.