بیومکانیک سلولی / مکانیک سلولی / مکانوبیولوژی
سیاوش مزدیسنا؛ امیرهمایون جعفری
دوره 5، شماره 3 ، آذر 1390، ، صفحه 181-192
چکیده
در این مقالهبا در نظر گرفتن مواد غذایی، ماتریکس خارج سلولی و سلول های سیستم ایمنی بعنوان پارامتر های تاثیر گذار در نحوه رشد، گسترش و مورفولوژی بافت سرطانی به بررسی مدلی بر اساس اتوماتای سلولی و تئوری بازی ها در زمینه رشد سرطان پرداخته ایم. اتوماتای سلولی در بررسی مسائل زیستی از اهمیت زیادی برخوردار است و تئوری بازی ها در شناختن تعامل ...
بیشتر
در این مقالهبا در نظر گرفتن مواد غذایی، ماتریکس خارج سلولی و سلول های سیستم ایمنی بعنوان پارامتر های تاثیر گذار در نحوه رشد، گسترش و مورفولوژی بافت سرطانی به بررسی مدلی بر اساس اتوماتای سلولی و تئوری بازی ها در زمینه رشد سرطان پرداخته ایم. اتوماتای سلولی در بررسی مسائل زیستی از اهمیت زیادی برخوردار است و تئوری بازی ها در شناختن تعامل میان عنصر های تصمیم گیرنده حائز اهمیت می باشد. در این تحقیق برای بررسی رفتار و گسترش سلول های سرطانی دو مدل را مطرح می نماییم. در مدل اول هدف ما از ارائه مدل بررسی نحوه رشد و گسترش سلول های سرطانی با توجه به مواد غذایی (اکسیژن) موجود در بافت می باشد. در نهایت جهت اعتبارسنجی مدل، نتایج شبیه سازی ها را با نتایج مقالات دیگر مقایسه نموده ایم. در نتایج ملاحظه خواهید نمود که میزان مواد غذایی (اکسیژن) تاثیر قابل ملاحظه ای در تعداد سلول های سرطانی ایجاد شده دارد، ولی این تاثیر در رابطه با تهاجم سلول های سرطانی به مراتب کمتر می باشد. لازم به ذکر می باشد که نتایج مدل پیشنهادی از جواب های خطی فاصله گرفته است که این بیانگر بهبود نتایج مدل می باشد، همان گونه که در نتایج قابل ملاحظه می باشد این مدل قابلیت ایجاد متاستاز را نیز پوشش می دهد. در مدل دوم نحوه عملکرد متقابل سلول های سرطانی و سلول های سیستم ایمنی مورد بررسی قرار گرفته است و برای این منظور از اتوماتای سلولی و تئوری بازی ها استفاده نموده ایم. بر اساس اتوماتای سلولی دو بعدی مدلی ارائه می شود که نحوه عملکرد اتوماتای سلولی توسط تئوری بازیها تعیین می گردد. در واقع قوانین اتوماتای سلولی بر اساس جدول تئوری بازی ها تعیین می شود و هر یک از عناصر سیستم بصورت جداگانه از قابلیت تصمیم گیری برخوردار می باشند.
پردازش تصاویر پزشکی
مریم مومنی؛ حمید ابریشمی مقدم؛ راینهارد گرب؛ کامران کاظمی؛ فابریس والوا
دوره 5، شماره 3 ، آذر 1390، ، صفحه 231-244
چکیده
سیر تکاملی چینخوردگیهای مغز نوزادان شاخص مهمی در رشد مغز انسان میباشد و تحلیل کمی این روند رشد در مطالعات عصبی سودمند میباشد. نکته مهم در تحلیل کمی رشد مغز نوزادان تفکیکپذیری زمانی1 مورد نیاز و معنادار میباشد. در این مقاله برای اولین بار تخمین بازه زمانی مورد نیاز برای مطالعه ویژگیهای ماکروسکوپی و استفاده از ابزار مناسب ...
بیشتر
سیر تکاملی چینخوردگیهای مغز نوزادان شاخص مهمی در رشد مغز انسان میباشد و تحلیل کمی این روند رشد در مطالعات عصبی سودمند میباشد. نکته مهم در تحلیل کمی رشد مغز نوزادان تفکیکپذیری زمانی1 مورد نیاز و معنادار میباشد. در این مقاله برای اولین بار تخمین بازه زمانی مورد نیاز برای مطالعه ویژگیهای ماکروسکوپی و استفاده از ابزار مناسب برای تحلیل این ویژگیها در هفتههای پس از تولد بررسی شده است. بدین منظور دو بازه سنی 40-39 و 42-41 هفتگی از زمان شروع بارداری2 (GA) در نظر گرفته شده و دو مدل هندسی مبتنی بر تصاویر تشدید مغناطیسی با وزن 1T ساخته شد. انحراف مکانی و پراکندگی برخی نشانگرهای آناتومی و میانگین متوسط و بیشینه طول بردار دگردیسی3 مکانی در 25 تصویر آزمون یکسانسازی شده به مدلهای هندسی مقایسه و بررسی شدند. نتایج آزمون MANOVA تفاوت معنیدار در انحراف مکان ویژگیهای آناتومی و میانگین متوسط و بیشینه طول بردار دگردیسی مکانی را در این دو بازه سنی نشان داد. همچنین تحلیل کمی پراکندگی دادههای یکسانسازی شده بین دو بازه سنی، تفاوت معنیدار بین ویژگیهای مذکور و تاثیر یکسانسازی به مدل هندسی پویا را در مواردی که آزمون MANOVA منجر به عدم رد فرضیه پوچ میشود نیز تایید کرد. با توجه به نتایج مطروحه در رنج سنی 42-39 هفتگی GA میتوان نتیجه گرفت که فاصله زمانی دو هفته، کمینه فاصله زمانی در هفتههای پس از تولد برای ساخت مدل هندسی بهمنظور بررسی رشد مغز در سطح ماکروسکوپی میباشد.
بیومکانیک قلب و عروق
حامد خالصی؛ هانیه نیرومند اسکویی؛ فرزان قالیچی
دوره 5، شماره 2 ، شهریور 1390، ، صفحه 143-149
چکیده
تنشهای دیواره شریان یکی از عوامل اصلی ایجاد تغییر در سیستم شریانی هم در دوران رشد طبیعی و هم در زمان پیشرفت بیماری های شریانی محسوب می شود. بنابراین تعیین مقدار تنشهای دیواره در مراحل بیولوژیکی و پاتالوژیکی مهم است. از آنجایی که هندسه و ساختمان شریان در پاسخ به تغییر بارگذاری تغییر می کند، به عنوان یک قاعده اصلی می توان گفت که دیواره ...
بیشتر
تنشهای دیواره شریان یکی از عوامل اصلی ایجاد تغییر در سیستم شریانی هم در دوران رشد طبیعی و هم در زمان پیشرفت بیماری های شریانی محسوب می شود. بنابراین تعیین مقدار تنشهای دیواره در مراحل بیولوژیکی و پاتالوژیکی مهم است. از آنجایی که هندسه و ساختمان شریان در پاسخ به تغییر بارگذاری تغییر می کند، به عنوان یک قاعده اصلی می توان گفت که دیواره شریان قابلیت سازگاری با شرایط خارجی را دارد تا در مقابل افزایش تنش مقاومت کند. نتایج تجربی نشان می دهند، سخت شدن آئورت با افزایش سن منجر به افزایش دامنه پالس فشاری می شود. با افزایش فشار خون تنش محیطی دیواره افزایش می یابد. در حالی که بیشترین تنش محیطی در داخلی ترین بخش دیواره شریان اتفاق می افتد و باعث بالا رفتن کرنش محیطی شده که باعث آسیب سلولهای اندوتلیال می شود. بنابراین جراحت سلولهای اندوتلیال فاکتور کلیدی برای از بین رفتن شریان است. مکانیزم بازسازی منجر به کاهش تنش محیطی دیواره برای حفظ کارکرد شریان و کاهش جراحت سلولهای اندوتلیال می شود. این تغییرات منجر به بازسازی آئورت شده که این بازسازی به صورت افزایش قطر داخلی و ضخامت گزارش شده است. هدف از این تحقیق تحلیل تغییر تنشهای محیطی در طی این فرایند است. با به کارگیری روش المان محدود در ساختار دیواره شریان، فرایند بازسازی مورد بررسی قرار گرفته است. در مدل عددی، فشار نوسانی به عنوان بار دینامیکی و کشش طولی و زاویه باز به عنوان بار استاتیکی به مدل اعمال شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش زاویه باز در پیری باعث افزایش تنش مانده محیطی می شود. این عامل باعث کاهش تنشهای محیطی در بازسازی دینامیکی شده است. همچنین وجود تنش مانده محیطی در افزایش سن باعث افزایش مقدار تنش دیواره خارجی نسبت به داخلی در توزیع تنش محیطی در راستای ضخامت شده است.
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
علیرضا هاشمی فرد؛ ناصر فتورائی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 1-12
چکیده
شریان کرونری وظیفة خونرسانی به عضله قلب را بر عهده دارد. این شریان در هر چرخه قلبی بر اثر حرکت قلب تغییرشکل میدهد. در این پژوهش تأثیر این تغییر شکل، بر همودینامیک شریان کرونری بررسی شده است. حرکت به صورت اعمال انحنایی متغیر با زمان، بر هندسة شریان کرونری مدلسازی شده است. به طوری که یک مدل از شریان کرونری ساخته شده و حرکت انتهای آن ...
بیشتر
شریان کرونری وظیفة خونرسانی به عضله قلب را بر عهده دارد. این شریان در هر چرخه قلبی بر اثر حرکت قلب تغییرشکل میدهد. در این پژوهش تأثیر این تغییر شکل، بر همودینامیک شریان کرونری بررسی شده است. حرکت به صورت اعمال انحنایی متغیر با زمان، بر هندسة شریان کرونری مدلسازی شده است. به طوری که یک مدل از شریان کرونری ساخته شده و حرکت انتهای آن به گونهای اعمال شده است که انحنای متغیر بوجودآمده در آن، در محدودة فیزیولوژیک باشد. پس از گسستهسازی، محاسبات عددی انجام شده و تأثیر حرکت شریان، بر دبی جریان عبوری خون در آن بررسی شده است. ضمن بررسی صحت مدلسازی، نتایج حاصل به شکل منحنیهایی از دبی جریان خون نسبت به زمان مورد بحث قرار گرفتهاند. این نتایج مؤید این است که حرکت شریان بر دبی جریان خون در مقاطعی از طول شریان که به لحاظ آناتومی حرکت بیشتری داشته است، تأثیر بیشتری گذاشته و حتی بیشینة جریان را از زمان دیاستول به سیستول منتقل کرده است. این در حالی است که در این مناطق، جریان معکوسی نیز در زمان وقوع حداکثر دبی جریان در همسایگی ورودی شریان مشاهده میشود.
بیومکانیک استخوان
محمد مهدی خانی؛ محمد تفضلی شادپور؛ فرزانه آقاجانی؛ پیمان نادری
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 13-20
چکیده
تحلیل تنش، ابزار مناسبی در براورد نواحی آسیبپذیر در مقابل بارگذاریهای متناوب ناشی از جویدن و دیگر کارکردهای فیزیولوژیک بافت دندانی است. این مطالعه تأثیرویژگی ویسکوالاستیسیته اجزای دندانی را در توزیع تنش دردندان سانترال فک بالا، تحت بارگذاری دینامیکی بااستفاده از مدلسازی اجزای محدود بررسی کرده است. حساسیت تنش به خاصیت ویسکوالاستیک ...
بیشتر
تحلیل تنش، ابزار مناسبی در براورد نواحی آسیبپذیر در مقابل بارگذاریهای متناوب ناشی از جویدن و دیگر کارکردهای فیزیولوژیک بافت دندانی است. این مطالعه تأثیرویژگی ویسکوالاستیسیته اجزای دندانی را در توزیع تنش دردندان سانترال فک بالا، تحت بارگذاری دینامیکی بااستفاده از مدلسازی اجزای محدود بررسی کرده است. حساسیت تنش به خاصیت ویسکوالاستیک بررسی شده ونتایج بیانگر کاهش دامنةتنشدینامیک به ازای افزایش خاصیت ویسکوالاستیک استکه بیشترین تأثیردرمحل اتصال مینا با سمان و سپس در اتصال با عاج مشاهده شده است. خاصیت ویسکوالاستیک به توزیع یکنواختتر تنش در دندان کمک میکند و این امر به دلیل کاهش دامنة موج تنش و کاهش نسبت بیشینه به کمینة موج تنش است. افزایش خاصیت ویسکوالاستیک باعث اختلاف فاز بین موج بار و تنش میشودکه این امر با توجه به میرایی موج تنش و انتشار آهستة این موج به مقدار بیشینه کمتر تنش پس از انعکاس موج تنش در مرزهای اجزا میانجامد.
بیومکانیک استخوان
محمد نیکخو؛ محمد حقپناهی؛ جا لین وانگ؛ محمد پرنیانپور
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 21-32
چکیده
پیشبینی نحوة ارتباط انواع بارهای مکانیکی با ضایعات دیسک بین مهرهای-که برای شناسایی عوامل ریسک بسیار مهم است- صرفاً با انجام آزمایش بر روی موجودات زنده یا بر روی نمونههای جسد انسان بسیار مشکل است. روشهای المان محدود میتواند راهحل مناسبی در مطالعات یاد شده محسوب شود و رفتار بیومکانیکی دقیقتری را از دیسک حاصل کند. لذا هدف ...
بیشتر
پیشبینی نحوة ارتباط انواع بارهای مکانیکی با ضایعات دیسک بین مهرهای-که برای شناسایی عوامل ریسک بسیار مهم است- صرفاً با انجام آزمایش بر روی موجودات زنده یا بر روی نمونههای جسد انسان بسیار مشکل است. روشهای المان محدود میتواند راهحل مناسبی در مطالعات یاد شده محسوب شود و رفتار بیومکانیکی دقیقتری را از دیسک حاصل کند. لذا هدف اصلی این مقاله، استخراج مدل المان محدود تقارن محوری پروالاستیک غیرخطی یک بخش حرکتی ناحیه کمری ستون فقرات است تا بتوان بر مبنای آن به مطالعه رفتار بیومکانیکی وابسته به زمان آن پرداخت. پس از مقایسة نتایج مدلهای رفتاری مختلف در تحلیل شبه استاتیک و تشریح مدل پروالاستیک، نتایج بارگذاریهای خزش کوتاهمدت، خزش بلند مدت و بارگذاریهای چرخهای ارزیابی شده است. تطابق مناسب نتایج با یافتههای آزمایشگاهی موجود در منابع تحقیق مبین صحت پیشبینی مدل در ارائه رفتار بیومکانیکی وابسته به زمان یک بخش حرکتی است. بنابراین برپایة این مدل صحهگذاری شده، میتوان به مطالعه نقش بارگذاریهای دینامیکی مختلف به عنوان عوامل ریسک در شروع فرایند تخریب دیسک بین مهرهای پرداخت.
بیومکانیک استخوان
بهنود حقیقی؛ مسعود طهانی؛ غلامرضا روحی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 33-44
چکیده
پیچهای اورتوپدی ابزار رایجی برای تثبیت استخوان شکسته محسوب میشوند. شل شدن پیچها در اثر نبودن تنش کافی در استخوان مجاور پیچ و جذب استخوان ناشی از آن، یکی از عوامل موفق نبودن ترمیم شکستگیها است. در این مطالعه، پیچ اورتوپدی هدفمند از ماده تیتانیوم و هیدروکسی اپتایت، Ti-Hap، همراه استخوانهای اسفنجی و متراکم در نرمافزار اجزای ...
بیشتر
پیچهای اورتوپدی ابزار رایجی برای تثبیت استخوان شکسته محسوب میشوند. شل شدن پیچها در اثر نبودن تنش کافی در استخوان مجاور پیچ و جذب استخوان ناشی از آن، یکی از عوامل موفق نبودن ترمیم شکستگیها است. در این مطالعه، پیچ اورتوپدی هدفمند از ماده تیتانیوم و هیدروکسی اپتایت، Ti-Hap، همراه استخوانهای اسفنجی و متراکم در نرمافزار اجزای محدود، مدلسازی شده است. پارامتر انتقال تنش، STPو پارامتر انتقال چگالی انرژی کرنشی، SEDTPتعریف میشود که به ترتیب نسبت تنش و نسبت چگالی انرژی کرنشی را در دندانههای پیچ به نقاط مجاور در استخوان بیان میکنند. مقادیر کم این پارامترها انتقال ضعیف تنش و چگالی انرژی کرنشی را به استخوان مجاور نشان میدهد که نشانهای از پدیده مضر سپر تنش است. نتایج این تحقیق نشان داد که مقدار پارامترهای STPو SEDTP، برای پیچ هدفمند در مقایسه با پیچ فلزی، بیشتر است. بعلاوه با کاهش مدول الاستیسیته جزء فلزی و با افزایش جزء حجمی سرامیک، آثار منفی سپر تنش کاهش مییابد. برای پیچی که دارای یک قسمت همگن و یک قسمت هدفمند است؛ هر چه طول قسمت هدفمند بیشتر باشد، پارامترها مقدار بزرگتری را نشان میدهند. بنابراین اثر سپر تنشی و مقدار شلشدگی پیچ کاهش مییابد. همچنین هر چه قسمت هدفمند در موقعیتی نزدیکتر به دندانههای ابتدایی قرار گیرد، مقدار پارامترهای STPو SEDTP، افزایش مییابد. به علاوه نتایج نشان داد با کاهش توان ترکیب توزیعی که نشاندهندة نحوه تغییر ترکیب هدفمند از فلز به سرامیک است، مقدار پارامترها افزایش مییابد. نتایج این تحقیق با مطالعات بالینی و آزمایشگاهی در دسترس، تطابق خوبی دارد.
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
برهان الحسینی همدانی؛ مهدی نویدبخش؛ حسین احمدی تفتی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 45-56
چکیده
در این مقاله، خواص مکانیکی عروق انسان به ویژه رفتار عروقی که برای انجام پیوند بایپس قلبی استفاده میشوند؛بررسی شده است.متأسفانه بیش از 30% پیوندهایی که از سافنوس استفاده میکنند، ظرف مدت 10 سال دوباره مسدود میشوند؛ در حالیکه شریان مامری نتایج بهتری را نشان داده است. در این تحقیق به بررسی رفتار الاستومکانیک رگ سافنوس انسان پرداخته ...
بیشتر
در این مقاله، خواص مکانیکی عروق انسان به ویژه رفتار عروقی که برای انجام پیوند بایپس قلبی استفاده میشوند؛بررسی شده است.متأسفانه بیش از 30% پیوندهایی که از سافنوس استفاده میکنند، ظرف مدت 10 سال دوباره مسدود میشوند؛ در حالیکه شریان مامری نتایج بهتری را نشان داده است. در این تحقیق به بررسی رفتار الاستومکانیک رگ سافنوس انسان پرداخته شده که در عمل بایپس به طور متداول استفاده میشود. رفتار تنش کرنش نمونههای انسانی تهیه شده در این مطالعه پس از آنکه انجام آزمایش بارگذاری سیکلی و کشش یکنواخت، با یک تابع ریاضی مدلسازی شدهاند. نتایج نشان میدهد که استحکام طولی این رگ به طور متوسط دو برابر استحکام عرضی آن است و این در حالی است که کرنش عرضی سافنوس بطور متوسط 74% از کرنش طولی آن بیشتر است. بنابراین مدول الاستیسیته این رگ در راستای طولی بیشتر از مدول آن در راستای عرضی است. با ادامه دادن کشش تا گسیختگی کامل رگ نمونههای طولی پس از استحکام با شیب زیاد تا پارگی کامل پیش میروند و رگ به طور کامل گسیخته میشود، در حالیکه نمونههای عرضی با شیب ملایمتری تا گسیختگی کامل پیش میروند و این مطلب ناشی از جهتگیری فیبرهای کلاژن است.
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
حامد خالصی؛ هانیه نیرومند اسکویی؛ فرزان قالیچی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 67-78
چکیده
محققان بیومکانیک معتقدند که شریانها تحت تأثیر عوامل همودینامیکی و مکانیکی بازسازی میشوند. عوامل بیومکانیکی مانند زاویه باز و کشش طولی میتوانند تأثیر مهمی در این فرایند داشته باشند. در این مطالعه تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی در اثر افزایش سن برای شریان آئورت بررسی شده است. برای شبیهسازی عددی از نرمافزار ADINAاستفاده ...
بیشتر
محققان بیومکانیک معتقدند که شریانها تحت تأثیر عوامل همودینامیکی و مکانیکی بازسازی میشوند. عوامل بیومکانیکی مانند زاویه باز و کشش طولی میتوانند تأثیر مهمی در این فرایند داشته باشند. در این مطالعه تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی در اثر افزایش سن برای شریان آئورت بررسی شده است. برای شبیهسازی عددی از نرمافزار ADINAاستفاده شده است. در این پژوهش برای اولین بار با بهرهگیری از روش عددی برهمکنش سیال- جامد، تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی شریان آئورت شبیهسازی شده است. از تئوری تغییر شکلهای بزرگ برای مدلسازی تغییر شعاع شریان و از رفتار سیال نیوتنی نیز برای خون استفاده شده است. بعلاوه برای بررسی شبیهسازی رفتار گذرا در سیستم شریانی، شکل موجهای فشار و جریان پالسی فیزیولوژیکی بکار گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیهسازی عددی نشان میدهد که زاویه باز بیشترین تأثیر را در توزیع تنش محیطی دارد به طوری که باعث یکنواختتر شدن توزیع تنش محیطی در دیواره میشود. همچنین تغییر زاویه باز در اثر افزایش سن باعث معکوس شدن شیب تغییر تنش محیطی در امتداد ضخامت دیواره شریان میشود. نتایج نشان میدهد کشش طولی بیشترین تأثیر را در توزیع تنش محوری دارد. همچنین، با وجود اینکه کشش طولی با افزایش سن کاهش مییابد ولی سطح تنش محوری در شریان بازسازی شده افزایش مییابد. نتایج حاصل از توزیع تنش برشی کاهش چشمگیری را در مقادیر بیشینه، کمینه و دامنة تنش برشی ناشی از سیال در شریان مسن نشان میدهد که بیانگر کاهش آسیب وارده به سلولهای اندوتلیال است.
پردازش تصاویر پزشکی
مائده هادینیا؛ رضا جعفری
دوره 4، شماره 4 ، اسفند 1389، ، صفحه 317-326
چکیده
در این مقاله از روش المان محدود مرتبه بالا برای بازسازی تصویر درمقطعنگاری نوری پخشی (DOT) استفاده شده است. مقطعنگاری نوری پخشی یک روش تصویربرداری غیرتهاجمی برای تجسم و نمایش پیوستة بافت و میزان اکسیژن خون در مغز و سینه است. بازسازی تصویر در این روش به یک مسأله معکوس منجر میشود که شامل یک مسأله پیشرو و یک الگوریتم تکراری است. مسأله ...
بیشتر
در این مقاله از روش المان محدود مرتبه بالا برای بازسازی تصویر درمقطعنگاری نوری پخشی (DOT) استفاده شده است. مقطعنگاری نوری پخشی یک روش تصویربرداری غیرتهاجمی برای تجسم و نمایش پیوستة بافت و میزان اکسیژن خون در مغز و سینه است. بازسازی تصویر در این روش به یک مسأله معکوس منجر میشود که شامل یک مسأله پیشرو و یک الگوریتم تکراری است. مسأله معکوس در سیستمهای DOT، بدحالت است و دقت حل مسأله معکوس به دقت مسأله پیشرو وابسته است. ارائه مدلی دقیق برای مسأله پیشرو که انتقال نور درون یک بافت با هندسه مشخص را مدلسازی کند و بتواند دقت تفکیکپذیری مکانی را نیز افزایش دهد؛ امری ضروری است. درصورت استفاده از روش المان محدود مرتبه یک در مدلسازی مسأله پیشرو، دقت مسأله پیشرو با افزایش تعداد المانها افزایش مییابد؛ اما بدلیل بدحالتی مسأله معکوس، در افزایش تعداد المانها محدودیت وجود دارد. در این مقاله با استفاده از روش المان محدود مرتبه بالا و بدون افزایش تعداد المانها دقت مسأله پیشرو افزایش یافته است و تصویر در DOT بازسازی شده است. نتایج مسأله پیشرو با جواب تحلیلی مقایسه شده و بازسازی تصویر برای دو نمونة جذبکننده ارائه شده است.
انتقال هدفمند دارو / دارورسانی هوشمند
نادیا نقوی؛ آمنه سازگارنیا؛ محمدحسین میرانبیگی
دوره 4، شماره 3 ، آذر 1389، ، صفحه 209-218
چکیده
امروزه ایده درمان فوتوداینامیک (PDT)، یکی از پایههای اساسی روشهای نوین درمان سرطان بهشمار میآید. موضوع حائز اهمیت در کاربرد این روش درمانی، دوزیمتری بهینه است. در حالت بهینه، بهتر است دوزیمتری PDTبر اساس تخمین دوز تجمع یافته اکسیژن یگانه درون بافت و مقایسه آن با مقدار آستانه باشد تا از نتیجه درمان اطمینان حاصل شود. مدلسازی فرایند ...
بیشتر
امروزه ایده درمان فوتوداینامیک (PDT)، یکی از پایههای اساسی روشهای نوین درمان سرطان بهشمار میآید. موضوع حائز اهمیت در کاربرد این روش درمانی، دوزیمتری بهینه است. در حالت بهینه، بهتر است دوزیمتری PDTبر اساس تخمین دوز تجمع یافته اکسیژن یگانه درون بافت و مقایسه آن با مقدار آستانه باشد تا از نتیجه درمان اطمینان حاصل شود. مدلسازی فرایند درمان مناسبترین روش برای تخمین دوز تجمع یافته اکسیژن یگانه درون بافت است. بنابراین لازم است اطلاعات کافی در مورد غلظت دارو درون بافت هدف، میزان نور جذب شده بهوسیله دارو، میزان اکسیژن درون بافت هدف و برهمکنش بین آنها (منجر به تولید اکسیژن یگانه) بهدست آید. با توجه به اهمیت تعیین مقدار دارو درون بافت هدف و توجه به این امر که به دلیل فتوبلیچینگ، کاهش قابل ملاحظهای در غلظت دارو ضمن درمان رخ میدهد، در این تحقیق به مدلسازی و شبیهسازی اثر فتوبلیچینگ پرداخته شده است. شبیهسازی در فضای MATLABانجام شده است. مقایسه نتایج شبیهسازی با نتایج تجربی نشان میدهد که در حالت اعمال توزیعپذیری غیریکنواخت دارو، شبیهسازی در فاز اولیه افت سریع غلظت دارو، بهخوبی از نتایج تجربی پیروی میکند.
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
محمود امیری؛ فریبا بهرامی؛ مهیار جاناحمدی
دوره 4، شماره 2 ، شهریور 1389، ، صفحه 83-96
چکیده
در این مقاله، به مدلسازی عملکردی نقش آستروسیتها که دسته مهمی از سلولهای گلیال به شمار میروند به عنوان تنظیم کنندههای سیناپسی در همزمان شدن فعالیت سلولهای عصبی پرداخته میشود. ایده اصلی استفاده همزمان از مدلهای جمعیت نورونی کورتیکال و تالاموکورتیکال ارائه شده توسط سافژینسکی و همکاران (2004) با در نظر گرفتن ایده بازخورد داخلی ...
بیشتر
در این مقاله، به مدلسازی عملکردی نقش آستروسیتها که دسته مهمی از سلولهای گلیال به شمار میروند به عنوان تنظیم کنندههای سیناپسی در همزمان شدن فعالیت سلولهای عصبی پرداخته میشود. ایده اصلی استفاده همزمان از مدلهای جمعیت نورونی کورتیکال و تالاموکورتیکال ارائه شده توسط سافژینسکی و همکاران (2004) با در نظر گرفتن ایده بازخورد داخلی مطرح شده بهوسیله آیزمیدیسو همکاران (2009) از یک سو و گنجاندن مدل محاسباتی آستروسیتها در این مدلها، از سوی دیگر است. در همین راستا با گنجاندن نقش آستروسیتها در تنظیم و کنترل فعالیت سیناپس؛ مدلهای کورتیکال و تالاموکورتیکال منطبق بر واقعیت فیزیولوژی توسعه داده شده و تکمیل میشوند. به این ترتیب عملکرد آستروسیتها در حالت طبیعی (سالم) و بیماری (نقص درانجام عملکرد خود) در همزمانسازی فعالیت جمعیتهای نورونی بررسی میشود. نتایج شبیهسازیها نشان میدهد که آستروسیتهای سالم با پایش درست فعالیت سیناپسی و اعمال سیگنال کنترلی مناسب میتوانند تغییرات ورودی تحریکی به سلولهای عصبی را تا حد زیادی جبران کنند. در حالی که آستروسیتهای بیمار نمیتوانند در تنظیم فعالیت سیناپسی وظیفه خود را به درستی انجام دهند و در نتیجه نمیتوانند از بروز همزمان شدن غیرطبیعی و بیش ازحد سلولهای عصبی جلوگیری کنند. بنابراین با توجه به نتایج مدلهای تکمیل شده، پیشنهاد میشود که امکان استفاده از مواد مؤثر بر آستروسیتها به عنوان یک کاندید جدید در درمان بیمارهای مرتبط با همزمان شدن غیرطبیعی سلولهای عصبی (همچون بیماری صرع) مورد بررسی بیشتر و عمیقتر قرار گیرد.
انتقال حرارت زیستی
سید علیرضا ذوالفقاری؛ مهدی معرفت؛ امیر امیدوار
دوره 4، شماره 1 ، خرداد 1389، ، صفحه 13-21
چکیده
در اغلب مدل های پاسخ حرارتی بدن، مدلسازی بر اساس پارامترهای فردی و محیطی انجام می گیرد و تاثیر برخی از پارامترهای فرعی نظیر صرف غذا در این مدلسازی ها لحاظ نمی شود. این در حالیست که نتایج برخی تحقیقات نشان می دهد که صرف غذاهای سرد و گرم اثر قابل ملاحظه ای بر شرایط حرارتی بدن دارد. در این تحقیق پاسخ حرارتی بدن در شرایط گذرا تحت تاثیر صرف ...
بیشتر
در اغلب مدل های پاسخ حرارتی بدن، مدلسازی بر اساس پارامترهای فردی و محیطی انجام می گیرد و تاثیر برخی از پارامترهای فرعی نظیر صرف غذا در این مدلسازی ها لحاظ نمی شود. این در حالیست که نتایج برخی تحقیقات نشان می دهد که صرف غذاهای سرد و گرم اثر قابل ملاحظه ای بر شرایط حرارتی بدن دارد. در این تحقیق پاسخ حرارتی بدن در شرایط گذرا تحت تاثیر صرف غذاهای سرد و گرم مدلسازی شده است. بدین منظور با افزودن ترمی به مدل ناپایای گایج سعی شده است تا پاسخ حرارتی بدن در مقابل صرف غذای سرد یا گرم در شرایط مختلف محیطی مورد بررسی قرار گیرد. این بررسی ها برای سه حالت حرارتی مختلف بدن (گرم، خنثی و سرد) در شرایط گوناگون صرف غذا انجام شده است. نتایج نشان می دهد که در بازه زمانی صرف غذا و حتی مدتی پس از آن، از اثرات غذای صرف شده بر شرایط حرارتی بدن نمی توان صرف نظر نمود. به طوری که احساس افراد در شرایط حرارتی خنثی نسبت به صرف غذاهای گرم بیشتر از غذاهای سرد متاثر می شود. صرف غذاهای گرم می تواند احساس حرارتی افراد را از حالت خنثی به حالت احساس گرما تغییر دهد. در حالی که صرف غذاهای سرد نمی تواند تغییر چشمگیری بر احساس حرارتی افراد و خروج آن از منطقه خنثی داشته باشد. همچنین معلوم شد که صرف غذای سرد دمای مرکز بدن را بیشتر تحت تاثیر قرار می دهد، در حالی که صرف غذای گرم بر دمای پوست اثر بیشتری دارد.
بیومکانیک سلولی / مکانیک سلولی / مکانوبیولوژی
سید عابد حسینی؛ محمدعلی خلیلزاده؛ سید مهران همام
دوره 4، شماره 1 ، خرداد 1389، ، صفحه 23-31
چکیده
محرک های تنش زا اثرات متفاوتی بر سلامتی، تصمیم گیری، خلاقیت، حافظه و یادگیری دارند. شناخت حالات روانی انسان نظیر تنش روانی، می تواند در جلوگیری از اثرات طولانی مدت آن بر جسم و روان موثر باشد. این مطالعه با هدف ارزیابی نقش سلول های عصبی هرمی CA1 هیپوکامپ مغز در هنگام تنش روانی انجام شده است. در این تحقیق با کمک نقشه شناختی مغز در حالت ...
بیشتر
محرک های تنش زا اثرات متفاوتی بر سلامتی، تصمیم گیری، خلاقیت، حافظه و یادگیری دارند. شناخت حالات روانی انسان نظیر تنش روانی، می تواند در جلوگیری از اثرات طولانی مدت آن بر جسم و روان موثر باشد. این مطالعه با هدف ارزیابی نقش سلول های عصبی هرمی CA1 هیپوکامپ مغز در هنگام تنش روانی انجام شده است. در این تحقیق با کمک نقشه شناختی مغز در حالت تنش روانی، نحوه اثرگذاری دو سیستم عصبی و هورمونی در بدن بررسی شده است؛ سپس با کمک معادلات الکتروفیزیولوژیکی به شبیه سازی رفتار کانال های کلسیمی سلول CA1 در نرم افزار نرون پرداخته شده است. از نتایج می توان دریافت در هنگام تنش، هورمون های گلوکوکورتیکوئید ترشح شده از قشر غده فوق کلیه خود را از طریق جریان خون به هیپوکامپ رسانده و با فعال کردن گیرنده های گلوکوکورتیکوئیدی، دینامیک کانال های کلسیمی خصوصا نوع L را تحت تاثیر قرار داده و ورود کلسیم را به داخل سلول های CA1 افزایش می دهند. این رفتار گواهی بر کاهش نرخ خروج کلسیم داخل تنه سلولی است که به کاهش نمایی نرخ آتش سلول، کاهش تعداد خیزک ها و افزایش در دامنه جریان sAHP منجر می شود. جریان های کلسیمی نوع L ناحیه هیپوکامپ، از سازوکار های موثر در هنگام تنش به شمار آمده و با مقایسه نتایج تحقیق در دو حالت سلول تحت کنترل و تنش، مشاهده می شود مدل توانسته با برخی از مشاهدات پایه ای تنش، همخوانی داشته باشد.
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.
بیومکانیک قلب و عروق
احمد رمضانی سعادت آبادی؛ مجید احمدلوی داراب؛ فرزان قالیچی؛ عطااله کامیابی
دوره 4، شماره 1 ، خرداد 1389، ، صفحه 65-72
چکیده
در این تحقیق رژیم جریان خون در ناحیه انشعاب بای پس آئورت- کرونری بر روی شریان کرونری چپ پائین رونده (LAD) با فرض سه بعدی و پالسی بودن جریان خون؛ نیوتنی و هموژن بودن خون؛ صلب بودن جداره های کرونری و عدم تحرک فضایی این شریان در حضور یک گرفتگی متقارن %50 در بالادست ناحیه انشعاب در کرونری به ازای زوایای پیوندی 20º،30º و 40º با ...
بیشتر
در این تحقیق رژیم جریان خون در ناحیه انشعاب بای پس آئورت- کرونری بر روی شریان کرونری چپ پائین رونده (LAD) با فرض سه بعدی و پالسی بودن جریان خون؛ نیوتنی و هموژن بودن خون؛ صلب بودن جداره های کرونری و عدم تحرک فضایی این شریان در حضور یک گرفتگی متقارن %50 در بالادست ناحیه انشعاب در کرونری به ازای زوایای پیوندی 20º،30º و 40º با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. یکی از ویژگی های بارز این تحقیق استفاده از پالس های جریان خون آئورت آوران و شریان کرونری به ترتیب در ورودی های پیوند و شریان کرونری است که تاکنون در تحقیقات انجام شده از این شرایط مرزی استفاده نشده است. همچنین شبیه سازی جریان در حضور گرفتگی نیز از ویژگی های دیگر این پژوهش به شمار می رود. از جمله نتایج مهم این مقاله، می توان به بروز جریان های گردشی به ازای زوایای مختلف پیوند، بروز جریان های ثانویه و افزایش شدت آنها به ویژه در فازهای ناپایدار پالس های کرونری و آئورت آوران اشاره کرد. بروز جریان های حلزونی دو هسته ای و افزایش شدت آنها با زیاد شدن زاویه پیوندی و افزایش نرخ تغییرات مکانی در مقادیر تنش های برشی اعمال شده بر جداره های کرونری با افزایش زاویه پیوند از جمله نتایج مهم این مطالعه است. در نهایت با توجه به فرضیات اعمال شده زوایای مطلوب پیوندی بین 20º تا 30º مهمترین پیشنهاد ارائه شده در این تحقیق نظری است.
مهندسی بافت
فاطمه شمسی؛ محسن جانملکی؛ ناصر فتورائی
دوره 3، شماره 4 ، اسفند 1388، ، صفحه 265-274
چکیده
در این مطالعه سازوکاری برای کنترل مسیر حرکت جت نانوفیبرهای تولید شده در روش الکتروریسی به کمک میدان مغناطیسی ارائه و مدلسازی می گردد. در ابتدا مسیر جت با کمک تعدادی قطعه ویسکوالاستیک مدلسازی شد. با در نظر گرفتن نیروهای حاکم بر این سیستم و معادله تعادل اندازه حرکت و ویسکوالاستیک ماکسول مسیر حرکت سیال با کمک نرم افزار MATLAB با روش ...
بیشتر
در این مطالعه سازوکاری برای کنترل مسیر حرکت جت نانوفیبرهای تولید شده در روش الکتروریسی به کمک میدان مغناطیسی ارائه و مدلسازی می گردد. در ابتدا مسیر جت با کمک تعدادی قطعه ویسکوالاستیک مدلسازی شد. با در نظر گرفتن نیروهای حاکم بر این سیستم و معادله تعادل اندازه حرکت و ویسکوالاستیک ماکسول مسیر حرکت سیال با کمک نرم افزار MATLAB با روش عددی رونگ کوتا مدل شد. پس از اطمینان از صحت عملکرد سیستم، رفتار آن در حضور میدان مغناطیسی در راستای حرکت جت مورد ارزیابی قرار گرفت. این میدان نیروی یکسانی در هر نقطه بر جت وارد می کند. با افزایش شدت میدان مغناطیسی عملا شعاع قاعده مخروطی شکل حرکت کاهش یافت. بر اساس این پژوهش مشخص شد که با داشتن سازوکار مناسب برای اعمال میدان مغناطیسی عملا می توان مسیر حرکت و راستای الیاف را تحت کنترل در آورد.
مهندسی بافت
مهدی نویدبخش؛ میلاده جعفرنژاد
دوره 3، شماره 4 ، اسفند 1388، ، صفحه 299-306
چکیده
سرطان، اسکلت سلولی را دچار تغییر می کند و این تغییر با تاثیر بر مکانیک سلول توانایی آن را برای تغییر شکل تغییر می دهد و در نتیجه، قدرت حرکت سلول های سرطانی می تواند با سلول های سالم متفاوت بوده و باعث شود که آنها در طول بافت به جاهای مختلف بدن انسان مهاجرت کنند. در این تحقیق با ارائه مدل اجزای محدود معتبر برای یک سلول سرطانی آغاز می شود ...
بیشتر
سرطان، اسکلت سلولی را دچار تغییر می کند و این تغییر با تاثیر بر مکانیک سلول توانایی آن را برای تغییر شکل تغییر می دهد و در نتیجه، قدرت حرکت سلول های سرطانی می تواند با سلول های سالم متفاوت بوده و باعث شود که آنها در طول بافت به جاهای مختلف بدن انسان مهاجرت کنند. در این تحقیق با ارائه مدل اجزای محدود معتبر برای یک سلول سرطانی آغاز می شود و سپس تاثیر تغییرات عوامل مختلف مانند ضخامت غشاء، الاستیسیته، کرنش وارد بر سلول و فرکانس بر نیروی عکس العمل یک سلول سرطانی بدخیم بررسی می شود. تحقیقات نشان می دهد تغییرات بیومکانیکی ایجاد شده در سلول سرطانی- که خود نتیجه تغییرات بیوشیمیایی در سلول است- اثرات قابل توجهی بر قابلیت تغییر شکل پذیری سلول دارد. در این مطالعه مشاهده شد که با افزایش الاستیسیته غشاء؛ افزایش نیروی عکس العمل و با افزایش فرکانس؛ افزایش نیروی عکس العمل و با افزایش ضخامت غشاء؛ کاهش نیروی عکس العمل و در نهایت با افزایش کرنش وارد از سوی مویرگ ها؛ افزایش نیروی عکس العمل را خواهیم داشت. همچنین چهار مدل ریاضی ساده برای بیان عددی این روابط ارائه شده است که امکان مقایسه نتایج یک سلول خوش خیم و یک سلول بدخیم را میسر ساخته اند.
انتقال حرارت زیستی
مهدی معرفت؛ منیژه مختاری دیزجی؛ زهرا حداد سلیمانی
دوره 3، شماره 3 ، آذر 1388، ، صفحه 189-197
چکیده
در این مقاله، مدل ریاضی کاملی برای تحلیل حرارتی بافت کبد در گرمادرمانی سرطان کبد به وسیله لیزر (LITT) ارائه شده است. در مدل ارائه شده، برای اولین بار از روش تحلیلی تقریب انتشار به منظور مدلسازی تشعشعی بافت استفاده شده است. مدلسازی انتقال حرارت در بافت زنده با استفاده از مدل پنس و با لحاظ کردن اثر تغییرات ضرایب حرارتی و ضریب تراوش خون با ...
بیشتر
در این مقاله، مدل ریاضی کاملی برای تحلیل حرارتی بافت کبد در گرمادرمانی سرطان کبد به وسیله لیزر (LITT) ارائه شده است. در مدل ارائه شده، برای اولین بار از روش تحلیلی تقریب انتشار به منظور مدلسازی تشعشعی بافت استفاده شده است. مدلسازی انتقال حرارت در بافت زنده با استفاده از مدل پنس و با لحاظ کردن اثر تغییرات ضرایب حرارتی و ضریب تراوش خون با دما انجام شده، همچنین اثر ذوب چربی بر توزیع دما به وسیله روش انتالپی در نظر گرفته شده است. در این محاسبات، بافت تومور به شکل کره ای در میان بافت سالم در نظر گرفته شده است. در نهایت با حل معادلات غیرخطی حاصل با استفاده از روش عددی حجم محدود، توزیع دما در بافت طی گرمادرمانی در زمان های مختلف محاسبه شده است. مقایسه نتایج حاصل با نتایج به دست آمده از طریق آزمایش حاکی از دقت قابل قبول محاسبات است. به علاوه با استفاده از نتایج حاصل، اثر پارامترهای مختلف نظیر مشخصات لیزر و تغییرات ضرایب اپتیکی بر محدوده اثرگذاری لیزر بررسی شده است. نتایج حاصل می تواند راهگشای پزشکان در یافتن یک روند LITT بدون خطر برای از بین بردن بافت سرطانی بدون آسیب رساندن به بافت سالم باشد.
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
سیامک حقی پور؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی؛ سید محمد فیروزآبادی؛ سیروس مومن زاده
دوره 3، شماره 3 ، آذر 1388، ، صفحه 227-241
چکیده
فرایند شکل گیری درد از نرون های حسی اولیه شروع و به نرون های سیستم عصبی مرکزی که اولین بخش آن در شاخ خلفی نخاع است ختم می شود. امروزه تلاش برخی محققان برای کنترل درد، یافتن سازوکاریست که بتواند وضعیت نرون های شاخ خلفی نخاع را از یک حالت پایدار ناخواسته به حالت پایدار مطلوب تغییر دهد به این منظور لازم است ابتدا مدلی از رفتار نرون ها در ...
بیشتر
فرایند شکل گیری درد از نرون های حسی اولیه شروع و به نرون های سیستم عصبی مرکزی که اولین بخش آن در شاخ خلفی نخاع است ختم می شود. امروزه تلاش برخی محققان برای کنترل درد، یافتن سازوکاریست که بتواند وضعیت نرون های شاخ خلفی نخاع را از یک حالت پایدار ناخواسته به حالت پایدار مطلوب تغییر دهد به این منظور لازم است ابتدا مدلی از رفتار نرون ها در شاخ خلفی نخاع استخراج شود تا با تغییر پارامترهای مدل مذکور، بتوان درد ایجاد شده را تحت کنترل در آورد. در این تحقیق به کمک اسلوب شناسی بایفورکیشن و استخراج دینامیک حاکم بر سازوکار شکل گیری درد از طریق انجام آزمایش های بالینی، یک مدل سایبرنتیکی ارائه می شود که قادر به بیان حالت های عملکردی نرون های شاخ خلفی نخاع (عادی، حساس شده و فرونشانده شده)، نقش حافظه، اثر ورودی های حسی دیگر و اثر ورودی های نزولی از سطوح فوقانی سیستم عصبی است. در این مدل ورودی ها شامل درجه تحریک حرارتی متناسب با نرخ پتانسیل عمل از آوران های dC/A، شدت جریان تحریک الکتریکی مهاری متناسب با نرخ پتانسیل عمل از آوران های Ab، ورودی های مهاری نزولی از مغز میانی و ورودی های مهاری یا تحریکی نزولی از سطوح فوقانی سیستم عصبی (تالاموس و قشر مغز) بوده و خروجی مدل نرخ پتانسیل عمل ساطع شده از نرون های انتشاری شاخ خلفی نخاع متناسب با سطح درد حس شده است. ویژگی شاخص این مدل استفاده از مدلسازی سایبرنتیکی بر اساس یک سری اطلاعات ورودی و خروجیست که می تواند ایراد وارد بر سایر مدل ها که در آنها ساده سازیِ روابط، تعامل اجزای سیستم را کاهش می دهد مرتفع کند. از طرف دیگر برخلاف مدل های قبلی که بر اساس پتانسیل تحریکی غشاء مدلسازی شده بودند در مدل مذکور خروجی مستقیما به صورت پتانسیل عمل ساطع شده از نرون های انتشاری شاخ خلفی نخاع است که علاوه بر اینکه از دقت بالاتری برخوردار است قابلیت انطباق با ثبت های سلولی را نیز دارد.
بیومکانیک استخوان
شهاب منصوربقایی؛ مجید حقایق؛ سید محمد رجایی
دوره 3، شماره 3 ، آذر 1388، ، صفحه 243-253
چکیده
در این مقاله روشی تحلیلی برای پیش بینی پاسخ برخورد مایل یک پوسته کروی حاوی سیال با ضخامت دلخواه با یک جسم چنبره ای الاستیک ارائه می شود که می تواند مدلی برای بررسی تحلیلی ضربه به سر انسان باشد. مدل مبتنی بر ترکیبی از شرایط تماسی هرتز و اثر موضعی خمشی و غشائی به منظور به دست آوردن رابطه ای ضمنی برای تعیین نیروی انتقالی است. با استفاده ...
بیشتر
در این مقاله روشی تحلیلی برای پیش بینی پاسخ برخورد مایل یک پوسته کروی حاوی سیال با ضخامت دلخواه با یک جسم چنبره ای الاستیک ارائه می شود که می تواند مدلی برای بررسی تحلیلی ضربه به سر انسان باشد. مدل مبتنی بر ترکیبی از شرایط تماسی هرتز و اثر موضعی خمشی و غشائی به منظور به دست آوردن رابطه ای ضمنی برای تعیین نیروی انتقالی است. با استفاده از پاسخ های حاصل از روابط تحلیلی می توان چنین نتیجه گرفت که در یک سرعت مشخص با افزایش زاویه حمله، نیروی انتقالی کاهش و مدت زمان برخورد افزایش می یابد. همچنین روابط صریح حاصل از حل بسته برای پدیده ضربه ارائه شده تا مشخصات ضربه شامل مدت زمان تماس، حداکثر نیروی انتقالی و حداکثر شتاب پوسته که اهمیت ویژه ای برای محققان دارد، به دست آیند. بنابراین بررسی کمیت های مهم پدیده ضربه به صورت یک حل بسته امکان پذیر می شود. از طرفی در مورد حالات حدی معادلات نیز بحث شده است و اعتبارسنجی مدل پیشنهاد شده به وسیله روش اجزاء محدود انجام شده است. نتایج، انطباق قابل قبولی بین پاسخ های تحلیلی با پاسخ های حاصل از حل عددی نشان می دهد که بیان کننده صحت روابط تحلیلی به دست آمده است.
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
بهمن وحیدی؛ ناصر فتورائی
دوره 2، شماره 4 ، اسفند 1387، ، صفحه 285-296
چکیده
ترومبوآمبولی شریانی از مهم ترین عوامل مرگ و میر در بیماران قلبی است. در شریان های خون رسان مغز، ذرات جدا شده لخته های خون به صورت آمبولی به بافت مغز منتقل می شوند و سبب ضایعات عصبی یا سکته مغزی می شوند. در این تحقیق برای اولین بار یک مدل عددی ارائه شده است که در آن انسداد کامل شریان کاروتید انسان در اثر حرکت فیزیکی یک توده لخته خون با هندسه ...
بیشتر
ترومبوآمبولی شریانی از مهم ترین عوامل مرگ و میر در بیماران قلبی است. در شریان های خون رسان مغز، ذرات جدا شده لخته های خون به صورت آمبولی به بافت مغز منتقل می شوند و سبب ضایعات عصبی یا سکته مغزی می شوند. در این تحقیق برای اولین بار یک مدل عددی ارائه شده است که در آن انسداد کامل شریان کاروتید انسان در اثر حرکت فیزیکی یک توده لخته خون با هندسه کروی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مدل عددی، جریان خون گذرا در یک مجرای متقارن محوری با طول محدود در نظر گرفته شده است. از معادلات تراکم ناپذیر ناویر- استوکس به عنوان معادلات حاکم بر سیال و از یک مدل الاستیک خطی برای توده لخته خون استفاده شده است. برای مدل کردن تماس بین توده لخته خون و دیواره شریان در محل گرفتگی، یک مدل متقارن محوری تماسی صلب در نظر گرفته شده است. برای تحلیل تغییر مکان های بزرگ جامد، از فرمول بندی لاگرانژی- اویلری دلخواه (ALE) استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که در زمان تماس بین لخته و گرفتگی، نواحی جدایش و اتصال مجدد جریان به طور گسترده روی گرفتگی اتفاق می افتد که این نواحی مستعد ایجاد و توسعه ترومبوزیس شریانی هستند. با قطع تماس بین دیواره و لخته در حال عبور از گرفتگی، ناحیه پایین دست گرفتگی و زیر توده لخته در حال حرکت، جریان گردابی بسیار وسیعی ایجاد می شود. بررسی حرکت و تغییر شکل لخته نشان داد که با گذشتن کامل لخته از گرفتگی، نواحی نزدیک به قله لخته، میل شدیدی به انبساط پیدا می کنند که تمایل به واپاشی را در این نواحی نشان می دهد.
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
پژمان قاسمی؛ محمدحسین میرانبیگی
دوره 2، شماره 4 ، اسفند 1387، ، صفحه 305-315
چکیده
در این تحقیق به ارائه روشی نوین برای شناسایی تغییرات اندازه و ضریب شکست نانو ذرات دی اکسیدتیتانیوم به عنوان ماده اصلی تشکیل دهنده مواد دارویی جلدی ضد اشعه مضر ماورابنفش خورشید پرداخته شده است. هدف اصلی این مقاله بررسی تاثیر تغییرات اندازه و ضریب شکست ذرات دی اکسیدتیتانیوم موجود در فانتوم شبیه سازی شده مواد دارویی بر حالت قطبش نور ...
بیشتر
در این تحقیق به ارائه روشی نوین برای شناسایی تغییرات اندازه و ضریب شکست نانو ذرات دی اکسیدتیتانیوم به عنوان ماده اصلی تشکیل دهنده مواد دارویی جلدی ضد اشعه مضر ماورابنفش خورشید پرداخته شده است. هدف اصلی این مقاله بررسی تاثیر تغییرات اندازه و ضریب شکست ذرات دی اکسیدتیتانیوم موجود در فانتوم شبیه سازی شده مواد دارویی بر حالت قطبش نور بازپراکنده شده، است. اصول کار مبتنی بر مدلسازی پراکندگی نور لیزر تک رنگ قطبیده درون فانتوم شبیه سازی کننده ذرات دی اکسیدتیتانیوم است. مدل با هدف تحلیل پرتوهای بازپراکنده شده از فانتوم با دیدگاه قطبیدگی طراحی و پیاده سازی شده است. فانتوم به صورت نرم افزاری به منظور شبیه سازی خواص قطبیدگی مواد دارویی جلدی ضد اشعه ماورابنفش ایجاد شده است. از آنجا که ذرات تفرق دهنده موجود در این گونه مواد به آن خواص قطبیدگی می بخشند، بنابراین در فرایند مدلسازی، از فانتومی با پایه نگهدارنده پلیمر اپوکسی رزین با ضریب شکست تقریبی برابر واحد و حاوی ذرات تفرق دهنده دی اکسیدتیتانیوم استفاده شده است. نشان خواهیم داد، پارامتر اندازه و ضریب شکست نانوذرات تفرق دهنده دی اکسیدتیتانیوم موجود در مواد دارویی جلدی ضد اشعه ماورابنفش، تاثیر مستقیم بر میزان خلوص، کیفیت و همچنین قدرت پوشانندگی فیزیکی و درجه فیلتر کردن در چنین داروهایی دارد. از طرفی این پارامترها در شکل دهی خواص قطبشی ماده دارویی نقش اصلی را ایفا می کنند. روش اندازه گیری به کار رفته در این تحقیق مبتنی بر اصول قطبش سنجی تفرقی است. در این تحقیق به منظور بررسی پدیده پراکندگی به تحلیل حالت قطبش مجموعه نور تابشی و بازپراکنده شده در یک مجموعه آزمایشگاهی قطبش سنجی پرداخته شده است. بدین ترتیب اطلاعات قطبیدگی فانتوم شبیه سازی شده تحت آزمایش در قالب ماتریس مولر و درجه قطبیدگی استخراج شده است. دستاورد اصلی این تحقیق ایجاد توانایی در استخراج و شناسایی حساس ترین مولفه های ماتریس مولر به تغییرات اندازه و ضریب شکست ذرات دی اکسیدتیتانیوم و به عبارتی تعریف شاخص های ارزیابی کیفی برای داروهای جلدی ضد اشعه مضر ماورابنفش است.
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
فرشته یوسفی ریزی؛ علیرضا احمدیان؛ جواد علیرضایی؛ عمادالدین فاطمیزاده؛ نادر رضایی
دوره 2، شماره 3 ، آذر 1387، ، صفحه 165-177
چکیده
پیچیدگی ساختار درخت راه هوایی، اثر جزئی حجم بر شاخه های ریز و کنتراست پایین بین بافت های موجود در قفسه سینه، بخش بندی آن را دشوار می سازد. پدیده نشتی به عنوان یکی از بزرگ ترین مشکلات در مسیر بخش بندی تصاویر پزشکی به ویژه در موارد پیچیده ای مانند راه های هوایی است. روش اتصال فازی با بهره گیری همزمان از دو خاصیت اصلی تصاویر یعنی وجود همگونی ...
بیشتر
پیچیدگی ساختار درخت راه هوایی، اثر جزئی حجم بر شاخه های ریز و کنتراست پایین بین بافت های موجود در قفسه سینه، بخش بندی آن را دشوار می سازد. پدیده نشتی به عنوان یکی از بزرگ ترین مشکلات در مسیر بخش بندی تصاویر پزشکی به ویژه در موارد پیچیده ای مانند راه های هوایی است. روش اتصال فازی با بهره گیری همزمان از دو خاصیت اصلی تصاویر یعنی وجود همگونی در وکسل های متعلق به یک شی و وجود یک ارتباط درهم آمیخته بین آنها، و با در نظر گرفتن خاصیت فازی ذاتی تصاویر پزشکی، الگوریتم کارامدی برای بخش بندی ساختارهای پیچیده مانند راه های هوایی است. در رویکرد جدید اتصال فازی مبتنی بر خوشه یابی فازی FCM، که تحت عنوان FC-FCM به وسیله همین گروه مطرح شده است، ضمن عدم نیاز به تعیین متغیرهای اولیه، فضای جستجو نیز با بهره گیری از تابع عضویت فضایی فازی در فرایند برگشتی رشد هسته اولیه محدود شده است. اما در تعیین شاخه های پس از لایه سوم با نشتی مواجه می شود. امکان تشخیص نشتی فقط پس از رشد آن و فرایند زمان بر تکرار بخش بندی با متغیرهای جدید که روش متداول در رویارویی با پدیده نشتی است، ما را به سمت ارائه یک فرایند بهینه سازی مبتنی بر شکل در بطن الگوریتم اتصال فازی، برای جلوگیری از تشکیل نشتی به عنوان یک شیوه جدید رهنمون شده است. با در نظر گرفتن ساختار استوانه ای شاخه های درخت راه های هوایی تابع هزینه ای که شاخصی از میزان استوانه ای بودن است، معرفی و به کار گرفته شد. شایان ذکر است کمینه کردن آن به قرار گرفتن وکسل ها در نظام استوانه ای منجر گردید. با کاربرد رویکرد جدید اتصال فازی راه های هوایی تا لایه چهارم با دقت 92.92% استخراج شدند. با استفاده از فرایند بهینه سازی در بطن رویکرد جدید اتصال فازی، ضمن ممانعت از تشکیل نشتی، شاخه های درخت راه هوایی تا لایه ششم بخش بندی شد. چنان که نتایج نشان می دهد، الگوریتم پیشنهادی OPT-FC-FCM قادر به تشخیص شاخه ها، چهار برابر بیشتر از روش FC-FCM است. تعداد کل شاخه های بخش بندی شده در روش 65 OPT-FC-FCM شاخه است که نسبت به تعداد کل شاخه های استخراج شده از روش) FC-FCM با 15 شاخه) 4 برابر بیشتر است.
پردازش تصاویر پزشکی
مهدی مرصوصی؛ جواد علیرضایی؛ آرمن کچاریان
دوره 2، شماره 3 ، آذر 1387، ، صفحه 203-214
چکیده
در این فعالیت تحقیقاتی سعی شده است تا با استفاده از روش مار بی- اسپیلاین، جداره های داخلی بطن چپ قلب استخراج شود. با اعمال اصلاحات و تغییرات مختلف سرعت همگرایی پاسخ و توانایی دوام در برابر اغتشاش افزایش یافته است. با کمک تعریف استراتژی اضافه کردن نقطه گره به کانتور امکان انعطاف بیشتر با حفظ بهینه بودن محاسبات به وجود می آید. به منظور ...
بیشتر
در این فعالیت تحقیقاتی سعی شده است تا با استفاده از روش مار بی- اسپیلاین، جداره های داخلی بطن چپ قلب استخراج شود. با اعمال اصلاحات و تغییرات مختلف سرعت همگرایی پاسخ و توانایی دوام در برابر اغتشاش افزایش یافته است. با کمک تعریف استراتژی اضافه کردن نقطه گره به کانتور امکان انعطاف بیشتر با حفظ بهینه بودن محاسبات به وجود می آید. به منظور افزایش قدرت و سرعت همگرایی در مراحل تکرار از روش قدرت تفکیک چندگانه استفاده شد. یکی دیگر از اقدامات اندیشیده شده شناسایی کانتور اولیه درون بطن چپ خودکار است. این کار به کمک استفاده از روابط ریاضی مباحث ریخت شناسی میسر شده است. همچنین با توجه به تغییرات سطح روشنایی در مکان های مختلف جداره داخلی بطن چپ ضرایب نیروها برای هر کدام از نقاط گره در هر مرحله درشت نمایی تعیین می شود. پس از آن به کمک روش سیمسون اصلاح شده حجم بطن محاسبه شده و با محاسبه حجم بطن در دو زمان پایان سیستول و پایان دیاستول نسبت برون دهی (از پارامترهای حیاتی قلب) محاسبه می شود. همچنین مدل سه بعدی بطن چپ به کمک توابع پایه بی- اسپیلاین ترسیم می شود. نتایج بدست آمده پس از مقایسه با نتایج بالینی بیانگر دقت بالا در انجام محاسبات است.