نشریه‌ی علمی مهندسی پزشکی زیستی

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

مدلسازی چهار بعدی رشد تومور مغزی GBM با استفاده از اتوماتای سلولی

سید حجت سبزپوشان؛ فاطمه پورحسن‌زاده؛ زهره آگین

دوره 7، شماره 1 ، خرداد 1392، ، صفحه 65-73

چکیده

سالانه تعداد زیادی از انسان‌ها به تومور مغزی مبتلا می‌شوند. متداولترین و مرگبارترین این تومورها مولتی فرم گلیوبلاستوما (GBM) است. از این رو بررسی و مطالعه رشد GBMیکی از مسائل مورد توجه محققان است. تاکنون مدل‌های ریاضی زیادی برای شبیه‌سازی رشد تومور مغزی GBMارائه شده است. این مدل‌ها به درک بهتر فرایند رشد تومور و درمان آن کمک می‌کنند. ... بیشتر سالانه تعداد زیادی از انسان‌ها به تومور مغزی مبتلا می‌شوند. متداولترین و مرگبارترین این تومورها مولتی فرم گلیوبلاستوما (GBM) است. از این رو بررسی و مطالعه رشد GBMیکی از مسائل مورد توجه محققان است. تاکنون مدل‌های ریاضی زیادی برای شبیه‌سازی رشد تومور مغزی GBMارائه شده است. این مدل‌ها به درک بهتر فرایند رشد تومور و درمان آن کمک می‌کنند. در این مقاله یک مدل چهار بعدی برای شبیه‌سازی رشد تومور مغزی ارائه می‌شود. در مدل ارائه شده از روش اتوماتای سلولی (CA) استفاده شده است. شبکه CAسه بعدی مورد استفاده، موزائیک‌کاری ورونی است و توزیع نقاط در این شبکه با استفاده از فرایند افزایش ترتیبی تصادفی (RSA) انجام شده است. در این شبکه هر سلول یک کثیرالوجه بوده؛ تعداد وجوه و همسایگی‌های هر سلول با سلول دیگر متفاوت است. برای یافتن همسایگی سلول‌ها از مثلث‌بندی دلانی استفاده شده است. هر سلول در این شبکه می‌تواند مرده، سرطانی غیرتکثیرشونده، سرطانی تکثیرشونده و یا سالم باشد. تومور شبیه‌سازی شده توانایی رشد از mm1/0 تا mm25 را دارد. مدل پیشنهادی در چهار مرحله زمانی: کروی، تشخیص اولیه ضایعه، تشخیص بیماری و مرگ ارزشیابی، و نتایج با داده‌های تجربی مقایسه شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد مدل ارائه شده در حالت کلی و به طورمتوسط دارای صحت 85% است.

مهندسی عصبی عضلانی

تاثیر پارامترهای پیش پالس کاتدی در تحرک انتخابی فیبرهای مایلین دار و استخراج شکل موج جدیدی برای تحریک الکتریکی انتخابی به کمک شبیه سازی تحریک الکتریکی

امین مهنام؛ سید محمد فیروزآبادی؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی

دوره -1، شماره 1 ، آبان 1383، ، صفحه 65-76

چکیده

در سال های اخیر، تحقیقات بسیاری در زمینه تحریک الکتریکی سلول های عصبی انجام شده است تا به طریقی قابلیت "انتخاب" سلول های هدف توسط تحریک افزایش یابد. از جمله روش های پیشنهادی برای تحریک انتخابی فیبرهای دور از الکترود و همچنین فیبرهای باریک، استفاده از شکل موج های خاص از جمله شکل موج شامل پیش پالس مستطیلی کاتدی است. در مقاله ... بیشتر

بیوالکترومغناطیس

مدل‌سازی اجزای محدود-بدون ‌مش مبتنی بر موجک در حل مساله پیشرو مقطع‌نگاری القای مغناطیسی

محمدرضا یوسفی نجف‌آبادی؛ رضا جعفری؛ حمید ابریشمی مقدم

دوره 8، شماره 1 ، فروردین 1393، ، صفحه 69-86

چکیده

ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ - ﺑﺪﻭﻥ ﻣﺶ ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ ﻣﻮﺟﮏ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮﺭ ﺣﻞ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﭘﻴﺸﺮﻭ ﻣﻘﻄﻊﻧﮕﺎﺭی ﺍﻟﻘﺎی ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ ﺍﺭﺍﺋﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﻃﺒﻴﻌﺖ ﺑﺪﻭﻥ ﺗﻤﺎﺱ ﻭ ﺍﻳﻤﻦ ﺍﻳﻦ ﻓﻦ ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی، ﺁﻥ ﺭﺍ ﺑﻪ ﺭﻭﺷﻰ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮﺍی ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی ﭘﺰﺷﻜﻰ ﻭ ﺻﻨﻌﺘﻰ ﻏﻴﺮﺗﻬﺎﺟﻤﻰ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻛﺮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ... بیشتر ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ - ﺑﺪﻭﻥ ﻣﺶ ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ ﻣﻮﺟﮏ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮﺭ ﺣﻞ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﭘﻴﺸﺮﻭ ﻣﻘﻄﻊﻧﮕﺎﺭی ﺍﻟﻘﺎی ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ ﺍﺭﺍﺋﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﻃﺒﻴﻌﺖ ﺑﺪﻭﻥ ﺗﻤﺎﺱ ﻭ ﺍﻳﻤﻦ ﺍﻳﻦ ﻓﻦ ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی، ﺁﻥ ﺭﺍ ﺑﻪ ﺭﻭﺷﻰ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮﺍی ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی ﭘﺰﺷﻜﻰ ﻭ ﺻﻨﻌﺘﻰ ﻏﻴﺮﺗﻬﺎﺟﻤﻰ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻛﺮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺭﻭﺵ ﺍﺑﺘﺪﺍ ﺑﺎ ﻋﺒﻮﺭ ﺟﺮﻳﺎﻧﻰ ﻣﺘﻨﺎﻭﺏ ﺍﺯ ﻳﮏ ﻳﺎ ﭼﻨﺪ ﺳﻴﻢﭘﻴﭻ ﺗﺤﺮﻳﮏ، ﻣﻴﺪﺍﻥ ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺩﺭﻭﻥ ﺟﺴﻢ ﻣﻮﺭﺩ ﻧﻈﺮ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﺷﺪﻩ؛ ﺳﭙﺲ ﻭﻟﺘﺎﮋﻫﺎی ﺍﻟﻘﺎﻳﻰ ﺩﺭ ﺳﻴﻢﭘﻴﭻﻫﺎی ﮔﻴﺮﻧﺪﻩ ﺍﻧﺪﺍﺯﻩﮔﻴﺮی ﻣﻰﺷﻮﻧﺪ. ﺗﺼﻮﻳﺮ ﺑﺎ ﺗﺨﻤﻴﻦ ﺿﺮﺍﻳﺐ ﻫﺪﺍﻳﺖ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ ﺟﺴﻢ ﺑﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ ﺍﺯ ﺍﻧﺪﺍﺯﻩﮔﻴﺮی، ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﻞ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﭘﻴﺸﺮﻭ ﻭ ﺣﻞ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﻣﻌﻜﻮﺱ ﺑﺎﺯﺳﺎﺯی ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﺷﺒﻴﻪﺳﺎﺯی ﻣﺴﺄﻟﻪ ﭘﻴﺸﺮﻭ ﺑﻪ ﻃﻮﺭ ﻣﻌﻤﻮﻝ ﺑﺎ ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﻰﺷﻮﺩ؛ ﺍﻣﺎ ﻭﺍﺑﺴﺘﮕﻰ ﺟﻮﺍﺏ ﺣﺎﺻﻞ ﺑﻪ ﻣﺶ ﻣﻮﺭﺩ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ، ﺑﻮﻳﮋﻩ ﻭﻗﺘﻰ ﻛﻪ ﻧﺎﺣﻴﻪ ﻫﺪﻑ ﺷﺎﻣﻞ ﺍﺟﺴﺎﻡ ﻣﺘﺤﺮک ﺑﺎﺷﺪ، ﻣﺤﺪﻭﺩﻳﺘﻰ ﺑﺮﺍی ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ ﻣﺤﺴﻮﺏ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺗﺤﻘﻴﻖ، ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮﺭ ﺭﻓﻊ ﻣﺸﻜﻞ ﻭﺍﺑﺴﺘﮕﻰ ﺑﻪ ﻣﺶﺑﻨﺪی ﺩﺭ ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ ﻭ ﺍﻋﻤﺎﻝ ﺩﻗﻴﻖﺗﺮ ﻭ ﺳﺮﻳﻊﺗﺮ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﻣﺮﺯی ﺩﺭ ﺭﻭﺵ ﺑﺪﻭﻥ ﻣﺶ، ﺭﻭﺵ ﺗﺮﻛﻴﺒﻰ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ - ﺑﺪﻭﻥ ﻣﺶ ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ ﻣﻮﺟﮏ ﺑﺮﺍی ﺣﻞ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﭘﻴﺸﺮﻭ ﻣﻘﻄﻊﻧﮕﺎﺭی ﺍﻟﻘﺎی ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ ﭘﻴﺸﻨﻬﺎﺩ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﺮﺍی ﺍﻋﻤﺎﻝ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻰ ﺣﺪ ﻓﺎﺻﻞ ﺑﻴﻦ ﺩﻭ ﻧﺎﺣﻴﻪ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ ﻭ ﺑﺪﻭﻥ ﻣﺶ، ﺗﻮﺍﺑﻊ ﭘﺮﺵ ﺷﻴﺐ ﺑﻪ ﻛﺎﺭ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪﻩﺍﻧﺪ. ﺑﺮﺍی ﺍﺭﺯﻳﺎﺑﻰ ﻛﺎﺭﺍﻳﻰ ﺭﻭﺵ ﭘﻴﺸﻨﻬﺎﺩی، ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺷﺒﻴﻪﺳﺎﺯی ﺑﺎ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ ﺁﻣﺪﻩ ﺍﺯ ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ ﻣﻌﻤﻮﻝ ﺍﺯ ﻟﺤﺎﻅ ﺩﻗﺖ ﻭ ﺯﻣﺎﻥ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺕ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺷﺪﻩﺍﻧﺪ.

بیوالکتریک

مدل‌سازی بافت اپیتلیوم مری بر مبنای شبکه‌ای از نگاشت‌های کوپله با رویکرد تشخیص ضایعات پیش‌سرطانی

زهرا السادات حسینی؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی

دوره 13، شماره 1 ، فروردین 1398، ، صفحه 69-84

چکیده

سرطان مری هشتمین سرطان شایع و ششمین سرطان منجر به مرگ در جهان می‌باشد. 80% از سرطان‌های مری در سلول‌های سنگ‌فرشی رخ می‌دهند. در ایران، این نوع سرطان در استان گلستان شیوع بیش‌تری دارد. پیش از بروز این سرطان، ضایعاتی در بافت ا‌پیتلیوم مری به وجود می‌آید که پیش‌رفت و نفوذ این ضایعات به لایه‌های زیرین، منجر به بروز سرطان می‌شود. ... بیشتر سرطان مری هشتمین سرطان شایع و ششمین سرطان منجر به مرگ در جهان می‌باشد. 80% از سرطان‌های مری در سلول‌های سنگ‌فرشی رخ می‌دهند. در ایران، این نوع سرطان در استان گلستان شیوع بیش‌تری دارد. پیش از بروز این سرطان، ضایعاتی در بافت ا‌پیتلیوم مری به وجود می‌آید که پیش‌رفت و نفوذ این ضایعات به لایه‌های زیرین، منجر به بروز سرطان می‌شود. این بیماری در اکثر بیماران از یک مرحله‌ی پیش‌بالینیِ قابل تشخیص شروع می‌شود. این بیماری در صورت عدم مداخله‌ی درمانی مناسب، در اکثر موارد به سمت یک مرحله‌ی بالینی پیش‌رفت می‌کند. در مطالعات انجام شده پیرامون این نوع سرطان، مدلی برای پیش‌رفت این ضایعات (دیسپلازی) در سطح مزوسکوپیک ارائه نشده است. در این مقاله، مدلی بر پایه‌ی شبکه‌ای از نگاشت‌های لاجستیک کوپل شده برای مدل‌سازی عمل‌کرد بافت اپیتلیوم ارائه شده است. از تصاویر میکروسکوپیک مربوط به نمونه‌های بیوپسی بافت سالم و بافت با دیسپلازی خفیف، به عنوان دادگان این مطالعه استفاده شده است. طراحی ساختار و تنظیم پارامترهای این مدل بر مبنای فرضیاتی از ساختار و عمل‌کرد بافت اپیتلیوم، با وارد نمودن اطلاعاتی از هندسه‌ی فرکتالی این بافت انجام شده است. عمل‌کرد مدل، بر مبنای تغییرات نمای لیاپانوف در راستای ضخامت اپیتلیوم مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این مدل، الگوی کاهشی این شاخص برای بافت سالم، از صحت و حساسیت مناسبی در تشخیص بافت سالم از بافت با دیسپلازی خفیف برخوردار است. نتایج این مدل‌سازی نشان می‌دهد که بین پیچیدگی ساختاری این سیستم زیستی و عدم قطعیت رفتار زمانی آن، می‌تواند ارتباط مستقیمی وجود داشته باشد.

پردازش تصاویر پزشکی

آشکارسازی و دسته‌بندی تمام خودکار نواحی مشکوک در تصاویر ترموگرام پستان برای تشخیص زودهنگام سرطان

امیراحسان لشکری؛ فاطمه پاک؛ محمد فیروزمند

دوره 9، شماره 1 ، فروردین 1394، ، صفحه 71-84

چکیده

سرطان پستان رایجترین نوع سرطان در بین زنان است. مطالعات پاتولوژیک نشان داداند که بیش از80% ناهنجاری های پستان در مراحل اولیه خوشخیم هستند، بنابراین مهمترین مسأله در درمان آن تشخیص زودهنگام است. ترموگرافی مادون قرمز پستان یک روش تصویرگیری مبتنی بر ثبت الگوهای توزیع دمایی بافت پستان است و در مقایسه با ماموگرافی پستان ... بیشتر سرطان پستان رایجترین نوع سرطان در بین زنان است. مطالعات پاتولوژیک نشان داداند که بیش از80% ناهنجاری های پستان در مراحل اولیه خوشخیم هستند، بنابراین مهمترین مسأله در درمان آن تشخیص زودهنگام است. ترموگرافی مادون قرمز پستان یک روش تصویرگیری مبتنی بر ثبت الگوهای توزیع دمایی بافت پستان است و در مقایسه با ماموگرافی پستان به دلیل غیرتهاجمی، غیرتماسی، غیرفعال بودن و عدم استفاده از تابش یونیزان روشی بسیار مناسب درتشخیص زودهنگام سلول های سرطانی است. در این مقاله روشی به منظور آشکارسازی خودکار نواحی مشکوک در تصاویر ترموگرام پستان با هدف کمک رساندن به پزشکان در تشخیص زودهنگام این سرطان ارائه شده است، به نحوی که دقت و صحت را افزایش داده و درصد پذیرش اشتباه را کاهش می دهد. این الگوریتم شامل 4 بخش اصلی پردازش تصویر، استخراج ویژگی، انتخاب ویژگی و طبقهبندی است. در مرحلهی پردازش، ابتدا براساس عملیاتی تمام خودکار، ناحیهی مطلوب تعیین شده، کیفیت تصاویر ارتقاء یافته و سپس پستان راست و چپ از یکدیگر جدا میشوند. سپس درایههای ماتریس تصویر، نرمالسازی شده و نواحی نسبی مشکوک تعیین می شوند. پس از آن و در مرحلهی استخراج ویژگی، ویژگیهای آماری، ویژگیهایی مبتنی بر هیستوگرام، ویژگیهایی مبتنی بر ماتریس هموقوعی (GLCM)، ویژگیهایی بر اساس مورفولوژی نواحی مشکوک و ویژگی هایی در حوزهی فرکانس از هر یک از نواحی بخشبندی شدهی پستان راست و چپ استخراج میشوند. در ادامه برای دستیابی به بهترین ویژگیها، روشهای انتخاب ویژگی نظیر کمترین افزونگی و بیشترین ارتباط (mRMR)، انتخاب متوالی روبه جلو (SFS)، انتخاب متوالی روبه عقب (SBS)، انتخاب متوالی سیال روبه جلو (SFFS)، انتخاب متوالی سیال روبه عقب (SFBS) و الگوریتم ژنتیک (GA) بهکار گرفته میشود. در پایان برای طبقهبندی و تعیین معیار استاندارد برای تحلیل دمای عروقی پستانها (TH)، روشهای مختلف طبقهبندی مانند AdaBoost، ماشینهای بردار پشتیبان (SVM)، نزدیکترین همسایه (KNN)، بیزین ساده (NB) و شبکهی عصبی احتمالی (PNN) مورد ارزیابی قرار گرفتند، تا از مناسب ترین آنها به منظور طبقهبندی ویژگیها استفاده شود. نتایج بهدست آمده روی پایگاه دادهی بومی، بیانگر کارایی قابلتوجه روش پیشنهادی است. با توجه به نتایج، ترکیب mRMR با AdaBoost با بیشینه صحت 92% و ترکیب SFFS با AdaBoost با بیشینه صحت 88%، بهترتیب بهترین ترکیبات بهدست آمده روی تصاویر پستان راست و چپ ارزیابی شدند.

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.

پردازش گفتار

شناسایی گفتار پرخیشومی در کودکان دارای شکاف کام

احسان عکافی؛ منصور ولی‌؛ نگین مرادی

دوره 6، شماره 3 ، آذر 1391، ، صفحه 119-129

چکیده

پرخیشومی از رایج‌ترین اختلالات در کودکان دارای شکاف کام است. عموماً برای کاهش این نقیصه نیاز به جراحی است و بنابراین ارزیابی خیشومی بودن برای بررسی تأثیر جراحی و همچنین طراحی جلسات گفتار درمانی- که بعد از عمل‌های جراحی نیاز است- حیاتی است. استفاده از مدل‌های تمام قطب مانند ARبرای مدل‌سازی سیستم لوله صوتی افراد سالم رایج و معتبر هستند؛ ... بیشتر پرخیشومی از رایج‌ترین اختلالات در کودکان دارای شکاف کام است. عموماً برای کاهش این نقیصه نیاز به جراحی است و بنابراین ارزیابی خیشومی بودن برای بررسی تأثیر جراحی و همچنین طراحی جلسات گفتار درمانی- که بعد از عمل‌های جراحی نیاز است- حیاتی است. استفاده از مدل‌های تمام قطب مانند ARبرای مدل‌سازی سیستم لوله صوتی افراد سالم رایج و معتبر هستند؛ اما وجود کانال ارتباطی بین حفره دماغی و دهانی افراد دارای شکاف کام، منجر به اضافه شدن صفر به تابع تبدیل فیلتر لوله صوتی شده و درنتیجه مدل مذکور برای فیلتر لوله صوتی این افراد دقیق نیست. بر این اساس در این تحقیق روش کمّی جدیدی برای تخمین میزان پرخیشومی بودن ارائه شده است. در روش ارائه شده میزان پرخیشومی بودن با کمِیتی که از محاسبه فاصله بین بردار ضرایب کپستروم استخراج شده از ضرایب مدل ARو مدل ARMA بدست آمده، ارزیابی شد. روش k-meansو روش بیز برای یافتن حد آستانه مناسب بمنظور طبقه‌بندی دادگان به کار رفت. با اجرای الگوریتم پیشنهادی برای مجموعه دادگان شامل واکه‌های /a/ استخراج شده از کلمه آزمون /pamap/ که 13 فرد دارای شکاف کام و 22 فرد سالم آنرا بیان کردند، صحت تراز شده 18/82 درصد برای طبقه‌بندی گویش‌ها و صحت تراز شده 72/97 درصد برای طبقه‌بندی افراد بدست آمد. از آنجایی که روش ارائه شده تنها به پردازش کامپیوتری دادگان نیاز دارد، در مقایسه با روش‌های بالینی دیگر، ساده‌ و غیر تهاجمی‌ است.

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.

بیومکانیک استخوان

تحلیل المان محدود سه بعدی مهره دوم ستون فقرات گردنی (اکسس) به منظور بررسی شکستگی زائده دندانه ای

محمد حق‌پناهی؛ علی گرگین زاده؛ صبا سهرابی

دوره 1، شماره 2 ، شهریور 1386، ، صفحه 131-136

چکیده

به دلیل مهلک بودن و عواقب وخیم صدمات ستون گردنی، بررسی رفتار بیومکانیکی اجزای آن حین صدمه حایز اهمیت است. رایج ترین نوع صدمات مهره دوم گردنی، شکستگی زائده دندانه ای است که در این میان شکستگی نوع دوم بیشترین درصد صدمات را به خود اختصاص می دهد. در این مقاله پس از ارایه مدل دقیق سه بعدی مهره اکسس به تحلیل المان محدود آن پرداخته شده است. ... بیشتر

بیوالکترومغناطیس

روشی نوین برای محاسبه میدان‌های الکترومغناطیسی القایی در سلول‌های زیستی بر اساس توالی توابع تبدیل

مهرداد ساویز؛ سینا شیرین‌پور؛ اشکان عابدی؛ رضا فرجی‌دانا

دوره 6، شماره 2 ، شهریور 1391، ، صفحه 133-140

چکیده

این مقاله رویکرد محاسباتی جدیدی را معرّفی می‌کند که می‌تواند تخمین مناسبی را از میدان‌های القایی در کلّی‌ترین تا جزئی‌ترین اجزای بدن حاصل کند. اساس نظری این رویکرد استفاده از تحلیل چندمقیاسی و تحریک مدل‌های مقیاس‌های کوچک‌تر با میدان‌های به دست آمده در حل مقیاس بزرگ‌تر است. شیوه اجرای روش در این مقاله تشریح و با مثالی کاربردی، ... بیشتر

بررسی سینتیک انحلال کلسیم فسفات های کربناتی بی شکل در محیط شبیه سازی شده استئوکلاستی

علی نعمتی؛ عبدالرضا شیخ مهدی مسگر؛ فتح اله مضطرزاده

دوره 3، شماره 2 ، شهریور 1388، ، صفحه 135-149

چکیده

در این مقاله سینتیک انحلال سیمان ها و همچنین کلسیم فسفات های بی شکل در محیط اسیدی استئوکلاستی بر اساس مدل هسته و یا ذره کوچک شونده با درنظر گرفتن واکنش های مذاب- جامد به بحث گذاشته شده است. بر اساس این مدل سه مرحله نفوذ ترکیب شونده A از میان فیلم احاطه کننده، واکنش شیمیایی A با جامد در سطح واکنش و یا نفوذ از میان لایه محصول تشکیل ... بیشتر در این مقاله سینتیک انحلال سیمان ها و همچنین کلسیم فسفات های بی شکل در محیط اسیدی استئوکلاستی بر اساس مدل هسته و یا ذره کوچک شونده با درنظر گرفتن واکنش های مذاب- جامد به بحث گذاشته شده است. بر اساس این مدل سه مرحله نفوذ ترکیب شونده A از میان فیلم احاطه کننده، واکنش شیمیایی A با جامد در سطح واکنش و یا نفوذ از میان لایه محصول تشکیل شده روی سطح جامد می توانند کنترل کننده سرعت واکنش باشند. در سیستم مورد نظر، دو حالت به بحث گذاشته شده است: 1- مدل هسته کوچک شونده (لایه محصول تشکیل شود) 2- مدل ذره کوچک شونده (لایه محصول تشکیل نشود) از داده های عملی به دست آمده برای تحلیل مدل ها و سازوکارهای مطرح استفاده شد. بررسی ها نشان داد که در اثر انحلال کلسیم فسفات های آپاتیتی، مقادیر زیادی کلسیم در همان لحظات اولیه وارد محلول می شود. حضور کلسیم در محلول سبب می شود تا در مراحل اولیه انحلال، فیلم تشکیل شده روی ذرات حاوی کلسیم در مقادیر زیاد باشد. در صورت حضور کربنات در ترکیب ماده، به دلیل ورود کربنات به محلول امکان تشکیل کمپلکس کلسیم- کربنات وجود خواهد داشت. در نتیجه میزان غلظت اشباع کلسیم به صورت چشمگیری کاهش می یابد. در مواد کریستالین در دوره های زمانی اولیه، کلسیم وارد شده به محلول در اثر انحلال نمونه در مقایسه با مواد بی شکل کمتر است در نتیجه طول دوره زمانی اولیه در این گونه مواد تا اندازه ای کوتاه تر از مواد بی شکل فاقد کربنات (مثل H1T) است. بر این اساس پیش بینی شده است که رفتار سیمان ها که یک نوع ماده نسبتا بلورین اما حاوی کربنات هستند؛ مابین ترکیبات بلورین فاقد کربنات و انواع بی شکل کربناتی باشد. نتایج حاصل نشان داد که سینتیک انحلال سیمان های توسعه یافته و همچنین کلسیم فسفات های بی شکل در محیط اسیدی استئوکلاستی از دو مدل ذره کوچک شونده (در زمان های ابتدایی) و مدل هسته کوچک شونده پیروی می کند هر چند که مرحله تعیین کننده سرعت، نفوذ از لایه محصول است. لایه محصول می تواند یک نوع کلسیم فسفات بی شکل مقاوم در برابر اسید و/ یا DCPD باشد.

پردازش سیگنال‌های حیاتی

استخراج تفاوت‌های معنی‌دار بین گروه‌ مبتلا به اختلال طیف اوتیسم و گروه کنترل با استفاده از آنالیز ارتباطات درون/بین شبکه‌ای مغز در حالت‌های گذرا و با در نظر گرفتن اثر سن و نمره‌ی پاسخ‌دهی اجتماعی

علیرضا طالش جفادیده؛ بابک محمدزاده اصل

دوره 14، شماره 2 ، تیر 1399، ، صفحه 143-157

چکیده

اختلال طیف اوتیسم نوعی اختلال عصبی رشدی است که با اختلال در ارتباطات اجتماعی و رفتارهای محدود و تکراری تشخیص داده می‌شود. تصویربرداری تشدید مغناطیسیابزاری غیرتهاجمی و قدرتمند برای بررسی تغییرات در ساختار، عمل‌کرد و متابولیسم مغز کودکان مبتلا به اوتیسم و معرفی نشان‌گرهای زیستی مفید به شمار میرود. مطالعه‌ی مقایسهای بین افراد ... بیشتر اختلال طیف اوتیسم نوعی اختلال عصبی رشدی است که با اختلال در ارتباطات اجتماعی و رفتارهای محدود و تکراری تشخیص داده می‌شود. تصویربرداری تشدید مغناطیسیابزاری غیرتهاجمی و قدرتمند برای بررسی تغییرات در ساختار، عمل‌کرد و متابولیسم مغز کودکان مبتلا به اوتیسم و معرفی نشان‌گرهای زیستی مفید به شمار میرود. مطالعه‌ی مقایسهای بین افراد مبتلا به اوتیسم و کنترل با استفاده از تصویربرداری تشدید مغناطیسی درک باارزشی از تفاوت در عمل‌کرد مغز فراهم میکند. امروزه با استفاده از آنالیز ارتباطات عمل‌کردی پویا مشخص شده است که ارتباطات عمل‌کردی مغزی ماهیتی پویا داشته و الگوهایی گذرا (استیت) از خود نشان داده که در طی زمان تکرار میشوند. در این مطالعه‌ی مقایسهای که بین دو گروه مبتلا به اوتیسم و کنترل انجام شده از داده‌های تصویربرداری تشدید مغناطیسی حالت استراحت دانشگاه ایالت سن‌دیگو استفاده شده است تا ارتباطات درون و بین شبکهای مغزی و هم‌چنین ارتباط سن و نمرات مربوط به پاسخدهی اجتماعی (نمرهای برای اندازهگیری خواص اوتیستیکی) با قدرت ارتباطات بین نواحی مورد بررسی قرار داده شود. این اهداف برای تمام استیت‌های آنالیز ارتباطات عمل‌کردی پویا اجرا شده است. افراد مبتلا به اوتیسم، استیتی با ارتباط درون و بین شبکهای کم‌تر را بیش‌تر تجربه کرده و هم‌چنین، کاهش جدایی شبکه‌ی مد پیشفرض از سایر شبکههای عمل‌کردی به عنوان یک ویژگی رایج در بیش‌تر استیت‌ها پدیدار شده است. برای گروه مبتلا به اوتیسم، با افزایش سن قدرت ارتباط بین شبکههای بینایی و شنوایی کم‌تر شده است. هم‌چنین در گروه اوتیسم نسبت به کنترل، رابطه‌ی خواص اوتیستیکی با قدرت ارتباطی شبکههای مخی، شنوایی و بینایی با شبکه‌ی شناختی-کنترلی مثبتتر شده است. تمام این نتایج بیان‌گر تفاوتهایی بین ارتباطات بین شبکههای مغزی دو گروه مبتلا به اوتیسم و کنترل و تاثیر سن بر این تفاوتها است که این تفاوتها با کمک آنالیز ارتباطات عمل‌کردی پویا بهتر تمیز داده میشوند.

پردازش تصاویر پزشکی

به‌کارگیری یادگیری منیفلد برای تحلیل تصاویر اکوکاردیوگرافی

پریسا گیفانی؛ حمید بهنام؛ زهرا علیزاده ثانی

دوره 4، شماره 2 ، شهریور 1389، ، صفحه 149-160

چکیده

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 ... بیشتر 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.

استحصال و بررسی خواص فیبروئین ابریشم بومبیکس‌موری برای کاربردهای پزشکی

صهبا مبینی

دوره 5، شماره 2 ، شهریور 1390، ، صفحه 151-159

چکیده

فیبروئین ابریشم، پروتئینی فیبری با خواص مکانیکی بسیار مطلوب است که توسط دسته بزرگی از جانوران از جمله کرم بومبیکس‌موری به شکل رشته‌ای ساخته می‌شود. ساختار منحصر به فرد ابریشم، تنوع فرآوری، زیست‌سازگاری، در دسترس بودن آن به شکل‌های گوناگون، امکان اعمال مهندسی ژنتیک بر روی گونه‌های مختلف، قابلیت استریل‌شدن، شیمی سطح مناسب و تخریب‌پذیری ... بیشتر فیبروئین ابریشم، پروتئینی فیبری با خواص مکانیکی بسیار مطلوب است که توسط دسته بزرگی از جانوران از جمله کرم بومبیکس‌موری به شکل رشته‌ای ساخته می‌شود. ساختار منحصر به فرد ابریشم، تنوع فرآوری، زیست‌سازگاری، در دسترس بودن آن به شکل‌های گوناگون، امکان اعمال مهندسی ژنتیک بر روی گونه‌های مختلف، قابلیت استریل‌شدن، شیمی سطح مناسب و تخریب‌پذیری کنترل‌شده، ابریشم را در کاربرد‌های بالینی، پزشکی، آرایشی-بهداشتی و غذایی به ماده‌ای بی‌نظیر بدل کرده است. در پژوهش حاضر استحصال و بررسی پروتئین فیبروئین از تار ابریشم ‌بومبیکس‌موری با هدف کاربردهای پزشکی و بهداشتی انجام شد. خواص فیزیکی، شیمیایی و ساختاری ابریشم توسط FTIR، XRDو SEM مورد بررسی قرار گرفت. سلول‌های استئوبلاستی G292 به منظور بررسی خواص زیستی این بیومتریال بر روی آن کشت داده شد. نمودار طیف FTIR فیبروئین استخراج شده است که پیک‌هایی را در 1-cm 1655، 1-cm 1530، 1-cm 699 و 1-cm 1239 نشان می‌دهد. فیبروئین ابریشم همچنین پس از استخراج و پس از بازیابی با متانول از نظر میزان بلورینگی با دستگاه XRD مورد بررسی قرار گرفت که ظهور پیک در نمونه بازیابی شده نشان از تشکیل مجدد صفحات بتا داشت. از الیاف ابریشم نیز قبل و بعد از صمغ‌زدایی با SEM تصویر‌برداری شد و قطر نسبی الیاف ابریشم بین 14 تا 24 میکرومتر تعیین شد. آزمون‌های زیست‌سازگاری بیرون‌تنیMTT برای بررسی قابلیت کاربرد آن در بدن انجام شد و سازگاری سلول‌ها در مجاورت فیبروئین به اثبات رسید. استئوبلاست‌های چسبیده بر روی داربست‌ها توسط SEM مورد بررسی قرار گرفت. بررسی‌های فیزیکی و زیستی اولیه بر روی پروتئین فیبروئین سازگاربودن آن با سیستم‌های زیستی را تایید کرد. به نظر می‌رسد پروتیئن حاضر می‌تواند پیش‌ماده مناسبی برای تولید مواد مرتبط با سیستم‌های زیستی باشد.

پردازش تصاویر پزشکی

کاهش TRE در سیستم های ناوبری جراحی ستون فقرات

مرضیه ارشاد؛ علیرضا احمدیان؛ هوشنگ صابری

دوره 7، شماره 2 ، شهریور 1392، ، صفحه 155-162

چکیده

انطباق تصاویر قبل از عمل با فضای فیزیکی بیمار در حین عمل در سیستم های راهبری جراحی به کمک تصویر، برای ردیابی ابزار جراحی نسبت به بدن بیمار امری ضروری محسوب می شود. جراحی ستون فقرات به کمک تصویر نیز از این امر مستثنی نیست. به دلیل تفاوت در نحوه قرارگیری بیمار در تصویربرداری قبل از عمل و شرایط حین عمل، تفاوتی در انحنای ستون فقرات بیمار ... بیشتر انطباق تصاویر قبل از عمل با فضای فیزیکی بیمار در حین عمل در سیستم های راهبری جراحی به کمک تصویر، برای ردیابی ابزار جراحی نسبت به بدن بیمار امری ضروری محسوب می شود. جراحی ستون فقرات به کمک تصویر نیز از این امر مستثنی نیست. به دلیل تفاوت در نحوه قرارگیری بیمار در تصویربرداری قبل از عمل و شرایط حین عمل، تفاوتی در انحنای ستون فقرات بیمار ایجاد می شود این بدین معناست که یک انطباق صلب برای انطباق کل مهره ها کفایت نمی کند و لازم است که هر مهره بطور جداگانه به عنوان یک جسم صلب در نظر گرفته شود و عمل انطباق روی هر مهره بطور جداگانه صورت پذیرد. برای انطباق تک تک مهره ها از الگوریتم انطباق ICP استفاده شده. برای ارزیابی دقت انطباق، خطای TRE با در نظر گرفتن نقطه هدف در پایه مهره که محل جراحی در عمل جایگذاری پیچ در مهره محسوب می شود، محاسبه شد. در این تحقیق عوامل موثر بر خطای TRE که عبارتند از پیکره بندی نشانگرها نسبت به نقطه هدف، خطای FLE و الگوریتم انطباق مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با پیشنهاد چند پیکره بندی مناسب از لندمارک های آناتومیکی با توجه به محدودیت های حین جراحی و همچنین در نظر گرفتن اثر FLE با استفاده از نسبت دادن وزن هایی به جفت نقاط متناظر در الگوریتم انطباق، بهبود 45 درصدی در خطای TRE حاصل شد.

بیومکانیک استخوان

پارامترهای موثر بر تنش های وارده به سیستم های پیچ پدیکل در ستون مهره تثبیت شده

سید حامد حسینی نسب؛ فرزام فرهمند؛ محمدحسین کارگرنوین؛ محسن کرمی

دوره -1، شماره 2 ، بهمن 1383، ، صفحه 159-172

چکیده

در این مطالعه، چندین مدل المان محدود خطی و غیر خطی از ستون مهره در حالت سالم و تثبیت شده مورد تحلیل قرار گرفته است. مدل سالم با استفاده از تصاویر سی تی اسکن توسعه یافته و پس از بررسی اعتبار آن، عمل تثبیت با استفاده از دو نوع ایمپلنت رایج شبیه سازی شده است. نتایج مدل ها، شامل رفتار بار- تغییر مکان و توزیع تنش در ساختارهای مختلف مورد بررسی ... بیشتر

ارائه‌ی یک مدل رشد تومور ناهمگون با اثر سلول‌های موثر ایمنی بر اساس اتوماتای سلولی: بررسی مدل از نقطه‌نظر درمانی

فاطمه پورحسن‌زاده؛ سید حجت سبزپوشان؛ دانیال نوزادمکوندی

دوره 13، شماره 2 ، شهریور 1398، ، صفحه 159-175

چکیده

سرطان یکی از عوامل اصلی مرگ در دنیای امروز است. مدل‌های ریاضی و کامپیوتری میتواند به محققان در درک بهتر این بیماری و بهبود روش‌های درمانی فعلی کمک کند. مدل‌های جدید ارائه شده ممکن است به معرفی روش‌های درمانی جدیدی منجر شود. در این مقاله، یک مدل اتوماتای سلولی شبکه‌ی مربعی از رشد تومور جامد، بدون رگ و ناهمگون با در نظرگرفتن اثر ... بیشتر سرطان یکی از عوامل اصلی مرگ در دنیای امروز است. مدل‌های ریاضی و کامپیوتری میتواند به محققان در درک بهتر این بیماری و بهبود روش‌های درمانی فعلی کمک کند. مدل‌های جدید ارائه شده ممکن است به معرفی روش‌های درمانی جدیدی منجر شود. در این مقاله، یک مدل اتوماتای سلولی شبکه‌ی مربعی از رشد تومور جامد، بدون رگ و ناهمگون با در نظرگرفتن اثر سیستم ایمنی ارائه شده است. در نظر گرفتن توام ناهمگونی زمانی و مکانی در فرایند رشد که در بسیاری از مدل‌ها در نظر گرفته نشده، یکی از نوآوری‌های این مدل است. علاوه بر اندرکنش سلول سالم-تومور، هر سلول تومور در شبکهی مدل می‌تواند با سلول‌های ایمنی در همسایگی خود نیز اندرکنش داشته باشد. فرار و حتی نجات سلول توموری از سلولهای ایمنی و در نظر گرفتن مدلی ساده برای نمایش اثر فراخوانی سیستمهای ایمنی به بافت مورد مطالعه، از دیگر نوآوری‌های این مقاله به شمار می‌رود. در این تحقیق، قوانین تغییر حالات هر سلول با استفاده از مدلی تصادفی تعریف شده است. شبیه‌سازی‌ها در این مقاله برای دو حالت با/بدون در نظر گرفتن سیستم ایمنی انجام شده است. علاوه بر نمایش گرافیکی دوبعدی رشد، پارامترهای کسر رشد و کسر نکروتیک به عنوان خروجیهای مدل در نظر گرفته شده است. شبیهسازی‌ها نشان میدهد که مدل با ساختار ناهمگون، نتایج سازگارتری با بیولوژی سرطان داشته و با داده‌های تجربی انطباق بیش‌تری دارد. هم‌چنین شبیهسازیها نشان میدهد که تعداد سلولهای موثر ایمنی با دینامیکی مشابه سلولهای توموری افزایش مییابد. در این مقاله هم‌چنین به مقایسه‌ی نتایج حاصل از شبیهسازیها با نتایج مطرح شده در مراجع و بررسی تاثیر پارامترهای مدل در مراحل مختلف رشد از نقطه‌نظر درمانی پرداخته شده است.

سیستم‌های تصویربرداری پزشکی

بهبود کیفیت تصویر در توموگرافی کامپیوتری دوز پایین با استفاده ازحسگری فشرده و ضرایب موجک و تبدیل کسینوسی

حسن عباسی؛ زهرا کاوه وش

دوره 10، شماره 2 ، شهریور 1395، ، صفحه 161-174

چکیده

در این مقاله، الگوریتمی جدید بر‌مبنای حسگری فشرده برای بازسازی تصویر در سیستم تصویربرداری مقطعنگاری کامپیوتری (CT) ارائه شده است. هدف اصلی، کاهش زمان اسکن در تصویربرداری CT و بنابراین دوز اشعة تابشی، بدون کاهش کیفیت تصویر است. برای بهبود کیفیت تصویر بازسازی شده توسط تعداد نمونههای کم دریافتی، تابع هزینة جدیدی شامل ترکیب ... بیشتر

سیستم‌های واسط مغز-رایانه

طراحی و ساخت دستگاه تحریک لرزشی برای کاربردهای رابط مغز-رایانه‌ی مبتنی بر پتانسیل برانگیخته‌ی حالت ماندگار حس‌های تنی

سپیده خنیوه؛ علی مالکی

دوره 12، شماره 2 ، شهریور 1397، ، صفحه 161-171

چکیده

پتانسیل برانگیخته‌ی حالت ماندگار حس‌های تنی (SSSEP)، یکی از سیگنال‌های کنترلی برای رابط‌های مغز-رایانه (BCI) است که مبتنی بر انعکاس تحریک لرزشی پوست با فرکانس‌های مشخص در سیگنال‎های مغزی است. سیستم‌های BCI مبتنی بر SSSEP در مقایسه با سیستم‌های BCI مبتنی بر تحریک بینایی، خستگی بینایی ایجاد نمی‌کنند و به ویژه در بیمارهای با سندروم قفل‌شدگی ... بیشتر

تحلیل جبری سیگنال نیروی عکس‌العمل عمودی زمین برای تشخیص و تفکیک شدت بیماری پارکینسون

گیسو فتحی؛ پیوند قادریان

دوره 15، شماره 2 ، شهریور 1400، ، صفحه 161-174

چکیده

بیماری پارکینسون یکی از رایجترین بیماریهای پیشروندهی تدریجی است که با تاثیر بر سیستم عصبی مرکزی باعث بروز اختلالات راه رفتن میشود. از آن‌جا که این بیماری قابل‌درمان نیست، تشخیص صحیح و به موقع آن میتواند به آهسته کردن سیر پیش‌رفت بیماری، کاهش آسیبهای جسمی و ارتقای کیفیت زندگی بیماران کمک شایانی نماید. در این ... بیشتر بیماری پارکینسون یکی از رایجترین بیماریهای پیشروندهی تدریجی است که با تاثیر بر سیستم عصبی مرکزی باعث بروز اختلالات راه رفتن میشود. از آن‌جا که این بیماری قابل‌درمان نیست، تشخیص صحیح و به موقع آن میتواند به آهسته کردن سیر پیش‌رفت بیماری، کاهش آسیبهای جسمی و ارتقای کیفیت زندگی بیماران کمک شایانی نماید. در این راستا توسعهی سیستمهای تشخیصی با عمل‌کرد سریع، کم‌هزینه و قابل اعتماد حائز اهمیت است. برای حل این مساله در این تحقیق یک روش تشخیصی با استفاده از سیگنال نیروی عکسالعمل عمودی زمین که یک شاخص غیرتهاجمی و مفید از نحوه‌ی کنترل حرکتی فراهم میکند، ارائه شده است. این روش تشخیصی بر اساس تجزیه‌ی تعمیمیافته‌ی مقدار تکین سیگنال و طبقهبندهای k-نزدیکترین همسایگی (KNN) و شبکه‌ی عصبی احتمالی (PNN) است. عمل‌کرد این الگوریتم با استفاده از سیگنال راه رفتن 93 بیمار پارکینسون و 73 فرد سالم مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که ویژگی جدید متقارن ارائه شده قادر است بیماری پارکینسون را به کمک روش طبقهبندی k-نزدیک‌ترین همسایگی و شبکه‌ی عصبی احتمالی به ترتیب با صحت 19/96% و 67/95%، حساسیت 02/97% و 35/93% و اختصاصیت 02/95% و 33/97% تشخیص دهد. از سوی دیگر این روش در تشخیص شدت بیماری نیز موفق به ارائه‌ی صحت 23/98% و 51/98%، حساسیت 5/93% و 100% و اختصاصیت 100% و 53/96% برای این دو طبقهبند شده است. صحت بالای نتایج به دست آمده نشان دهنده‌ی قابلیت مناسب روش غیرتهاجمی و کم‌هزینه‌ی ارائه شده در تشخیص بیماری پارکینسون و تفکیک شدت آن است که استفاده از آن را در کاربردهای کلینیکی ممکن میسازد.

پردازش تصاویر پزشکی

تشخیص سرطان ریه از روی تصاویر سی تی اسکن با استفاده از روش یادگیری عمیق و انتقال یادگیری

کامبیز رهبر؛ فاطمه طاهری

دوره 17، شماره 2 ، شهریور 1402، ، صفحه 161-170

چکیده

سرطان ریه به دلیل رشد نامنظم و غیر کنترلی سلول‌های سرطانی در بافت ریه ایجاد می‌شود. سلول‌های سرطانی توانایی تقسیم و افزایش خود را به شکل نامنظم و ناهماهنگ پیدا می‌کنند. نتیجه این تکثیر تشکیل یک توده سرطانی در ریه است. سرطان ریه می‌تواند از نقاط مختلف ریه مانند برونش (لوله‌های هوایی که به ریه‌ها متصل می‌شوند) یا بافت‌های بدون برونش ... بیشتر

مشاهده مقاله

شناسایی تغییر الگوی دینامیک EEG در اختلال طیف اوتیسم مبتنی بر فضای قبض و بسط سیگنال

قاسم صادقی بجستانی؛ عباس منزوی؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی؛ فرح اشرف‌زاده

دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، ، صفحه 167-185

چکیده

اختلال اوتیسم یا درخودماندگی ذهنی یکی از اختلالات رایج بین کودکان است که با وجود تلاش‌های بسیار، هنوز هم تشخیص دقیق آن با روش‌های پاراکلینیکی ممکن نیست، از طرف دیگر، تشخیص زودهنگام این اختلال قبل از 18 ماهگی نقش به‌سزایی در اثر بخشی روش‌های درمانی بر این کودکان دارد. در این تحقیق، فضای جدیدی برای کمی‌سازی کیفیت تعاملات مغزی ... بیشتر

پردازش سیگنال‌های حیاتی

تشخیص زبان اشاره‌ی فارسی و حرکات دست توسط تجزیه‌ی سیگنال‌های الکترومایوگرام سطحی و اینرسی با تبدیل موجک تجربی

مسعود مرادی؛ سینا شامخی

دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، ، صفحه 167-182

چکیده

در سال‌های اخیر ساخت ابزارهایی که بتواند دشواری ارتباط میان افراد ناشنوا و عموم جامعه را آسان کرده و زبان اشاره را ترجمه کند مورد توجه پژوهش‌گران قرار گرفته است. با این حال مشکلاتی مانند پایین بودن صحت و سرعت محاسبات و هزینه‌ی زیاد ابزار مانع تجاری‌سازی تحقیقات شده است. دیگر چالش‌ موجود در ساخت ابزار کاربردی، لزوم عمل‌کرد خوب ... بیشتر در سال‌های اخیر ساخت ابزارهایی که بتواند دشواری ارتباط میان افراد ناشنوا و عموم جامعه را آسان کرده و زبان اشاره را ترجمه کند مورد توجه پژوهش‌گران قرار گرفته است. با این حال مشکلاتی مانند پایین بودن صحت و سرعت محاسبات و هزینه‌ی زیاد ابزار مانع تجاری‌سازی تحقیقات شده است. دیگر چالش‌ موجود در ساخت ابزار کاربردی، لزوم عمل‌کرد خوب روش‌ها در دیدگاه آموزش به روش کنار گذاشتن یک نفر یا به بیانی دیگر در طبقه‌بندی داده‌های یک فرد جدید است. از این رو در این مقاله روشی کارآمد برای تشخیص حرکات دست با هدف ترجمه‌ی زبان اشاره ارائه شده است تا ضمن به کارگیری روشی با ابعاد کم، عمل‌کرد بهتری در انواع روش‌های آموزش به دست آید. در روش پیشنهادی، ویژگی‌های مقدار میانگین قدر مطلق، واریانس، ریشه‌ی میانگین مربعات، طول شکل موج، کشیدگی و چولگی از تبدیل موجک تجربی سیگنال‌های الکترومایوگرام و اینرسی استخراج گردیده است. سپس با روش ReliefF ویژگی‌های موثر انتخاب شده و برای طبقه‌بندی حرکات دست از ماشین بردار پشتیبان با هسته‌ی تابع پایه‌ی شعاعی استفاده شده است. درصدهای صحت روش پیشنهادی روی پایگاه دادهی PSL و مجموعه‌های DB2، DB3، DB5 و DB7 از پایگاه داده‌ی نیناپرو به ترتیب در دیدگاه کلمه-فرد برابر 31/99%، 11/97%، 58/96%، 12/96% و 32/97%، در دیدگاه کلمه-همه‌ی افراد برابر 78/99%، 22/97%، 46/95%، 23/97% و 72/97% و در دیدگاه کنار گذاشتن یک فرد برابر 43/97%، 68/94%، 66/89%، 55/91% و 81/94% به دست آمده است.

بیوالکترومغناطیس

بهبود شاخص‏های رشدی گیاه ذرّت (Zea mays L.) تحت آبیاری با آب مغناطیده

سمیه محمد علیخانی؛ فائزه قناتی؛ مریم سلیمانی؛ حسن زارع مایوان؛ اباذر حاج نوروزی

دوره 8، شماره 2 ، تیر 1393، ، صفحه 173-181

چکیده

بیشاز 75% حجم سلولهای گیاهی را آب تشکیل میدهد، لذا میتواند بخش عمدهی تأثیر میدان‏های مغناطیسی بر گیاهان به واسطهی مغناطیده شدن آب باشد. درین تحقیق، نمونه آب لوله کشی با عبور از یک دستگاه همزن یون مغناطیسی110 میلی‏تسلایی مغناطیده شد. ازین آب برای آبیاری بذرهای ذرّت به کار رفت. نمونه‏های شاهد نیز با آب لوله کشی (غیر ... بیشتر

مدل‌سازی حرکت انسان

روشی نوین برای مدل‌سازی ریاضی سیستم اسکلتی بدن انسان: لحاظ نمودن ویژگی‌های سینماتیکی مفاصل زیستی و اثر زنجیره‌های سینماتیکی پیچیده‌ی سیستم اسکلتی

حسین احسانی؛ مصطفی رستمی؛ محمد پرنیان پور

دوره 9، شماره 2 ، مرداد 1394، ، صفحه 191-203

چکیده

در مطالعهی حاضر، روشی نوین برای بهدست آوردن معادلات حاکم بر سیستم اسکلتی بدن انسان ارائه ‌شدهاست. در این روش، رویکردی نوین برای وارد کردن ویژگی‌های سینماتیکی مفاصل زیستی و همچنین اثر زنجیره‌های پیچیدهی سینماتیکی سیستم اسکلتی در معادلات حرکت ارائه ‌شدهاست. روش پیشنهادی در این مقاله با استفاده از حساب دیفرانسیل توابع ... بیشتر در مطالعهی حاضر، روشی نوین برای بهدست آوردن معادلات حاکم بر سیستم اسکلتی بدن انسان ارائه ‌شدهاست. در این روش، رویکردی نوین برای وارد کردن ویژگی‌های سینماتیکی مفاصل زیستی و همچنین اثر زنجیره‌های پیچیدهی سینماتیکی سیستم اسکلتی در معادلات حرکت ارائه ‌شدهاست. روش پیشنهادی در این مقاله با استفاده از حساب دیفرانسیل توابع ماتریسی، معادلات حاکم بر سیستم اسکلتی را به‌صورت معادلات دیفرانسیل معمولی تحصیل می‌کند. علاوه ‌بر این، ازآنجا که معادلات حاصل به‌صورت بازگشتی ارائه‌شده‌اند، این روش برای بهدست آوردن معادلات دیفرانسیل حرکت سیستم اسکلتی بدن انسان، رویکردی کارا از نظر محاسباتی پیشنهاد می‌کند. به‌منظور بررسی صحت روابط پیشنهادشده در این مقاله، مکانیزمی استاندارد شامل سه حلقهی سینماتیکی بسته موردتوجه قرار گرفت. نتایج حاصل از حل دینامیک مستقیم این مکانیزم با استفاده از روش پیشنهادی، با نتایج ارائه‌شده در سایر مراجع معتبر مقایسه شدند و روش پیشنهادی صحت‌سنجی شد. بهعلاوه، به‌منظور بررسی کاربرد روش پیشنهادی در شبیه‌سازی سیستم اسکلتی بدن انسان، مدل‌سازی دینامیکی کمربند شانه‌ای در حضور ریتم شانه در دستور کار قرار گرفت. برای توصیف ریاضی ریتم شانه از دو مدل ریاضی استفاده شد: مدل اصلی و مدل ساده‌شده. تفاوت میان نتایج شبیه‌سازی این دو مدل بر ضرورت استفاده از داده‌های آزمایشگاهی اصلی برای مدل‌سازی ریتم شانه تأکید می‌کرد. ازآنجا که علت علاقه‌مندی محققان به استفاده از داده‌های ساده‌شدهی ریتم شانه ناشی از محدودیت در فرمول‌های موجود برای مدل‌سازی سیستم اسکلتی میشود، با استفاده از روش پیشنهادی در این مقاله این مشکل مرتفع می‌گردد.

دوره 17 (1402)

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)

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