2024-03-29T11:56:45Z
https://www.ijbme.org/?_action=export&rf=summon&issue=2187
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1389
4
2
مدلسازی عملکردی نقش آستروسیتها در همزمانی فعالیت سلولهای عصبی
محمود
امیری
فریبا
بهرامی
مهیار
جاناحمدی
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.
آستروسیت
مدلسازی عملکردی
بیماری صرع
مدل کورتیکال و تالاموکورتیکال
همزمان شدگی فعالیت نورونها
2010
08
23
83
96
https://www.ijbme.org/article_13330_6210a12460237daaf4d7208472c23838.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1389
4
2
ارزیابی قابلیت ویژگیهای زمانی، فرکانسی سیگنال EEG و ویژگیهای مستخرج از تبدیل بسته موجک در تفکیک مراحل مختلف خواب با استفاده از شبکه SOM
فریده
ابراهیمی
محمد
میکائیلی
سیگنالهای زیستی مختلف شامل EEG، EOGو EMGبه منظور تشخیص اختلالات خواب در آزمایشگاههای خواب ثبت میشوند. تحلیل اطلاعات ثبت شده در زمان خواب بهوسیله متخصص خواب، به صورت شهودی انجام میشود. طبقهبندی شهودی مراحل خواب به دلیل طولانی بودن ثبتها، کار زمانبر و خسته کنندهای است. تحلیل خودکار خواب میتواند این امر را تسهیل کند. مهمترین گام برای طبقهبندی خودکار مراحل خواب، استخراج ویژگیهای مناسب است. در این تحقیق دو دسته ویژگی از سیگنال EEGاستخراج شدند: دسته اول ویژگیهایی هستند که از روی ضرایب تبدیل بستههای موجک (WPT) محاسبه شدهاند و دسته دوم شامل تعدادی از ویژگیهای فرکانسی و یک ویژگی زمانی یعنی دامنه سیگنال EEGهستند. در ادامه این دو مجموعه از ویژگیها به طور مجزا بهوسیله شبکههای عصبی SOMبه فضای دوبعدی نگاشته شدند. نگاشت بهدست آمده نشان داد که این ویژگیها در جدا کردن خودکار مراحل خواب بسیار مفیدند. اطلاعات استخراج شده از EEGبیداری و خواب عمیق به دو ناحیه کاملاً مجزا نگاشته شدند. این نگاشت همچنین نشان داد که سیگنالEEGبهتنهایی برای جدا کردن کامل مراحل خواب کافی نیست زیرا وقتی اطلاعات مستخرج از سیگنال EEGدر خواب REMو مرحله 1 از خواب NREMبه ناحیه یکسان نگاشت شدند، اطلاعات استخراج شده از سیگنال EEGدر مرحله 2 خواب با سایر مراحل همپوشانی دارد که این نتایج منطبق با تعاریف فیزیولوژی مراحل خواب است.
مراحل خواب
استخراج ویژگی
تبدیل بسته موجک
طیف توان
شبکه عصبی SOM
2010
08
23
97
108
https://www.ijbme.org/article_13331_928597438fdbc7aa0c9dcb4123dbcde3.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1389
4
2
مدلسازی کینماتیکی فرایند نوشتن با استفاده از کنترل پیشبین
مهدی
برجخانی
فرزاد
توحیدخواه
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 به یافتههای نورولوژیکی و فیزیولوژیکی، عملکرد نواحی مختلف مغزی در فرایند نوشتن شرح داده شده است. سپس شواهدی مبنی بر وجود پیشبینی در نوشتن و وجود مدلی درونی ازدینامیک اندامهای بدن نظیر دست ارائه شده است. با توجه به شواهد موجود، مدلسازی فرایند نوشتن با استفاده از روش کنترل پیشبین امکانپذیر است. نتایج نشان دادند مدلسازی این فرایند با استفاده از کنترلکننده پیشبین مبتنی بر مدل، شباهت زیادی با واقعیت و ماهیت این مهارت انسانی دارد. از مزایای این مدل، میتوان به این موارد اشاره کرد: انطباق بالای آن با اصول بیولوژیکی شناخته شده، مدلسازی پیشبینی در نوشتن، همبستگی بسیار زیاد مشخصههای استاتیکی و دینامیکی حروف تولیدی با نمونههای انسانی.
فرایند نوشتن
مدل درونی
مخچه
کنترل پیشبین
پیش بینی
2010
08
23
109
122
https://www.ijbme.org/article_13332_1c2aeacf719ad52d248ef99e5e569be1.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1389
4
2
دستهبندی بیدرنگ سیگنال الکترومایوگرام سطحی با استفاده از کورنتروپی
محمدمهدی
رمضانی
احمدرضا
شرافت
در این مقاله با استفاده از کورنتروپی، روشی مؤثر برای دستهبندی سیگنال الکترومایوگرام سطحی به منظور کنترل پروتزهای مایوالکتریک ارائه شده است. چون سیگنال الکترومایوگرام سطحی در دامنههای پائین نیرو ماهیتی غیرگوسی دارد درحالیکه اغتشاش محیط گوسی فرض میشود، از کورنتروپی برای استخراج ویژگی از این سیگنال استفاده میکنیم؛ زیرا کورنتروپی تنها دربرگیرنده اطلاعات مربوط به مؤلفههای غیرگوسی است و تخمین آن از نمونههای محدود بسیار ساده است. سپس با بهکارگیری ویژگیهای استخراج شده، از طبقهبندی کننده آنالیز تفکیک خطی برای دستهبندی سیگنال الکترومایوگرام سطحی استفاده میکنیم. نتایج بهدست آمده با استفاده از روش پیشنهادی این مقاله، در مقایسه با نتایج سایر روشهای پیشرفته شناسایی الگوی سیگنال الکترومایوگرام سطحی هم بهبود یافته و هم محاسبات کمتری دارد.
پروتز مایوالکتریک
تشخیص الگو
سیگنال الکترومایوگرام سطحی
طبقهبندی
کرنل گوسی
کورنتروپی
2010
08
23
123
134
https://www.ijbme.org/article_13333_7588339d5bcb471a9e0141d78a7df446.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1389
4
2
مقایسه ویژگیهای سیگنالی با استفاده از الگوریتم اصلاح شده DTW در مسئله تصدیق امضای پویا
سعید
رشیدی
علی
فلاح
فرزاد
توحیدخواه
تاکنون روشهای بسیاری برای براورد میزان شباهت یا اختلاف سیگنالهای زمانی معرفی شدهاند. الگوریتم DTWاز جمله راهکارهای قدرتمندیست که علاوه بر توانائی فوق در زمینههای طبقهبندی، دادهکاوی و تطابق ناحیهای دو سیگنال نیز مورد توجه است. DTWبر پایه بهینهسازی فواصل نقاط دو سیگنال و با انبساط و انقباض محور زمان در هر نقطه قادر به یافتن نقاط متناظر است. در این مقاله با اصلاح قیود محلی حاکم بر DTWروشی برای ارزیابی میزان شباهت کلّی یا ناحیهای دو سیگنال پیشنهاد میشود. الگوریتم مطرح شده در این مقاله علاوه بر افزایش دقت و قابلیت بالاتر در سنجش فاصله سیگنالها و طبقهبندی با خطای کمتر، نسبت به تغییرات ساختاری و منبع تولید سیگنال زمانی نیز مقاومتر از DTWمرسوم بوده و قابلیت تعمیمپذیری بیشتری از خود نشان میدهد. با استفاده از یک پایگاه دادگان ترکیبی متشکل از افراد ترک (از کشور ترکیه)، چینی و انگلیسیزبان و اعمال روش پیشنهادی مبتنی بر طبقهبندی کنندههای فیشر، پنجره پارزن و ماشین بردار پشتیبان در مسئله تصدیق امضاء نشان داده میشود که ضمن کاهش 3/12% خطای طبقهبندی الگوها، در شرایط سطح آستانه عمومی خطای EERدر گروه جاعلان تصادفی و ماهر به ترتیب برابر 46/1% و 51/3% بهدست آمده است.
پیچش زمانی پویا
تصدیق امضای پویا
دادهکاوی
سازگاری
سیگنال زمانی
2010
08
23
135
148
https://www.ijbme.org/article_13334_0f5205d28ee1f5c2b71efd422be59c50.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1389
4
2
بهکارگیری یادگیری منیفلد برای تحلیل تصاویر اکوکاردیوگرافی
پریسا
گیفانی
حمید
بهنام
زهرا
علیزاده ثانی
روشهای کاهش بُعد غیرخطی، در دهها خیر بار دیگر مورد توجه محافل علمی قرار گرفتهاند.با تمرکز محققان علم کامپیوتر بر این مسئله، در چند سال اخیر مجموعهای از ابزارها به وجود آمدهاند که کاربردهای آنها در دادهکاوی، پردازش تصویر، طبقهبندی، تحلیل ونمایاندن دادگان رو به افزایش است.در این میان یادگیری منیفلد ابزاری قدرتمند برای کاهش بعد غیرخطی دادگان است. پارامترهای ذاتی سیستم که عامل اصلی تمایز دادگان از یکدیگرند با استفاده از این ابزار شناسایی شده و کل مجموعه بر روی منیفلدی که بیانکننده ارتباط واقعی پارامترهاست، قرار میگیرد. بدین ترتیب ارتباط بین دادگان در فضایی با بعد کمتر بیان میشود. یکی از کاربردهای موفق این روشها در تحلیل تصاویر است. با این دیدگاه فرض میشود هر تصویر دادهای در بعد بالا بوده که هر پیکسل یک بعد از فضا را اشغال میکند. درصورتیکه این مجموعه تصاویر از شیئی خاص اخذ شده باشند که براساس پارامترهای کمّی با یکدیگر تفاوت دارند؛ میتوان با استفاده از ابزارهای مناسب یادگیری منیفلد، این مجموعه تصاویر را در فضایی با بعد کمتر به گونهای نگاشت کرد که ارتباط ذاتی پارامترها حفظ شود.در این تحقیق چگونگی بهکارگیری این ابزار برای تحلیل مجموعه تصاویر اکوکاردیوگرافی مورد بررسی قرار میگیرد. از آنجا که تصاویر اکوکاردیوگرافی اخذ شده از یک بیمار براساس پارامترهای کمّی از جمله حرکت تناوبی قلب و نویز متفاوت هستند، با استفاده از الگوریتم مناسب یادگیری منیفلد، مجموعه تصاویر در فضای دوبعدی فرونشانده میشوند و ارتباط بین فریمهای متوالی در فضای جدید تعیین میشود. در این تحقیق با استفاده از دو الگوریتم LLEو ISOMAP، پس از نگاشت چند دوره تناوب تصاویر در فضای دوبعدی، تصاویر مشابه در کنار یکدیگر قرار گرفته و رابطه بین تصاویر بر اساس خاصیت تناوبی ضربان قلب نمایان میشود. نتایج حاکی از ضعف الگوریتم ISOMAPو قدرت الگوریتم LLEدر حفظ ارتباط واقعی تصاویر اکوکاردیوگرافی در فضای دوبعدی است. در نهایت، کاهش نویز تصاویر به صورت میانگینگیری تصاویر مشابه بر روی منیفلد حاصل از الگوریتم LLEبه عنوان یک کاربرد مفید معرفی میشود.
یادگیری منیفلد
تصاویر اکوکاردیوگرافی
الگوریتم LLE
الگوریتم ISOMAP
کاهش نویز
2010
08
23
149
160
https://www.ijbme.org/article_13335_561711e20c93894b085ae9110e43ecf3.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1389
4
2
ارزیابی اثرات میدان الکترومغناطیس با شدت 5/1 تسلا بر شـــاخصهای آزمون عملکرد و هیستومتری کبد در موشهای صحرایی نر بالغ
جعفر
آی
سعید
سرکار
محمدعلی
عقابیان
بررسیهای مختلف نشان دادهاند که میدانهای الکترومغناطیسی قوی اثرات سوئی برسلامت انسان دارند. دستگاه MRIاز مهمترین تجهیزاتیست که در پزشکی برای تشخیص در بیماریهای مختلف استفاده میشود. اساس کار این دستگاه مبتنی بر امواج الکترومغناطیس است که امکان ایجاد نارسایی در دستگاههای مختلف بدن از جمله کبد میشود. بر این اساس در این مقاله اثر امواج MRIبر بافت کبد موش صحرایی بررسی شده است. بدین منظور 22 موش صحرایی نر بالغ 60 روزه به وزن g 20± 200از نژاد ویستار انتخاب شدند و به تعداد برابر در دو گروه آزمون و شاهد قرار گرفتند. گروه آزمون به مدت 30 دقیقه تحت تأثیر امواج دستگاه MRIبا شدت T5/1 همراه با امواج RFقرار گرفتند و گروه شاهد در زمان مشابه تحت تأثیر امواج دستگاه MRIبا شدت مشابه اما بدون امواج RFقرار گرفتند. پس از بیهوش کردن حیوانات برای اندازهگیری سطح فاکتورهای بیلی روبین تام، بیلی روبین مسـتقیم، فسـفاتاز قلیـایی، آلبومین سرم و پروتئین تام، کلسترول تام و HDL، LDL، AST، ALTخونگیری از قلب انجام شد. پس از اطمینان از بیهوشی کامل حیوانات، کبد از بدن خارج شده و پس از انجام عملیات آمادهسازی بافت، اسلایدها با استفاده از روش سریال سکشن برای مطالعات هیستومتری (اندازه قطر سلولها، اندازه قطر هسته) تهیه شدند و با استفاده از میکروسکوپ الیمپوس مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاکی از افزایش معنادار (05/0p<) در HDL، بیلی روبین تام، بیلی روبین مسـتقیم،ALT، ASTو آنزیم فسـفاتاز قلیـایی و کاهش معنادار (05/0p<) در آلبومین سرم و پروتئین تام، کلسترول تام و LDLدر گروه آزمون نسبت به گروه شاهد بود. همچنین تفاوت معناداری در اندازه قطر هپاتوسیتها و هسته هپاتوسیتها در بین دو گروه مشاهده نشد. نتایج این مقاله نشان داد امواج الکترومغناطیس حاصل از دستگاه MRIبر عملکرد و آنزیمهای کبد موشهای صحرائی بدون تغییر هیستومتری سلولها مؤثر بوده است. با توجه به این اثرات دستگاه MRI، پیشنهاد میشود تحقیق مشابهی بر روی سرم خونی انسان انجام شود
کبد
میدان الکترو مغناطیس
MRI
موش صحرایی
فاکتورهای خون
هیستومتری
2010
08
23
161
166
https://www.ijbme.org/article_13336_fe9ab68ffd347305944fb096e6433c4b.pdf