نشریه‌ی علمی مهندسی پزشکی زیستی

بیومکانیک استخوان

طراحی و مطالعه بیومکانیکی اوّلین کیج‌گردنی بومی‌سازی شده براساس تحلیل‌های اجزای محدود

محمد نیکخو؛ علی تحسری؛ محمد حق‌پناهی

دوره 8، شماره 3 ، مهر 1393، ، صفحه 203-212

چکیده

با توسعهی فنّاوریهای پیشرفته در زمینهی ایمپلنتهای ستون فقرات، طراحی و ساخت کیجهای گردنی برای اوّلین بار در ایران مورد توجه قرار گرفتهاست. این پروژهی تحقیقاتی صنعتی برمبنای مطالعات دقیق بیومکانیکی و براساس مدلهای عملکردی اجزای محدود و آزمایشهای مکانیکی مربوط به آن انجام میشود. درین تحقیق، بهینهسازی ... بیشتر با توسعهی فنّاوریهای پیشرفته در زمینهی ایمپلنتهای ستون فقرات، طراحی و ساخت کیجهای گردنی برای اوّلین بار در ایران مورد توجه قرار گرفتهاست. این پروژهی تحقیقاتی صنعتی برمبنای مطالعات دقیق بیومکانیکی و براساس مدلهای عملکردی اجزای محدود و آزمایشهای مکانیکی مربوط به آن انجام میشود. درین تحقیق، بهینهسازی طراحی و مطالعهی بیومکانیکی تنها کیج گردنی بومی سازی شده در ایران (ساخت شرکت دانشبنیان آتیلا ارتوپد) بررسی شد. بدین منظور، ابتدا مدل اجزای محدود گردنی (C2-C7) تهیّه و محدودهی حرکتی آن با نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی صحهگذاری شد. سه پارامتر ابعادی به عنوان ورودی و دو پارامتر خروجی (شامل میزان تغییر شکل دندانههای کیج در آزمایش استاتیکی و دینامیکی، طبق استاندارد ASTM F2077 برای فرآیند بهینه سازی طراحی و استفاده شد. سپس، تغییرات مورد نیاز جهت شبیهسازی عمل جراحی همجوشی در سطح C5-C6 با جایگذاری کیج گردنی انجام شد. درنهایت، نتایج مطالعههای بیومکانیکی روی محصول نهایی کیج گردنی بومیسازی ارائه شد. نتایج مطالعههای بیومکانیکی نشان داد که این محصول به خوبی میتواند در اعمال جراحی مورد استفاده قرار گرفته و مطابق با استانداردهای نمونههای خارجی موجود در بازار، جهت کاربرد در جراحیها رقابت نماید.

پردازش سیگنال‌های حیاتی

تشخیص همزمانی فاز در سیگنال‌های EEG نوزادان با استفاده از روش اطلاعات متقابل

سارا محمدی؛ قاسم عازمی

دوره 9، شماره 3 ، آذر 1394، ، صفحه 215-227

چکیده

یکی از مهم‌ترین اختلالات سیگنال‌های EEG نوزادان، همزمان نبودن کانال‌ها است. مطالعات بالینی نشانداده است که این امر می‌تواند به نتایج عصبی و جسمی نامطلوبی در بزرگسالی منجر شود. هدف اصلی این مقاله، معرفی روشی جدید برای تشخیص خودکار همزمانی فاز در سیگنال‌های EEG چندکانالة نوزادان است. در روش پیشنهادی، ابتدا فاز لحظه‌ای هر کانال ... بیشتر یکی از مهم‌ترین اختلالات سیگنال‌های EEG نوزادان، همزمان نبودن کانال‌ها است. مطالعات بالینی نشانداده است که این امر می‌تواند به نتایج عصبی و جسمی نامطلوبی در بزرگسالی منجر شود. هدف اصلی این مقاله، معرفی روشی جدید برای تشخیص خودکار همزمانی فاز در سیگنال‌های EEG چندکانالة نوزادان است. در روش پیشنهادی، ابتدا فاز لحظه‌ای هر کانال از سیگنال EEG نوزاد با استفاده از تبدیل هیلبرت برآوردشده است. بهدلیل چندجزئی بودن سیگنال‌های EEG، اجزای سیگنال قبل از استخراج فاز لحظه‌ای با استفاده از مجموعه‌ای از فیلترهای میان‌گذر روی باندهای فرکانسی EEG، بهدست میآیند. سپس با استفاده از معیاری مبتنیبر اطلاعات متقابل بین فازهای لحظه‌ای مولفه‌های بهدستآمده، همزمانی کانال‌های مختلف در سیگنال بهطور کمّی اندازه‌گیری می‌شود. در ادامه، از روش پیشنهادی در این مقاله برای بررسی همزمانی کانال‌های سیگنال‌های EEG نوزادان در دوره‌های تشنجی-غیرتشنجی و الگوهای B-S استفاده می‌شود. از منحنی ROC برای نمایش عملکرد روش پیشنهادی استفادهشده است.همچنین عملکرد روش پیشنهادی با روش مبتنیبر کواینتگریشن مقایسهشده است. نتایج بهدستآمده از تحلیل سیگنال‌های EEG پنج نوزاد نشان می‌دهند که روش پیشنهادی عملکرد بهتری در اندازه‌گیری همزمانی فاز تعمیم‌یافته نسبت به روش‌های موجود دارد. همچنین با توجه به نتایج، مقدار همزمانی فاز تعمیم‌یافته در طول هر دو دورة تشنجی و غیرتشنجی بزرگ‌تر از صفر است که این نتیجه نشاندهندة وجود اتصالاتی در نیم‌کره‌های مغز نوزادان در هر دو حالت است. همچنین نتایج نشان می‌دهند که دوره‌های تشنجی نسبت به دوره‌های غیرتشنجی همزمان‌تر هستند. از بررسی همزمانی فاز در الگوهای B-S مشاهده می‌شود که دوره‌های Burst همزمان‌تر از دوره‌های Suppression هستند و در هردو حالت، همزمانی فاز وجود دارد.

بیومکانیک استخوان

تأثیر کلاژن بر سنتز نانوذرات کلسیم فسفات

هدا سالمی؛ علی‌اصغر بهنام‌قادر؛ محمدرضا باغبان اسلامی‌نژاد؛ محمد عطایی

دوره 6، شماره 4 ، اسفند 1391، ، صفحه 249-255

چکیده

کلاژن و ترکیبات کلسیم فسفاتی، بویژه نانوهیدروکسی آپاتیت ترکیبات اصلی استخوان طبیعی هستند. در سنتز همزمان هیدروکسی آپاتیت در حضور کلاژن، ذرات کلسیم فسفات در امتداد فیبریل کلاژن رشد کرده؛ میکروساختار متفاوتی را ایجاد می‌کنند. از این رو تأثیر کلاژن بر ویژگی‌های میکروساختاری و فازی ذرات کلسیم فسفات، بررسی شد. با توجه به سنتز همزمان ... بیشتر کلاژن و ترکیبات کلسیم فسفاتی، بویژه نانوهیدروکسی آپاتیت ترکیبات اصلی استخوان طبیعی هستند. در سنتز همزمان هیدروکسی آپاتیت در حضور کلاژن، ذرات کلسیم فسفات در امتداد فیبریل کلاژن رشد کرده؛ میکروساختار متفاوتی را ایجاد می‌کنند. از این رو تأثیر کلاژن بر ویژگی‌های میکروساختاری و فازی ذرات کلسیم فسفات، بررسی شد. با توجه به سنتز همزمان هیدروکسی آپاتیت در حضورکلاژن، کلرید کلسیم به عنوان منبع کلسیم به مخلوط کلاژن و اسید فسفریک به عنوان منبع فسفر اضافه شد. وغلظت کلاژن در مخلوط نهایی 1% وزنی/حجمی و نسبت وزنی کلسیم به فسفر 67/1 بود. فاز معدنی سنتز شده در حضور کلاژن و بدون کلاژن (نمونه کنترل) به مدت 1 ساعت در دمای 600 درجه سانتی‌گراد قرار داده شد و شکل، ساختار و تغییرات فازی آن با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، تحلیل تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) و پراش اشعه ایکس (XRD) بررسی شدند. نتایج SEMذرات کلسیم فسفات ریزتر و با ساختاری ورقه‌ای را در نمونه هیدروکسی آپاتیت سنتز شده در حضور کلاژن در مقایسه با نمونه کنترل -که دارای ساختار درشت‌تر وشبه‌کروی است- نشان دادند. تحلیل‌های FTIRو XRDحضور ترکیبات هیدروکسی آپاتیت و اکتاکلسیم فسفات را تأیید کردند. بررسی طیف FTIRنمونه‌ها قبل از عملیات حرارتی، حضور باند هیدروکسیل و باند فسفاتی مشخصه ترکیبات کلسیم فسفاتی و باندهای آمیدی مشخصه کلاژن را نشان داد. بعد از عملیات حرارتی نیز وجود بلورینگی کمتر درطیفXRD مشاهده شد.

تحلیل فعالیت الکتریکی مغزی ERP در بازیابی حافظه اپیزودیک

مجید قشونی؛ محمدعلی خلیل‌زاده؛ علی مقیمی

دوره 1، شماره 4 ، اسفند 1386، ، صفحه 251-267

چکیده

حافظه اپیزودیک شامل خاطرات گذشته ای است که در یک مکان و زمان خاص برای یک فرد روی داده است. در این تحقیق به آشکارسازی فعالیت حافظه اپیزودیک با استفاده از پتانسیل های وابسته به رخداد مغزی (ERP) پرداخته شده است. برای این منظور طی آزمایشی از آزمودنی ها خواسته شده است، تصاویر بی معنایی را که طی فاز آموزش مشاهده کرده اند (قدیمی) از تصاویری ... بیشتر حافظه اپیزودیک شامل خاطرات گذشته ای است که در یک مکان و زمان خاص برای یک فرد روی داده است. در این تحقیق به آشکارسازی فعالیت حافظه اپیزودیک با استفاده از پتانسیل های وابسته به رخداد مغزی (ERP) پرداخته شده است. برای این منظور طی آزمایشی از آزمودنی ها خواسته شده است، تصاویر بی معنایی را که طی فاز آموزش مشاهده کرده اند (قدیمی) از تصاویری که تاکنون ندیده اند (جدید) تفکیک کنند. برای استخراج ویژگی های مرتبط با فعالیت حافظه اپیزودیک، در دو حوزه زمان و زمان- فرکانس ویژگی هایی از سیگنالERP ، استخراج شده است. برای استخراج ویژگی های حوزه زمان- فرکانس از تبدیل ویولت استفاده شده است. برای بررسی میزان تفکیک پذیری با استفاده از ویژگی های استخراج شده ازERP های ظاهر شده در پاسخ به تحریک جدید و قدیم، از تحلیل آماری آزمون t بهره برده شده است. همچنین با استفاده از تحلیل تفکیکی قدم به قدم و تابع تفکیک خطی به تفکیکERP ها بر اساس دو نوع تحریک جدید و قدیم پرداخته شده است. در انتها نیز به منظور تفکیک بهترERP ها از شبکه عصبی چند لایه پرسپترون و برای انتخاب ویژگی های بهینه که بیشترین میزان تفکیک را داشته باشد، الگوریتم ژنتیک به کار برده شده است. در بهترین حالت با استفاده از ویژگی های بهینه انتخاب شده از کانال Pz در حوزه زمان، با صحت 100% در دادگان آموزش و آزمون، ERPهای حاصل از پاسخ به تحریک جدید ازERP هایی که در پاسخ به تحریک قدیمی ظاهر می شوند، تفکیک شده اند.

مهندسی بافت

مدلسازی اثر میدان مغناطیسی بر مسیر جت نانوفیبرهای تولیدی در روش الکتروریسی به منظور ساخت بهینه داربست های 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

پردازش تصاویر پزشکی

تطبیق لکه‌های پروتئینی در تصاویر الکتروفورز ژل دوبعدی بر پایه‌ی مدل‌های احتمالاتی

سینا شامخی؛ محمدحسین میران‌بیگی؛ علی گویا

دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، ، صفحه 265-275

چکیده

تطبیق لکه‌های پروتئینی در تصاویر الکتروفورز ژل دوبعدی (2DGE)، یکی از فرایندهای اصلی در تحلیل این تصاویر است. به دلیل چالش‌های موجود در تصاویر 2DGE، هم‌چون حضور نویز و آرتیفکت‌، تطبیق لکه‌های پروتئینی، تحت نظارت نیروی انسانی انجام گرفته که این نظارت، احتمال وقوع خطاهای انسانی را به دنبال خواهد داشت. از این‌رو، در این تحقیق، یک الگوریتم ... بیشتر

مهندسی توان‌بخشی

طراحی، ساخت و ارزیابی یک ردیاب چشم جهت توانبخشی معلولان حرکتی در برقراری ارتباط با کامپیوتر

دیاکو مردانبگی؛ محمدرضا ملاک‌زاده

دوره 4، شماره 4 ، اسفند 1389، ، صفحه 267-278

چکیده

در این مقاله به ساخت یک ردیاب حرکات چشم با ویژگی‌های تصویـری، بی‌درنگ، ارزان و در عین حال کاربردی با نام Dias Eye Tracker اشـاره می‌شود. این سیستم برقراری ارتباط معلولان با رایانه را بهبود می‌بخشد. آنچه سیستم مذکور را نسبت به سایر ردیاب‌های تحقیقاتی و ارزان قیمت مخصوص چشم متمایز ساخته، ... بیشتر

پردازش تصاویر پزشکی

تشخیص تومور مغزی با استفاده از تلفیق تصویرهای ام‌آرآی و سی‌تی‌اسکن بر اساس روش‌های یادگیری عمیق

درسا جعفرخواه صیقلانی؛ مهران یزدی؛ محمد فقیهی

دوره 14، شماره 4 ، بهمن 1399، ، صفحه 267-276

چکیده

امروزه سرطان یکی از شایع‌ترین بیماری‌ها بوده و سرطان مغز یکی از مهلک‌ترین و مرگ‌آورترین انواع سرطان است که تشخیص درست و به موقع آن تاثیر مهمی در زندگی بیمار دارد. پزشکان برای تشخیص این بیماری به تصویرهای ام‌آرآی و سی‌تی‌اسکن مغز نیاز دارند. تا کنون روش‌های مختلفی برای تشخیص تومور مغزی با استفاده از تصاویر پزشکی ارائه شده است اما ... بیشتر

پردازش سیگنال‌های حیاتی

پیاده‌سازی فیلتر ذره‌ای-‌حاشیه‌ای کالمن گسترش‌یافته به‌صورت مجذور مربعات در پردازش سیگنال ECG

حامد داننده حصار؛ مریم محبی

دوره 11، شماره 4 ، بهمن 1396، ، صفحه 275-289

چکیده

فیلتر ذره‌ای-‌حاشیه‌ای کالمن گسترش‌یافته (MP-EKF)، از جمله روش‌های نوین در پردازش سیگنال الکتروکاردیوگرام (ECG) است که با استفاده از مزیتهای دو نوع فیلتر بیزی ذره‌ای و کالمن گسترش‌یافته (EKF)، می‌تواند با محاسبات کمتری نسبت به فیلترهای ذرهای متداول، برای تخمین مدل‌های دینامیکی غیرخطی ECG مورد استفاده قرار گیرد. برتری این روش در ... بیشتر فیلتر ذره‌ای-‌حاشیه‌ای کالمن گسترش‌یافته (MP-EKF)، از جمله روش‌های نوین در پردازش سیگنال الکتروکاردیوگرام (ECG) است که با استفاده از مزیتهای دو نوع فیلتر بیزی ذره‌ای و کالمن گسترش‌یافته (EKF)، می‌تواند با محاسبات کمتری نسبت به فیلترهای ذرهای متداول، برای تخمین مدل‌های دینامیکی غیرخطی ECG مورد استفاده قرار گیرد. برتری این روش در حذف نویزهای ایستان و غیر ایستان، در مقایسه با سایر روش‌های بیزی مدلپایه، هم‌چون فیلترهای کالمن گسترش‌یافته و نرم‌کننده‌ی کالمن گسترش‌یافته (EKS)، اثبات شده است. فیلتر MP-EKF این ظرفیت را دارد که بتوان از آن در سایر مدل‌های دینامیکی ECG که قبلا برای کاربردهایی هم‌چون قطعه‌بندی سیگنال ECG به‌کاررفته‌اند، استفاده شود. اما وجود معادلات کالمن داخل این فیلتر، سبب می‌شود که مشکلات عددی و خطاهای گردسازی معادلات فیلتر کالمن در سیستم‌هایی که دقت و رزولوشن محاسباتی محدودی دارند، گریبان‌گیر MP-EKF نیز بشود. فیلترهای کالمن مجذور مربعات، در مقایسه با فیلترهای کالمن معمولی، مقاومت بیشتری نسبت به خطاهای گردسازی دارند. در این مقاله با الهام گرفتن از این‌گونه فیلترها، برای بالا بردن مقاومت MP-EKF نسبت به خطاهای گردسازی و مشکلات عددی، پیشنهاد می‌شود که MP-EKF به‌صورت مجذور مربعات پیاده شود. اما به دلیل وجود عمل‌گرهای تفریق در برخی از معادلات MP-EKF، نمی‌توان از روش‌های متداول در پیاده‌سازی مجذور مربعات فیلتر کالمن برای فیلتر MP-EKF استفاده نمود. روشی که در این مقاله پیشنهاد می‌شود، روش جدیدی است که با الهام گرفتن از تجزیه‌ی می‌تواند معادلات MP-EKF را به‌صورت مجذور مربعات پیاده‌سازی کند.

بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت الیاف شیشه زیست فعال تهیه شده به روش سل ژل/ سیمان کلسیم فسفات

نادر نظافتی؛ فتح اله مضطرزاده؛ سعید حصارکی؛ نسیم نوسودی

دوره 2، شماره 4 ، اسفند 1387، ، صفحه 277-283

چکیده

سیمان های کلسیم فسفاتی از جمله سرامیک های کلسیم فسفاتی با قابلیت شکل دهی هستند که به طور وسیعی برای بازسازی آسیبهای بافت سخت مورد استفاده قرار می گیرند اما متاسفانه استحکام مکانیکی کم این دسته از مواد باعث شده است که کاربرد آنها تنها به مکان های بدون تنش مانند جمجمه محدود شود. در این تحقیق خواص مکانیکی و برخی از خواص ساختاری سیمان کلسیم ... بیشتر سیمان های کلسیم فسفاتی از جمله سرامیک های کلسیم فسفاتی با قابلیت شکل دهی هستند که به طور وسیعی برای بازسازی آسیبهای بافت سخت مورد استفاده قرار می گیرند اما متاسفانه استحکام مکانیکی کم این دسته از مواد باعث شده است که کاربرد آنها تنها به مکان های بدون تنش مانند جمجمه محدود شود. در این تحقیق خواص مکانیکی و برخی از خواص ساختاری سیمان کلسیم فسفاتی تقویت شده با الیاف شیشه ای ارزیابی شد. استحکام فشاری، زمان گیرش، ترکیب فازی و ریزساختار سیمان کامپوزیتی از جمله مواردی بودند که با روش های مناسب مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که زمان گیرش سیمان کلسیم فسفاتی با افزودن تنها 15% وزنی الیاف شیشه ای (به قطر حدودµm100) که به روش سل ژل تهیه شده بود، تغییر معناداری ندارد و این زمان حدود 20 دقیقه بود. استحکام فشاری سیمان فاقد الیافMPa 635.0 بود که با افزودن الیاف حدود 4 برابر (MPa 69.3) افزایش یافت. چقرمگی سیمان نیز از kJ/m 2098.0برای سیمان فاقد الیاف به kJ/m 2545.0 برای سیمان حاوی الیاف تغییر یافت. الگوی XRD نمونه های کامپوزیتی نگهداری شده در محلول رینگر نشان داد که مواد واکنشگر سیمان تقریبا به هیدروکسی آپاتیت تبدیل شده اند و از این نظر تفاوت چندانی با نمونه های فاقد الیاف ندارند. به طور کلی به نظر می رسد استفاده از الیاف شیشه ای تهیه شده به روش سل ژل توانسته است استحکام مکانیکی و چقرمگی سیمان کلسیم فسفات را به طور قابل توجهی افزایش دهد بدون آنکه بر روی خواص سیمان تاثیرگذار باشد.

بیومکانیک قلب و عروق

بررسی پارامترهای فیزیولوژیک دستگاه گردش خون با شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی

مهدی مولائی؛ محمدسعید سعیدی؛ بهار فیروزآبادی

دوره 5، شماره 4 ، اسفند 1390، ، صفحه 279-288

چکیده

به علت نقش اساسی دستگاه گردش خون در بدن و گسترش روز‌افزون بیماری‌های مربوط به آن در کار حاضر سعی شده است تا با استفاده از شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی، سیستم سرخرگ‌های اصلی دستگاه گردش خون مدل شود. برای اولین بار در شبیه‌سازی یک‌بعدی از روش حجم محدود برای گسسته‌سازی معادلات ناویر‌استوکس که با معادله حالت کوپل شده استفاده شده است. در ... بیشتر به علت نقش اساسی دستگاه گردش خون در بدن و گسترش روز‌افزون بیماری‌های مربوط به آن در کار حاضر سعی شده است تا با استفاده از شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی، سیستم سرخرگ‌های اصلی دستگاه گردش خون مدل شود. برای اولین بار در شبیه‌سازی یک‌بعدی از روش حجم محدود برای گسسته‌سازی معادلات ناویر‌استوکس که با معادله حالت کوپل شده استفاده شده است. در گسترش شرایط مرزی خروجی از مدلی موسوم به درختچه‌ی شریانی ساختار یافته بهره گرفته شده است و مدل یک‌بعدی با مدل متمرکز ( لامپ) کوپل شده است. نتایج این حل، با سایر حل‌های یک‌بعدی چون روش مشخصه‌ها اعتبارسنجی شده و نشان داده شده که استفاده از روش حجم محدود نیز می‌تواند مشخصات جریان خون در سرخر‌گ‌ها را به خوبی نشان دهد. همچنین پروفیل‌های فشار و دبی در رگ‌های اصلی بدن در حالت نرمال به دست آمده و نشان داده شده که با دور شدن از قلب پروفیل فشار تیزتر می‌شود که با نتایج فیزیولوژیک همخوانی دارد. همچنین نشان داده می‌شود که با افزایش ضریب الاستیک رگ‌ها در بیماری تصلب شریان، فشار سیستولی افزایش و همراه با آن فشار دیاستولی کاهش می‌یابد. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده این نکته به دست می‌آید که روش حجم محدود کارایی لازم برای شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی دستگاه گردش خون را دارا می‌باشد.

برهم‌کنش انسان و رایانه

مقایسة کارایی تحریک‌های بینایی مختلف برای تحقق واسط مغز-رایانه مبتنی‌بر پتانسیل برانگیختة بینایی در حالت دائمی

محسن کشتکار؛ امین مهنام؛ پگاه پولادیان

دوره 10، شماره 4 ، دی 1395، ، صفحه 279-290

چکیده

پتانسیل برانگیختة بینایی حالت دائمی (SSVEP)، بهصورت گسترده در پیادهسازی واسطهای مغز-رایانه استفاده شده است، با این‌حال، دستیابی به محرکهای بینایی که پاسخ SSVEP مناسبی را ایجاد کنند و درعین‌حال به کمترین خستگی چشم منجر شوند، یک چالش تحقیقاتی بهروز است. در این مطالعه، شکل موجهای سینوسی، مربعی، دندان‌اره‌ای، جمع دو سینوسی، ... بیشتر پتانسیل برانگیختة بینایی حالت دائمی (SSVEP)، بهصورت گسترده در پیادهسازی واسطهای مغز-رایانه استفاده شده است، با این‌حال، دستیابی به محرکهای بینایی که پاسخ SSVEP مناسبی را ایجاد کنند و درعین‌حال به کمترین خستگی چشم منجر شوند، یک چالش تحقیقاتی بهروز است. در این مطالعه، شکل موجهای سینوسی، مربعی، دندان‌اره‌ای، جمع دو سینوسی، و مدولاسیون فرکانس، با استفاده از یک سخت‌افزار اختصاصی توسط LED و شکلهای دایره، حلقه و دو مستطیل چشمکزن با فاز مخالف، با استفاده از نرم‌افزار Cogent روی صفحه LCD تولید شدند. با آزمایش روی 12 نفر، قدرت پاسخ و همچنین سطح خستگی چشم در نگاه کردن به محرکها، مقایسه شدند. نتایج آزمایشها با محرکهای تولیدشده توسط LED، نشان داد که قدرت پاسخ برای محرک به‌صورت جمع دو سینوسی، به‌طور معناداری کمتر از سایر محرکها بود و پاسخ سایر محرک‌ها، تفاوت معناداری نداشتند. دراین ‌بین، تحریک با مدولاسیون فرکانس، کمترین سطح خستگی چشم را به دنبال داشت؛ بنابراین، اگر هر دو معیار سطح خستگی و قدرت پاسخ برای مقایسه در‌نظر‌گرفته شوند، تحریک با استفاده از مدولاسیون فرکانس با قدرت پاسخ (2 pV)4/17 و میانگین امتیاز سطح خستگی 58/1، بهترین نتیجه را به دنبال داشت. نتایج آزمایشها با محرکهای تولیدشده روی LCD، نشان داد تحریک به شکل دایره، حلقه و مستطیل، به‌ترتیب بیشترین قدرت پاسخ را داشتهاند؛ اما هر سه تحریک، در سطح خستگی آزاردهنده برای چشم بودند. اگرچه محرک دایرهای شکل (با قدرت پاسخ 2 pV7/26 و میانگین امتیاز سطح خستگی 8/3)، دامنة پاسخ بالایی داشته است؛ اما پیشنهاد نمیشود که از محرکهای گرافیکی و دایرهای‌شکل برای توسعة واسطهای مغز-رایانه استفاده شود؛ چون مؤلفة سطح خستگی پایین را تأمین نمیکند. در‌مجموع، پیشنهاد میشود در توسعة واسطهای مغز-رایانه مبتنی‌بر SSVEP، از شکل موجهای مدولهشده توسط مدولاسیون فرکانس استفاده شود، تا ضمن بهره بردن از دامنة پاسخ مناسب، خستگی چشم کاربر در سطح پایینی نگه داشته شود.

بیوالکتریک

یک روش موثر برای تشخیص بیماری پارکینسون با استفاده از ویژگی‌های دست‌خط

الهام دهقان‌پور ده‌عرب؛ پیوند قادریان

دوره 15، شماره 4 ، اسفند 1400، ، صفحه 279-287

چکیده

بیماری پارکینسون یکی از شایعترین انواع زوال مغزی بوده که با اختلالات حرکتی و کاهش مهارتهای اجرایی مانند نوشتن همراه است. راه‌کارهای تشخیصی این بیماری اغلب به کمک روش‌های تصویربرداری مغزی انجام شده که پرهزینه بوده و یا به صورت تهاجمی قابل اجرا می‌باشند و همچنین صحت تشخیصی آنها به تجربه و مهارت پزشک وابسته است. از این ... بیشتر بیماری پارکینسون یکی از شایعترین انواع زوال مغزی بوده که با اختلالات حرکتی و کاهش مهارتهای اجرایی مانند نوشتن همراه است. راه‌کارهای تشخیصی این بیماری اغلب به کمک روش‌های تصویربرداری مغزی انجام شده که پرهزینه بوده و یا به صورت تهاجمی قابل اجرا می‌باشند و همچنین صحت تشخیصی آنها به تجربه و مهارت پزشک وابسته است. از این رو ارائه‌ی یک سیستم تشخیصی خودکار، کمهزینه و در عین حال قابل اعتماد، مورد توجه محققان قرار دارد. در این مطالعه از سیگنال دست‌خط شامل اجزای شناختی و حرکتی-ادراکی، به عنوان یک مشخصه‌ی غیرتهاجمی، کمهزینه و قابل اعتماد در تشخیص اختلالات شناختی و حرکتی حاصل از بیماری پارکینسون استفاده شده است. بدین منظور از الگوریتم پیگیری تطبیقی با رزولوشن زمانی- فرکانسی بالا جهت تجزیهی مشخصههای x-y بهره گرفته شده است. این روش یک نمایش تنک از سیگنال دست‌خط را فراهم آورده و اطلاعات پایهای از تغییرات محلی نوشتار را به کمک تعداد ضرایب کم کمیسازی مینماید. روش پیشنهادی روی یک پایگاه داده با 31 نمونهی سالم و 29 نمونهی پارکینسون، به کمک طبقهبند ماشین بردار پشتیبان مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده، قدرت تشخیصی بالای روش پیشنهادی با صحت تشخیص 90%، حساسیت 59/91% و اختصاصیت 90% را نشان میدهد. هم‌چنین مقایسه‌ی تکالیف نوشتاری مختلف، عمل‌کرد برتر نگارش جمله را در تشخیص پارکینسون به اثبات رسانیده است.

جراحی رباتیک

ارائه الگوریتمی ترکیبی برای شبیه‌سازی برش بافت نرم با استفاده از روش اجزای محدود

مرضیه سعیدی‌راد؛ حیدرعلی طالبی؛ محمد زارعی‌نژاد؛ محمدرضا دهقان

دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، ، صفحه 287-296

چکیده

شبیه‌‌سازی بی‌درنگ برای نشان دادن رفتار واقعی بافت نرم به مدل‌های بیومکانیک دقیقی نیاز دارد که دارای محاسبات سریع باشد. این مدل‌ها در خدمت کاربردهایی از جمله تشخیص پزشکی، برنامه‌ریزی و آموزش جراحی است. یکی از چالش‌ها در شبیه‌سازی عمل جراحی، برش بافت نرم است که به تغییرات ساختار هندسی و مش‌بندی مجدد عناصر در زمان بصورت آنی نیاز ... بیشتر

تعیین اثر بازخورد بر منابع عصبی مولفه‌ی P300

ملیحه ثابتی؛ رضا بوستانی؛ احسان مرادی

دوره 13، شماره 4 ، دی 1398، ، صفحه 291-301

چکیده

نتایج تحقیقات پیشین حاکی از تاثیر یادگیری (پاداش/تنبیه) روی ویژگی‌های پتانسیل وابسته به رویداد P300 است. در این تحقیق با اعمال الگوریتم‌های مکان‌یابی روی مولفه‌ی P300 استخراج شده از کانال‌ها، تاثیر بازخورد در منابع مغزی مولفه‌ی P300 به صورت دقیق‌تری اندازه‌گیری شده است. در این راستا، سیگنال‌های EEG از 30 فرد سالم در هنگام انجام آزمون‌های ... بیشتر نتایج تحقیقات پیشین حاکی از تاثیر یادگیری (پاداش/تنبیه) روی ویژگی‌های پتانسیل وابسته به رویداد P300 است. در این تحقیق با اعمال الگوریتم‌های مکان‌یابی روی مولفه‌ی P300 استخراج شده از کانال‌ها، تاثیر بازخورد در منابع مغزی مولفه‌ی P300 به صورت دقیق‌تری اندازه‌گیری شده است. در این راستا، سیگنال‌های EEG از 30 فرد سالم در هنگام انجام آزمون‌های دیداری و شنیداری با استفاده از 30 الکترود سطحی (از جنس نقره) در سه فاز شروع (30 دقیقه)، بازخورد (90-60 دقیقه) و پایان (30 دقیقه) ثبت شده است. تعداد محرک‌های دیداری و شنیداری برای تمامی افراد در فاز بازخورد به صورت یک‌سان اعمال شده تا شرکت کنندگان بتوانند محرک‌های دیداری و شنیداری را شناسایی کنند. در این فاز، شرکت کنندگان برای پاسخ‌های نادرست جریمه شده به طوری که به ازای هر پاسخ نادرست، چهار آزمون دیگر به این فاز اضافه می‌شود. سپس الگوهای P300 با استفاده از میانگین‌گیری گسترده‌ی زمانی روی تمامی افراد استخراج شده است. در ادامه از الگوریتم‌های مکان‌یابی استاندارد توموگرافی الکترومغناطیس با رزولوشن پایین (sLORETA) و sLORETA کاهش دهنده برای تخمین فعالیت منابع مغزی P300 استفاده شده است. نتایج حاصل از تحلیل منابع مولفه‌ی P300 بازخورد، حاکی از افزایش معنی‌دار و قابل توجه تغییرات، به خصوص در نواحی آهیانه‌ای-خلفی راست (نواحی ارتباطی ثانویه) در منابع مولفه‌ی P300 بازخورد در مقایسه با منابع مغزی مولفه‌ی P300 تحریک در آزمون دیداری است اما این اختلاف در آزمون شنیداری معنادار نمی‌باشد. اختلاف بین آزمون دیداری و شنیداری این فرضیه را تایید می‌کند که شرکت کنندگان اشتباه پاسخ دادن در آزمون‌های شنیداری را محتمل دانسته و با اطمینان بیش‌تری به آزمون‌های دیداری پاسخ داده‌اند.

پردازش تصاویر پزشکی

تعیین نرخ تبادل شیمیایی عامل‌های کنتراستCEST در تصویربرداری مولکولی تشدید مغناطیسی در شرایط حالت دائمی

محمد رضا رضاییان

دوره 16، شماره 4 ، اسفند 1401، ، صفحه 300-310

چکیده

تبادل شیمیایی در اثر فرآیند انتقال اشباع از طریق اعمال پالس اشباع کننده الکترومغناطیسی به رشته پالس تصویربرداری اسکنر تشدید مغناطیسی اثر CEST نامیده می‌شود. اثر CEST عمدتا به زمان‌های استراحت، نرخ تبادل شیمیایی، غلظت عامل کنتراست و ویژگی‌های پالس اشباع‌کننده الکترومغناطیسی بستگی دارد. میزان وابستگی نرخ تبادل شیمیایی به برخی از شاخص‌‌های ... بیشتر تبادل شیمیایی در اثر فرآیند انتقال اشباع از طریق اعمال پالس اشباع کننده الکترومغناطیسی به رشته پالس تصویربرداری اسکنر تشدید مغناطیسی اثر CEST نامیده می‌شود. اثر CEST عمدتا به زمان‌های استراحت، نرخ تبادل شیمیایی، غلظت عامل کنتراست و ویژگی‌های پالس اشباع‌کننده الکترومغناطیسی بستگی دارد. میزان وابستگی نرخ تبادل شیمیایی به برخی از شاخص‌‌های بالینی از جمله pH، دما و مصرف گلوکز امکان تشخیص غیر‌تهاجمی و زودهنگام برخی از بیماری‌ها را فراهم می‌کند. در این مقاله برای تعیین و اندازه‌گیری نرخ تبادل شیمیایی در قالب یک رابطه بسته ریاضی، تحلیل کمی از اثر CEST در قالب یک تابع هدف جدید ارایه می‌شود. اعمال روش‌های مبتنی برگرادیان بر روی تابع هدف محدب گونه پیشنهادی، توصیف جدیدی از دامنه بهینه پالس اشباع کننده الکترومغناطیسی مستطیلی ارائه می‌کند. معکوس-گیری از این توصیف، ضمن ارایه بیان تحلیلی جدیدی از نرخ تبادل، نمایش ساده‌تری برای عامل‌های کنتراست CEST دارای فرکانس تشدید بالا، در قالبی ناوابسته به میزان غلظت عامل کنتراست را فراهم می‌کند. ارزیابی تابع هدف و روابط پیشنهادی از طریق مقایسه با روش‌های معتبر برگرفته از حل معادلات بلاخ-مک کانل با استفاده از داده‌های پارامتری و واقعی انجام می-گیرد. متوسط مجذور خطای نسبی تابع هدف بر مبنای داده‌های پارامتری 25/7 درصد و برای روابط پیشنهادی دامنه بهینه پالس اشباع کننده الکترومغناطیسی و نرخ تبادل شیمیایی بااستفاده از داده‌های واقعی به ترتیب 3/6 و 2/4 درصد است.

مشاهده مقاله

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.

بیومکانیک ستون مهره‌ها

تأثیر تخریب مصنوعی ناشی از سوراخ سوزن سرنگ بر رفتار وابسته به زمان دیسک بین مهره‌ای

محمد نیکخو؛ سجاد نجف زاده؛ رومینا کارگر

دوره 9، شماره 4 ، بهمن 1394، ، صفحه 317-326

چکیده

درک مکانیزم تخریب مصنوعی دیسک به‌کمک مدلهای حیوانی، میتواند در مطالعة روشهای احیایی و به امید یافتن راهکارهای درمانی، مفید باشد؛ زیرا برای احیای بافت در مدلهای حیوانی، ابتدا نیاز به مدل تخریب‌شدة بافت است. فرآیند تخریب دیسک میتواند در مدل‌های حیوانی و به‌صورت ایجاد جراحت با سوزن سرنگ شبیهسازی شود. این در حالیاست ... بیشتر درک مکانیزم تخریب مصنوعی دیسک به‌کمک مدلهای حیوانی، میتواند در مطالعة روشهای احیایی و به امید یافتن راهکارهای درمانی، مفید باشد؛ زیرا برای احیای بافت در مدلهای حیوانی، ابتدا نیاز به مدل تخریب‌شدة بافت است. فرآیند تخریب دیسک میتواند در مدل‌های حیوانی و به‌صورت ایجاد جراحت با سوزن سرنگ شبیهسازی شود. این در حالیاست که تاکنون پاسخ مکانیکی دقیق دیسک تخریب‌شده به این روش تحت بارگذاری فیزیولوژیک روزانه، به‌خوبی در ادبیات تحقیق مطالعه نشده است. از این‌رو در این تحقیق، از تحلیل‌های اجزای محدود معکوس در ترکیب با تستهای آزمایشگاهی استفاده شد تا به کمک آنها، خصوصیات مکانیکی دیسکهای سالم (8 نمونه) و دیسکهای تخریب‌شده بهوسیلة سوزن سرنگ (8 نمونه) استخراج شود. پس از آن، مدلهای توسعه داده شده برای هر کدام از 16 نمونه تحت بارگذاری دینامیکی روزانه تحلیل شدند. براساس نتایج حاصل، تغییرات جابجایی محوری، فشار بین دیسکی و جابجایی کلی سیال بعد از 24 ساعت در گروه دیسکهای سالم بالاتر از دیسکهای تخریب‌شده بوده است؛ اما بیشینه استرس محوری داخل دیسک در گروه آسیب‌دیده بالاتر بوده است. نتایج به‌دست آمده، همبستگی مناسبی با نتایج دیسک تخریب‌شدة طبیعی جسد انسان دارد؛ درنتیجه تخریب دیسک بین مهرهای با سوزن سرنگ اندازة 16، روشی ساده و مقرون به صرفه است که میتواند در شبیهسازی مکانیزم تخریب دیسک در مدلهای حیوانی اعمال شود.

پوشش زیست فعال هیدروکسی آپاتیت بر روی کاشتنی NiTi

ویدا خلیلی؛ جعفر خلیل‌علافی؛ حسین ملکی‌قلعه

دوره 6، شماره 1 ، خرداد 1391، ، صفحه 9-15

چکیده

آلیاژ حافظه‌دار NiTiبه علت مقدار نیکل بالای موجود در آن و سطح زیست خنثی نمی‌تواند همۀ نیازهای بالینی کاشتنی را تأمین کند. بنابراین به منظور افزایش زیست‌سازگاری و زیست فعالی، سطح این آلیاژها اغلب با زیست موادی نظیر هیدروکسی‌آپاتیت با استفاده از روش‌های مختلفی پوشش‌دهی می‌شود. در پژوهش حاضر برای دست‌یابی به یک پوشش زیست فعال ... بیشتر

برهم‌کنش سیال و جامد در محیط‌های زیستی

تاثیر خروج از مرکز گرفتگی های شریانی بر جریان خون با استفاده از روش برهم کنش سیال-جامد

افسانه مجری؛ محمد تفضلی شادپور؛ احسان بخشی تفتی

دوره 2، شماره 1 ، خرداد 1387، ، صفحه 9-20

چکیده

گرفتگی های شریانی و بیماری های قلبی- عروقی ناشی از آن مانند تصلب شرائین، از دلایل عمده مرگ و میر در دنیاست. در این مقاله، با استفاده از یک مدل غیرخطی سه بعدی از شریان کاروتید دارای گرفتگی نامتقارن و با در نظر گرفتن تعامل میان جامد و سیال (FSI)، جریان خون در این شرایط مدلسازی شد. برای انجام دادن شبیه سازی از نرم افزار انسیس بهره گرفته ... بیشتر

بیومکانیک قلب و عروق

تحلیل جریان و انتقال حرارت در ویسکومتر همورئولوژیکی با استفاده از شبیه سازی به روش دینامیک سیالات محاسباتی

ناصر فتورائی؛ مجتبی قلی پورسمرغاوه

دوره 1، شماره 1 ، خرداد 1386، ، صفحه 9-17

چکیده

خون یکی از سیالات مهم در بدن انسان است. از این رو، اندازه گیری ویسکوزیته و دیگر خواص آن می تواند در تشخیص بیماری های مختلف سیستم قلب و عروق کمک شایانی نماید. در این تحقیق، جریان خون در ویسکومتر نوع استوانه های هم مرکز، به عنوان یک دستگاه مناسب در اندازه گیری ویسکوزیته خون، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. خون به دو صورت سیال نیوتنی ... بیشتر

مهندسی عصبی عضلانی

شبیه سازی رهایش ماده میانجی در اتصال عصب– عضله

مهرک محمودی؛ محمدجعفر عبدخدایی؛ سعیده خطیبی راد

دوره -2، شماره 1 ، تیر 1384، ، صفحه 9-16

چکیده

هدف از این تحقیق، مطالعه نحوه انتقال مواد شیمیایی در اتصالات عصب به عضله، به واسطه تحریکات عصلی روی عضله است. به منظور تعیین میزان رهایش ماده میانجی در شکاف سیناپسی اتصال عصب– عضله، از یک مدل ریاضی استفاده شده است. در این مدل با لحاظ کردن اثر نفوذ یون های کلسیم در رهایش ماده میانجی، مدل چادیوری بهبود یافته است. با وقوع یک پتانسیل ... بیشتر

بیومکانیک قلب و عروق

تخمین زاویه گشتاور عضله میوکارد با استفاده از ردیابی تصاویر متوالی اکوکاردیوگرافی

مصیب مبشری؛ منیژه مختاری دیزجی؛ فریده روشنعلی

دوره 10، شماره 1 ، اردیبهشت 1395، ، صفحه 11-23

چکیده

با توجه به حساسیت بازده عملکرد سیستولیک بطن چپ به زاویه‌ی چرخش قلب، در این مطالعه زاویه سه بعدی مسیر حرکت سه بعدی عضله میوکارد با استفاده همزمان از تصاویر دو بعدی از نمای محور کوتاه و نمای محور طولی دیواره بطن چپ برآورد شد. تصاویر متوالی اکوکاردیوگرافی دو بعدی با حداقل رزلوشن زمانی 14 میلی ثانیه از دو نمای محور کوتاه و طولی 19 مرد سالم ... بیشتر با توجه به حساسیت بازده عملکرد سیستولیک بطن چپ به زاویه‌ی چرخش قلب، در این مطالعه زاویه سه بعدی مسیر حرکت سه بعدی عضله میوکارد با استفاده همزمان از تصاویر دو بعدی از نمای محور کوتاه و نمای محور طولی دیواره بطن چپ برآورد شد. تصاویر متوالی اکوکاردیوگرافی دو بعدی با حداقل رزلوشن زمانی 14 میلی ثانیه از دو نمای محور کوتاه و طولی 19 مرد سالم ثبت و آنالیز شد. با استفاده از سیگنال الکتروکاردیوگرام هر فرد، تصاویر اکوکاردیوگرافی در دو نمای ثبت شده، همزمان شدند. حرکت دیواره سپتوم بین بطنی در سه سطح بیس، مید و اپکس توسط الگوریتم تطبیق بلوک با پردازش تصاویر متوالی اکوکاردیوگرافی در طول سه سیکل قلبی و از دو نمای ثبت شده برآورد شد. بستگی زوایای دوران برآورد شده از دو نمای محور طولی و محور کوتاه با زاویه‌ی سه بعدی مسیر حرکت در سطوح بیس، مید و اپکس بررسی گردید. زاویه مسیر حرکت سه بعدی قلب و زوایا‌ی دو بعدی دوران در دو نمای محور کوتاه و طولی دیواره سپتوم بین بطنی به ترتیب در سگمان بیس 01/3±33/16، 38/3±61/10 و 30/3±11/15 درجه، در سگمان مید 95/4±77/22، 96/2±78/7 و 66/2±72/16 درجه و در سگمان اپکس 81/5±60/14، 48/5±37/10 و 32/3±79/8 درجه برآورد شد. با توجه به حساسیت زاویه‌ی سه بعدی به تغییرات حرکت در هر سه بعد، این زاویه برای بررسی رفتار بیومکانیکی عضله میوکارد پیشنهاد می‌شود.

نانوبیومتریال

بررسی شبیه‌سازی اثرات هایپرترمیای ناشی از کاربرد نانو ذرات مغناطیسی بر بافت همگن واقع در میدان مغناطیسی خارجی

محمد نظری؛ راضیه سلگی؛ غزاله گرایلی؛ سید ربیع مهدوی؛ علیرضا شیرازی

دوره 12، شماره 1 ، خرداد 1397، ، صفحه 11-23

چکیده

در مطالعات کلینیکی، مشخص کردن توزیع دما درون بافت سالم و بافت تومورال در هنگام درمان هایپرترمی دشوار است. از آن‌جا ‌که با حس‌گرهای مرسوم، دما تنها در تعداد مکان محدودی اندازه‌گیری می‌شود، مطالعات شبیه‌سازی کمک می‌کند تا پزشکان به درک بهتری از این روش درمانی دست پیدا کنند. در این مطالعه، سه مدل تومور دوبعدی بر اساس تصاویر توزیع‌های ... بیشتر در مطالعات کلینیکی، مشخص کردن توزیع دما درون بافت سالم و بافت تومورال در هنگام درمان هایپرترمی دشوار است. از آن‌جا ‌که با حس‌گرهای مرسوم، دما تنها در تعداد مکان محدودی اندازه‌گیری می‌شود، مطالعات شبیه‌سازی کمک می‌کند تا پزشکان به درک بهتری از این روش درمانی دست پیدا کنند. در این مطالعه، سه مدل تومور دوبعدی بر اساس تصاویر توزیع‌های نانوذره در تومورهای 3PC، 145DU و 4LAPC در محیط کامسول بازسازی شده است. تصاویر، پیش از وارد شدن در کامسول در متلب پیش‌پردازش می‌شوند. مدل توزیع یک‌نواخت به عنوان گروه کنترل اضافه می‌شود. توزیع دما، دمای ماکزیمم، زمان رسیدن به حالت ثابت، 43CEM، دوز هم اثر و شار گرما در مرز بافت-تومور برای ارزیابی اثر توزیع نانوذره بر درمان هایپرترمی آنالیز شده است. نتایج نشان می‌دهند که در توان گرمایی بالا، توزیع چگال‌تر نانوذره اثر بهتری از توزیع یک‌نواخت در آسیب به بافت ناسالم دارد اما در توان‌های گرمایی پایین توزیع یک‌نواخت عمل‌کرد بهتری نسبت به توزیع چگال دارد. برای توزیع‌های چگال نانوذره، در محلی که نانوذرات متمرکز می‌شوند، روی پارامترهای گرمایی، از جمله شار گرما در مرز بین تومور-بافت سالم، تاثیر می‌گذارد. هر چه تمرکز نانوذرات به مرکز تومور نزدیک‌تر باشد، اثربخشی درمان بیش‌تر خواهد بود.

بیومکانیک قلب و عروق

شبیه‌سازی عددی شریان کرونر مبتلا به پلاک و بررسی تاثیر کلسیفه شدن پلاک و ضخامت پوشش فیبری بر الگوهای تنش اطراف آن

هادی تقی‌زاده؛ فائزه امینی

دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، ، صفحه 11-21

چکیده

آترواسکلروز یکی از بیماری‌های شایع در سیستم قلب و عروق و از عوامل اصلی مرگ و میر است. هم‌چنین اکثر سکته‌های قلبی به دلیل پارگی پلاک آترواسکلروز و تشکیل آمبولی رخ می‌دهند. بر این اساس تشخیص میزان آسیب‌پذیری پلاک، فاکتور کلیدی در پیش‌گیری از پیامد‌های حاد ناشی از پارگی پلاک است. با وجود این که مکانیسم‌های درگیر در پارگی پلاک به طور ... بیشتر آترواسکلروز یکی از بیماری‌های شایع در سیستم قلب و عروق و از عوامل اصلی مرگ و میر است. هم‌چنین اکثر سکته‌های قلبی به دلیل پارگی پلاک آترواسکلروز و تشکیل آمبولی رخ می‌دهند. بر این اساس تشخیص میزان آسیب‌پذیری پلاک، فاکتور کلیدی در پیش‌گیری از پیامد‌های حاد ناشی از پارگی پلاک است. با وجود این که مکانیسم‌های درگیر در پارگی پلاک به طور کامل درک نشده است، اما روی نقش مهم فاکتورهای بیومکانیکی از قبیل بارهای مکانیکی در تشکیل، پیش‌رفت و پارگی پلاک اتفاق نظر وجود دارد. از این رو در این مطالعه اثرات بیومکانیکی تغییر در ماهیت پلاک از لیپیدی به کلسیفه و نیز تغییرات ضخامت پوشش فیبری پلاک مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه‌ی مقطع یک شریان کرونر مبتلا به آترواسکلروز از تصاویر هیستولوژی استخراج شده و در راستای محور شریان به صورت سه‌بعدی شبیه‌سازی شده است. در این شبیه‌سازی‌ها از تابع انرژی کرنشی هولزاپفل به عنوان یک مدل ریزساختاری کارامد برای توصیف رفتار مکانیکی رگ و پوشش فیبری پلاک بهره گرفته شده است تا جهت‌گیری فیبرهای کلاژن نیز در رفتار مکانیکی قابل مشاهده باشد. با توجه به نامتقارن بودن مقطع عروق مبتلا به آترواسکلروز، برای اعمال دقیق جهت‌گیری فیبرهای کلاژن از در نظر گرفتن رگ به صورت استوانه اجتناب شده و به کمک سیستم مختصات گسسته راستاهای محیطی، محوری و شعاعی برای هر المان به صورت جداگانه ایجاد گردیده است. با کلسیفه شدن و نزدیک شدن خواص مکانیکی پلاک به دیواره‌ی سالم، به نظر می‌رسد که پلاک‌ به پایداری بیش‌تری رسیده و توزیع تنش یک‌نواخت‌تری را در مجاورت خود ایجاد می‌کند. از طرف دیگر ضخامت پوشش فیبری پلاک برای مهار تمرکز تنش در اطراف هسته‌ی نرم پلاک نقش بسیار مهمی داشته و بیشینه‌ی تنش‌ها را به سایر نواحی مقطع رگ منتقل می‌کند. دو پارامتر مورد بررسی، اطلاعات مفیدی از توزیع بارهای مکانیکی در اطراف ضایعه‌ی آترواسکلروز و نواحی خطر ارائه می‌دهند. به کمک این شبیه‌سازی‌های ریزساختاری می‌توان پاسخ‌های بافت زنده از قبیل تقویت و تضعیف ساختار فیبری ماتریس خارج سلولی و روند ایجاد یک هموستاز جدید را از نظر بیومکانیکی ارزیابی نمود.

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