فصل نامه علمی پژوهشی مهندسی پزشکی زیستی

آنالیز حرکت انسان

اثر پیشرفت بیماری پارکینسون بر ویژگی‌های آشوبی RQA

علی مالکی؛ الهام حسنی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 06 آذر 1401

چکیده

بیماری پارکینسون یک بیماری تخریب‌کننده عصبی است که باعث اختلالات حرکتی شدیدی از جمله برادی‌کینزی، سفتی و لرزش می‌شود. هیچ درمانی برای بیماری پارکینسون وجود ندارد و تنها می‌توان با علائم آن مقابله کرد. تشخیص بیماری پارکینسون با استفاده از مقیاس جهانی سطح‌بندی MDS-UPDRS صورت می‌گیرد. در این مقیاس، چهار سطح جزئی، خفیف، متوسط و شدید برای ... بیشتر بیماری پارکینسون یک بیماری تخریب‌کننده عصبی است که باعث اختلالات حرکتی شدیدی از جمله برادی‌کینزی، سفتی و لرزش می‌شود. هیچ درمانی برای بیماری پارکینسون وجود ندارد و تنها می‌توان با علائم آن مقابله کرد. تشخیص بیماری پارکینسون با استفاده از مقیاس جهانی سطح‌بندی MDS-UPDRS صورت می‌گیرد. در این مقیاس، چهار سطح جزئی، خفیف، متوسط و شدید برای بیماری تعریف می‌شود که آزمون نواخت انگشتان یکی از موارد مقیاس سطح‌بندی است. نگاشت‌ بازرخداد و ویژگی‌های RQA، ابزاری برای توصیف رفتار سامانه‌های آشوبناک و آشکار ساختن الگوهای پنهان در پویایی سامانه می‌باشند. در این مقاله، اثر پیشرفت سطح بیماری پارکینسون بر ویژگی‌های آشوبی RQA مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور، از مجموعه دادگان شتاب‌سنج نصب شده روی دست حین انجام آزمون نواخت انگشت استفاده شده که شامل 67 داده سالم، 54 داده سطح یک، 66 داده سطح دو، 59 داده سطح سه و 14 داده سطح چهار بیماری است. پس از انجام پیش‌پردازش، نگاشت‌های بازرخداد دادگان رسم و ویژگی‌های RQA آن‌ها محاسبه شد. الگوهای نگاشت‌های بازرخداد شامل نقاط بازرخداد مجزا، خطوط قطری، خطوط عمودی، مربع‌های سیاه رنگ و نوارهای سفید رنگ افقی و عمودی بررسی شدند. طبق نتایج به دست آمده، الگوهای نگاشت‌های بازرخداد دارای تفاوت‌های معناداری در بین سطوح مختلف بیماری پارکینسون بودند. بنابراین می‌توان از ویژگی‌های RQA برای تعیین خودکار سطح بیماری پارکینسون بهره برد.

مشاهده مقاله

آنالیز حرکت انسان

استفاده از تغییرات مرکز جرم جهت بررسی تعادل افراد دارای اختلاف طول پا در هنگام بالا رفتن از پله

سید مهران آیتی نجف‌آبادی؛ علیرضا هاشمی اسکویی؛ سید مسعود رفیعایی

دوره 15، شماره 2 ، شهریور 1400، ، صفحه 141-150

چکیده

حفظ تعادل در حرکت‌های روزمره از جمله حرکت روی پله، یکی از مشکلات افراد دارای اختلاف طول پا است. این افراد برای جبران تفاوت طول دو پا، الگوی حرکت خود را از حالت عادی تغییر میدهند. در اثر تغییر الگوی حرکت، مختصات مرکز جرم بدن که یکی از عوامل مهم در حفظ تعادل است، تغییر میکند. برای تصحیح الگوی حرکت، استفاده از روشهای اصلاحی مانند ... بیشتر حفظ تعادل در حرکت‌های روزمره از جمله حرکت روی پله، یکی از مشکلات افراد دارای اختلاف طول پا است. این افراد برای جبران تفاوت طول دو پا، الگوی حرکت خود را از حالت عادی تغییر میدهند. در اثر تغییر الگوی حرکت، مختصات مرکز جرم بدن که یکی از عوامل مهم در حفظ تعادل است، تغییر میکند. برای تصحیح الگوی حرکت، استفاده از روشهای اصلاحی مانند به کار بردن کفی جبران کننده تجویز میشود. هدف این مطالعه بررسی تغییرات مرکز جرم، با و بدون استفاده از کفی در افراد دارای اختلاف طول پا در بالا رفتن از پله است. در این مطالعه حرکت 20 شرکت کننده در هنگام بالا رفتن از پله در دو گروه افراد سالم و افراد دارای کوتاهی پا توسط سیستم سه‌بعدی آنالیز حرکت ثبت شده است. تغییرات زوایای مفاصل لگن، زانو و مچ پا با مدل 7 عضوی از روش اویلر محاسبه شده، سپس ماتریسهای دوران و انتقال اندامها به دست آمده و با استفاده از آنها بازوی ممانهای عضوها تعیین شده است. تغییرات مرکز جرم در سه جهت از روش مجموع ممانهای کل بدن به دست آمده است. تغییرات بین گروه آزمون و کنترل با استفاده از آزمون آماری t مستقل و زوجی در سطح اطمینان 95% مقایسه شده است. نتایج نشان داده که جابه‌جایی مرکز جرم در هر سه جهت برای افراد دارای اختلاف طول پا از نظر آماری به طور معناداری متفاوت از افراد سالم بوده (05/0p<) و تنها دامنه‌ی حرکتی مرکز جرم افراد دارای عارضه در محور عمودی تفاوت معنیداری از خود نشان نداده است (05/0p>). بر اساس یافتههای این تحقیق میتوان نتیجه گرفت که در بالا رفتن از پله، استفاده از کفی جبران کننده توسط افراد دارای اختلاف طول پا به تنهایی نمیتواند تغییرات مرکز جرم به عنوان یکی از شاخصه‌های سنجش تعادل را مانند افراد عادی بهبود بخشد.

آنالیز حرکت انسان

بازسازی و تحلیل خطای حرکات صفحه‌ای بدن انسان با استفاده از حداقل یک مارکر با نصب آزاد روی هر قطعه

فاطمه اکبری‌فر؛ محمدهادی هنرور؛ مصطفی حاج‌لطفعلیان

دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، ، صفحه 1-11

چکیده

یافتن موقعیت مرکز دوران برای تعریف محور آناتومیکی سیستم اسکلتی و در مطالعات بیومکانیکی برای محاسبهی کینماتیک مفاصل ضروری است. برای این منظور میتوان از روشهای پیشبین و عمل‌کردی استفاده کرد. در روشهای پیشبین از معادلات رگرسیونی حاصل از اندازهگیریهای آنتروپومتریکی و در روشهای عمل‌کردی از حرکت نسبی اندامهای ... بیشتر یافتن موقعیت مرکز دوران برای تعریف محور آناتومیکی سیستم اسکلتی و در مطالعات بیومکانیکی برای محاسبهی کینماتیک مفاصل ضروری است. برای این منظور میتوان از روشهای پیشبین و عمل‌کردی استفاده کرد. در روشهای پیشبین از معادلات رگرسیونی حاصل از اندازهگیریهای آنتروپومتریکی و در روشهای عمل‌کردی از حرکت نسبی اندامهای مجاور مفصل برای یافتن مرکز آنی دوران استفاده میشود. هدف از این مطالعه فرموله کردن الگوریتم برازش دایره به عنوان روشی عملیاتی با دو روش حل تحلیلی و بهینهسازی است. به منظور ارزیابی الگوریتم، تحلیل خطا به دو روش تحلیلی و عددی انجام شده و عوامل موثر در خطای تخمین موقعیت مرکز دوران مانند انحراف از معیار خطای سیستم دادهبرداری (σ)، زاویهی دوران (α) و فاصله‌ی نشانگر از مرکز دوران (r) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از وجود همبستگی بالا (99/0=r) بین دو روش حل تحلیلی و عددی بوده که صحت تحلیل خطا را اثبات کرده است. از بین دو روش حل تحلیلی و بهینهسازی که در این مطالعه بررسی شده است، روش بهینهسازی با توجه به دقت تخمین مطلوبتر در مقادیر پایین α، تاثیرپذیری کم‌تر در مقادیر بالای σ و سرعت بالا در حل مساله، میتواند در مطالعات بیومکانیکی برای بازسازی حرکات انسان مورد توجه قرار گیرد. با گسترش استفاده از روشهای عمل‌کردی میتوان نیاز به مارکرگذاری نشانههای آناتومیکی را از بین برد و زمینهساز تحولی جدید در دادهبرداری حرکتی شد.

آنالیز حرکت انسان

بررسی تغییرات سه‌بعدی زوایای مفاصل اندام تحتانی افراد دارای اختلاف طول پا در هنگام بالا رفتن از پله با و بدون استفاده از کفی جبران کننده

سید مهران آیتی نجف‌آبادی؛ علیرضا هاشمی اسکویی؛ سید مسعود رفیعایی

دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، ، صفحه 73-85

چکیده

افرادی که از اختلاف طول پا ناشی از کوتاهی یک طرف اندام تحتانی رنج میبرند، به دلیل به کار بردن مکانیسمهای جبرانی، الگوی حرکت خود را تغییر میدهند. برای بازگرداندن الگوی حرکت به حالت نرمال، استفاده از روشهای اصلاحی مانند به کار بردن کفی جبران کننده تجویز میشود. بنابراین آگاهی از تغییرات حرکتی با و بدون استفاده از کفی ... بیشتر افرادی که از اختلاف طول پا ناشی از کوتاهی یک طرف اندام تحتانی رنج میبرند، به دلیل به کار بردن مکانیسمهای جبرانی، الگوی حرکت خود را تغییر میدهند. برای بازگرداندن الگوی حرکت به حالت نرمال، استفاده از روشهای اصلاحی مانند به کار بردن کفی جبران کننده تجویز میشود. بنابراین آگاهی از تغییرات حرکتی با و بدون استفاده از کفی میتواند در طراحی روشهای درمانی به این افراد کمک کند. هدف از این مطالعه بررسی تغییرات سینماتیک اندام تحتانی، با و بدون استفاده از کفی در افراد دارای کوتاهی پا در بالا رفتن از پله است. در این مطالعه حرکت 20 شرکت کننده در هنگام بالا رفتن از پله در دو گروه افراد سالم و افراد دارای کوتاهی پا توسط سیستم سه‌بعدی آنالیز حرکت ثبت شده است. تغییرات زوایای سه مفصل لگن، زانو و مچ پا با مدل 7 عضوی از روش اویلر محاسبه شده و با استفاده از آزمون آماری t مستقل و زوجی در سطح اطمینان 95% مقایسه شده است. نتایج نشان داده است که بین افراد سالم و کوتاه پای بدون کفی، تفاوت معنیداری وجود دارد. افراد بیمار دارای باز شدن بیش‌تر زانو، لگن و مچ پا در لحظه‌ی تماس اولیه و لحظه‌ی جدا شدن پا از پله در صفحه‌ی ساجیتال، دامنه‌ی حرکتی بیش‌تر و نزدیک شدن کم‌تر پا در تماس اولیه با پله برای زانو و لگن در صفحه‌ی فرونتال و چرخش داخلی و خارجی بیش‌تر لگن و مچ پا به ترتیب در تماس اولیه و لحظه‌ی جدا شدن پا از پله در صفحه‌ی عرضی، نسبت به افراد سالم هستند (05/0p< ). پس از استفاده از کفی، تنها بیشینه‌ی دور شدن و نزدیک شدن لگن و مچ پا، بیشینه‌ی چرخش داخلی و مقدار زاویه در تماس اولیه و جدا شدن زانو و مچ پا بین دو گروه آزمون وکنترل تفاوت معنیداری نشان نداده است (05/0p> ). بنابراین استفاده از کفی میتواند بسیاری از تغییرات الگوی حرکت مفاصل تحتانی را به حالت طبیعی برگرداند.

آنالیز حرکت انسان

بررسی قابلیت اطمینان پارامترهای سینماتیکی زانو و نیروی عکس‌العمل پا در افراد با آسیب لیگامان متقاطع قدامی هنگام بالا رفتن از پله

مریم حاجی‌زاده؛ علیرضا هاشمی اسکویی؛ فرزان قالیچی

دوره 11، شماره 3 ، آبان 1396، ، صفحه 201-210

چکیده

پارگی لیگامان صلیبی قدامی، یکی از آسیبهای رایج زانو در افراد جوان به شمار می‌رود. در مورد پیامدهای پارگی این لیگامان در دوران پساآسیب، به مواردی چون لقی زانو، ناپایداری فعال زانو و ابتلا به آرتروز زودرس اشاره شده است. کنترل جابه‌جایی قدامی تیبیا و چرخش محوری تیبیا-فمورال زانو از وظایف اصلی لیگامان متقاطع قدامی میباشد. بنابراین، ... بیشتر پارگی لیگامان صلیبی قدامی، یکی از آسیبهای رایج زانو در افراد جوان به شمار می‌رود. در مورد پیامدهای پارگی این لیگامان در دوران پساآسیب، به مواردی چون لقی زانو، ناپایداری فعال زانو و ابتلا به آرتروز زودرس اشاره شده است. کنترل جابه‌جایی قدامی تیبیا و چرخش محوری تیبیا-فمورال زانو از وظایف اصلی لیگامان متقاطع قدامی میباشد. بنابراین، در غیاب لیگامان قدامی، حفظ پایداری زانو از طریق تغییرات سینماتیکی و به کارگیری مکانیزمهای جبرانی حرکتی در حین انجام فعالیتهای مختلف میسر میشود. هدف از این مطالعه بررسی قابلیت اطمینان و تکرارپذیری درونجلسهای این پارامترها برای آزمونهای تکراری بالارفتن از پله بوده است. برای این منظور، پانزده بیمار با آسیب یکطرفهی لیگامان متقاطع قدامی در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفتند. مارکرهای 10- 8 تایی روی هر عضو از اندام تحتانی این افراد نصب شد، و برای ضبط فعالیت افراد در حین بالارفتن از ساختار پله با چهار گام، از دستگاه آنالیز حرکت 10-دوربینه، بهره گرفته شد. با استفاده از نتایج سینماتیکی و سینتیکی به دست آمده در نقاط کلیدی متناظر، قابلیت اطمینان پارامترهای سینماتیکی و نیروی عکسالعمل زمین، از طریق ضریب همبستگی درونردهای (ICC)، و پارامتر خطای اندازه‌گیری استاندارد (SEM)، محاسبه و ارزیابی شد. نتایج این مطالعه بیان‌گر قابل اطمینان و تکرارپذیر بودن زوایای چرخشی تیبیا-فمورال زانو و نیروی عکسالعمل زمین در افراد با آسیب لیگامان قدامی هنگام بالارفتن از پله می‌باشد. مقادیر قابلیت اطمینان (ICC)، در هر دو پای آسیبدیده و سالم مشابه، و در محدوده‌ی (98/0-59/0) برای پارامترهای سینماتیکی و نیروی عکسالعمل زمین به دست آمد.

آنالیز حرکت انسان

تأثیر سرعت راه رفتن بر ویژگی‌های حرکت در طول یک گام

غزاله سلیمانی؛ مهران عمادی اندانی؛ حمید رضا مراتب؛ فریبا بهرامی

دوره 9، شماره 4 ، بهمن 1394، ، صفحه 361-374

چکیده

راه رفتن از پرکاربردترین حرکات انسانی است؛ از اینرو مطالعة عوامل اثرگذار بر این حرکت، همواره مورد توجه بوده است. از آن جا که سرعت به‌عنوان یک اختلال فیزیکی بر ابعاد مختلف راه رفتن تاثیر می‌گذارد، هدف این مطالعه نیز بررسی و تحلیل اثر سرعت بر ویژگی‌های فیزیکی و فیزیولوژیکی است. این تحلیل بر مبنای پردازش اطلاعات به‌دست‌آمده از ... بیشتر راه رفتن از پرکاربردترین حرکات انسانی است؛ از اینرو مطالعة عوامل اثرگذار بر این حرکت، همواره مورد توجه بوده است. از آن جا که سرعت به‌عنوان یک اختلال فیزیکی بر ابعاد مختلف راه رفتن تاثیر می‌گذارد، هدف این مطالعه نیز بررسی و تحلیل اثر سرعت بر ویژگی‌های فیزیکی و فیزیولوژیکی است. این تحلیل بر مبنای پردازش اطلاعات به‌دست‌آمده از یک گام، قرار گرفته است. مطالعه روی 32 آزمودنی سالم با میانگین سنی 40/20 ± 56/27 سال، میانگین وزنی 59/20 ± 89/54 کیلوگرم و میانگین قدی 83/20 ± 19/158 سانتیمتر انجام شد، که %59 از آن‌ها زن بودند. اطلاعات سینتیکی، سینماتیکی و الکترومایوگرافی هر یک از آزمودنیها در پنج سرعت مختلف ثبت شده است. هدف اصلی، بررسی تأثیر سرعت بر جنبههای مختلفی از سیستم کنترل حرکت، تعریف شده است. برای این منظور، اثر سرعت بر 46 ویژگی‌از اطلاعات زمانی- مکانی، سینرژی عضلانی، نرمی حرکت، شکل حرکات مفاصل و همبستگی بین جابهجایی اندامهای تحتانی و همچنین همبستگی بین الگوی فعالیت الکتریکی عضلات بررسی شده است.در بین ویژگیهای معرفی‌شده در این مطالعه و نیز از مطالعات حوزة حرکت از ویژگیهای جدیدی نظیر سینرژی عضلانی، نرمی حرکت، همبستگی در اندامهای تحتانی و شکل حرکات تولیدی توسط مفاصل استفاده شد، که تا‌کنون در توصیف اثرگذاری سرعت بر راه رفتن افراد سالم استفاده نشده است؛ برای مثال، استفاده از مفهوم سینرژی نشان داد که سرعتهای بیشتر موجب افزایش انداذة فضای سینرژی میشود. همین امر میتواند به‌عنوان نشانهای از راهکار پیچیدهتری باشد که توسط سیستم اعصاب مرکزی، گرفته شده است تا در شرایط ناپایدار، که در سرعتهای بالا رخ میدهد، در وضعیت مطلوبی باقی بماند. نتایج به‌دست‌آمده نشان میدهد که سرعت، نقش مهمی در راه رفتن دارد. روشهای مورد بررسی در این مقاله را میتوان روی آزمودنیهای بیشتر و بیماران درگیر با نقص حرکتی نیز بررسی کرد.

آنالیز حرکت انسان

بررسی تغییرات پارامترهای سینماتیکی زانو در افراد با ناکارآمدی لیگامان صلیبی قدامی در حین بالارفتن از پله با ارتفاع‌های متفاوت

مریم حاجی زاده؛ علیرضا هاشمی اسکویی؛ فرزان قالیچی؛ فرهاد طباطبایی قمشه؛ محمد رازی؛ گیزلا سولو

دوره 9، شماره 1 ، فروردین 1394، ، صفحه 17-31

چکیده

افراد با ناکارآمدی لیگامان صلیبی قدامی زانو برای حفظ پایداری خود در غیاب لیگامان از یک سری مکانیزمهای جبرانی حرکتی در حین انجام فعالیتهای مختلف بهره میگیرند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی تفاوتهای درونگروهی سینماتیکی و نقاط اوج نیروی عکسالعمل زمین هنگام بالارفتن از پله در این گروه افراد میباشد. در این مطالعه، ... بیشتر افراد با ناکارآمدی لیگامان صلیبی قدامی زانو برای حفظ پایداری خود در غیاب لیگامان از یک سری مکانیزمهای جبرانی حرکتی در حین انجام فعالیتهای مختلف بهره میگیرند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی تفاوتهای درونگروهی سینماتیکی و نقاط اوج نیروی عکسالعمل زمین هنگام بالارفتن از پله در این گروه افراد میباشد. در این مطالعه، 8 فرد با آسیب یکطرفهی لیگامان صلیبی قدامی شرکت کردند. پای سالم افراد آسیب دیده به عنوان گروه کنترل در نظر گرفته شد و تمامی مقایسهها بین پای سالم و پای آسیب دیده انجام گرفت. سیستم آنالیز حرکت VICON به همراه دو صفحهی نیرو برای ثبت فعالیت حرکتی افراد هنگام بالارفتن از پله با دو ارتفاع متفاوت به کار گرفته شد. محاسبات سینماتیکی تیبیافمورال با تکنیک جدید OSSCA انجام شد که ترکیبی از رویکرد SARA برای تعیین محور فانکشنال زانو، SCoRE برای تعیین مرکز مفصل ران و OCST برای کاهش آرتیفکتهای حرکتی مارکرها میباشد. براساس نتایج این مطالعه، افراد با آسیب لیگامان صلیبی برای دو ارتفاع 17 و 20 سانتیمتری پله مکانیزمهای انطباقی سینماتیکی و نقطهی اوج نیرویی متفاوتی داشتند. در ارتفاع 17 سانتیمتری و در ابتدای فاز یا مرحلهی گردشی پای آسیب دیده زاویهی واروس کمتر، چرخش محوری خارجی بیشتر و نقطهی اوج ضربهی کمتری (p<0.05) را نسبت به پای سالم تجربه کرد. در ارتفاع 20 سانتیمتری پای آسیب دیده زاویهی اکستنشن بیشتر، والگوس بیشتر و چرخش محوری خارجی بیشتری (p<0.05) را در فاز اکستنشن نهایی ایستایش نسبت به پای سالم داشت. در هر دو ارتفاع پله، تقدم رسیدن به نقطهی اوج اکستنشن در پای آسیب دیده نسبت به پای سالم مشاهده شد. نتایج این مطالعه تایید میکند که افراد با آسیب لیگامان قدامی، درجات آزادی چرخشی تیبیافمورال و نیروی عکسالعمل متفاوتی نسبت به پای سالم خود دارند. این مکانیزمهای جبرانی در نهایت به تغییر بارگذاری زانو، فرسایش غضروف و ابتلا به آرتروز زودرس این افراد منجر میشود.

پردازش سیگنال‌های حیاتی

بهبود عملکرد طبقه‌بندی‌کننده براساس نمایش تنک در سیستم‌هایBCI با به‌سازی فرایند استخراج ویژگی و استفاده از الگوریتم بهینه یافتن پاسخ تنک

علیرضا میرجلیلی؛ وحید ابوطالبی؛ محمدتقی صادقی

دوره 8، شماره 4 ، دی 1393، ، صفحه 305-323

چکیده

در سال‌های اخیر، واسط مغز/رایانه (BCI)، به عنوان وسیله‌ای جدید برای ارتباط بین مغز انسان و محیط اطرافش مورد توجه قرار گرفتهاست. راه‌اندازی این نوع سیستمها به همکاری چند بلوک ازجمله بلوک‌های ثبت، پردازش سیگنال و رابط کاربری نیاز دارد. بلوک پردازش سیگنال شامل بلوک‌های پیش‌پردازش و شناسایی الگو است. بلوک شناسایی الگو نیز از ... بیشتر در سال‌های اخیر، واسط مغز/رایانه (BCI)، به عنوان وسیله‌ای جدید برای ارتباط بین مغز انسان و محیط اطرافش مورد توجه قرار گرفتهاست. راه‌اندازی این نوع سیستمها به همکاری چند بلوک ازجمله بلوک‌های ثبت، پردازش سیگنال و رابط کاربری نیاز دارد. بلوک پردازش سیگنال شامل بلوک‌های پیش‌پردازش و شناسایی الگو است. بلوک شناسایی الگو نیز از دو مرحلهی استخراج ویژگی و طبقه‌بندی تشکیل شدهاست. در این پژوهش، از طبقه‌بندی کننده براساس نمایش تنک (SRC) در بلوک طبقه‌بندی استفاده شد. طبقه‌بندی کننده براساس نمایش تنک، دو مرحلهی اساسی تشکیل ماتریس دیکشنری و یافتن پاسخ تنک دادهی ورودی دارد. برای تشکیل ماتریس دیکشنری که از مرحله استخراج ویژگی به دست می‌آید، از الگوریتم الگوهای مکانی مشترک (CSP) استفاده شد. از معایب این الگوریتم، حساسیت به نویز و مسألهی فرایادگیری است. برای رفع معایب CSP، از الگوریتم‌های الگوهای مکانی مشترک تنظیم شده (RCSP) استفاده شد. در مطالعات قبلی در زمینهی BCI، برای یافتن پاسخ تنک از الگوریتم استاندارد BP استفاده شده که از معایب آن، پیچیدگی محاسباتی و زمان‌بر بودن آن است. برای رفع معایب این روش، با توجه به کارایی مناسب روش جدید SL0 در تعدادی از تحقیقات مشابه، از این الگوریتم برای محاسبه پاسخ تنک استفاده شد. نتایج حاصل نشان می‌دهد که الگوریتم‌های RCSP در مواردی که داده‌های آموزشی کمی موجود است میتواند معایب CSP را به خوبی برطرف کند. به طور میانگین استفادهاز این روش 53/7% بهبود را نسبت به CSP نشان داد. هم‌چنین الگوریتم SL0، علیرغم کاهش قابل ملاحظه زمان پردازش در مقایسه با BP، در صحت تشخیص معادل با آن عمل کردهاست.

پردازش سیگنال‌های حیاتی

پیش‌بینی الگوی فعّالیّت مطلوب عضلات انگشت شست هنگام عملکردهای حرکتی ترسیم و نوشتن حروف با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی

ساناز احمدزاده؛ حمیدرضا کبروی؛ سعید طوسی‌زاده

دوره 8، شماره 3 ، مهر 1393، ، صفحه 293-304

چکیده

در اکثر فعالیتهای حرکتی، بیشاز یک گروه عضلانی درگیر هستند، لذا در روشهای بازتوانی حرکتی، در طول زمان حرکت، فرد باید بتواند هماهنگی لازم را به بین زمان و شدّت فعّالیّت عضلات درگیر، ایجاد نماید. عملکرد حرکتی نوشتن یا ترسیم، ازجمله عملکردهای حرکتی قرار دارد که بیشاز یک گروه عضلانی را درگیر میکند. در دستهای از بیماریها ... بیشتر در اکثر فعالیتهای حرکتی، بیشاز یک گروه عضلانی درگیر هستند، لذا در روشهای بازتوانی حرکتی، در طول زمان حرکت، فرد باید بتواند هماهنگی لازم را به بین زمان و شدّت فعّالیّت عضلات درگیر، ایجاد نماید. عملکرد حرکتی نوشتن یا ترسیم، ازجمله عملکردهای حرکتی قرار دارد که بیشاز یک گروه عضلانی را درگیر میکند. در دستهای از بیماریها مانند دستهای از افرادی که مبتلا به فلج غیرکامل نخاعی یا تنگی کانال کارپال هستند، ممکن است عضلات ساعد سالم باشند، امّا عضلات انگشتان به طور خاص عضلات انگشت شست، دچار فلج نسبی یا مطلق باشد. لذا برای بازتوانی چنین حرکتی، باید الگوی هماهنگی مربوط به نحوهی فعّالیّت عضلات ساعد و انگشت شست برقرار شود. درین تحقیق، یک مدل پیشبین مبتنی بر شبکههای عصبی برای روش شناسایی الگوی سینرژی بین دستهای از عضلات ساعد و انگشت شست دست، حین فرآیند رسم شکل و نوشتن حروف ارائه شد. به طوری که ورودی شبکه عصبی مصنوعی، الگوی فعّالیّت عضلات بازکننده و جمعکننده ساعد است، درحالی که خروجی شبکهی عصبی مصنوعی، الگوی فعّالیت مطلوب عضلات بازکننده و جمعکننده انگشت شست دست را پیشبینی کرد. ابتدا سیگنالهای الکترومایوگرام عضلات ساعد و انگشت شست ده فرد سالم، حین نوشتن چهار حرف انگلیسی و رسم یک دایره ثبت شد. سپس، با استخراج الگوی فعّالیّت عضلات از سیگنالهای الکترومایوگرام دادههای آموزش شبکه به دست آمد. کارایی پنج شبکه عصبی پرسپترون چند لایه، نارکس، بازگشتی، عصبی/فازی تطبیقی و پایهی شعاعی ارزیابی و مقایسه شد. نتایج نشان میدهد که شبکهی عصبی نارکس با ساختار سری/موازی در مقایسه با چهار شبکه عصبی دیگر توانست با دقّت قابل قبولی الگوی فعّالیّت مطلوب عضلات انگشت شست دست را پیشبینی نماید.

مهندسی عصبی عضلانی

بررسی تاثیر شرایط مکانیکی در تعیین کمی سینرژی عضلانی حین رکاب‌زنی برای کاربردهای توانبخشی FES

سهراب بریمانی؛ علی مالکی؛ علی فلاح

دوره 8، شماره 1 ، فروردین 1393، ، صفحه 101-111

چکیده

ﺑﺮﺍی ﺑﺎﺯﺗﻮﺍﻧﻰ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﺑﻴﻤﺎﺭﺍﻥ ﺁﺳﻴﺐ ﻧﺨﺎﻋﻰ ﻣﻰﺗﻮﺍﻥ ﺍﺯ ﺭﻭﺵﻫﺎی ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ FES ﺑﻬﺮﻩ ﺑﺮﺩ ﻛﻪ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺍﺯ ﺟﻤﻠﺔ ﺍﻳﻦ ﺭﻭﺵﻫﺎ ﺍﺳﺖ. ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ ﺗﻨﺎﻭﺑﻰ ﺩﺭ ﻣﺎﻫﻴﭽﻪﻫﺎی ﺍﻧﺪﺍﻡ ﺗﺤﺘﺎﻧﻰ ﻭ ﭘﺎﻳﺪﺍﺭی ﻧﻘﻄﺔ ﺍﺗﻜﺎی ﺑﻴﻤﺎﺭ، ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺭﺍ ﺩﺭ ﺯﻣﺮﻩ ﺗﻤﺮﻳﻦﻫﺎی ﻣﻔﻴﺪ ﺑﺮﺍی ﺍﻳﻦ ﻧﻮﻉ ... بیشتر ﺑﺮﺍی ﺑﺎﺯﺗﻮﺍﻧﻰ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﺑﻴﻤﺎﺭﺍﻥ ﺁﺳﻴﺐ ﻧﺨﺎﻋﻰ ﻣﻰﺗﻮﺍﻥ ﺍﺯ ﺭﻭﺵﻫﺎی ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ FES ﺑﻬﺮﻩ ﺑﺮﺩ ﻛﻪ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺍﺯ ﺟﻤﻠﺔ ﺍﻳﻦ ﺭﻭﺵﻫﺎ ﺍﺳﺖ. ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ ﺗﻨﺎﻭﺑﻰ ﺩﺭ ﻣﺎﻫﻴﭽﻪﻫﺎی ﺍﻧﺪﺍﻡ ﺗﺤﺘﺎﻧﻰ ﻭ ﭘﺎﻳﺪﺍﺭی ﻧﻘﻄﺔ ﺍﺗﻜﺎی ﺑﻴﻤﺎﺭ، ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺭﺍ ﺩﺭ ﺯﻣﺮﻩ ﺗﻤﺮﻳﻦﻫﺎی ﻣﻔﻴﺪ ﺑﺮﺍی ﺍﻳﻦ ﻧﻮﻉ ﺑﻴﻤﺎﺭﺍﻥ ﻗﺮﺍﺭ ﺩﺍﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﺻﻠﻰﺗﺮﻳﻦ ﻣﺸﻜﻞ ﭘﻴﺶ ﺭﻭی ﻛﺎﺭﺑﺮﺩ FES ﺩﺭ ﺗﻮﺍﻧﺒﺨﺸﻰ، ﺧﺴﺘﮕﻰ ﺯﻭﺩﻫﻨﮕﺎﻡ ﻋﻀﻠﻪﺍی ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ ﺑﻪ ﺁﻥ ﺍﻋﻤﺎﻝ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﺍﺯ ﺳﻮی ﺩﻳﮕﺮ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﻨﺘﺮﻝ ﺣﺮﻛﺖ ﺑﺪﻥ ﺍﻧﺴﺎﻥ ﻫﻤﻮﺍﺭﻩ ﻣﺴﻴﺮ ﻛﻢﻫﺰﻳﻨﻪﺍی ﺭﺍ ﺍﺯ ﻣﻴﺎﻥ ﺑﻰﻧﻬﺎﻳﺖ ﻣﺴﻴﺮ ﻣﻤﻜﻦ ﺑﺮﺍی ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖﻫﺎی ﺑﺪﻥ ﺩﺭ ﻧﻈﺮ ﻣﻰﮔﻴﺮﺩ. ﺑﺎﺯﺩﻩ ﺯﻳﺎﺩ ﺣﺮﻛﺘﻰ ﻭ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻛﻢﺗﺮﻳﻦ ﻣﻴﺰﺍﻥ ﺧﺴﺘﮕﻰ ﺩﺭ ﻋﻀﻠﻪﻫﺎ ﺍﺯ ﻭﻳﮋﮔﻰﻫﺎی ﺍﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻛﻨﺘﺮﻝ ﺍﺳﺖ. ﺍﺳﺎﺱ ﺍﻳﻦ ﻧﻮﻉ ﻓﻌﺎﻟﻴﺖ، ﺳﻴﻨﺮﮋی ﻧﺎﻣﻴﺪﻩ ﻣﻰﺷﻮﺩ ﻛﻪ ﺍﻣﻴﺪ ﺍﺳﺖ ﺑﺎ ﺑﻪ ﺧﺪﻣﺖ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﺁﻥ، ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ FES ﺑﻪ ﺷﻴﻮﮤ ﻣﺆﺛﺮﺗﺮی ﺍﻧﺠﺎﻡ ﺷﻮﺩ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﭘﮋﻭﻫﺶ ﺑﻪ ﻛﻤﻰﺳﺎﺯی ﺳﻴﻨﺮﮋی ﻋﻀﻼﻧﻰ ﻣﻴﺎﻥ ﻋﻀﻠﻪﻫﺎی ﺍﺻﻠﻰ ﺩﺭ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ ﺑﺎ ﺭﻭﺵ ﺗﺠﺰﻳﻪ ﻧﺎﻣﻨﻔﻰ ﻣﺎﺗﺮﻳﺲ ﻭ ﺑﺎ ﻣﺒﻨﺎی ﻛﻴﻨﺰﻳﻮﻟﻮﮋی ﭘﺮﺩﺍﺧﺘﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﭼﻬﺎﺭ ﺳﻴﻨﺮﮋی ﺑﻪﻋﻨﻮﺍﻥ ﺗﻌﺪﺍﺩ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻭ ﺑﻬﻴﻨﺔ ﺳﻴﻨﺮﮋیﻫﺎ ﺑﺮﺍی ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ ﺩﺭ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻰ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺷﺪ. ﻣﻌﻴﺎﺭ VAF ﺑﺎ ﺩﺭﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﭼﻬﺎﺭ ﺳﻴﻨﺮﮋی ﺑﺮﺍی ﺗﻮﺻﻴﻒ ﺭﻛﺎﺏﺯﻧﻰ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖﻫﺎی 40، 50 ﻭ 60 ﺩﻭﺭ ﺑﺮ ﺩﻗﻴﻘﻪ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺮﺍﺑﺮ 92±4، 92±3 ﻭ 91±4 ﺩﺭﺻﺪ ﻭ ﺑﺮﺍی ﮔﺸﺘﺎﻭﺭﻫﺎی 5، 7 ﻭ 9 ﻧﻴﻮﺗﻦﻣﺘﺮ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﺮﺍﺑﺮ 91±3، 92±5 ﻭ 92±4 ﺩﺭﺻﺪ ﺑﻪﺩﺳﺖ ﺁﻣﺪ. ﺳﻴﻨﺮﮋیﻫﺎی ﺍﺳﺘﺨﺮﺍﺝ ﺷﺪﻩ ﺩﺭ ﺳﺮﻋﺖﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎﻭﺕ ﻭ ﮔﺸﺘﺎﻭﺭﻫﺎی ﻣﻘﺎﻭﻡ ﻣﺘﻔﺎﻭﺕ ﻧﻴﺰ ﺑﻪ ﻃﻮﺭ ﻣﻴﺎﻧﮕﻴﻦ ﺩﺍﺭﺍی ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﻰ 4/98 ﺩﺭﺻﺪ ﻫﺴﺘﻨﺪ.

آنالیز حرکت انسان

تحلیل غیرخطی پایداری دینامیکی کمر در حین حرکات تکراری خم و راست‌ شدن تنه در دو راستای قرینه و غیرقرینه

سمانه معینی سده؛ نوید ارجمند؛ محمدعلی سنجری؛ حمیدرضا مختاری‌نیا؛ مرتضی عسگری؛ محمد پرنیان‌پور

دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، ، صفحه 333-340

چکیده

نقش پایداری در جلوگیری از افتادن در حین انجام فعالیت‌‌های روزمره و شغلی بسیار با اهمیت است. پارامترهای کنترلی مانند راستای حرکت و اعمال بار خارجی می‌‌توانند پایداری حرکت را تحت تأثیر قرار دهند. هدف مطالعه حاضر ارزیابی تأثیر عوامل کنترلی ذکر شده بر پایداری ستون‌ فقرات است. داده‌‌های مورد بررسی، سری زمانی حاصل از زوایای دوران کمر ... بیشتر نقش پایداری در جلوگیری از افتادن در حین انجام فعالیت‌‌های روزمره و شغلی بسیار با اهمیت است. پارامترهای کنترلی مانند راستای حرکت و اعمال بار خارجی می‌‌توانند پایداری حرکت را تحت تأثیر قرار دهند. هدف مطالعه حاضر ارزیابی تأثیر عوامل کنترلی ذکر شده بر پایداری ستون‌ فقرات است. داده‌‌های مورد بررسی، سری زمانی حاصل از زوایای دوران کمر مربوط به 19 فرد سالم هستند. هرکدام از افراد حرکت خم و راست شدن را در دو حالت باربرداری قرینه (در صفحه ساجیتال) و غیرقرینه (بین صفحه ساجیتال و صفحه عرضی) و در دو وضعیت بدون بار و با بار 8 کیلوگرمی انجام داده‌‌اند. برای ارزیابی پایداری دینامیک، متناسب با انجام حرکات تکراری، از روش غیرخطی نمای لیاپانوف استفاده شده ‌است. نتایج تجزیه واریانس نشان داد اختلاف معنی‌‌داری (0.016=p) بین دو حالت قرینه و غیرقرینه وجود دارد. مقایسه میانگین حاکی از ناپایدارتر بودن حرکت در راستای قرینه در مقایسه با راستای غیرقرینه بود. برای تفسیر این نتیجه می‌‌توان به عواملی مانند فعالیت بیشتر عضلات مایل داخلی و خارجی و وجود قیود مکانیکیبیشتر در ستون‌ فقرات در طول حرکت غیرقرینه اشاره کرد.نتایج تجزیه واریانس همچنین نشان داد که اعمال بار 8 کیلوگرمی و اثر متقابل راستا در بار تأثیر معناداری بر پایداری دینامیک موضعی نداشته است.

آنالیز حرکت انسان

سامانة پوشیدنی اندازه‌گیری حرکت انسان

محمدایمان مخلص‌پور اصفهانی؛ امید زبیری؛ علی اکبری؛ بهزاد مشیری؛ محمد پرنیان‌پور

دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، ، صفحه 361-369

چکیده

سیستم‌های اندازه‌گیری پوشیدنی تأثیر بسزایی بر بیومکانیک حرکت انسان دارند. این سیستم‌ها قادرند بر حرکات انسان در هنگام فعالیت‌های روزانه نظارت کرده؛ برای بدست آوردن پارامترهای مهم سینماتیک این حرکات را تحلیل کنند. در دهة اخیر محققان برای ساخت سیستم‌های پوشیدنی اندازه‌گیری حرکت انسان از حسگرهای اینرسی کمک گرفته‌اند. در این مقاله ... بیشتر

مهندسی توان‌بخشی

طراحی، تحلیل و شبیه سازی عملکرد یک مکانیزم حرکتی ساده و مؤثر برای دستگاه تمرین راه رفتن

محمد صالحی امینی؛ سیاوش کاظمی راد؛ سامان محمدی؛ رویا نریمانی؛ فرزام فرهمند

دوره 7، شماره 2 ، شهریور 1392، ، صفحه 121-132

چکیده

استفاده از تابش مایکروویو به عنوان یک روش کمکی برای کاهش زمان سنتز و رسیدن به ساختاری همگنتر، از رویکردهای جدید در سنتز پودرهای کلسیمفسفات دوفازی است. در این پژوهش مشخصهیابی نانوپودرهای کلسیمفسفات دوفازی سنتز شده به کمک مایکروویو انجام شد. تغییرات فازی، ترکیب شیمیایی، مورفولوژی و اندازه ذرات توسط تکنیکهای پراش پرتو ایکس، اسپکتروسکوپی ... بیشتر

مهندسی توان‌بخشی

تفکیک سالمندان با سابقة زمین خوردن از سالمندان بدون سابقه زمین خوردن با استفاده از دسته‌ ویژگی‌های جدید استخراج شده از الگوی متناوب راه رفتن

زیبا گندمکار؛ فریبا بهرامی

دوره 7، شماره 1 ، خرداد 1392، ، صفحه 21-37

چکیده

با افزایش سن و یا بروز برخی بیماری‌ها نحوة راه رفتن تغییر می‌کند. برای مثال مشاهدات متعدد دلالت براین دارند که نحوة راه رفتن در سالمندانی که سابقه زمین خوردن دارند با افراد سالم متفاوت است. هدف این مقاله ارائة روشی برمبنای تحلیل حرکت با کمک تصاویر ویدئویی اخذ شده از فرد مورد آزمایش و بدون استفاده از نشانگر برای طبقه‌بندی سالمندان ... بیشتر با افزایش سن و یا بروز برخی بیماری‌ها نحوة راه رفتن تغییر می‌کند. برای مثال مشاهدات متعدد دلالت براین دارند که نحوة راه رفتن در سالمندانی که سابقه زمین خوردن دارند با افراد سالم متفاوت است. هدف این مقاله ارائة روشی برمبنای تحلیل حرکت با کمک تصاویر ویدئویی اخذ شده از فرد مورد آزمایش و بدون استفاده از نشانگر برای طبقه‌بندی سالمندان به افراد با سابقه زمین خوردن و افراد بدون سابقه زمین خوردن است. بعلاوه به‌منظور نشان دادن کارایی این روش، از آن برای طبقه‌بندی 8 نوع راه رفتن غیرطبیعی استفاده می‌شود. در روش ارائه شده، ابتدا فرد مورد آزمایش از پس‌زمینه استخراج و الگوی متناوب محاسبه شد. سپس با آستانه‌گذاری بر الگوهای متناوب، این الگوها هم‌تراز شدند و با استفاده از عملگرهای شکل‌شناسی (مورفولوژی) تصویر جدیدی بر اساس الگوهای متناوب ایجاد شد. به منظور سنجش میزان کارآمدی ویژگی‌های استخراج شده برای طبقه‌بندی سالمندان به دو گروه با سابقة افتادن و سالمندان بدون سابقه و تفکیک آنها از افراد جوان، تصاویر ویدئویی انجام آزمون برخیزوبرو از 8 سالمند با سابقة زمین خوردن، 8 سالمند بدون سابقه و 8 جوان سالم جمع‌آوری ‌شد. به‌علاوه برای طبقه‌بندی نحوة راه رفتن به دو گروه طبیعی و غیرطبیعی از جوانان خواسته ‌شد تا علاوه بر راه رفتن معمولی و تند، به انجام 7 نوع مختلف راه رفتن‌ نابهنجار شامل لنگیدن، اردک وار راه رفتن، تلوتلو به جلو عقب و طرفین، کشان کشان راه رفتن و زانوی بلند راه رفتن تظاهر کنند. پس از اعمال روش پیشنهادی، هر بار یکی از داده‌ها به عنوان آزمون بیرون گذاشته شده و شباهت آن با سایر داده‌ها به کمک همبستگی بهنجار سنجیده شد و برچسب گروه مربوط به داده‌ای که الگوی حاشیه‌ای آزمون بیشترین شباهت را با آن داشت، به دادة آزمون نسبت داده ‌شد. در آزمون‌برخیزو برو متعارف طبقه‌بندی برپایة زمان کل آزمون صورت می‌گیرد. در این پژوهش ما نشان دادیم که روش پیشنهادی خطایی در حدود 20% کمتر از روش متعارف برخیزوبرو دارد. به‌علاوه در این پژوهش نشان داده ‌شد که خطای روش پیشنهادی در تشخیص انواع راه رفتن نیز حدوداً 10% است.

مهندسی توان‌بخشی

استفاده از طبقه‌بند PCVM در سیستم واسط مغز- رایانه کاربرفرما به منظور بهبود تشخیص حرکت پا

راحله محمدی؛ علی محلوجی‌فر

دوره 7، شماره 1 ، خرداد 1392، ، صفحه 39-55

چکیده

اساس سیستم‌های‌ واسط مغز-رایانه(BCI)کاربرفرما آشکارسازی و تشخیص بازه‌های رخداد یک فعالیت ذهنی مانند تصور حرکت از سیگنال خودبخودی مغز است که این مسأله به دلیل ماهیت غیرایستان و پیچیده سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) مهمترین چالش در طراحی سیستم‌هایBCIاست. در این مقاله برای اولین بار از یک الگوریتم جدید طبقه‌بندی مبتنی بر یادگیری تنک ... بیشتر اساس سیستم‌های‌ واسط مغز-رایانه(BCI)کاربرفرما آشکارسازی و تشخیص بازه‌های رخداد یک فعالیت ذهنی مانند تصور حرکت از سیگنال خودبخودی مغز است که این مسأله به دلیل ماهیت غیرایستان و پیچیده سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) مهمترین چالش در طراحی سیستم‌هایBCIاست. در این مقاله برای اولین بار از یک الگوریتم جدید طبقه‌بندی مبتنی بر یادگیری تنک به نامPCVM در طراحی سیستمBCIکاربرفرما استفاده شده است. هدف اصلی مقاله بررسی میزان موفقیت این طبقه‌بند در آشکارسازی بازه‌های وقوع حرکت پا در سیگنال پیوستهEEG است.PCVMدر مقایسه باSVM-که تاکنون عملکرد بسیار موفقی در سیستم‌هایBCI مبتنی بر حرکت و تصور حرکت داشته است- مزایای قابل توجهی از جمله ارائه خروجی به صورت احتمال تعلق دادگان به هر یک از طبقه‌ها و همچنین تعیین پارامترهای بهینه کرنل همزمان در الگوریتم یادگیری دارد. بعلاوه در این مقاله از فیلترهای با ضریب کیفیت ثابت به منظور تجزیه فرکانسی سیگنال استفاده شده است که به دلیل ماهیت قدرت تفکیک متغیر زمانی و فرکانسی در فرکانس‌های مرکزی مختلف، نقش مؤثرتری در تمایز الگوهای مربوط به بازه حرکت از سیگنال پس‌زمینه مغزی ایفا می‌کند. متوسط نتایج حاصل از طراحی سیستم کاربرفرما با استفاده از روش پیشنهاد شده در این مقاله برای دادگان ثبت شده از 7 کاربر حین انجام حرکت پا بصورت %90= TPRو %4= FPRبدست آمد که در مقایسه با کارهای پیشین برای همین مجموعه دادگان، بهبود قابل ملاحظه‌ای (16% بهبودTPR و 2% بهبودFPR) حاصل شد.

آنالیز حرکت انسان

پایداری و کنترل حرکت بدن انسان در طی اجرای حرکت تعادلی در ورزش ووشو

افسانه یاوری؛ مصطفی رستمی؛ علی استکی؛ علی تنباکوساز؛ مهدی یوسفی آذر

دوره 7، شماره 1 ، خرداد 1392، ، صفحه 75-84

چکیده

در سالهای اخیر، مطالعات بیومکانیک بسیاری در مورد پایداری بدن با بکارگیری داده‌های سینماتیک انجام شده است. بیشتر تحقیقات، بر افراد بیمار با ناتوانایی‌های تعادلی متمرکز شده؛ تحقیقات بسیار اندکی برای دستیابی به قابلیتهای ورزشکاران به منظور بهبود اجرای حرکات سخت و پیچیده تعادلی انجام شده است. استفاده از روش‌های ورزشکاران حرفه‌ای ... بیشتر در سالهای اخیر، مطالعات بیومکانیک بسیاری در مورد پایداری بدن با بکارگیری داده‌های سینماتیک انجام شده است. بیشتر تحقیقات، بر افراد بیمار با ناتوانایی‌های تعادلی متمرکز شده؛ تحقیقات بسیار اندکی برای دستیابی به قابلیتهای ورزشکاران به منظور بهبود اجرای حرکات سخت و پیچیده تعادلی انجام شده است. استفاده از روش‌های ورزشکاران حرفه‌ای در تعادل، می‌تواند اطلاعاتی باارزش را حول فنون تعادل و پارامترهای مؤثر در ایجاد تعادل به مربیان ارائه کند. در این مطالعه پایداری دینامیک محلی سیستم‌های اسکلتی- عضلانی، هنگام اجرای حرکات تعادلی ارزیابی شده است. شرکت 8 ورزشکار غیرحرفه‌ای و 6 ورزشکار حرفه‌ای تالو در ورزش ووشو، الگوی مسیر حرکت مرکز جرم و تغییرات مرکز فشار حین اجرای حرکت تعادلی برای ارزیابی کمی نوسان‌های وضعیتی بدن مطالعه شد. حرکت ورزشکاران بر روی صفحه نیرو انجام شد و با استفاده از 6 دوربین تحلیل حرکت، پارامترهای سینماتیک حرکت، در فضای سه بعدی اندازه‌گیری و ثبت شدند. با استفاده از تئوری پایداری لیاپانف، پایداری حرکت و سطح آمادگی ورزشکاران بررسی، و الگوی صحیح اجرای حرکات تعادلی YSPHتعیین شد. نتایج این پژوهش نشان داد نوسانات شدید مرکز جرم و مرکز فشار بدلیل عدم اتخاذ الگوی حرکتی مناسب و سطح آمادگی، و نیز ترکیب بدنی ورزشکاران در اجرای حرکات تعادلی است(p<0.05).

پردازش سیگنال‌های حیاتی

آشکارسازی حرکت پا در سیستم واسط مغز-رایانه کاربرفرما با استفاده از روش طبقه‌بندی مبتنی بر نمایش تنک سیگنال

راحله محمدی؛ علی محلوجی‌فر

دوره 6، شماره 2 ، شهریور 1391، ، صفحه 141-152

چکیده

سیستم‌های BCIکاربرفرما در مقایسه با سیستمهای BCIسنکرون، ارتباط طبیعی‌تر کاربر را با فضای خارج امکان‌پذیر می‌کنند. آشکارسازی بازه‌های وقوع حرکت در سیگنال پیوسته EEGمسأله‌ای کلیدی در طراحی سیستم‌های BCI کاربرفرما مبتنی بر حرکت است. در این مقاله با استفاده از ویژگی بعد فرکتالی در باندفرکانسی 6 تا 36 هرتز و طراحی طبقه‌بند مبتنی بر ... بیشتر

مهندسی عصبی عضلانی

کنترل تطبیقی فازی عصبی-لغزشی گام برداشتن با استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی در مدل حیوانی رت

عابد خراسانی سرچشمه؛ عباس عرفانیان امیدوار

دوره 5، شماره 3 ، آذر 1390، ، صفحه 245-255

چکیده

در طی دو دهه اخیر، تحریک الکتریکی درون عضلانی به عنوان یک روش بالقوه به منظور بازیابی حرکت عضو فلج مطرح شده است. اصلی ترین چالش در بازیابی حرکت مطلوب در استفاده از تحریک الکتریکی درون عضلانی توسعه یک استراتژی کنترلی مقاوم برای تعیین الگوی‌های تحریک می‌باشد. کنترل دقیق و پایدار عضو در روش تحریک الکتریکی عملکردی درون عضلانی بدلیل خواص ... بیشتر

مهندسی عصبی عضلانی

مدلسازی کینماتیکی فرایند نوشتن با استفاده از کنترل پیش‌بین

مهدی برج‌خانی؛ فرزاد توحیدخواه

دوره 4، شماره 2 ، شهریور 1389، ، صفحه 109-122

چکیده

نوشتن از مهارت‌های حرکتی پیچیده در انسان به‌شمار می‌رود. مدل‌هایی که تاکنون در این زمینه ارائه شده‌اند؛ مدل‌هایی پائین به بالا هستند و در آنها توجه کمتری به جنبه‌های بیولوژیکی حرکات صورت گرفته است. همچنین مدلی کیفی از فرایند نوشتن که عملکرد نواحی مختلف مغزی را حین انجام این فرایند توجیه کند، وجود ندارد. در این مقاله با استناد ... بیشتر

مهندسی توان‌بخشی

مقایسه بیومکانیکی سازوکارهای کنترل وضعیت بین افراد سالم و افراد دچار قطع عضو یکطرفه زیر زانو حین انجام حرکات سریع ارادی بازو

ربابه وطن پرست؛ حسین کریمی؛ فریبا بهرامی؛ رویا نریمانی

دوره 3، شماره 3 ، آذر 1388، ، صفحه 171-178

چکیده

پیش تنظیم وضعیت (APA) برای انجام یک حرکت بدون بر همزدن وضعیت بدن مورد نیاز است. در این مطالعه سازوکارهای کنترل پوسچر هنگام حرکت ارادی سریع بالا آوردن دست ها در افراد دچار قطع عضو زیر زانو مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج به دست آمده با یک گروه سالم مقایسه شده اند. تمرکز این مطالعه بر متغیرهای بیومکانیکی از جمله نیروهای عکس العمل زمین ... بیشتر پیش تنظیم وضعیت (APA) برای انجام یک حرکت بدون بر همزدن وضعیت بدن مورد نیاز است. در این مطالعه سازوکارهای کنترل پوسچر هنگام حرکت ارادی سریع بالا آوردن دست ها در افراد دچار قطع عضو زیر زانو مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج به دست آمده با یک گروه سالم مقایسه شده اند. تمرکز این مطالعه بر متغیرهای بیومکانیکی از جمله نیروهای عکس العمل زمین و جابه جائی های مرکز فشار بوده است. در مطالعه حاضر 6 فرد سالم و 6 فرد قطع عضو زیر زانو شرکت کردند. آزمایش ها با استفاده از صفحه نیرو در سه وضعیت انجام شد؛ یک بار هر دو پا روی صفحه نیرو، یک بار پای راست (دارای پروتز) روی صفحه نیرو و پای چپ (پای سالم) خارج از آن و یک بار پای چپ روی صفحه نیرو و پای راست خارج از آن. طی آزمایش فرد هر دو دست خود را به طور همزمان با حداکثر سرعت بالا می برد. برای حفظ همزمانی حرکت دو دست از فرد درخواست شد که دو سر یک میله سبک را با دو دست نگاه دارد. آزمایش در هر وضعیت ده مرتبه تکرار شد. به طور همزمان از انجام حرکات نیز تصویربرداری شد. از فیلم های ضبط شده برای تعیین زمان شروع حرکت استفاده شده است. هر جا که انحراف مشهود در مولفه های نیروهای عکس العمل زمین و جابه جائی های مرکز فشار قبل از نقطه شروع حرکت روی داد به عنوان شروع فاز پیش تنظیم پوسچر در نظر گرفته شده است. برای افزایش اعتبار آزمایش گروه مورد مطالعه از نظر سن، جنس، دلیل قطع عضو و نوع پروتز همگن بودند. نتایج نشان داد میزان جابه جائی های مرکز فشار در دو جهت داخلی- خارجی و قدامی-خلفی و مولفه عمودی نیروی عکس العمل زمین در وضعیت پای راست روی صفحه نیرو، در افراد قطع عضو زیر زانو بیش از افراد سالم است در سایر موارد تفاوت معناداری بین دو گروه دیده نشد. به نظر می رسد انجام حرکت بازوها، فرد قطع عضو زیر زانو را بیش از فرد سالم در معرض بر هم خوردن تعادل قرار می دهد و این افراد قبل از وقوع آشفتگی وزن خود را به صورت پیش بینی کننده به سمت پای سالم منتقل می کنند و مانع بر هم خوردن تعادل می شوند. می توان نتیجه گرفت نقش پای سالم در افراد دچار قطع عضو زیر زانو افزایش یافته است و در برنامه های توانبخشی این افراد علاوه بر تقویت عضلات سمت دچار قطع عضو باید به تقویت عضلات پای سالم نیز پرداخته شود.

آنالیز حرکت انسان

بررسی تحلیلی و تجربی واکنش تعادلی انسان در مواجهه با نوسانات تکیه گاهی در صفحه فرونتال

محسن صادقی مهر؛ داوود نادری؛ نادر فرهپور؛ سعید داوودآبادی فراهانی

دوره 3، شماره 3 ، آذر 1388، ، صفحه 179-187

چکیده

مطالعه حاضر به بررسی واکنش انسان در حفظ تعادل بدن، در حالت ایستاده روی سطح تکیه گاهی با نوسانات سینوسی در صفحه فرونتال، پرداخته است. بعد از طراحی و ساخت دستگاه ایجاد آشفتگی، مارکرها در محل های لازم روی سطح تکیه گاهی و در هنگام آزمایش روی بدن افراد نصب گردیدند. در آزمایش های انجام شده افراد سالم (10 نفر) سعی کردند با وجود نوسانات سطح تکیه ... بیشتر مطالعه حاضر به بررسی واکنش انسان در حفظ تعادل بدن، در حالت ایستاده روی سطح تکیه گاهی با نوسانات سینوسی در صفحه فرونتال، پرداخته است. بعد از طراحی و ساخت دستگاه ایجاد آشفتگی، مارکرها در محل های لازم روی سطح تکیه گاهی و در هنگام آزمایش روی بدن افراد نصب گردیدند. در آزمایش های انجام شده افراد سالم (10 نفر) سعی کردند با وجود نوسانات سطح تکیه گاهی، تعادل خود را حفظ کنند. عکس العمل این افراد با تعیین محل مارکرها به کمک سیستم آنالیز حرکت مورد تحلیل قرار گرفت. نیروها و گشتاورها در مفاصل و بین سطوح پاها و تکیه گاه با استفاده از دینامیک معکوس و نتایج سینماتیکی به دست آمده از روش تجربی تعیین شدند. در بررسی تحلیلی مدل رباتیکی بدن با استفاده از روش تکراری نیوتن-اویلر، معادلات سنیماتیکی و دینامیکی حرکت در صفحه فرونتال، استخراج گردید. برای تضمین پایداری مدل، تابع هدفی بر اساس پایداری مدل و معیار نیروهای عمودی تکیه گاه تعریف و زوایای مفصلی مدل تحت آشفتگی و مشتقات زمانی اول و دوم آنها، با بهینه کردن تابع هدف به دست آمد. تطابق خوب ناشی از مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی و بهینه یابی، با نتایج تجربی بیانگر این است که در موارد مشابه می توان به جای انجام آزمایش های پرهزینه و زمانبر از مدل انسانی استفاده کرد.

مهندسی عصبی عضلانی

کنترل کننده تطبیقی فازی سلسله مراتبی به منظور کنترل حرکت مفصل زانو با استفاده از تحریک الکتریکی عملکردی

حمیدرضا کبروی؛ عباس عرفانیان امیدوار

دوره 2، شماره 4 ، اسفند 1387، ، صفحه 335-349

چکیده

در این تحقیق یک راهکار کنترلی تطبیقی مقاوم فازی مبتنی بر کنترل لغزشی به منظور کنترل حرکت مفصل زانو با استفاده از تحریک الکتریکی کارکردی ارائه شده و به طور عملی بر روی 3 فرد مورد ارزیابی و مطالعه قرار گرفته است. راهکار کنترلی ارائه شده در این مقاله مبتنی بر کنترل نوع لغزشی است. از مهمترین ویژگی های کنترل نوع لغزشی، مقاوم بودن در مقابل ... بیشتر در این تحقیق یک راهکار کنترلی تطبیقی مقاوم فازی مبتنی بر کنترل لغزشی به منظور کنترل حرکت مفصل زانو با استفاده از تحریک الکتریکی کارکردی ارائه شده و به طور عملی بر روی 3 فرد مورد ارزیابی و مطالعه قرار گرفته است. راهکار کنترلی ارائه شده در این مقاله مبتنی بر کنترل نوع لغزشی است. از مهمترین ویژگی های کنترل نوع لغزشی، مقاوم بودن در مقابل عدم قطعیت های مدل و سیستم است. در عمل حدود عدم قطعیت ها مشخص نیست. بنابراین لازم است در کنترل نوع لغزشی، بهره جمله ناپیوسته تا حد ممکن بزرگ انتخاب شود. این سبب افزایش نوسان حول صفحه لغزش می شود. در این مقاله برای مقابله با عدم قطعیت ها، یک راهکار کنترلی از ترکیب کنترل نوع لغزشی، سیستم فازی و جبران ساز مقاوم تطبیقی برای جبران عدم قطعیت های ساختاری و غیر ساختاری ارائه شده است. در این راهکار کنترلی ابتدا دینامیک سیستم عضله- مفصل به وسیله سیستم منطق فازی شناسایی شده است. ضرایب مدل فازی در هر لحظه از زمان توسط یک تخمین گر فازی دیگر تعیین شده است. مطالعات شبیه سازی و نتایج آزمایش های انسانی نشان می دهند که راهکار کنترلی قادر به کنترل مقاوم و دقیق حرکت زاویه مفصل زانو بوده است. کنترل کننده قادر است با تنظیم شدت تحریک عضله، به خوبی اثر اغتشاش مکانیکی خارجی و بروز پدیده خستگی عضلانی را جبران کند.

مهندسی عصبی عضلانی

مطالعه فرضیه ای و تجربی پایداری انسان در اثر دوران سطح زیر پا در صفحه ساجیتال

داوود نادری؛ محسن صادقی مهر؛ نادر فرهپور؛ بهنام میری‌پور فرد

دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، ، صفحه 85-93

چکیده

شناخت واکنش های حرکتی انسان علاوه بر کاربردهایی رایج در رباتیک و گرافیک کامپیوتری، به محققان این امکان را می دهد که با تشریح و بررسی دقیق عکس العمل ها، ضمن کسب اطلاعات کاملی از فرایند حفظ پایداری و روند وقوع حرکت، الگوهای حرکتی مناسب و بهینه ای برای تقویت سیستم عصبی- عضلانی و کمک به حفظ پایداری انسان، پیشنهاد کنند. در این مقاله به دو ... بیشتر شناخت واکنش های حرکتی انسان علاوه بر کاربردهایی رایج در رباتیک و گرافیک کامپیوتری، به محققان این امکان را می دهد که با تشریح و بررسی دقیق عکس العمل ها، ضمن کسب اطلاعات کاملی از فرایند حفظ پایداری و روند وقوع حرکت، الگوهای حرکتی مناسب و بهینه ای برای تقویت سیستم عصبی- عضلانی و کمک به حفظ پایداری انسان، پیشنهاد کنند. در این مقاله به دو روش فرضیه ای و تجربی به بررسی پایداری انسان در برابر اغتشاش ناپایدار کننده ای به صورت دوران سطح زیر پا، پرداخته شده است. در روش فرضیه ای با در نظر گرفتن یک مدل رباتیکی چهار لینکی برای انسان و حل معادلات سینماتیکی و دینامیکی مدل با در نظر گرفتن اغتشاش خارجی، سعی شد به روش بهینه سازی و بر اساس معیار پایداری نقطه ممان صفر، الگوهای حرکتی برای حفظ پایداری انسان تعیین شود. در روش تجربی به منظور مشاهده عکس العمل واقعی انسان به اغتشاش دوران سطح زیر پا، دستگاه اعمال کننده اغتشاش دورانی طراحی و ساخته و آزمایش هایی بر روی 10 فرد سالم انجام شد. با اجرای این آزمایش ها واکنش سینماتیکی انسان به اغتشاش ناپایدار کننده سطح زیر پا به وسیله دوربین های فرکانس بالا ضبط شد. پس از پردازش داده ها، مشاهدات تجربی با محاسبات فرضیه حاصل از روش بهینه سازی مقایسه شدند. بررسی نتایج دو روش- با نمایش انطباق خوب نتایج تجربی و فرضیه ای- توانایی بسیار بالای روش مدلسازی و بهینه سازی در تعیین واکنش های حرکتی انسان را نشان داد. همچنین نتایج هر دو روش نشان داد که سیستم کنترل عصبی- عضلانی انسان به طور عمده استراتژی مچ پا را برای حفظ پایداری در برابر دوران سطح زیر پا فراخوانی می کند. بنابراین تقویت مفصل مچ و عضلاتی که در بکارگیری استراتژی مچ نقش کلیدی دارند یک گام مهم در جلوگیری از افتادن افراد سالخورده در اثر چنین اغتشاشی خواهد بود.

مهندسی توان‌بخشی

ارزیابی دینامیک حاکم بر سیستم کنترل تعادل حین ایستادن کامل در فرد سالم و بیمار همی پلژی

حامد قماشچی؛ علی استکی؛ علی مطیع نصرآبادی

دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، ، صفحه 95-107

چکیده

در این مطالعه ضمن بررسی نوسان های پوسچرال یک فرد جوان سالم و یک بیمار همی پلژی حین ایستادن کامل با استفاده از سری های زمانی نوسان های مرکز فشار به روش تک آزمودنی، سعی شد سلامت سیستم کنترل پوسچر با استفاده از معیارهای دینامیکی غیرخطی ارزیابی گردد. پیچیدگی، ابعاد و پایداری سیستم دینامیکی حاکم بر کنترل پوسچر با استفاده از شاخص های زمان ... بیشتر

مهندسی توان‌بخشی

استفاده از سینرژی در کنترل پروتز عصبی بازتوانی حرکت دست رسانی: سینرژی عضلات یا سینرژی کینماتیک؟

علی مالکی؛ علی فلاح

دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، ، صفحه 131-140

چکیده

بیماران ضایعه نخاعی سطوح مهره های پنجم و ششم گردنی قادر به کنترل ارادی حرکت های مفصل شانه هستند اما برای حرکت مفصل آرنج، بعضی از عضلات مربوط فلج شده است. با استفاده از FES و تحریک مناسب عضلات فلج می توان بیمار را در انجام حرکت های روزمره زندگی یاری کرد. یکی از عمده مشکلات استفاده از FES برای بازتوانی حرکت دست رسانی، فراهم آوردن ... بیشتر بیماران ضایعه نخاعی سطوح مهره های پنجم و ششم گردنی قادر به کنترل ارادی حرکت های مفصل شانه هستند اما برای حرکت مفصل آرنج، بعضی از عضلات مربوط فلج شده است. با استفاده از FES و تحریک مناسب عضلات فلج می توان بیمار را در انجام حرکت های روزمره زندگی یاری کرد. یکی از عمده مشکلات استفاده از FES برای بازتوانی حرکت دست رسانی، فراهم آوردن فرامین ارادی برای سطوح بالای کنترل است. سینرژی کینماتیک و سینرژی عضلات دو گزینه اصلی برای این منظورند. در این مقاله این دو منبع فرمان مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته اند، علاوه بر این، شیوه ای تلفیقی نیز پیشنهاد شده است که از کارایی بالاتری برخوردار است. برای همین منظور، داده های EMG و کینماتیک طی انجام گروهی از حرکت های روزمره زندگی(ADL) ، ثبت و پیش پردازش شد. سپس بررسی های دقیقی انجام شده است تا مقادیر مناسب برای متغیرهای شبکه عصبی کنترل گر سطح بالا تعیین گردد. در ادامه شش ساختار مختلف کنترل گر شبکه عصبی با داده های EMG و/یا کینماتیک آموزش داده شد. با این شیوه، درصد همبستگی متقابل بین تخمین و اندازه گیری برای تراژکتوری های همه ثبت ها، 94.76% برای سینرژی کینماتیک و 98.08% برای سینرژی عضلات است. در روش تلفیقی، این مقادیر به ترتیب به 94.82% و 98.84% بهبود یافته است. علاوه بر این، روش تلفیقی با تخمین وضعیت مطلوب برای مفصل دیستال و میزان فعالیت عضلات فلج، راه را برای بهبود کارایی کنترل گر سطح پایین هموار می سازد.

دوره 16 (1401)

دوره 15 (1400)

دوره 14 (1399)

دوره 13 (1398)

دوره 12 (1397)

دوره 11 (1396)

دوره 10 (1395)

دوره 9 (1394)

دوره 8 (1393)

دوره 7 (1392)

دوره 6 (1391)

دوره 5 (1390)

دوره 4 (1389)

دوره 3 (1388)

دوره 2 (1387)

دوره 1 (1386)

دوره -2 (1384)

دوره -1 (1383)

موضوعات = آنالیز حرکت انسان

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده

چکیده