متن مقالات حاضر در دست ویراستاری 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.
بیومکانیک قلب و عروق
منصور علیزاده؛ ایمان محبی نژاد
دوره 2، شماره 4 ، اسفند 1387، ، صفحه 317-324
چکیده
تعیین خواص مکانیکی رگ اهمیت زیادی برای تولید استنت و به طور کلی ایمپلنت های قلب و عروق دارد. در این مطالعه خواص مکانیکی بخشی از رگ فرود آینده کروناری مورد بررسی قرار گرفته است که در ابعاد مشخص بوده و لایه های آن از هم جدا شده بودند و به وسیله هولتز اپفل تحت آزمایش کشش قرار گرفته بود. تئوری هایپرالاستیک اگدن در مورد این اطلاعات آزمایشگاهی ...
بیشتر
تعیین خواص مکانیکی رگ اهمیت زیادی برای تولید استنت و به طور کلی ایمپلنت های قلب و عروق دارد. در این مطالعه خواص مکانیکی بخشی از رگ فرود آینده کروناری مورد بررسی قرار گرفته است که در ابعاد مشخص بوده و لایه های آن از هم جدا شده بودند و به وسیله هولتز اپفل تحت آزمایش کشش قرار گرفته بود. تئوری هایپرالاستیک اگدن در مورد این اطلاعات آزمایشگاهی اجرا شد، این تکه رگ به صورت ریاضی مدل شد و پارامترهای مربوط بهینه شده اند. نتایج حاصل نشان دادند که تئوری اگدن، با اعمال بر اطلاعات آزمایشگاهی یکسان در مقایسه با تئوری مورد استفاده به وسیله هولتزاپفل همپوشانی خوبی داشته و خطای قابل قبولی دارند.
پردازش تصاویر پزشکی
عباس بی‌نیاز؛ فاطمه عبدالعلی؛ رضا آقایی‌زاده ظروفی؛ امید حاجی‌مقصودی؛ یوشینوبو ساتو
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، ، صفحه 317-329
چکیده
آندوسکوپی به کمک کپسول بی‌سیم، یکی از روشهای غیرتهاجمی آسیب‌شناسی مسیر گوارشی انسان به شمار آمده که با پیش‌روی کپسول در مسیر گوارشی و تصویربرداری از این مسیر، ویدئوی آندوسکوپی ضبط میشود. در عمل، حجم وسیعی از ویدئوهای آندوسکوپی با کیفیت‌های مختلف و زمان تصویربرداری طولانی، از مسیر گوارشی ثبت میشود که این زمان در حدود 8 ساعت ...
بیشتر
آندوسکوپی به کمک کپسول بی‌سیم، یکی از روشهای غیرتهاجمی آسیب‌شناسی مسیر گوارشی انسان به شمار آمده که با پیش‌روی کپسول در مسیر گوارشی و تصویربرداری از این مسیر، ویدئوی آندوسکوپی ضبط میشود. در عمل، حجم وسیعی از ویدئوهای آندوسکوپی با کیفیت‌های مختلف و زمان تصویربرداری طولانی، از مسیر گوارشی ثبت میشود که این زمان در حدود 8 ساعت بوده و زمان بازنگری ویدئوی آندوسکوپی توسط پزشک متخصص و مجرب نیز در حدود 2 ساعت و یا بیشتر میباشد. روشهای خلاصهسازی ویدئو، میتوانند زمان بازنگری و همچنین خطاهای تفسیر و بازنگری دستی توسط پزشک را کاهش دهند. در این پژوهش، به منظور غلبه بر محدودیت‌های موجود در استخراج فریمهای کلیدی، روشی مبتنی بر بینایی ماشین به کمک خصوصیات منحصر به فرد تجزیه به مقادیر تکین انطباقی مبتنی بر پنجره‌ی لغزشی، پیشنهاد شده است که با به کارگیری این ویژگی‌ها، امکان خلاصهسازی ویدئوی کپسول اندوسکوپی فراهم می‌گردد. علاوه بر این، به دلیل محدودیت‌های حجم و توان کپسول آندوسکوپی و فیزیک مسیرگوارشی، تصاویر کپسول دارای روشنایی پایینی بوده و غیریک‌نواخت می‌باشند که برای حل این مشکل، از فیلتر انتشار تطبیقی بهره گرفته شده است. نتایج آزمایش روی کپسول بی‌سیم، نشان میدهد که زمان بازنگری به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته است. ارزیابیهای کمی و کیفی، نشان می‌دهند که استفاده از این روش پیشنهادی، تاثیر مثبتی روی فرایند خلاصهسازی داشته است. از اینرو، میتوان در سایر کاربردهای بالینی، از قبیل آموزش پزشکان جوان، آسیب‌شناسی به کمک کامپیوتر، تصمیم‌گیری سریع و مدیریت اطلاعات پزشکی نیز از این روش بهره گرفت.
مدلسازی سیستمهای بیولوژیکی
سیده فاطمه قریشیان؛ محمد پویان
دوره 14، شماره 4 ، بهمن 1399، ، صفحه 321-331
چکیده
بیماری پارکینسون یک اختلال عصبی است که به طور عمده بر نورونهای تولید کنندهی دوپامین تاثیر گذاشته و موجب اختلال در سیستم حرکتی میشود. بارزترین علایم این بیماری شامل لرزش، حرکت آهسته، سفتی و دشواری در راه رفتن است. راه رفتن بیماران پارکینسون با کندی در حرکت همراه است. در این مقاله با استفاده از روشهای ریاضی و کامپیوتری، راه ...
بیشتر
بیماری پارکینسون یک اختلال عصبی است که به طور عمده بر نورونهای تولید کنندهی دوپامین تاثیر گذاشته و موجب اختلال در سیستم حرکتی میشود. بارزترین علایم این بیماری شامل لرزش، حرکت آهسته، سفتی و دشواری در راه رفتن است. راه رفتن بیماران پارکینسون با کندی در حرکت همراه است. در این مقاله با استفاده از روشهای ریاضی و کامپیوتری، راه رفتن بیماران پارکینسون مدلسازی شده است. این مدل متشکل از ساختارهای درگیر در بیماری پارکینسون بوده که از مغز شروع شده و تا مفصل زانو ادامه دارد و شامل عقدههای قاعدهای، تالاموس، کورتکس، ناحیهی موتوری تکمیلی (SMA)، عضله و مفصل میباشد. خروجی مدل به صورت سرعت راه رفتن در بیماران پارکینسون بوده و برابر با 83/0 m/s به دست آمده است که در محدودهی گزارش شده توسط نتایج کلینیکی (18/0 – 21/1 m/s) قرار دارد. در این مطالعه روشهایی برای افزایش سرعت راه رفتن در بیماران پارکینسون مورد بررسی قرار گرفته که شامل تحریک عمقی مغز، استفاده از دارو و تقویت عضله است. نتایج نشان میدهد که هر یک از این روشها موجب بهبود سرعت راه رفتن شده است. در واقع با به کارگیری این روشها روی مدل، مقدار خروجی افزایش یافته و به محدودهی سرعت راه رفتن در افراد سالم (30/1 – 36/1 m/s) نزدیک شده است. همچنین اثر سفتی روی سرعت راه رفتن مورد مطالعه قرار گرفته و مشاهده شده است که سفتی عضلانی با سرعت رابطهی عکس دارد. در پایان نیز یک روش کنترلی برای بهبود سرعت پیشنهاد شده که با افزایش پاسخ سیستم حلقه بسته موجب افزایش سرعت راه رفتن شده است.
مهندسی عصبی عضلانی
حسام مرادخانی؛ وحید شالچیان
دوره 10، شماره 4 ، دی 1395، ، صفحه 325-337
چکیده
هجی‌کنندة P300، یکی از رایج‌ترین واسط‌های مغز-کامپیوتر مبتنی‌بر ثبت الکتروانسفالوگرام است که توانایی‌های ارتباطی ساده‌ای را برای افراد دچار عارضه‌های شدید گفتاری یا حرکتی فراهم میکند، تا قادر باشند بهتر با محیط اطراف خود ارتباط برقرار کنند. استفاده از الگوی صفحة شطرنجی معرفی‌شده توسط Townsend و همکارانش [1]، به‌جای الگوی سطری-ستونی، ...
بیشتر
هجی‌کنندة P300، یکی از رایج‌ترین واسط‌های مغز-کامپیوتر مبتنی‌بر ثبت الکتروانسفالوگرام است که توانایی‌های ارتباطی ساده‌ای را برای افراد دچار عارضه‌های شدید گفتاری یا حرکتی فراهم میکند، تا قادر باشند بهتر با محیط اطراف خود ارتباط برقرار کنند. استفاده از الگوی صفحة شطرنجی معرفی‌شده توسط Townsend و همکارانش [1]، به‌جای الگوی سطری-ستونی، یکی از موفق‌ترین الگوهای تحریک ارائه‌شده در مطالعات قبلی برای افزایش دقت هجی‌کننده بوده است. هدف روش پیشنهادی این مطالعه، که با عنوان الگوی شطرنجی با تحریک شکلک-تصویری نام‌گذاری شده است، بررسی اثر جایگزینی تحریک شکلک-تصویری در الگوی صفحة شطرنجی و مقایسة کارآیی آن با تحریک چشمک زدن کاراکترها است. در این مطالعه، چشمک زدن کاراکترها در الگوی شطرنجی را با نمایش یک شکلک-تصویری به‌جای کاراکترها جایگزین کردیم. برای ارزیابی و مقایسة کارایی الگوی پیشنهادی با الگوی شطرنجی، برای هر‌یک از دو الگو، هجی‌کننده روی دادههای ثبت‌شده از ده فرد سالم در فاز برون خط، تعلیم داده شد و دقت هجی‌کننده در فاز برخط محاسبه شد. ارزیابی آزمون برخط نشان داد، میانگین دقت طبقه‌بندی هجی‌کننده با استفاده از الگوی پیشنهادی این مطالعه نسبت به الگوی شطرنجی، 14% بهبود یافته است. یافته‌های این مطالعه نشان میدهد که تحریک ناشی از نمایش شکلک-تصویری به‌جای چشمک زدن کاراکترها، نقش مؤثری در افزایش دقت طبقه‌بندی هجی‌کننده داشته است.
بیومکانیک ستون مهره‌ها
ایرج دهقان هامانی؛ نوید ارجمند
دوره 11، شماره 4 ، بهمن 1396، ، صفحه 327-335
چکیده
اهمیت ستون مهره‌های بدن به عنوان پیچیده‌ترین عضو از لحاظ تحمل بارهای مکانیکی بر کسی پوشیده نیست. سالانه میلیون‌ها دلار در دنیا صرف درمان و هزینه‌های ناشی از آسیب ستون مهره‌ها می‌گردد. از اینرو، مدلهای المان محدود، نقش مهمی در مطالعات بیومکانیکی ستون مهره‌ها دارند. در شبیهسازی یک فرایند مکانیکی در ستون مهره‌ها، دانستن نیروهای ...
بیشتر
اهمیت ستون مهره‌های بدن به عنوان پیچیده‌ترین عضو از لحاظ تحمل بارهای مکانیکی بر کسی پوشیده نیست. سالانه میلیون‌ها دلار در دنیا صرف درمان و هزینه‌های ناشی از آسیب ستون مهره‌ها می‌گردد. از اینرو، مدلهای المان محدود، نقش مهمی در مطالعات بیومکانیکی ستون مهره‌ها دارند. در شبیهسازی یک فرایند مکانیکی در ستون مهره‌ها، دانستن نیروهای عضلات متصل به ستون مهره امری ضروری است. یافتن این نیروها به کمک آزمایش‌های تجربی روی انسان، امری مخرب بوده و تخمین این نیروها نیز به کمک روشهای بهینه‌سازی و یا الکترومایوگرافی، از دقت کافی برخوردار نمی‌باشد. لذا، در این پژوهش به کمک ارائه‌ی یک مدل المان محدود برای ناحیهی کمری ستون مهره‌ها با هندسهی دقیق برای بافتهای غیرفعال (دیسکها و مفاصل خلفی) و همچنین استخراج میزان چرخش و جابهجایی مهره‌های ناحیهی کمری ستون مهره‌ها (به جای تخمین نیروه‌ها) از تصاویر پزشکی برای سه شخص مختلف، و در نهایت، اعمال جابه‌جایی‌ها و چرخش مهره‌ها به مدل، به عنوان شرایط مرزی، سه حالت خم شدن به جلو برای ناحیهی کمری ستون مهره‌ها شبیهسازی گردیده است. به طور مثال، فشار وارد بر مهره‌ی L4-L5 در حالت خم شدن حدود 60 درجه‌ای به جلو، برابر با 4/2 مگاپاسکال و برای چرخش حدود 40 درجه‌ای، 9/1 مگاپاسکال ارزیابی شده است که با اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی تطابق خوبی دارد.
ایمپلنت / طراحی و ساخت ایمپلنت
شیما بهرامی‌زاده سجادی؛ حمیدرضا کاتوزیان؛ علیرضا برادران رفیعی؛ میگل-آنگل آریزا-گراسیا؛ فیلیپ بوکلر
دوره 15، شماره 4 ، اسفند 1400، ، صفحه 329-339
چکیده
قوز قرنیه یا کراتوکونوس (KC) نوعی بیماری غیرالتهابی و پیش‌رونده‌ی قرنیه محسوب میشود. تظاهر بالینی این بیماری به صورت شکل‌گیری نواحی مخروطی‌شکل بر سطح قرنیه و مشکلات شدید دید چشم فرد مبتلا بروز پیدا میکند. کارگذاری ایمپلنت‌های قوسی داخل قرنیه‌ای (ICRS) یک درمان رو به گسترش برای بازیابی شکل قرنیه به وضعیت نرمال و در نتیجه بهبود حدت ...
بیشتر
قوز قرنیه یا کراتوکونوس (KC) نوعی بیماری غیرالتهابی و پیش‌رونده‌ی قرنیه محسوب میشود. تظاهر بالینی این بیماری به صورت شکل‌گیری نواحی مخروطی‌شکل بر سطح قرنیه و مشکلات شدید دید چشم فرد مبتلا بروز پیدا میکند. کارگذاری ایمپلنت‌های قوسی داخل قرنیه‌ای (ICRS) یک درمان رو به گسترش برای بازیابی شکل قرنیه به وضعیت نرمال و در نتیجه بهبود حدت بینایی فرد است هر چند درباره‌ی اثربخشی آن اختلاف نظر وجود دارد. در این مطالعه مدل ساده‌ای از قرنیه‌ی مبتلا به کراتوکونوس با قوز در ناحیهی مرکزی برای تعیین کمی اثرات مکانیکی و اپتیکی برخی از انواع متداول ICRS تجاری موجود مورد استفاده قرار گرفته است. مجموعهی ایمپلنت‌های قوسی متداول برای این نوع قوز طبق روال بالینی متداول در دو گروه کلی قوس تکی و قوس‌های دوتایی قرار دارند. در تحقیق حاضر مدلهای مربوط به وضعیت پس از کارگذاری این ایمپلنت‌ها به روش المان محدود (FE) مدلسازی و تحلیل شده است. در گروه قوس تکی، یک قوس °360، یک قوس °350 و یک قوس °320 و در گروه قوس‌های دوتایی، دو قوس متقارن و متناظر °160، °150، °120 و °90 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که کارگذاری قوس‌های دوتایی متقارن میتواند انتخاب بهتری برای قوز قرنیه با ناحیهی پاتولوژیک مرکزی باشد. این مطالعه تاثیر بالقوه‌ی کارگذاری ICRS را از منظر بیومکانیکی نشان داده و اولین قدم به سمت توسعه‌ی یک نوموگرام مبتنی بر شواهد برای انتخاب از بین ترکیبات مختلف ایمپلنت‌های قوسی در درمان یا جلوگیری از پیشرفت قوز قرنیه است.
آنالیز حرکت انسان
سمانه معینی سده؛ نوید ارجمند؛ محمدعلی سنجری؛ حمیدرضا مختاری‌نیا؛ مرتضی عسگری؛ محمد پرنیان‌پور
دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، ، صفحه 333-340
چکیده
نقش پایداری در جلوگیری از افتادن در حین انجام فعالیت‌‌های روزمره و شغلی بسیار با اهمیت است. پارامترهای کنترلی مانند راستای حرکت و اعمال بار خارجی میتوانند پایداری حرکت را تحت تأثیر قرار دهند. هدف مطالعه حاضر ارزیابی تأثیر عوامل کنترلی ذکر شده بر پایداری ستون فقرات است. دادههای مورد بررسی، سری زمانی حاصل از زوایای دوران کمر ...
بیشتر
نقش پایداری در جلوگیری از افتادن در حین انجام فعالیت‌‌های روزمره و شغلی بسیار با اهمیت است. پارامترهای کنترلی مانند راستای حرکت و اعمال بار خارجی میتوانند پایداری حرکت را تحت تأثیر قرار دهند. هدف مطالعه حاضر ارزیابی تأثیر عوامل کنترلی ذکر شده بر پایداری ستون فقرات است. دادههای مورد بررسی، سری زمانی حاصل از زوایای دوران کمر مربوط به 19 فرد سالم هستند. هرکدام از افراد حرکت خم و راست شدن را در دو حالت باربرداری قرینه (در صفحه ساجیتال) و غیرقرینه (بین صفحه ساجیتال و صفحه عرضی) و در دو وضعیت بدون بار و با بار 8 کیلوگرمی انجام داده‌‌اند. برای ارزیابی پایداری دینامیک، متناسب با انجام حرکات تکراری، از روش غیرخطی نمای لیاپانوف استفاده شده است. نتایج تجزیه واریانس نشان داد اختلاف معنیداری (0.016=p) بین دو حالت قرینه و غیرقرینه وجود دارد. مقایسه میانگین حاکی از ناپایدارتر بودن حرکت در راستای قرینه در مقایسه با راستای غیرقرینه بود. برای تفسیر این نتیجه میتوان به عواملی مانند فعالیت بیشتر عضلات مایل داخلی و خارجی و وجود قیود مکانیکیبیشتر در ستون فقرات در طول حرکت غیرقرینه اشاره کرد.نتایج تجزیه واریانس همچنین نشان داد که اعمال بار 8 کیلوگرمی و اثر متقابل راستا در بار تأثیر معناداری بر پایداری دینامیک موضعی نداشته است.
سیدابوالفضل طباطبایی؛ ولی درهمی؛ راضیه شیخ‌پور؛ محمدرضا پژوهان
دوره 13، شماره 4 ، دی 1398، ، صفحه 337-348
چکیده
انتخاب ویژگی یکی از فرایندهای پیش‌پردازش داده‌ها در مباحث مربوط به یادگیری ماشین و داده‌کاوی به شمار می‌رود که در برخی زمینه‌ها مانند کار با دادههای ریزآرایه در بیوانفورماتیک که با مشکل ابعاد بالای داده‌ها در مقابل تعداد کم نمونه‌ها مواجه است، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار میباشد. انتخاب ویژگیهای (ژن‌های) موثر در تشخیص بیماری ...
بیشتر
انتخاب ویژگی یکی از فرایندهای پیش‌پردازش داده‌ها در مباحث مربوط به یادگیری ماشین و داده‌کاوی به شمار می‌رود که در برخی زمینه‌ها مانند کار با دادههای ریزآرایه در بیوانفورماتیک که با مشکل ابعاد بالای داده‌ها در مقابل تعداد کم نمونه‌ها مواجه است، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار میباشد. انتخاب ویژگیهای (ژن‌های) موثر در تشخیص بیماری از دادههای ریزآرایه نقش مهمی در تشخیص زودهنگام بیماری و راه‌های مواجهه با آن ایفا میکند. در روشهای انتخاب ویژگی مبتنی بر تئوری اطلاعات که طیف گسترده‌ای از روشهای انتخاب ویژگی را شامل میشوند، از مفهوم بی‌نظمی برای تعریف معیارهای مرتبط بودن، افزونگی و مکمل بودن ویژگی‌ها استفاده میشود. در این مقاله به جای بی‌نظمی از مفهوم پیوستگی خالص برای پیشنهاد یک معیار جدید مرتبط بودن استفاده شده است. در این معیار پیشنهادی، برای کنترل و کاهش افزونگی، ارتباط یک ویژگی با تک‌تک کلاس‌ها به طور جداگانه بررسی شده است در حالی که در اکثر روشهای فیلتر، ارزش یک ویژگی بر اساس ارتباط آن با کل کلاس‌ها سنجیده میشود. این راهکار باعث شده که ویژگیهای موثر در هر کلاس به تفکیک شناسایی شوند، در حالی که امکان شناسایی ویژگیهای مشترک نیز وجود دارد. یکی دیگر از مشکل‌های موجود در برخی از روشها، مساله‌ی گسسته‌سازی داده‌ها است. در روش پیشنهادی این مقاله، با استفاده از یک تبدیل مبتنی بر یک‌ریختی، ضمن استفاده از مزایای گسسته‌سازی، از درگیر شدن با پیچیدگی‌های آن نیز اجتناب شده است. برای مقایسه‌ی روش پیشنهادی با تعدادی از روشهای مرتبط، از هفت مجموعهی داده‌ی ریزآرایه مربوط به انواع سرطان به همراه سه دسته‌بند پرکاربرد بیزین ساده، k-نزدیکترین همسایه و ماشین بردار پشتیبان استفاده شده است. نتایج تجربی نشان دهنده‌ی کارایی روش ارائه شده بر اساس دو پارامتر دقت دسته‌بندی و تعداد ژن‌های انتخابی میباشد.
آنالیز حرکت انسان
غزاله سلیمانی؛ مهران عمادی اندانی؛ حمید رضا مراتب؛ فریبا بهرامی
دوره 9، شماره 4 ، بهمن 1394، ، صفحه 361-374
چکیده
راه رفتن از پرکاربردترین حرکات انسانی است؛ از اینرو مطالعة عوامل اثرگذار بر این حرکت، همواره مورد توجه بوده است. از آن جا که سرعت به‌عنوان یک اختلال فیزیکی بر ابعاد مختلف راه رفتن تاثیر می‌گذارد، هدف این مطالعه نیز بررسی و تحلیل اثر سرعت بر ویژگیهای فیزیکی و فیزیولوژیکی است. این تحلیل بر مبنای پردازش اطلاعات بهدستآمده از ...
بیشتر
راه رفتن از پرکاربردترین حرکات انسانی است؛ از اینرو مطالعة عوامل اثرگذار بر این حرکت، همواره مورد توجه بوده است. از آن جا که سرعت به‌عنوان یک اختلال فیزیکی بر ابعاد مختلف راه رفتن تاثیر می‌گذارد، هدف این مطالعه نیز بررسی و تحلیل اثر سرعت بر ویژگیهای فیزیکی و فیزیولوژیکی است. این تحلیل بر مبنای پردازش اطلاعات بهدستآمده از یک گام، قرار گرفته است. مطالعه روی 32 آزمودنی سالم با میانگین سنی 40/20 ± 56/27 سال، میانگین وزنی 59/20 ± 89/54 کیلوگرم و میانگین قدی 83/20 ± 19/158 سانتیمتر انجام شد، که %59 از آنها زن بودند. اطلاعات سینتیکی، سینماتیکی و الکترومایوگرافی هر یک از آزمودنیها در پنج سرعت مختلف ثبت شده است. هدف اصلی، بررسی تأثیر سرعت بر جنبههای مختلفی از سیستم کنترل حرکت، تعریف شده است. برای این منظور، اثر سرعت بر 46 ویژگی‌از اطلاعات زمانی- مکانی، سینرژی عضلانی، نرمی حرکت، شکل حرکات مفاصل و همبستگی بین جابهجایی اندامهای تحتانی و همچنین همبستگی بین الگوی فعالیت الکتریکی عضلات بررسی شده است.در بین ویژگیهای معرفی‌شده در این مطالعه و نیز از مطالعات حوزة حرکت از ویژگیهای جدیدی نظیر سینرژی عضلانی، نرمی حرکت، همبستگی در اندامهای تحتانی و شکل حرکات تولیدی توسط مفاصل استفاده شد، که تا‌کنون در توصیف اثرگذاری سرعت بر راه رفتن افراد سالم استفاده نشده است؛ برای مثال، استفاده از مفهوم سینرژی نشان داد که سرعتهای بیشتر موجب افزایش انداذة فضای سینرژی میشود. همین امر میتواند به‌عنوان نشانهای از راهکار پیچیدهتری باشد که توسط سیستم اعصاب مرکزی، گرفته شده است تا در شرایط ناپایدار، که در سرعتهای بالا رخ میدهد، در وضعیت مطلوبی باقی بماند. نتایج بهدستآمده نشان میدهد که سرعت، نقش مهمی در راه رفتن دارد. روشهای مورد بررسی در این مقاله را میتوان روی آزمودنیهای بیشتر و بیماران درگیر با نقص حرکتی نیز بررسی کرد.
مدلسازی رایانه‌ای زیستی / شبیهسازی رایانه‌ای زیستی
محمد جزلائیان؛ هادی شهریار شاه حسینی
دوره 8، شماره 4 ، دی 1393، ، صفحه 371-383
چکیده
عملکرد سیستم بینایی انسان در بازشناسی اشیای مختلف، از عملکرد بهترین سیستمهای بینایی ماشین بهتر است. به همین دلیل محققان حوزهی بینایی ماشین و علوم اعصاب همواره به دنبال مدلکردن عملکرد سیستم بینایی انسان جهت استفاده در سیستمهای بینایی ماشین هستند. یکیاز قویترین مدلهای محاسباتی که در این زمینه توسعه یافته مدل HMAX ...
بیشتر
عملکرد سیستم بینایی انسان در بازشناسی اشیای مختلف، از عملکرد بهترین سیستمهای بینایی ماشین بهتر است. به همین دلیل محققان حوزهی بینایی ماشین و علوم اعصاب همواره به دنبال مدلکردن عملکرد سیستم بینایی انسان جهت استفاده در سیستمهای بینایی ماشین هستند. یکیاز قویترین مدلهای محاسباتی که در این زمینه توسعه یافته مدل HMAX است. این مدل، برپایهی عملکرد سلولهای مغز انسان در گذرگاه بطنی قشر بینایی طراحی شده و چهار لایه محاسباتی دارد. در مرحلهی یادگیری این مدل، تعداد زیادی از قسمتهای کوچک تصاویر در اندازههای مختلف، که تکّه نامیده میشوند، در موقعیتهای کاملاً تصادفی از مجموعهی تصاویر آموزشی استخراج میشوند. استخراج تصادفی و بیهدف تکّهها یکیاز ضعف‌های اصلی مدل HMAX است که باعث کاهش کارایی و افزایش بار محاسباتی آن میشود. در این مقاله، یک مدل جدید برای گزینش تکّههای مرتبطتر و حذف تکّههای زائد از مجموعهی تکّههای تصادفی پیشنهاد شده است. در این مدل، با یک روند بازگشتی، تکّههای بهینه از روی ویژگیهای بهینهای انتخاب شدند که با الگوریتم گزینش ویژگی حداکثرکردن اطلاعات متقابل از بین مجموعهی ویژگیهای تصاویر آموزشی گزینش شدند. عملکرد مدل پیشنهادی در مسایل دوکلاسی تشخیص حضور یا عدم حضور یک شئ در تصویر با مدل اصلی HMAX مقایسه گردید و برتری آن به اثبات رسید.
مهندسی پزشکی شناختی
الناز حمزه؛ زهرا بهمنی دهکردی؛ محمد رستمی
دوره 17، شماره 1 ، خرداد 1402، ، صفحه 31-40
چکیده
حافظه‌کاری در کارکردهای اجرایی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و حافظه‌کاری کلامی نقش حیاتی در بهینه سازی عملکرد کاربران سیستمهای پیچیده مانند خلبانان دارد اما ظرفیت آن محدود است. تحقیقات وسیعی با هدف بهبود ظرفیت حافظه‌کاری بینایی انجام شده است اما اطلاعات اندکی درمورد حافظه‌کاری شنیداری بویژه در خلبانان در دسترس است. هدف از ...
بیشتر
حافظه‌کاری در کارکردهای اجرایی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و حافظه‌کاری کلامی نقش حیاتی در بهینه سازی عملکرد کاربران سیستمهای پیچیده مانند خلبانان دارد اما ظرفیت آن محدود است. تحقیقات وسیعی با هدف بهبود ظرفیت حافظه‌کاری بینایی انجام شده است اما اطلاعات اندکی درمورد حافظه‌کاری شنیداری بویژه در خلبانان در دسترس است. هدف از این مطالعه بررسی تاثیرات تحریک الکتریکی فراجمجمه‌ای بر حافظه‌کاری کلامی خلبانان درحین انجام تسک شنیداری میباشد. تسک شنیداری شامل آواهای غیرتکراری، حاوی تعداد برابری از اعداد و حروف انگلیسی تصادفی با توزیع یکنواخت می‌باشند که در گوشی خلبان پخش میشوند و خلبان موظف است پس از شنیدن هر آوا آن را بازگو کند. تسک در شش سطح از آسان تا سخت طراحی شده، در هر سطح تعداد کاراکترها 2 تا افزایش می‌یابد و به ازای هر سطح، 5 آوا وجود دارد. بنابراین در هر جلسه، 30 آوا متشکل از 4 تا 14 کاراکتر ارائه میشود. پیش از شروع تسک، تحریک الکتریکی با شدت جریان 2 میلی‌آمپر اعمال میشود. این آزمایش شامل سه مرحله پایه (بدون تحریک)، شم (تحریک ساختگی) و آندال (تحریک اصلی) است. مدت زمان اعمال تحریک در حالت شم 30 ثانیه و در حالت آندال 10 دقیقه میباشد. درنهایت با بررسی پاسخ آزمودنیها و تعداد کاراکترهایی که درست بخاطر سپرده شده‌اند، با استفاده از آزمون‌های آماری تغییرات عملکرد خلبانان را بررسی کردیم. درنتیجه با درنظر گرفتن همه سطوح دشواری در کنارهم، بهبود معنیداری در ظرفیت حافظه‌کاری با تحریک آندال ("%6/40" ) نسبت به حالت پایه مشاهده شد؛ همچنین نشان داده شد در سطوح دشوارتر تسک، عملکرد خلبانان پس از اعمال تحریک نسبت به حالت پایه بهبود معنیداری داشته است (سطح چهار: "%12/20" ، سطح پنج: "%9/00" و سطح شش: "%10/44" ). بنابراین، نتایج این تحقیق میتواند برای یافتن بینشی عمیق‌تر در مورد مکانیسم عصبی حافظه‌کاری و استفاده از آن برای تقویت انسان مفید باشد.
پردازش سیگنال‌های حیاتی
امیررضا اسدی؛ ابوذر غفاری
دوره 16، شماره 4 ، اسفند 1401، ، صفحه 41-50
چکیده
یکی از تکنیک‌های تخمین ضربان قلب جنین (FHR) استفاده از سیگنال الکتروکاردیوگرام (ECG) است. ECG رویکردی بسیار ایمن و ارزان میباشد و نسبت به روشهای دیگر، برای مانیتورینگ از راه دور مناسب‌‌تر است. به این منظور، ثبت ECG شکمی مادر (AECG) مورد استفاده قرار میگیرد که علاوه بر ECG جنین (FECG) شامل سیگنال قلبی مادر (MECG)، فعالیت ماهیچه‌‌های مادر یا ...
بیشتر
یکی از تکنیک‌های تخمین ضربان قلب جنین (FHR) استفاده از سیگنال الکتروکاردیوگرام (ECG) است. ECG رویکردی بسیار ایمن و ارزان میباشد و نسبت به روشهای دیگر، برای مانیتورینگ از راه دور مناسب‌‌تر است. به این منظور، ثبت ECG شکمی مادر (AECG) مورد استفاده قرار میگیرد که علاوه بر ECG جنین (FECG) شامل سیگنال قلبی مادر (MECG)، فعالیت ماهیچه‌‌های مادر یا جنین، فعالیت‌‌های مغزی جنین و نویز‌ها است؛ بنابراین تخمین ضربان قلب جنین از روی سیگنال شکمی چالش‌های فراوانی دارد. در این پژوهش، نرخ ضربان قلب جنین از سیگنال AECG تک‌کاناله با استفاده از تجزیه‌‌ی نامنفی ماتریس (NMF) تخمین زده میشود. در این روش به منظور استفاده از اطلاعات حوزهی زمان-فرکانس سیگنال شکمی، تبدیل فوریهی زمان کوتاه (STFT) بر روی آن اعمال میشود و ماتریس STFT به عنوان ورودی NMF مورد استفاده قرار میگیرد. سطرهای ماتریس نامنفی حاصل از این تجزیه، حاوی محتوای سیگنال مادر، جنین و نویز می‌باشند که از آنها برای تخمین پیک R و نرخ ضربان قلب جنین استفاده میشود. مزیت این روش، عملکرد خوب آن در ثبت‌هایی است که دامنه‌ی ECG مادر و جنین نزدیک به هم هستند و تفکیک QRS های آنها از یکدیگر چالش برانگیر است. عملکرد الگوریتم پیشنهادی بر روی دو پایگاه داده ADFECGDB و PCDB با روشهای پیشین تک‌کاناله از جمله مدلهای یادگیری عمیق مقایسه شده است. تحلیل نتایج آماری بدست آمده نشان میدهد که روش پیشنهادی، تخمین ضربان قلب و پیک R سیگنال جنین را با دقت خوبی انجام میدهد. بنابراین روش پیشنهاد برای مانیتورینگ طولانی مدت جنین مناسب است.
مهندسی بافت
محمد حق‌پناهی؛ محمد نیکخو؛ حبیب اله پیروی
دوره 2، شماره 1 ، خرداد 1387، ، صفحه 47-56
چکیده
در راستای مطالعات مکانیک بیولوژیکی به عنوان یکی از زیر ساختارهای مهم علوم مهندسی بافت، در این مقاله به مدلسازی ترکیبی المان محدود دیسک های بین مهره ای به عنوان یک بافت نرم متخلخل اشباع شده پرداخته شده است. بنابراین در ابتدا با توجه به قوانین حاکم بر مکانیک محیط های پیوسته، روابط حاکم بر مدل سه فازی دیسک های بین مهره ای استخراج شده است. ...
بیشتر
در راستای مطالعات مکانیک بیولوژیکی به عنوان یکی از زیر ساختارهای مهم علوم مهندسی بافت، در این مقاله به مدلسازی ترکیبی المان محدود دیسک های بین مهره ای به عنوان یک بافت نرم متخلخل اشباع شده پرداخته شده است. بنابراین در ابتدا با توجه به قوانین حاکم بر مکانیک محیط های پیوسته، روابط حاکم بر مدل سه فازی دیسک های بین مهره ای استخراج شده است. سپس با استفاده از روش باقیمانده وزنی گلرکین، فرمول بندی المان محدود استخراج و با بهره گیری از روش های نیومارک و بازگشتی اویلر، روابط غیرخطی حل گردیده است. در نهایت به منظور صحه گذاری مدل ریاضیاتی، نتایج مدل یک بعدی با نتایج تحلیلی دکتر سیمون و دکتر سان و همچنین اطلاعات آزمایشگاهی دکتر رست مقایسه شده است. نتایج مبین قابلیت مدل ریاضیاتی برای استفاده در مطالعات بیومکانیکی در قبال بارگذاری های مختلف مکانیکی و الکتروشیمیایی است و بنابراین می توان بر پایه این مدل به بررسی بیومکانیک مهندسی بافت دیسک های بین مهره ای در طرح ریزی فرایند کشت سلولی پرداخت. در نهایت با استفاده از مدل دوبعدی همگن صفحه ساجیتال با خواص مکانیکی دیسک بین مهره ای، به بخشی از کاربردهای متعددی که مدل می تواند در فرایند مطالعات بیومکانیک مهندسی بافت ایفا کند، اشاره ای اجمالی شده است.
پردازش سیگنال‌های حیاتی
سرور بهبهانی؛ علی مطیع نصرآبادی
دوره 4، شماره 1 ، خرداد 1389، ، صفحه 53-64
چکیده
تحلیل سیگنال های EEG نقش مهمی در زمینه های گسترده ای مانند بررسی داروهای روان پزشکی، مطالعه در زمینه خواب، ثبت و تشخیص صرع و تحلیل پدیده هیپنوتیزم بازی می کند. از سال ها پیش هیپنوتیزم به عنوان روشی موثر برای کمک به بیماران در زمینه های مختلف مانند کاهش اضطراب، ترک برخی عادات نادرست، کنترل درد و ... شناخته شده است. EEG حین هیپنوتیزم ...
بیشتر
تحلیل سیگنال های EEG نقش مهمی در زمینه های گسترده ای مانند بررسی داروهای روان پزشکی، مطالعه در زمینه خواب، ثبت و تشخیص صرع و تحلیل پدیده هیپنوتیزم بازی می کند. از سال ها پیش هیپنوتیزم به عنوان روشی موثر برای کمک به بیماران در زمینه های مختلف مانند کاهش اضطراب، ترک برخی عادات نادرست، کنترل درد و ... شناخته شده است. EEG حین هیپنوتیزم خالص و EEG در حالت نرمال و غیرهیپنوتیزم کاملا با یکدیگر تفاوت دارند. روش های مختلفی برای تحلیل سیگنال EEG وجود دارند و روش شاخص شباهت فازی یکی از روش های شناخته شده در این زمینه است. در این مقاله، ویژگی های سیگنال EEG نیم کره های چپ-راست و لوب قدامی- خلفی در حالت هیپنوتیزم (ویژگی های فرکتال، آنتروپی موجک، باندهای فرکانسی) که متعلق به سه گروه با هیپنوتیزم پذیری پائین، متوسط و بالا، بودند استخراج شده و با استفاده از روش شاخص شباهت فازی، مورد بررسی قرار گرفتند تا مشخص شود که آیا رابطه معناداری میان فعالیت این نیم کره ها در حالت هیپنوتیزم و درجه هیپنوتیزم پذیری افراد وجود دارد یا خیر. در نهایت پس از تائید وجود رابطه معنادار میان سیگنال های نواحی مختلف، با استفاده از ویژگی هایی که در مرحله قبل رابطه معناداری را نشان دادند، طبقه بندی این گروه ها انجام شد. در واقع از ویژگی هایی که در مرحله قبل پیش ایجاد تمایز میان گروه های مختلف هیپنوتیزم پذیری را نشان دادند به عنوان ویژگی های طبقه بندی کننده استفاده شد تا بر اساس آن بتوان افراد را به سه دسته با قابلیت هیپنوتیزم پذیری پائین، متوسط و بالا تقسیم کرد. بهترین نتیجه صحت طبقه بندی برابر با %94 (برای دو دسته ویژگی: 1. آنتروپی، هیگوچی، فرکانس بالا و 2. انرژی، آنتروپی) و کمترین میزان آن برابر با %87.5 (برای ویژگی های آنتروپی، هیگوچی و فرکانس پائین)، به دست آمده است.
پردازش سیگنال‌های حیاتی
محمد رضا نوروزی؛ محمد جواد یزدان پناه
دوره 1، شماره 1 ، خرداد 1386، ، صفحه 53-62
چکیده
در این تحقیق، با استخراج خواص پدیده های آشوبگون و بررسی سه دسته سیگنال قلبی شامل سیگنال های طبیعی، تاکیکاردی بطنی و فیبریلاسیون بطنی مشاهده شد که این خواص به صورت مشخصی در سیگنال فیبریلاسیون بطنی وجود دارند. از یک شبکه عصبی پس انتشار خطا برای جدا سازی سیگنال فیبریلاسیون بطنی نسبت به دو نوع دیگر سیگنال قلبی استفاده گردید. شبکه در دو ...
بیشتر
در این تحقیق، با استخراج خواص پدیده های آشوبگون و بررسی سه دسته سیگنال قلبی شامل سیگنال های طبیعی، تاکیکاردی بطنی و فیبریلاسیون بطنی مشاهده شد که این خواص به صورت مشخصی در سیگنال فیبریلاسیون بطنی وجود دارند. از یک شبکه عصبی پس انتشار خطا برای جدا سازی سیگنال فیبریلاسیون بطنی نسبت به دو نوع دیگر سیگنال قلبی استفاده گردید. شبکه در دو حوزه زمان و فرکانس تحت آموزش قرار گرفته و نتایج نشان داد که در حالت عادی، استفاده از سیگنال های زمانی در مقایسه با طیف فرکانسی از قابلیت اعتماد بالایی برخوردار نیست. بر اساس یک ایده نو و با استفاده از تکنیک «داده های جایگزین» که در فرآیند های آشوبگون به کار می رود، بهبود چشمگیری در کارآیی شبکه در حوزه زمان به دست آمد. همچنین شبیه سازی ها نشان داد که دینامیک آشوبگون تولید کننده سیگنال فیبریلاسیون بطنی، یک دینامیک متغیر با زمان است.
پردازش تصاویر پزشکی
محمد ابونجمی؛ اسداله اکرم؛ سید کمال‌الدین ستاره دان؛ علی رجبی پور
دوره 3، شماره 1 ، خرداد 1388، ، صفحه 55-65
چکیده
استفاده از امواج فراصوت از روش های غیرمخرب و کم هزینه است و از جمله روش های در حال توسعه در زمینه کیفیت سنجی محصولات غذایی و کشاورزی به شمار می رود. این مقاله کیفیت سنجی شاخص های تازگی تخم مرغ خوراکی را به وسیله امواج فراصوتی به روش عبور امواج تشریح می کند. در این روش از اندازه گیری سرعت فازی موج فراصوت با گرفتن تبدیل فوریه از سیگنال ها ...
بیشتر
استفاده از امواج فراصوت از روش های غیرمخرب و کم هزینه است و از جمله روش های در حال توسعه در زمینه کیفیت سنجی محصولات غذایی و کشاورزی به شمار می رود. این مقاله کیفیت سنجی شاخص های تازگی تخم مرغ خوراکی را به وسیله امواج فراصوتی به روش عبور امواج تشریح می کند. در این روش از اندازه گیری سرعت فازی موج فراصوت با گرفتن تبدیل فوریه از سیگنال ها برای پیش بینی شاخص های اصلی کیفیت تخم مرغ خوراکی استفاده می شود. برای رسیدن به این هدف 300 عدد تخم مرغ (از مرغ های نژاد بوریس براون در سن 33 هفتگی (با اندازه متوسط و در روز اول تخم گذاری از مزرعه مرغ تخم گذار انتخاب، پس از انتقال تخم مرغ ها به محیط آزمایشگاه نیمی از آنها در شرایط محیطی آزمایشگاه (22oC تا 25oC) و نیمی دیگر در یخچال (4oC تا 5oC) به مدت 5 هفته نگهداری و مورد آزمون واقع شد. در روز اول و در نوبت های 6 روزه آزمون غیرتخریبی با ثبت و ذخیره سازی سیگنال های حاصل از امواج فراصوتی و آزمون تخریبی شامل هاوسنجی، ارتفاع سفیده غلیظ، عمق اتاقک هوایی و شاخص زرده انجام گرفت. نتایج تحلیل واریانس با کمک آزمون چنددامنه ای دانکن بیانگر اختلاف معناداری در سطح 5% بین میانگین داده هاست. با افزایش زمان نگهداری تخم مرغ، عدد هاو و شاخص زرده کاهش یافته و عمق اتاقک هوایی نیز افزایش یافت. در این میان سرعت موج فراصوت همزمان با کاهش عدد هاو و افزایش عمق اتاقک هوایی در طول زمان نگهداری تخم مرغ در شرایط مختلف محیطی کاهش می یابد. روند کاهش سرعت از حدود1571 m/s در روز اول نگهداری به1540 m/s در شرایط نگهداری در یخچال و1514 m/s در شرایط نگهداری در محیط آزمایشگاه پس از 3 هفته حاصل شد.
مدلسازی رایانه‌ای زیستی / شبیهسازی رایانه‌ای زیستی
سجاد شفیع‌خانی؛ امین مشایخی شمس؛ سید یاشار بنی‌هاشم؛ نعمت‌الله غیبی؛ امیرهمایون جعفری
دوره 14، شماره 1 ، اردیبهشت 1399، ، صفحه 55-67
چکیده
طبق آمارهای جهانی، تا سال 2040 میلادی هر ساله 5/27 میلیون نفر به بیماری سرطان مبتلا خواهند شد، از این رو شناخت و درک عمیق‌تر مکانیسم عملکرد سرطان و پاسخ سیستم ایمنی به آن بسیار ضروری میباشد. امروزه از مدلهای محاسباتی به طور گسترده برای دست‌یابی به دینامیک‌های سیستم ایمنی-سرطان استفاده میشود. مدل مورد استفاده در این مطالعه ...
بیشتر
طبق آمارهای جهانی، تا سال 2040 میلادی هر ساله 5/27 میلیون نفر به بیماری سرطان مبتلا خواهند شد، از این رو شناخت و درک عمیق‌تر مکانیسم عملکرد سرطان و پاسخ سیستم ایمنی به آن بسیار ضروری میباشد. امروزه از مدلهای محاسباتی به طور گسترده برای دست‌یابی به دینامیک‌های سیستم ایمنی-سرطان استفاده میشود. مدل مورد استفاده در این مطالعه بر مبنای معادلات دیفرانسیل معمولی بوده و به طور مکانیکی تعاملات بین سلولهای تومور، CTL، NK و MDSC را مدل میکند. سلولهای CTL و NK مهمترین سلولهای سیستم ایمنی تطبیقی و ذاتی در تقابل با سلولهای تومور هستند در حالی که سلولهای MDSC به عنوان سلولهای نابالغ سیستم ایمنی در محیط التهابی به سرکوب پاسخ ایمنی میپردازند. در پارامترهای کینتیک مدلهای محاسباتی، به دلیل خطا در اندازهگیری دادههای آزمایشگاهی in vivo و in vitro، ابهام، اطلاعات غیردقیق، دادههای ناکامل و تغییرات سیستم ایمنی-سرطان افراد و ویژگیهای دینامیک سیستم ایمنی-سرطان، عدم قطعیت وجود دارد که با استفاده از تئوری فازی میتوان آن را مدلسازی کرد. از این رو در مدل سیستم ایمنی-سرطان مورد استفاده در این مطالعه، به برخی از پارامترهای کینتیک مدل، به جای اختصاص یک عدد قطعی، یک عدد فازی با تابع تعلق مثلثی اختصاص داده شده و اثر عدم قطعیت موجود در پارامترهای کینتیک مدل معادلات دیفرانسیل معمولی بر عدم قطعیت دینامیک اجزای سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه برای اولین بار از عدد فازی برای مدلسازی عدم قطعیت موجود در پارامترهای مدل ODE استفاده شده است. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که افزایش/کاهش باند عدم قطعیت پارامترهای کینتیک مدل سبب افزایش/کاهش در باند عدم قطعیت دینامیک سلول‌ها میشود. همچنین نتایج شبیهسازی با فرض پارامترهای قطعی و فازی برای مدل نشان میدهد که تکرار درمان 5-FU باعث میشود تا تومور به طور چشمگیری سرکوب و نابود شود.
پردازش سیگنال‌های حیاتی
علی خادم؛ غلامعلی حسین‌زاده
دوره 6، شماره 1 ، خرداد 1391، ، صفحه 57-69
چکیده
بررسی ارتباطات علّی (تأخیری) مغزی، از جایگاه مهمی در حوزه علوم اعصاب برخوردار است. معیارهای مرسوم اندازهگیری ارتباطات علّی (تأخیری) مغزی، عمدتاً پارامتری و مبتنی بر مدل هستند و فر‌ض‌های محدود‌کننده‌ای نسبت به ماهیت ارتباطات مغزی در نظر می‌گیرند. در سالهای اخیر، معیارهایی ناپارامتری برای رفع این نقیصه مطرح شده‌اند که از مهمترین ...
بیشتر
بررسی ارتباطات علّی (تأخیری) مغزی، از جایگاه مهمی در حوزه علوم اعصاب برخوردار است. معیارهای مرسوم اندازهگیری ارتباطات علّی (تأخیری) مغزی، عمدتاً پارامتری و مبتنی بر مدل هستند و فر‌ض‌های محدود‌کننده‌ای نسبت به ماهیت ارتباطات مغزی در نظر می‌گیرند. در سالهای اخیر، معیارهایی ناپارامتری برای رفع این نقیصه مطرح شده‌اند که از مهمترین آنها میتوان آنتروپی انتقال (TE) را نام برد. این معیار در بستر تئوری اطلاعات و بر پایه مفهوم اطلاعات متقابل شرطی تعریف شده است. با وجود این، در حضور ارتباطات لحظه‌ای قوی -که به طور گسترده ای در دادههای مغزی مشاهده میشوند- TE ممکن است در تخمین صحیح ارتباطات علّی (تأخیری) دچار اشتباه شود. در این پژوهش، دو معیار مبتنی بر تئوری اطلاعات با عنوان اندرکنش لحظه‌ای (II) و آنتروپی انتقال اصلاح شده (MTE) معرفی میشوند که معیار اول برای تخمین ارتباطات لحظه‌ای مغزی و معیار دوم برای تخمین ارتباطات علّی (تأخیری) مغزی در حضور ارتباط لحظه‌ای معنی‌دار به کار می‌رود. عملکرد این معیارها بر 3 مدل شبیهسازی و دادههای الکتروانسفالوگرام (EEG) حالت استراحت مغزی با چشمان بسته بررسی شدند. نتایج شبیه‌سازی‌ها حاکی از توانایی زیاد II جهت تخمین ارتباطات لحظه‌ای خطی و غیرخطی است. همچنین بر طبق نتایج شبیه‌سازی‌ها اگر چه در حضور ارتباط لحظه‌ای معنی‌دار (II معنی‌دار) عملکرد TE در تشخیص ارتباطات علّی (تأخیری) تضعیف میشود؛ MTE به خوبی این نقیصه را جبران میکند. نتایج دادههای EEG نشان میدهد که II ارتباطات لحظه‌ای معنیداری بین نواحی خلفی و نواحی قدامی مغز تخمین می‌زند و MTE در مقایسه با TE جریان اطلاعات از نواحی خلفی به نواحی قدامی را به طور معنی‌دارتری نشان میدهد که تطابق خوبی با نتایج تحقیقات گذشته در این حوزه دارد.
انتقال حرارت زیستی
محمد شمس کلاهی؛ عطاءاله هاشمی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 57-66
چکیده
با گسترش تکنولوژی در سطح دنیا و افزایش روزافزون تجهیزات اشتعال‌زا و به سبب آن افزایش میزان مرگ و میر بر اثر جراحات ناشی از سوختگی شایسته است پدیده سوختگی از مبحث مهندسی پزشکی و دیدگاه بیومکانیکی بررسی شود. علاوه بر این آب و هوای گرم نیز باعث ایجاد صدمات سوختگی و تخریب بافت پوستی میشود. در روزهای گرم تابستان افراد زیادی بر اثر گرمازدگی، ...
بیشتر
با گسترش تکنولوژی در سطح دنیا و افزایش روزافزون تجهیزات اشتعال‌زا و به سبب آن افزایش میزان مرگ و میر بر اثر جراحات ناشی از سوختگی شایسته است پدیده سوختگی از مبحث مهندسی پزشکی و دیدگاه بیومکانیکی بررسی شود. علاوه بر این آب و هوای گرم نیز باعث ایجاد صدمات سوختگی و تخریب بافت پوستی میشود. در روزهای گرم تابستان افراد زیادی بر اثر گرمازدگی، تبخیر زیاد آب بدن و سوختگی فوت می‌کنند، در نتیجه مطالعه حرارتی پوست میتواند به درک بهتر سیستم کنترل دمای بدن کمک کند و باعث پیشرفت در حوزه محافظ‌های پوستی و استانداردهای ایمنی شود. در محیط گرم، تعرق مهمترین عامل برای تغییر دما، بر اساس سیستم تنظیم دمای بدن است. در این پژوهش ابتدا فرمولبندی و حل به روش تفاضل محدود معکوس مدل با روش زاو و همکاران ارزیابی شده است. سپس برای بسط دادن مدل انتقال حرارت زیستی پنس با اضافه کردن جملة تبخیر به شرط مرزی سطح پوست و تغییر شرایط مرزی و افزودن مؤلفه تبخیر به آن، نتایجی در مورد توزیع دما در پوست بدست آمده است. این مدل برای تحلیل اثر تغییر دمای محیط، شرایط محیطی مختلف و فعالیت بدنی مشخص بر دمای گذرای پوست و همچنین برای تعیین دمای نهایی بافت زنده به کار گرفته شده است. نتایج نشان میدهد در صورت عدم تعرق، دمای بدن به سرعت افزایش یافته؛ گرمازدگی و سوختگی رخ خواهد داد و نیاز فوری به نوشیدن آب خواهد بود. همچنین افزایش دمای محیط، محل بیشینه درجه حرارت را به سطح پوست منتقل میکند. برای مثال، بیشترین مقدار دما در mm9و mm 6/7از سطح پوست به ترتیب برای دمای محیط50°C و60°C رخ میدهد؛ یعنی بیشترین آسیب دیدگی حرارتی در این محل واقع میشود.
مهندسی عصبی عضلانی
امیرهمایون جعفری؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی؛ فرزاد توحیدخواه؛ علی فلاح
دوره -2، شماره 1 ، تیر 1384، ، صفحه 57-70
چکیده
به منظور مدل سازی سیستم حرکتی انسان در انجام حرکات مهارتی، مدلی با ساختار سلسله مراتبی سه لایه ارایه شده است. در هر سطح براساس میزان دقت و کیفیت امر کنترل، کنترل کننده خاصی وارد عمل شده و عمل کنترل در آن سطح را انجام می دهد. در سطح اول، مفاهیم کنترلی به صورت عام و کیفی مورد بررسی قرار می گیرد و وظیفه آن، حفظ پایداری سیستم براساس اطلاعات ...
بیشتر
به منظور مدل سازی سیستم حرکتی انسان در انجام حرکات مهارتی، مدلی با ساختار سلسله مراتبی سه لایه ارایه شده است. در هر سطح براساس میزان دقت و کیفیت امر کنترل، کنترل کننده خاصی وارد عمل شده و عمل کنترل در آن سطح را انجام می دهد. در سطح اول، مفاهیم کنترلی به صورت عام و کیفی مورد بررسی قرار می گیرد و وظیفه آن، حفظ پایداری سیستم براساس اطلاعات کیفی دریافتی از سطح دوم مانند کاهش یا افزایش خطا می باشد. در این سطح، از یک کنترل کننده خودسازمانده برای تولید فرامین حرکتی عام استفاده می گردد که نقش تشویق و تنبیه را برای تضمین پایداری سیستم با ارسال فرمان های گسسته به سطح دوم ایفا می کند. این کنترل کننده با توجه به وظیفه خود، تنها در زمانی که کنترل کننده سطح دوم به تنهایی قادر به حفظ پایداری سیستم نباشد، وارد عمل شده و پایداری را تضمین می کند. سطح دوم، امر کنترل را به صورت کمی تر و دقیق تری دنبال می کند و عمل تطبیق در این سطح صورت می گیرد. اطلاعاتی که ازن سطح عموما از مسیرهای فیدبک حسی و چشمی دریافت می کند، مفاهیم دقیق تری از عملکرد کنترلی را شامل می شوند (مانند میزان خطای موجود در انجام حرکت). در سطح دوم از کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل برای تولید فرامین کنترلی کمی تر و دقیق تر استفاده شده است که در واقع خط سیر حرکتی را تعیین می کند. یک سوییچ فازی، فرامین کنترلی سطح اول و دوم را براساس روش کنترل مود لغزان برای ایجاد یک سیستم کنترل مقاوم تلفیق می کند. در سطح سوم نیز این فرامین حرکتی، با تعیین عضلات درگیر و نحوه هماهنگی آنها در انجام حرکت مورد نظر، تفسیر می شود و به عضلات، فرامین حرکتی مناسب اعمال می گردد. اطلاعات دریافتی در این سطح عموما در مورد میزان مشارکت عضلات در انجام حرکت و نیز تاثیر محیط روی سیستم حرکتی است که توسط فیدبک های حسی به این سطح منتقل می شوند. مدل ارایه شده با چنین ساختار سلسله مراتبی، قابلیت مناسبی در کنترل و حفظ پایداری سیستم دارد. نتایج شبیه سازی ها این موضوع را تایید می کند.
پردازش سیگنال‌های حیاتی
معصومه رحیمی؛ محمد حسن مرادی؛ فرناز قاسمی
دوره 10، شماره 1 ، اردیبهشت 1395، ، صفحه 59-68
چکیده
هدف این مقاله، بررسی ارتباطات مؤثر مغزی براساس روش تابع انتقال جهتدار (DTF) است. این ارتباطات برای دادههای ثبت‌شده، از ترکیب حالتهای توجه و هوشیاری، که چهار دستة توجه-هوشیاری، توجه-عدم هوشیاری، عدم توجه-هوشیاری و عدم توجه-عدم هوشیاری را ایجاد کردهاند، به‌دست آمدند. از روی ماتریسهای بهدستآمده برای هر دسته، شاخصهایی ...
بیشتر
هدف این مقاله، بررسی ارتباطات مؤثر مغزی براساس روش تابع انتقال جهتدار (DTF) است. این ارتباطات برای دادههای ثبت‌شده، از ترکیب حالتهای توجه و هوشیاری، که چهار دستة توجه-هوشیاری، توجه-عدم هوشیاری، عدم توجه-هوشیاری و عدم توجه-عدم هوشیاری را ایجاد کردهاند، به‌دست آمدند. از روی ماتریسهای بهدستآمده برای هر دسته، شاخصهایی مرسوم در حوزة DTF، معرفی و محاسبه شدند. سپس شاخصهای این چهار دسته، برای بررسی وجود اختلاف معنادار از نظر ارتباطات مؤثر، با یکدیگر مقایسه شدند. برای به‌دست آوردن روابط علّی خطی میان کانال‌ها به روش DTF، از مدل خود‌کاهشی چندمتغیره استفاده شد. برای بررسی دقیقتر، سیگنالها به چهار باند فرکانسی پایه تقسیم شده و با آزمون اندازههای تکراری دوطرفه، وجود اختلاف معنادار در دستهها و باندها بررسی شد. براساس نتایج، از 12 شاخص بهدستآمده، دو شاخص و به تنهایی قادر به نمایش تمایز میان 5 حالت از 6 حالت ممکن از ترکیبات دوتایی دستهها هستند. تنها حالتی که هیچ کدام از شاخصها، تفاوت معناداری برای آن نشان ندادند، حالت عدم توجه-هوشیاری و عدم توجه-عدم هوشیاری بود.
مدلسازی رایانه‌ای زیستی / شبیهسازی رایانه‌ای زیستی
محمد رضا خدابخشی؛ امیر حسین دوائی مرکزی
دوره 11، شماره 1 ، اردیبهشت 1396، ، صفحه 63-81
چکیده
امروزه با پیشرفت تکنولوژی و افزایش توان محاسباتی، استفاده از مدلهای ریاضی برای توصیف کارکرد مغز در وضعیت‌های نرمال و غیر‌نرمال، به‌ویژه بررسی عوامل شکل‌گیری و شیوه‌های کنترل و درمان برخی از بیماری‌های سیستم عصبی مانند صرع، بسیار رواج یافته و مدلهای بسیاری برای شبیهسازی الگوهای ظاهر‌شده در سیگنال‌های مغزی این بیماران ...
بیشتر
امروزه با پیشرفت تکنولوژی و افزایش توان محاسباتی، استفاده از مدلهای ریاضی برای توصیف کارکرد مغز در وضعیت‌های نرمال و غیر‌نرمال، به‌ویژه بررسی عوامل شکل‌گیری و شیوه‌های کنترل و درمان برخی از بیماری‌های سیستم عصبی مانند صرع، بسیار رواج یافته و مدلهای بسیاری برای شبیهسازی الگوهای ظاهر‌شده در سیگنال‌های مغزی این بیماران تکوین شده‌اند. یکی از پرکاربردترین انواع مدل‌سازی‌ها، مدلهای تودة نورونی مانند مدل جانسن-ریت می‌باشند که در عین سادگی، میتوانند برخی از الگوها و ریتم‌های مهم مغزی را شبیهسازی کنند. در این مقاله، سعی شده است تحلیل دینامیکی کاملی از این مدل ارائه شود. ابتدا معادلات مدل به نحوی تغییر داده شده که خروجی مدل، یکی از متغیر‌های حالت سیستم باشد؛ سپس با تعریف یک پارامتر زیستی جدید (نسبت بازدارش به انگیزش جمعیت‌های نورونی)، معادلات، بی‌بعد شده‌اند و دیاگرام دوشاخگی مدل بی‌بعد‌شده به‌ازای دو پارامتر ورودی و نسبت بازدارش به انگیزش، رسم شده و رفتارهای دینامیکی مدل، شامل دوشاخگی‌ها، دورة تناوب و فرکانس نوسانات و پاسخ‌های زمانی، بحث و بررسی قرار گرفته است. همچنین دربارة نمود دو رفتار مهم در مدل، یعنی نوسانات موجی‌شکل ضربه‌دار (اس.دبلیو.دی) و ریتم‌های آلفا، بحث شده است. در این مقاله، نشان داده شده است که چطور چنین مدل‌هایی میتوانند توصیفی از بیماری‌های پیچیده‌ای مانند صرع را به‌دست دهند و مکانیزم‌های دینامیکی، که میتوانند توصیف‌گر گذار از وضعیت نرمال به حملات صرعی باشند، نیز مطرح شده‌اند. نوآوری این مقاله را میتوان تعریف یک پارامتر جدید معنادار و مهم زیستی در مدل بی‌بعد‌شده دانست، که تمام تحلیل‌های دینامیکی براساس آن انجام شده است. همچنین برخی دوشاخگی‌ها و به‌دنبال آن، برخی از رفتارهای مشاهده‌شده در مدل، برای اولین بار است که گزارش میشوند. به‌علاوه، این پارامتر جدید خود شامل دو پارامتر مدل اولیه بوده و به این ترتیب، تأثیر سه پارامتر به‌طور همزمان در رفتار سیستم بررسی شده است.
بیومکانیک ارتوپدی
سید محمدجواد مرتضوی؛ فرزام فرهمند؛ سعید بهزادی‌پور؛ علی یگانه
دوره 12، شماره 1 ، خرداد 1397، ، صفحه 63-74
چکیده
میلهگذاری درون‌استخوانی روشی رایج در درمان شکستگیهای تنهی استخوان فمور میباشد. به علت تغییر شکل میله در فرایند جای‌گذاری درون کانال استخوان، بستن پیچ انتهایی میله برای جراحان چالش برانگیز و زمانبر است. تغییر شکل میله باعث میشود که استفاده از فیکسچرهای متصل به میله برای یافتن محل صحیح سوراخ انتهایی، کارآمد نباشد. ...
بیشتر
میلهگذاری درون‌استخوانی روشی رایج در درمان شکستگیهای تنهی استخوان فمور میباشد. به علت تغییر شکل میله در فرایند جای‌گذاری درون کانال استخوان، بستن پیچ انتهایی میله برای جراحان چالش برانگیز و زمانبر است. تغییر شکل میله باعث میشود که استفاده از فیکسچرهای متصل به میله برای یافتن محل صحیح سوراخ انتهایی، کارآمد نباشد. در مطالعات پیشین برای تعیین موقعیت و راستای سوراخ انتهایی، اغلب تنها هندسهی قسمت انتهایی میله مورد توجه قرار گرفته است. هدف پژوهش حاضر بررسی فرضیه‌ی امکان استفاده‌ی ترکیبی از روشهای تحلیل مکانیکی میله و دادههای تصویری برای تعیین موقعیت سوراخ انتهایی میله میباشد. در روش پیشنهادی، رفتار میله با توجه به مشخصات هندسی آن (نسبت طول به قطر بین 25 تا 50) با استفاده از مدل تیر اویلر-برنولی شبیهسازی شده و الگوی تغییر شکل آن به دست می‌آید. سپس با انطباق الگوی تغییر شکل بر تصویر میله در صفحهی کناری و استفاده از الگوریتم تکراری نزدیکترین نقاط، تغییر شکل میله و موقعیت سوراخ انتهایی محاسبه می‌گردد. به منظور ارزیابی فرضیه‌ی پژوهش و سنجش دقت محاسبه‌ی موقعیت سوراخ انتهایی بر اساس روش پیشنهادی، آزمایش روی 5 نمونه از استخوان فمور جسد انسان صورت پذیرفت و موقعیت پیش‌بینی شده و واقعی سوراخ انتهایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از تحلیل مکانیکی و دادههای تصویری از انحنای میله، موقعیت سوراخ‌های انتهایی با خطای موثر میانگین 84/0 میلی‌متر و خطای حداکثر 3/1 میلی‌متر محاسبه می‌گردد. انتظار می‌رود که با ترکیب روش پیشنهادی با روشهای تصویری مبتنی بر شکل سوراخ، بتوان در آینده به خطای کم‌تر از میلی‌متر در تعیین موقعیت سوراخ دست یافت.
تصویربرداری پزشکی / تصویرنگاری پزشکی
الهام محمدی؛ عباس نصیرایی‌مقدم
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، ، صفحه 63-74
چکیده
تصویربرداری زمان واقعی MRI با استفاده از اخذ شعاعی با نرخ نمونهبرداری پایین میتواند برای ارزیابیهای دینامیک قلب به کار گرفته شود. چالش اساسی در این کار وجود آرتیفکتهای شدید در بخش پیرامونی تصویر در نرخهای بالای کاهش نمونهبرداری است. در این پژوهش به منظور بهبود کیفیت بصری نواحی پیرامونی تصاویر، رویکرد جدیدی برای ...
بیشتر
تصویربرداری زمان واقعی MRI با استفاده از اخذ شعاعی با نرخ نمونهبرداری پایین میتواند برای ارزیابیهای دینامیک قلب به کار گرفته شود. چالش اساسی در این کار وجود آرتیفکتهای شدید در بخش پیرامونی تصویر در نرخهای بالای کاهش نمونهبرداری است. در این پژوهش به منظور بهبود کیفیت بصری نواحی پیرامونی تصاویر، رویکرد جدیدی برای اخذ اطلاعات تصاویر متوالی، با ثبت داده روی یک مسیر شعاعی چرخشیافته در فضای فرکانس مکانی ارائه شده است. بر این اساس با ترکیب اطلاعات اخذ شده‌ی فریمهای متوالی، امکان بازسازی تصاویر با رزولوشن مکانی بالا و پایین فراهم شده است. در رویکرد پیشنهادی، مشخصا به دلیل به کارگیری روش بازسازی تبدیل فوریهی قطبی میتوان از تصاویر بازسازی شده با دو رزولوشن مختلف به منظور کاهش آرتیفکتهای بصری ناشی از نمونهبرداری پایین استفاده کرد. در این مقاله به طور خاص برای افزایش کارایی و دقت اندازهگیری حرکت چرخش بطن چپ، از این روش پیشنهادی برای تصویربرداری زمان واقعی تشدید مغناطیسی نشان‌گذاری شعاعی استفاده شده است. بر اساس نتایج شبیهسازی، معیار شباهت ساختاری تصاویر از 6/0 به 8/0 بهبود یافته است. همچنین در ثبت داده‌ی زمان واقعی با رزولوشن زمانی 46 میلیثانیه برای افراد سالم نیز نشان داده شده که در عین حال که رزولوشن زمانی اطلاعات چرخشی به خوبی حفظ شده، تصاویر با کیفیت بصری مطلوبی نیز بازسازی شده است.
