نشریه‌ی علمی مهندسی پزشکی زیستی

مدل‌سازی عددی سامانه‌ی دارو‌رسانی هوشمند چندلایه‌ی پاسخ‌گو به دما در حالت ناپایا

محمد سیروس آذر؛ هلگا زبردست؛ زینب حسینی دستگردی؛ فرشاد خیری

دوره 13، شماره 4 ، دی 1398، ، صفحه 349-360

چکیده

در این تحقیق، نحوه‌ی پاسخدهی سامانه‌ی نوین دارورسانی پاسخ‌گو به عامل تحریک تکگانه‌ی دما مورد بررسی قرار گرفته و عمل‌کرد سامانه در حالت ناپایا به روش عددی مدل‌سازی شده است. این سامانه از سه لایه‌ی مجرا (شامل هسته‌ی دارویی)، لایه‌ی میانی تغییر فاز دهنده و لایه‌ی محافظ بیرونی تشکیل شده است. سامانه‌ی مورد نظر قابلیت انجام ... بیشتر در این تحقیق، نحوه‌ی پاسخدهی سامانه‌ی نوین دارورسانی پاسخ‌گو به عامل تحریک تکگانه‌ی دما مورد بررسی قرار گرفته و عمل‌کرد سامانه در حالت ناپایا به روش عددی مدل‌سازی شده است. این سامانه از سه لایه‌ی مجرا (شامل هسته‌ی دارویی)، لایه‌ی میانی تغییر فاز دهنده و لایه‌ی محافظ بیرونی تشکیل شده است. سامانه‌ی مورد نظر قابلیت انجام و قطع رهایش دارو با اعمال تغییر در دمای محیط رهایش را دارا بوده و دارو با استفاده از یک مکانیسم روشن-خاموش قابل آزادسازی از سامانه است. مدلسازی ریاضی با حل عددی معادلات انتقال حرارت و جرم حاکم بر لایههای مختلف سامانه در حالت ناپایا انجام شده و تاخیر زمانی سامانه در حالت روشن، سینتیک رهایش دارو در حالت روشن و هم‌چنین سینتیک رهایش ناخواسته‌ی دارو در حالت خاموش، به عنوان توابعی از پارامترهای مختلف سامانه به دست آمده است. نتایج حاصل از این مدلسازی نشان می‌دهد که عواملی چون ابعاد سامانه، نوع مواد تشکیل دهنده‌ی لایههای میانی و محافظ و نسبت ضریب هدایت حرارتی لایه‌ی میانی در حالت ذوب شده به لایه‌ی محافظ، از جمله عوامل مهم تاثیرگذار بر پاسخ‌گویی سامانه در قبال تغییر دمای محیط بوده و با تغییر این عوامل، کاهش در تاخیر زمانی سامانه برای شروع رهایش دارو امکان‌پذیر است. از منظر سینتیک رهایش دارو در حالت روشن میتوان عنوان نمود که مقدار داروی آزاد شده، تابعی از ثابت زمانی سامانه بوده و برای افزایش مقدار داروی آزاد شده در این حالت باید ثابت زمانی سامانه کاهش داده شود. هم‌چنین نتایج نشان می‌دهد که برای تسریع رهایش ناخواسته‌ی داروی موجود در لایه‌ی محافظ در حالت خاموش و اتمام سریع رهایش، باید متغیرهای مربوط به لایه‌ی محافظ مانند نوع و ضخامت آن تغییر داده شود. با استفاده از نتایج حاصل از این مدل‌سازی عددی می‌توان سامانههای دارورسانی هوشمند پاسخ‌گو به دما با ویژگی‌های مطلوب و مورد نظر را برای مصارف عملی، طراحی و تولید کرد.

بیوانفورماتیک / زیست‌داده‌ورزی

استنتاج مجموعة پیش‌بینی کننده در شبکة تنظیم کنندة ژن مبتنی بر الگوریتم‌جستجوی گرانشی و تابع برازندگی میانگین آنتروپی شرطی

مینا جعفری؛ بهنام قوامی؛ وحید ستاری نایینی

دوره 9، شماره 4 ، بهمن 1394، ، صفحه 375-386

چکیده

استنتاج شبکة تنظیم‌کنندة ژن (GRN) با استفاده از دادههای بیان ژن، برای درک وابستگی و نحوة تنظیم ژن‌ها، درک فرآیندهای زیستشناسی، نحوة رخداد فرآیندها و همچنین جلوگیری از وقوع برخی فرآیندهای ناخواسته (بیماری)، حائز اهمیت است. ساخت صحیح GRN، نیازمند استنتاج صحیح مجموعة پیشبینیکننده است. به‌طور کلی، مهم‌ترین محدودیت برای ... بیشتر استنتاج شبکة تنظیم‌کنندة ژن (GRN) با استفاده از دادههای بیان ژن، برای درک وابستگی و نحوة تنظیم ژن‌ها، درک فرآیندهای زیستشناسی، نحوة رخداد فرآیندها و همچنین جلوگیری از وقوع برخی فرآیندهای ناخواسته (بیماری)، حائز اهمیت است. ساخت صحیح GRN، نیازمند استنتاج صحیح مجموعة پیشبینیکننده است. به‌طور کلی، مهم‌ترین محدودیت برای استنتاج صحیح مجموعة پیشبینیکننده، حجم عظیم ژنها، کم بودن تعداد نمونهها و امکان نفوذ نویز در دادههای بیان ژن است؛ بنابراین، ارائة روشهایی کارا برای استنتاج پیشبینی کنندهها با قابلیت اطمینان بالا، یک نیاز جدی است. در این مقاله، با استفاده از الگوریتم جستجوی گرانشی(GSA)، یک روش کارا برای استنتاج مجموعة پیش‌بینی‌کننده ارائه شده است. به‌ازای هر ژن هدف، یک الگوریتم GSA برای استنتاج زیر‌مجموعة پیش‌بینی کنندة آن ژن استفاده شده است. در هر جمعیت، یک جرم نشان دهندة زیر‌مجموعة پیش‌بینی کنندة مرتبط با آن ژن هدف است. جمعیت اولیه به‌ازای هر ژن هدف، براساس ضریب همبستگی پیرسون تولید میشود. برای هدایت الگوریتم GSA، از معیار ارزیابی میانگین آنتروپی شرطی (MCE) استفاده شده است. نتایج تجربی حاصل از اعمال این روش روی دادههای زیست‌شناسی نشان میدهد که، روش پیشنهادی دقت بالایی برای استنتاج مجموعة پیشبینیکننده دارد. به‌علاوه، نتایج روی دادههای زیست‌شناسی با مقیاس کوچک و بزرگ نشان میدهند که، میزان دقت روش پیشنهادی برای استنتاج GRN بیشتر از روشهای مشابه است.

نانوبیوتکنولوژی / نانوبیولوژی

کاربرد نانوذرات مزومتخلخل سیلیکا به عنوان سامانه حمل داروی ریواستیگمین هیدروژن تارتارات

ماه منیر کریم زاده؛ لادن رشیدی؛ فریبا گنجی؛ میترا احمدی؛ ستار طهماسبی انفرادی

دوره 8، شماره 4 ، دی 1393، ، صفحه 385-398

چکیده

این تحقیق با هدف تهیه یک سامانه مبتنی بر نانوذرات مزومتخلخل سیلیکا (MSN)، برای حمل داروی ریواستیگمین هیدروژن تارتارات و بررسی سمیت سلولی این سامانه، با و بدون دارو، روی رده سلو‏‏ل‏های مغزی نوروبلاستوما SY5Y انجام شد. داروی ریواستیگمین هیدروژن تارتارات یک داروی آبدوست و آبگریز است که برای درمان و کنترل بیماری آلزایمر به کار ... بیشتر این تحقیق با هدف تهیه یک سامانه مبتنی بر نانوذرات مزومتخلخل سیلیکا (MSN)، برای حمل داروی ریواستیگمین هیدروژن تارتارات و بررسی سمیت سلولی این سامانه، با و بدون دارو، روی رده سلو‏‏ل‏های مغزی نوروبلاستوما SY5Y انجام شد. داروی ریواستیگمین هیدروژن تارتارات یک داروی آبدوست و آبگریز است که برای درمان و کنترل بیماری آلزایمر به کار میرود. در این تحقیق نانوذرات مزومتخلخل سیلیکا سنتز شده و شکل و ویژگی‏های ساختاری آنها، پیش و پساز بارگذاری با روش‏های میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیفسنجی فروسرخ تبدیل فوریه، پراش پرتو ایکس، ایزوترم جذب نیتروژن و آنالیز پتانسیل زتا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیز نشان داد که نانوذرات سنتز شده کروی بوده و ساختار یکسانی دارند. اندازه متوسط نانوذرات 13±100 نانومتر و میانگین اندازه روزنه آنها حدود 15/2 نانومتر است. میزان بارگذاری داروی ریواستیگمین در روزنه‏های نانوذرات 88/20 درصد وزنی با بازدهی کپسوله سازی 25 درصد به دست آمد. پروفایل رهایش دارو از این نانوذرات در سیال‏های مشابه بدن و معده طی 24 ساعت، به ترتیب 5/70 و6/79 درصد به دست آمد که نمایانگر رهایش نسبتاً سریع دارو در محیط اسیدی است. بررسی سمیت سلولی این نانوذرات با و بدون دارو، با آزمون MTT روی رده سلول‏های مغزی SY5Y انجام شد. نانوذرات بارگذاری شده با داروی ریواستیگمین خاصیت درمانی بیشتری از داروی ریواستیگمین (به تنهایی) روی سلولهای SY5Y داشتند.

بیومکانیک محاسباتی

بررسی تاثیر نرخ بازسازی کلاژن و پارامترهای تخریب الاستین در رشد آنوریسم آئورت شکمی

فائزه جهانی؛ ملیکه نبئی؛ ژنشیانگ جیانگ؛ سونئیک بک

دوره 16، شماره 4 ، اسفند 1401، ، صفحه 20-30

چکیده

آنوریسم آئورت شکمی بزرگ شدن تدریجی قطر آئورت است که در صورت پارگی می‌تواند زندگی بیمار را تهدید کند. فاکتورهای متعددی در خطرپارگی و رفتار آنوریسم تاثیرگذار هستند؛ یکی از عوامل مهم مشخصات هندسی و پارامترهای‌بیومکانیکی آنوریسم است که یافتن ارتباط آن با روند رشد آنوریسم کمک شایانی به نظارت بر روند درمانی، تصمیم‌گیری پیرامون فرایند ... بیشتر آنوریسم آئورت شکمی بزرگ شدن تدریجی قطر آئورت است که در صورت پارگی می‌تواند زندگی بیمار را تهدید کند. فاکتورهای متعددی در خطرپارگی و رفتار آنوریسم تاثیرگذار هستند؛ یکی از عوامل مهم مشخصات هندسی و پارامترهای‌بیومکانیکی آنوریسم است که یافتن ارتباط آن با روند رشد آنوریسم کمک شایانی به نظارت بر روند درمانی، تصمیم‌گیری پیرامون فرایند درمان و غربالگری می‌کند. لذا نیاز است که خصوصیت‌های‌هندسی(شکل و اندازه) آنوریسم آئورت شکمی برای هر بیمار بطور اختصاصی جهت پیش‌بینی خطر پارگی آنوریسم و رفتار آن مورد بررسی قرار گرفته شود. مدل‌های رشد و بازسازی بر مبنای روش المان محدود به عنوان ابزاری جهت تشریح ویژگی‌های بیولوژیکی و پیش‌بینی پیشرفت و تکامل بیماری هستند که پتانسیل خود را در شرایط بروز آنورسیم آئورت شکمی نشان داده‌اند؛ در این مقاله از مدل رشد و بازسازی تابع تنش استفاده شد تا اشکال مختلفی از هندسه‌ی آنوریسم آئورت شکمی به کمک تابع آسیب الاستین و بازسازی کلاژن شبیه‌سازی گردد. نتایج شبیه‌سازی بر نقش میزان آسیب الاستین بر تغییرات هندسی آنوریسم و حساسیت بازسازی کلاژن بر توزیع تنش دیواره و سرعت انبساط تأکید کرد؛ بطوریکه با تغییر نرخ کلاژن از ۰.۰۷ تا ۰.۰۴ تنش دیواره تا ۳۰۰ کیلوپاسکال افزایش یافت. نتایج نشان داد که توزیع تنش و گسترش موضعی با میزان آسیب الاستین مطابقت دارد؛ تابع آسیب الاستین در محل حداکثر قطر و ایجاد شکل‌های مختلف آنوریسم آئورت شکمی موثر است. همچنین تغییرات زمانی بر عملکرد تخریب الاستین تاثیر مستقیم دارد. تولید کلاژن ناشی از تنش ایجاد شده، از دست دادن الاستین را جبران می‌کند وسرعت رشد آنوریسم را کنترل می‌کند. در نهایت این مدل محاسباتی قابلیت این را دارد که در آینده بطور اختصاصی پیچیدگی‌های رشد آنوریسم آئورت شکمی برای هر بیمار را به کمک تغییرات هندسی آنوریسم، میزان آسیب الاستین و تولید دوباره‌ی کلاژن در دیواره‌ی رگ به تصویر بکشد.

مشاهده مقاله

مهندسی توان‌بخشی

بررسی کاربرد بالینی صفحه سنجش نیروی عکس العمل زمین به منظور پیشگویی شدت بیماری و محدود کردن تشخیص افتراقی در راه رفتن اسبی

نیما جمشیدی؛ مصطفی رستمی؛ سیامک نجاریان؛ محمدباقر منهاج؛ محمد سعادت نیا؛ فیروز سلامی

دوره 2، شماره 1 ، خرداد 1387، ، صفحه 57-64

چکیده

در این مطالعه متغیرهای سینتیکی حاصل از نیروهای عکس العمل زمین برای محدود کردن تشخیص های افتراقی در بیماران نوروپاتی و اندازه گیری شدت ناتوانایی در طی گام برداشتن ارزیابی شده است. 25 بیمار نوروپاتی با راه رفتن اسبی و 20 فرد سالم در این مطالعه شرکت کردند که از نظر متغیرهای قد، وزن، سن بین دو گروه تفاوت معناداری وجودنداشت ( .(P<0.05هر شرکت ... بیشتر در این مطالعه متغیرهای سینتیکی حاصل از نیروهای عکس العمل زمین برای محدود کردن تشخیص های افتراقی در بیماران نوروپاتی و اندازه گیری شدت ناتوانایی در طی گام برداشتن ارزیابی شده است. 25 بیمار نوروپاتی با راه رفتن اسبی و 20 فرد سالم در این مطالعه شرکت کردند که از نظر متغیرهای قد، وزن، سن بین دو گروه تفاوت معناداری وجودنداشت ( .(P<0.05هر شرکت کننده به طور میانگین 2±10 بار برای محاسبه متغیرهای سینتیکی نیروهای عکس العمل زمین مورد آزمایش قرارگرفت. سپس پارامترهای زمانی و نیرویی مولفه های نیروی عمودی عکس العمل زمین که بیانگر فازهای مختلف راه رفتن هستند، متغیرهای زمانی و نیروی قدامی– خلفی نیروی عکس العمل زمین، بیشترین نیروی رانش پا به جلو، بیشترین نیروی توقف در خلال مرحله بارگذاری و حداکثر نیروی خلفی شتاب گیرنده در انتهای فاز ترمینال استنس، ضربه حاصل از برخورد پای بیمار با زمین، نرخ بارگذاری و باربرداری نیروهای عمودی طی فاز تماس پا با زمین و جابجایی مرکز فشار در کف پا وضریب اصطکاک بین پا و زمین محاسبه شدند. نتیجه این تحقیق نشان داد که همبستگی میان اولین و دومین قله مولفه های قدامی-خلفی نیروهای عکس العمل زمین، الگوی جابجایی مرکز فشار در کف پا و متغیرهای زمانی نیروی عکس العمل می توانند شاخص های خوبی برای تشخیص افتراقی و اندازه گیری شدت ناتوانایی ها باشند. این مطالعه می تواند سبب گسترش کاربردهای بالینی صفحات سنجش نیروی عکس العمل زمین و معرفی معیارهای مناسبی برای محدود کردن تشخیص های افتراقی و اندازه گیری شدت ناتوانایی ها در نوروپاتی ها گردد. گسترش مطالعات با نمونه های بیشتری از افراد بیمار و سالم برای تایید یافته های این پژوهش ضروری به نظر می رسد.

پردازش تصاویر پزشکی

به کارگیری سیستم استنتاج فازی در پیش پردازش جهت بهبود بخش بندی ضایعات سکته مغزی با استفاده از شبکه عصبی عمیق U-net

محمدمهدی علیمرادی؛ محمد باقر خدابخشی؛ شهریار جاماسب

دوره 17، شماره 1 ، خرداد 1402، ، صفحه 61-70

چکیده

سکته مغزی یکی از علل مرگ و میر و عامل اصلی ایجاد ناتوانی بیماران در کشورهای توسعه یافته است. به طور معمول شناسایی ضایعات سکته مغزی به وسیله تصویربرداری مغناطیسی صورت می گیرد و تحلیل آن نیازمند حضور مستمر پزشک در مرکز درمانی است. لذا پردازش هوشمند تصاویر پزشکی رویکردی موثر برای تشخیص خودکار ضایعات مغزی خواهد بود.در این مقاله یک چارچوب ... بیشتر سکته مغزی یکی از علل مرگ و میر و عامل اصلی ایجاد ناتوانی بیماران در کشورهای توسعه یافته است. به طور معمول شناسایی ضایعات سکته مغزی به وسیله تصویربرداری مغناطیسی صورت می گیرد و تحلیل آن نیازمند حضور مستمر پزشک در مرکز درمانی است. لذا پردازش هوشمند تصاویر پزشکی رویکردی موثر برای تشخیص خودکار ضایعات مغزی خواهد بود.در این مقاله یک چارچوب تلفیقی جدید بر مبنای سیستم استنتاج فازی و شبکه عصبی عمیق برای بخش بندی خودکار ضایعات مغزی معرفی شده است. در این راستا، ابتدا به معرفی یک شبکه عمیق یونِت (U-net) بهبود یافته برای تشخیص و بخش بندی ضایعه پرداخته شده است که شامل افزایش تعداد لایه های بخش های رمزگذار و رمزگشا به همراه تغییر توابع فعالسازی است. سپس با به کارگیری یک سیستم استنتاج فازی مبتنی بر قواعد اگر-آنگاه ، رویکرد پیشنهادی این مطالعه که بر مبنای پیش پردازش تصاویر ورودی و به کارگیری شبکه یونِت است، معرفی گردیده است.نتایج نشان داد، تلفیق سیستم استنتاج فازی در پیش پردازش با شبکه عمیق یونِت توانست ضریب دایس را تا میزان 84/0 افزایش دهد. به علاوه، بهبود کنتراست تصاویر ورودی توسط سیستم فازی نسبت به روش یکسان سازی هیستوگرام، عملکرد بسیار بهتری در تشخیص ضایعات با ابعاد کوچک بروز دادند که دلیل آن توانمندی بیشتر کنترل کنتراست در قواعد فازی است.

مشاهده مقاله

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

تشخیص نوع زردی و پیش بینی ابتلا به آن توسط شبکه های عصبی

آزاده اهورایی؛ فرزاد توحیدخواه؛ فاطمه حاجی ابراهیم تهرانی؛ رسول خیاطی

دوره 1، شماره 1 ، خرداد 1386، ، صفحه 63-69

چکیده

زردی یکی از بیماری های شایع دوران نوزادی است. این بیماری در اکثر موارد خطر جدی نداشته و عموما با فتوتراپی و یا در موارد وخیم تر با تعویض خون بهبود می یابد. لکن در شرایط خاص، مقادیر بالای بیلیروبین سرم از سد خونی- مغزی می تواند عبور کند تا متعاقبا موجب آسیب عصبی، از دست دادن شنوایی و حتی تشنج و مرگ خواهد شد. مدلسازی بیماری در زمینه تشخیص ... بیشتر

بیومکانیک قلب و عروق

شبیه سازی سه بعدی جریان پالسی خون در بای‌پس آئورت- کرونری

احمد رمضانی سعادت آبادی؛ مجید احمدلوی داراب؛ فرزان قالیچی؛ عطااله کامیابی

دوره 4، شماره 1 ، خرداد 1389، ، صفحه 65-72

چکیده

در این تحقیق رژیم جریان خون در ناحیه انشعاب بای پس آئورت- کرونری بر روی شریان کرونری چپ پائین رونده (LAD) با فرض سه بعدی و پالسی بودن جریان خون؛ نیوتنی و هموژن بودن خون؛ صلب بودن جداره های کرونری و عدم تحرک فضایی این شریان در حضور یک گرفتگی متقارن %50 در بالادست ناحیه انشعاب در کرونری به ازای زوایای پیوندی 20º،30º و 40º با ... بیشتر در این تحقیق رژیم جریان خون در ناحیه انشعاب بای پس آئورت- کرونری بر روی شریان کرونری چپ پائین رونده (LAD) با فرض سه بعدی و پالسی بودن جریان خون؛ نیوتنی و هموژن بودن خون؛ صلب بودن جداره های کرونری و عدم تحرک فضایی این شریان در حضور یک گرفتگی متقارن %50 در بالادست ناحیه انشعاب در کرونری به ازای زوایای پیوندی 20º،30º و 40º با استفاده از نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. یکی از ویژگی های بارز این تحقیق استفاده از پالس های جریان خون آئورت آوران و شریان کرونری به ترتیب در ورودی های پیوند و شریان کرونری است که تاکنون در تحقیقات انجام شده از این شرایط مرزی استفاده نشده است. همچنین شبیه سازی جریان در حضور گرفتگی نیز از ویژگی های دیگر این پژوهش به شمار می رود. از جمله نتایج مهم این مقاله، می توان به بروز جریان های گردشی به ازای زوایای مختلف پیوند، بروز جریان های ثانویه و افزایش شدت آنها به ویژه در فازهای ناپایدار پالس های کرونری و آئورت آوران اشاره کرد. بروز جریان های حلزونی دو هسته ای و افزایش شدت آنها با زیاد شدن زاویه پیوندی و افزایش نرخ تغییرات مکانی در مقادیر تنش های برشی اعمال شده بر جداره های کرونری با افزایش زاویه پیوند از جمله نتایج مهم این مطالعه است. در نهایت با توجه به فرضیات اعمال شده زوایای مطلوب پیوندی بین 20º تا 30º مهمترین پیشنهاد ارائه شده در این تحقیق نظری است.

برهم‌کنش سیال و جامد در محیط‌های زیستی

مقایسه الگوهای توزیع تنش در بازسازی شریان الاستیک با استفاده از روش برهم‌کنش سیال-جامد

حامد خالصی؛ هانیه نیرومند اسکویی؛ فرزان قالیچی

دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 67-78

چکیده

محققان بیومکانیک معتقدند که شریان‌ها تحت تأثیر عوامل همودینامیکی و مکانیکی بازسازی می‌شوند. عوامل بیومکانیکی مانند زاویه باز و کشش طولی می‌توانند تأثیر مهمی در این فرایند داشته باشند. در این مطالعه تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی در اثر افزایش سن برای شریان آئورت بررسی شده است. برای شبیه‌سازی عددی از نرم‌افزار ADINAاستفاده ... بیشتر محققان بیومکانیک معتقدند که شریان‌ها تحت تأثیر عوامل همودینامیکی و مکانیکی بازسازی می‌شوند. عوامل بیومکانیکی مانند زاویه باز و کشش طولی می‌توانند تأثیر مهمی در این فرایند داشته باشند. در این مطالعه تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی در اثر افزایش سن برای شریان آئورت بررسی شده است. برای شبیه‌سازی عددی از نرم‌افزار ADINAاستفاده شده است. در این پژوهش برای اولین بار با بهره‌گیری از روش عددی برهمکنش سیال- جامد، تأثیر زاویه باز و کشش طولی در روند بازسازی شریان آئورت شبیه‌سازی شده است. از تئوری تغییر شکل‌های بزرگ برای مدل‌سازی تغییر شعاع شریان و از رفتار سیال نیوتنی نیز برای خون استفاده شده است. بعلاوه برای بررسی شبیه‌سازی رفتار گذرا در سیستم شریانی، شکل موج‌های فشار و جریان پالسی فیزیولوژیکی بکار گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد که زاویه باز بیشترین تأثیر را در توزیع تنش محیطی دارد به طوری که باعث یکنواخت‌تر شدن توزیع تنش محیطی در دیواره می‌شود. همچنین تغییر زاویه باز در اثر افزایش سن باعث معکوس شدن شیب تغییر تنش محیطی در امتداد ضخامت دیواره شریان می‌شود. نتایج نشان می‌دهد کشش طولی بیشترین تأثیر را در توزیع تنش محوری دارد. همچنین، با وجود اینکه کشش طولی با افزایش سن کاهش می‌یابد ولی سطح تنش محوری در شریان بازسازی شده افزایش می‌یابد. نتایج حاصل از توزیع تنش برشی کاهش چشمگیری را در مقادیر بیشینه، کمینه و دامنة تنش برشی ناشی از سیال در شریان مسن نشان می‌دهد که بیانگر کاهش آسیب وارده به سلول‌های اندوتلیال است.

پردازش تصاویر پزشکی

حل عددی تعمیم یافته معادله موج غیرخطی KZK در حوزه زمان

مجتبی حاجی حسنی؛ یعقوب فرجامی؛ بیژن وثوقی وحدت؛ جهانگیر توکلی

دوره 3، شماره 1 ، خرداد 1388، ، صفحه 67-77

چکیده

افزایش روزافزون کاربردهای تشخیصی و درمانی اولتراسوند غیرخطی در زمینه پزشکی و بیولوژی سبب ترغیب پژوهشگران در دستیابی به مدلسازی دقیق و شبیه سازی کارامد از رژیم اولتراسوند غیرخطی شده است. در بین مدل های غیرخطی برای مدلسازی انتشار پرتوی اولتراسوند دارای پراش در سیال غیر ایدئال با تلفات، معادله موج غیرخطی KZK بیشترین توجه و استقبال ... بیشتر افزایش روزافزون کاربردهای تشخیصی و درمانی اولتراسوند غیرخطی در زمینه پزشکی و بیولوژی سبب ترغیب پژوهشگران در دستیابی به مدلسازی دقیق و شبیه سازی کارامد از رژیم اولتراسوند غیرخطی شده است. در بین مدل های غیرخطی برای مدلسازی انتشار پرتوی اولتراسوند دارای پراش در سیال غیر ایدئال با تلفات، معادله موج غیرخطی KZK بیشترین توجه و استقبال را پیدا کرده است. چند الگوریتم عددی برای حل معادله KZK تدوین شده است. در کل، تمامی این الگوریتم ها به سه دسته قابل تقسیم هستند: حوزه فرکانس، حوزه زمان و ترکیب حوزه زمان-فرکانس. وجود تقریب پارابولیک در ذات معادله KZK به محدودیت صحت بازه حل جمله پراش، به ویژه در نزدیکی منبع و ناحیه دور از محور انتشار منجر می شود. در این مقاله، تعمیمی جدید برای حل عددی جمله پراش معادله KZK در حوزه زمان ارائه می شود. این الگوریتم، عملگر لاپلاسین را با بهره گیری از روش های 5-نقطه بازگشتی ضمنی تفاضل محدود (IBFD 5-نقطه) و 5-نقطه کرانک-نیکلسون تفاضل محدود (CNFD 5-نقطه) محاسبه می کند. این امر امکان گسسته سازی کم حجم تر را برای عملگر لاپلاسین فراهم می کند، بدون اینکه از دقت جواب عددی کاسته شود. مقایسه نتایج الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم منتشر شده برای منبع صوت متقارن دایروی، نشان دهنده دقت محاسباتی و کارایی عددی این روش است. به دنبال آن، نتایج انتشار موج اولتراسوند غیرخطی با منبع مربعی برای نشان دادن توانمندی روش ارائه شده است.

پردازش سیگنال‌های حیاتی

تشخیص وفقی وقوع بیماری نقص بین بطنی قلب: مدلی خودکار با امکان آنالیز از طریق سیگنال‌های صوتی قلب

علیرضا رضائی؛ سارا بلباسی

دوره 10، شماره 1 ، اردیبهشت 1395، ، صفحه 69-83

چکیده

در مقاله حال حاضر، با آنالیز سیگنالهای صوتی قلب به طراحی الگوریتمی ترکیبی پرداخته شده که متشکل از استخراج ویژگی بر اساس تکنیک آشوب، کاهش ابعاد توسط آنالیز اجزای اصلی و دسته بندی خروجیها با اتکاء بر شبکههای عصبی-فازی تطبیقی میباشد. عدم قطعیت و خطای بالا در تشخیص روزنه بین بطنی از عدیده مشکلات روشهای پیشین است که در این ... بیشتر در مقاله حال حاضر، با آنالیز سیگنالهای صوتی قلب به طراحی الگوریتمی ترکیبی پرداخته شده که متشکل از استخراج ویژگی بر اساس تکنیک آشوب، کاهش ابعاد توسط آنالیز اجزای اصلی و دسته بندی خروجیها با اتکاء بر شبکههای عصبی-فازی تطبیقی میباشد. عدم قطعیت و خطای بالا در تشخیص روزنه بین بطنی از عدیده مشکلات روشهای پیشین است که در این زمینه مطرح بوده و به سبب اهمیت تشخیص خودکار این عارضه قلبی، نیاز است تا طراحی وفقی و به دور از بروز خطا باشد. انتقال فضای ویژگیها با نگاشت آنها توسط الگوریتم آنالیز اجزای اصلی در دو گام، با انتخاب تعداد 18 تا 25 ویژگی از میان حدود 50 ویژگی استخراج شده، ورودی طبقهبندی پیشنهادی را میسازد. طبقه بند پیشنهادی، سیستم شبکه عصبی فازی تطبیقی با امکان پیشبینی بروز بیماری قلبی است که با ورود دادهها، در تعداد تکرارهای محدود در سطح قابل قبولی خروجیها را پیشبینی مینماید. دادهها از پایگاه دادهUmichدانشگاهمیشیگاندریافت شده و شامل نمونههای از بیماری روزنه بین بطنی است. نسبت تقسیم دادهها در مرحله یادگیری و آزمایش، 9/0 به 1/0 (ارزیابی متقاطع) است و از شیوه اعتبارسنجی K-fold استفاده شده است. محاسبه معیارهایی چون دقت، حساسیت و نیز عدم قطعیت توسط مفهوم آنتروپی در الگوریتم ترکیبی حاکی از عملکرد مناسب روش پیشنهادی است.

علوم اعصاب محاسباتی

ارائه‌ی یک مدل محاسباتی بازشناسی اشیا مبتنی بر زمان با الهام از سامانه‌ی بینایی انسان

ناصر صادق‌نژاد؛ مهدی ازوجی؛ رضا ابراهیم‌پور

دوره 14، شماره 1 ، اردیبهشت 1399، ، صفحه 69-79

چکیده

یکی از اصلیترین تواناییهای شناختی انسان و جانوران، بازشناسی اشیا است. سامانه‌ی بینایی انسان به عنوان یک سامانهی سریع و دقیق میتواند منبع الهام مناسبی برای ارائه‌ی مدلهای محاسباتی بازشناسی اشیا باشد. پژوهشهای پیشین که به بررسی رفتار سامانهی بینایی انسان در بازشناسی اشیا پرداختهاند، بر پردازش طی گامهای ... بیشتر یکی از اصلیترین تواناییهای شناختی انسان و جانوران، بازشناسی اشیا است. سامانه‌ی بینایی انسان به عنوان یک سامانهی سریع و دقیق میتواند منبع الهام مناسبی برای ارائه‌ی مدلهای محاسباتی بازشناسی اشیا باشد. پژوهشهای پیشین که به بررسی رفتار سامانهی بینایی انسان در بازشناسی اشیا پرداختهاند، بر پردازش طی گامهای زمانی در این سامانه تاکید کردهاند، در حالی که در مدلهای محاسباتی موجود برای بازشناسی اشیا، چنین چیزی مورد توجه قرار نمیگیرد. در این مقاله سعی شده است تا یک مدل چندلایه‌ی مبتنی بر زمان برای بازشناسی اشیا ارائه شود. در لایهی نخست مدل، اطلاعات تصویر ورودی در یک بازنمایی زمانی به لایههای بعدی ارسال میشود. در لایه‌ی میانی مدل، از یک شبکه‌ی عصبی عمیق به عنوان استخراج کننده‌ی ویژگی استفاده شده است. در پایان، برخلاف مدلهای محاسباتی موجود برای بازشناسی اشیا، پیشنهاد شده است که برای طبقهبندی ویژگیهای استخراج شده از مدلهای تصمیمگیری مبتنی بر سازوکار نورونی تصمیمگیری در مغز مانند مدل رانشی-انتشار استفاده شود. به بیان دیگر، در هر یک از این سه لایه تلاش شده است تا تطبیق مناسبی با سازوکار سامانه‌ی بینایی انسان ایجاد شود. برای ارزیابی کارایی مدل محاسباتی پیشنهادی در بازشناسی اشیا، آزمونهای متعددی انجام شده است. نتایج به دست آمده از بررسی مدل پیشنهادی نشان میدهد که با دشوارتر شدن تصاویر، افزودن نویز یا بروز انسداد، کارایی مدل در بازشناسی اشیا کاهش یافته و زمان پاسخدهی آن افزایش مییابد که این روند با شواهد رفتاری انسانی مطابقت دارد. هم‌چنین عمل‌کرد مدل برای تشخیص شی و طبقه‌بندی سطح پایه در دو حالت تصاویر اصلی و تصاویر وارونه بررسی شده است. نتایج به دست آمده گویای تفاوت بین پردازش تشخیص شی با طبقهبندی سطح پایه است که این نتایج با آزمایشهای رفتاری گزارش شده در مقالههای مرجع هم‌خوانی دارد.

برهم‌کنش سیال و جامد در محیط‌های زیستی

بررسی عددی اثر نفوذپذیری دیواره بر پارامترهای همودینامیک در جریان ضربانی خون از یک شریان کاروتید گرفته شده با دیواره دو لایه‌ای انعطاف‌پذیر

سعید ناهیدی؛ علیرضا حسین‌نژاد؛ ناصر فتورائی؛ زهرا حیدری

دوره 6، شماره 1 ، خرداد 1391، ، صفحه 71-79

چکیده

پارامترهای همودینامیک جریان خون همواره متأثر از میزان شدت گرفتگی شریان و از عوامل تأثیرگذار بر پیشرفت بیماری گرفتگی شریانی هستند. در این مقاله، با در نظر گرفتن سه شدت گرفتگی متفاوت به بررسی عددی اثر نفوذپذیری دیواره شریان بر پارامترهای همودینامیک در یک مدل شریان گرفته شده، با دیواره دو لایه‌ای انعطاف‌پذیر و با حضور جریان ضربانی ... بیشتر

پردازش سیگنال‌های حیاتی

یک مدل غیر خطی جدید بر مبنای شبکه های عصبی برای تولید سیگنال الکتروکاردیوگرام

نادر جعفرنیادابانلو؛ احمد آیت الهی؛ وحید جوهری‌مجد؛ دزموند مک لرنون

دوره -2، شماره 1 ، تیر 1384، ، صفحه 71-80

چکیده

در سال ها اخیر توجه زیادی به تولید مصنوعی سیگنال های الکتروکاردیوگرام (ECG) به کمک یک مدل ریاضی معطوف گشته است. یکی از کاربردهای یک مدل دینامیکی که بتواند سیگنال های ECG مصنوعی تولید کند، ارزیابی آسان دستگاه های پردازش سیگنال تشخیصی ECG می باشد. به علاوه، می توان چنین مدلی را در فشرده سازی و تله مدیسن نیز به کار برد. هم چنین مناسب ... بیشتر

آنالیز حرکت انسان

پایداری و کنترل حرکت بدن انسان در طی اجرای حرکت تعادلی در ورزش ووشو

افسانه یاوری؛ مصطفی رستمی؛ علی استکی؛ علی تنباکوساز؛ مهدی یوسفی آذر

دوره 7، شماره 1 ، خرداد 1392، ، صفحه 75-84

چکیده

در سالهای اخیر، مطالعات بیومکانیک بسیاری در مورد پایداری بدن با بکارگیری داده‌های سینماتیک انجام شده است. بیشتر تحقیقات، بر افراد بیمار با ناتوانایی‌های تعادلی متمرکز شده؛ تحقیقات بسیار اندکی برای دستیابی به قابلیتهای ورزشکاران به منظور بهبود اجرای حرکات سخت و پیچیده تعادلی انجام شده است. استفاده از روش‌های ورزشکاران حرفه‌ای ... بیشتر در سالهای اخیر، مطالعات بیومکانیک بسیاری در مورد پایداری بدن با بکارگیری داده‌های سینماتیک انجام شده است. بیشتر تحقیقات، بر افراد بیمار با ناتوانایی‌های تعادلی متمرکز شده؛ تحقیقات بسیار اندکی برای دستیابی به قابلیتهای ورزشکاران به منظور بهبود اجرای حرکات سخت و پیچیده تعادلی انجام شده است. استفاده از روش‌های ورزشکاران حرفه‌ای در تعادل، می‌تواند اطلاعاتی باارزش را حول فنون تعادل و پارامترهای مؤثر در ایجاد تعادل به مربیان ارائه کند. در این مطالعه پایداری دینامیک محلی سیستم‌های اسکلتی- عضلانی، هنگام اجرای حرکات تعادلی ارزیابی شده است. شرکت 8 ورزشکار غیرحرفه‌ای و 6 ورزشکار حرفه‌ای تالو در ورزش ووشو، الگوی مسیر حرکت مرکز جرم و تغییرات مرکز فشار حین اجرای حرکت تعادلی برای ارزیابی کمی نوسان‌های وضعیتی بدن مطالعه شد. حرکت ورزشکاران بر روی صفحه نیرو انجام شد و با استفاده از 6 دوربین تحلیل حرکت، پارامترهای سینماتیک حرکت، در فضای سه بعدی اندازه‌گیری و ثبت شدند. با استفاده از تئوری پایداری لیاپانف، پایداری حرکت و سطح آمادگی ورزشکاران بررسی، و الگوی صحیح اجرای حرکات تعادلی YSPHتعیین شد. نتایج این پژوهش نشان داد نوسانات شدید مرکز جرم و مرکز فشار بدلیل عدم اتخاذ الگوی حرکتی مناسب و سطح آمادگی، و نیز ترکیب بدنی ورزشکاران در اجرای حرکات تعادلی است(p<0.05).

بیومکانیک استخوان

تاثیر افزایش سن روی مسیر رشد ترک در عاج دندان: تحلیل عددی

ایمان ذوالجناحی اسکوئی

دوره 12، شماره 1 ، خرداد 1397، ، صفحه 75-84

چکیده

با افزایش سن، نگرانی‏های بیش‌تری در رابطه با توانایی بافت‏های سخت مانند دندان در برآورده کردن نیاز‏های روزمره به مدت طولانی‏تر وجود دارد. ویژگی قابل توجه میکرو‏ساختار عاج دندان در وجود لوله‏های استوانه‏ای کوچک به نام لوله‏های عاجی است که تاثیر به‌سزایی در رفتار و خصوصیات مکانیکی از جمله مکانیک شکست آن دارد. افزایش ... بیشتر

پردازش سیگنال‌های حیاتی

کاهش ابعاد برای سامانه‌ی واسط مغز-رایانه‌ی مبتنی بر تصور حرکتی با استفاده از کاهش کرون، تبدیل فوریه‌ روی گراف و تکامل تفاضلی

محمدداود خلیلی؛ وحید ابوطالبی؛ حمید سعیدی سورک

دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، ، صفحه 75-94

چکیده

مغز انسان جزو شبکه‌های پیچیده و ناهمگن محسوب می‌شود و سیگنال‌های مغز حاوی اطلاعات زیادی هستند، از این رو محققان این حوزه همواره در صدد یافتن راه حل‌هایی مناسب برای انتخاب ویژگی‌های معنادار و کاهش بعد مناسب این اطلاعات بوده تا به طبقه‌بندی بهتری دست یابند. دو مورد از ابزارهای نوین برای پردازش سیگنال‌های مغزی، پردازش سیگنال روی ... بیشتر مغز انسان جزو شبکه‌های پیچیده و ناهمگن محسوب می‌شود و سیگنال‌های مغز حاوی اطلاعات زیادی هستند، از این رو محققان این حوزه همواره در صدد یافتن راه حل‌هایی مناسب برای انتخاب ویژگی‌های معنادار و کاهش بعد مناسب این اطلاعات بوده تا به طبقه‌بندی بهتری دست یابند. دو مورد از ابزارهای نوین برای پردازش سیگنال‌های مغزی، پردازش سیگنال روی گراف (GSP) و روش‌های فراابتکاری و تکاملی هستند. در روش پیشنهادی این مقاله، دو ساختار هندسی و ترکیبی برای گراف مغز در نظر گرفته شده که در ساختار ترکیبی، وزن یال‌ها، ترکیب وزن‌دار دو معیار فاصله‌ی هندسی و همبستگی است. به منظور کاهش بعد گرافی، از معیار درجه‌ی وزن‌دار و ترکیب روش کاهش کرون با تبدیل فوریه‌ روی گراف (KG) استفاده شده است تا به نحو مناسبی اطلاعات تمام راس‌های گراف در رئوس منتخب حفظ شود. استخراج ویژگی توسط تخمین لدویت-وولف و روش نگاشت فضای مماسی انجام شده و برای کاهش بعد ویژگی‌های مستخرج، از روش تحلیل مولفه‌های اصلی (PCA) و انتخاب ویژگی بر اساس تکامل تفاضلی (DE) استفاده شده است. ویژگی‌های منتخب به چندین طبقه‌بند معروف حوزه‌ی یادگیری ماشین داده شده است. برای ارزیابی عمل‌کرد روش پیشنهادی از دادگان IV-a مسابقات BCI-III بهره گرفته شده است. نتایج نشان می‌دهد که میانگین صحت طبقه‌بندی روش پیشنهادی KG-PCA با طبقه‌بندهای ماشین بردار پشتیبان با تابع پایه‌ی شعاعی (SVM-RBF) و درخت تصمیم (DT) در گراف ساختاری و گراف ساختاری-عمل‌کردی نسبت به روش TSM-GFT در مطالعات پیشین بالاتر بوده و طبقه‌بند DT به میانگین درصد صحت 17/1±15/91 دست یافته است. هم‌چنین طبق نتایج به‌ دست آمده، عمل‌کرد روش پیشنهادی KG-DE در مقایسه با KG-PCA نیز بهتر بوده و در بهترین حالت، متوسط درصد صحت طبقه‌بند SVM-RBF برابر با 27/1±50/95 به دست آمده است.

بیومکانیک سلولی / مکانیک سلولی / مکانوبیولوژی

یک مدل الکتروشیمیایی جدید برای مسیر مرکب قلبی بر مبنای جزییات کانالهای یونی غشا

فرهاد طباطبایی قمشه؛ احمدرضا عرشی؛ مسعود محمودیان؛ مهیار جان‌احمدی

دوره -1، شماره 1 ، آبان 1383، ، صفحه 77-92

چکیده

در این مقاله، یک مدل جدید برای قلب ارایه شده است که نحوه تولید و گسترش زمانی و مکانی پتانسیل عمل از بخشهای مرکزی و محیطی ضربان ساز تا کل قلب را بر مبنای رفتار کانالهای یونی غشا های تحریک پذیر سلولهای متنوع قلبی مشخص می نماید. این چنین مدلی می تواند بستر و زمینه مناسبی برای پاسخگویی به طیف گسترده تری از ضرورتهای پژوهشی و آموزشی ... بیشتر در این مقاله، یک مدل جدید برای قلب ارایه شده است که نحوه تولید و گسترش زمانی و مکانی پتانسیل عمل از بخشهای مرکزی و محیطی ضربان ساز تا کل قلب را بر مبنای رفتار کانالهای یونی غشا های تحریک پذیر سلولهای متنوع قلبی مشخص می نماید. این چنین مدلی می تواند بستر و زمینه مناسبی برای پاسخگویی به طیف گسترده تری از ضرورتهای پژوهشی و آموزشی در فیزیولوژی، الکتروفیزیولوژی، فارماکولوژی و مهندسی پزشکی با استفاده از مدلسازی الکتروشیمیایی توده ای از سلولهای متنوع قلبی و ارتباط بین بافتها و سلولهای گوناگون قلبی فراهم آورد. مدل الکتروشیمیایی سه بعدی ساده شده ای که برای قلب در این مقاله ارایه شده است مدل مسیر مرکب قلبی یا به اختصار، مدل CEP نامیده می شود. این مدل شامل مدلهای سلولهای مختلف قلبی و برهمکنش آنها با یکدیگر است. مدل CEPنسخه 2.08 در یک نمای کلی، خصوصیات الکتروفیزیولوژیکی و الکتروشیمیایی قلب در شرایط فیزیولوژیکی را بیان می کند. این مدل یک شکل هندسی ساده شده قلبی را توصیف می کند و دارای 18 لایه 25 سلولی است. برای شبیه سازی معادلات مدل، برنامه کامپیوتری جامعی طراحی شد که در محیط نرم افزار MATLAB اجرا می شود و امکانات گرافیکی وپردازشی مناسبی را در اختیار می گذارد. در این مقاله، نحوه گسترش زمانی و مکانی پتانسیل عمل در قلب با استفاده از مدل CEP نشان داده شده است.

مهندسی عصبی عضلانی

تحریک الکتریکی مغز برای هدایت و جهت‌دهی حیوان

امیر مسعود احمدی؛ سپیده فراخور سقین‌سرا؛ محمدرضا دلیری؛ وحید شالچیان

دوره 11، شماره 1 ، اردیبهشت 1396، ، صفحه 83-100

چکیده

موضوع تحریک الکتریکی مغز و کاربردهای گسترده آن، یکی از موضوعات مهم در بحث فیزیولوژی عصبی است. در روشهای تحریک الکتریکی مغزی، پس از اجرای جراحی و کاشتن الکترود، پالسهای الکتریکی به سمت نقاط مشخص مغز ارسال می‌شود. این روش تحریک، مزایای درمانی برای کنترل دردهای مزمن، کنترل رعشه، کنترل بیماری پارکینسون، کنترل افسردگی و همچنین ... بیشتر

رباتیک در پزشکی / بیورباتیک

کنترل دوجانبه‌ی شفاف با شناسایی پارامترهای مدل ویسکوالاستیک بافت در یک سیستم جراحی رباتیک از راه دور

مجتبی شریفی؛ سعید بهزادی پور؛ حسن سالاریه؛ فرزام فرهمند

دوره 9، شماره 1 ، فروردین 1394، ، صفحه 85-98

چکیده

در این پژوهش به منظور کنترل سیستم‌های جراحی رباتیک ِعملیات از راه دور، یک روش کنترل امپدانس دوجانبهی تطبیقی غیرخطی به همراه شناسایی بلادرنگ پارامترهای مدل بافت نرم ارائه شدهاست. از یک مدل ویسکوالستیک خطی با یک جرم (اینرسی) اضافه در مدلسازی دینامیکی بافت که ِدر تعامل با ربات است، استفاده شدهاست. یکی از اهداف این کنترلر یا ... بیشتر

بیوالکتریک

شکل‌گیری موج‌های مارپیچی در شبکه‌ای متشکل از نورون‌های دارای شار مغناطیسی مشتق‌پذیر یک‌نواخت

فاطمه پرستش؛ سجاد جعفری؛ حامد آذرنوش

دوره 13، شماره 1 ، فروردین 1398، ، صفحه 85-93

چکیده

موج‌های مارپیچی نوع خاصی از الگوهای زمانی-مکانی هستند که در بسیاری از سیستم‌های پیچیده از جمله شبکه‌های نورونی وجود دارند. ظهور این امواج به ساختار شبکه و هم‌چنین دینامیک اجزای تشکیل دهنده‌ی آن بستگی دارد. در این مقاله، ابتدا یک مدل نورونی جدید بر پایه‌ی مدل هیندمارش-رز ارائه شده است. در این مدل از یک تابع ممریستوری هیپربولیک به ... بیشتر

پردازش تصاویر پزشکی

طراحی و بهینه‌سازی پالس‌های الکترومغناطیسی پیوسته برای مطالعه پدیده انتقال اشباع به واسطه تبادل شیمیایی در تصویربرداری تشدید مغناطیسی با حل عددی معادلات بلاخ-مک‌کانل

محمدرضا رضائیان؛ غلامعلی حسین‌زاده؛ حمید سلطانیان‌زاده

دوره 8، شماره 1 ، فروردین 1393، ، صفحه 87-99

چکیده

ﭘﺪﻳﺪﻩ ﺍﻧﺘﻘﺎﻝ ﺍﺷﺒﺎﻉ ﺑﻪ ﻭﺍﺳﻄﻪ ﺗﺒﺎﺩﻝ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻰ (CEST) ﻛﺎﻧﺘﺮﺍﺳﺘﻰ ﺟﺪﻳﺪ ﺭﺍ ﺩﺭ ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی ﺑﻪ ﺭﻭﺵ ﺗﺸﺪﻳﺪ ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ (MRI) ﻣﻄﺮﺡ ﻛﺮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﻳﻦ ﻛﺎﻧﺘﺮﺍﺳﺖ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﭘﻴﭽﻴﺪﻩ ﺑﻪ ﭘﺎﺭﺍﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﺘﻌﺪﺩی ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﻧﻮﻉ، ﺷﺪﺕ ﻭ ﺳﺎﻳﺮ ﻭﻳﮋﮔﻰﻫﺎی ﭘﺎﻟﺲ ﺍﻟﻜﺘﺮﻭﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ (RF) ﺑﺴﺘﮕﻰ ﺩﺍﺭﺩ. ... بیشتر ﭘﺪﻳﺪﻩ ﺍﻧﺘﻘﺎﻝ ﺍﺷﺒﺎﻉ ﺑﻪ ﻭﺍﺳﻄﻪ ﺗﺒﺎﺩﻝ ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻰ (CEST) ﻛﺎﻧﺘﺮﺍﺳﺘﻰ ﺟﺪﻳﺪ ﺭﺍ ﺩﺭ ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی ﺑﻪ ﺭﻭﺵ ﺗﺸﺪﻳﺪ ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ (MRI) ﻣﻄﺮﺡ ﻛﺮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺍﻳﻦ ﻛﺎﻧﺘﺮﺍﺳﺖ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﭘﻴﭽﻴﺪﻩ ﺑﻪ ﭘﺎﺭﺍﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﺘﻌﺪﺩی ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﻧﻮﻉ، ﺷﺪﺕ ﻭ ﺳﺎﻳﺮ ﻭﻳﮋﮔﻰﻫﺎی ﭘﺎﻟﺲ ﺍﻟﻜﺘﺮﻭﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ (RF) ﺑﺴﺘﮕﻰ ﺩﺍﺭﺩ. ﻋﻤﻮﻣﺎً ﺩﻭ ﻧﻮﻉ ﭘﺎﻟﺲ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﻭ ﻳﺎ ﮔﺴﺴﺘﻪ ﺑﺮﺍی ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻓﺮﺍﻳﻨﺪ ﺍﺷﺒﺎﻉ ﺑﻜﺎﺭ ﻣﻰﺭﻭﺩ. ﻃﺮﺍﺣﻰ ﭘﺎﻟﺲ RF ﺑﺮ ﺍﺳﺎﺱ ﺣﻞ ﻣﻌﺎﺩﻻﺕ ﺑﻼﺥ- ﻣﮏ ﻛﺎﻧﻞ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﻫﺪﻑ ﺍﺻﻠﻰ ﺍﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺍﺳﺘﺨﺮﺍﺝ ﭘﺎﺭﺍﻣﺘﺮﻫﺎی ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ RF ﺑﻪ ﻧﺤﻮی ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﺍﺭﺗﻘﺎی ﺍﻳﻦ ﻛﺎﻧﺘﺮﺍﺳﺖ ﺷﻮﺩ. ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی ﮔﺴﺴﺘﻪ ﺑﻪ ﺩﻟﻴﻞ ﺿﺮﻳﺐ ﺟﺬﺏ ﻭﻳﮋﻩ ﺍﻣﻮﺍﺝ (SAR) ﺍﺯ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻴﺸﺘﺮی ﺑﺮﺧﻮﺭﺩﺍﺭﻧﺪ؛ ﻭﻟﻰ ﺍﺯ ﺁﻧﺠﺎﻳﻰ ﻛﻪ ﮔﺴﺴﺘﻪﺳﺎﺯی ﺑﺮ ﺍﺳﺎﺱ ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﻰﺷﻮﺩ، ﺑﻬﻴﻨﻪﺳﺎﺯی ﭘﺎﻟﺲ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ، ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﭘﺎﻟﺲ ﮔﺴﺴﺘﻪ ﺑﻬﺘﺮی ﺧﻮﺍﻫﺪ ﺷﺪ.. ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ ﻋﻠﺖ ﻭ ﺍﺯ ﻃﺮﻓﻰ ﺑﺪﻟﻴﻞ ﻣﺮﺳﻮﻡ ﺑﻮﺩﻥ ﺑﻜﺎﺭﮔﻴﺮی ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی RF ﺑﺎ ﭘﻮﺵ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﻣﺴﺘﻄﻴﻠﻰ، ﮔﻮﺳﻰ ﻭ ﻓﺮﻣﻰ ﺩﺭ ،MRI ﺗﻤﺮﻛﺰ ﺍﺻﻠﻰ ﺍﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺑﺮ ﺍﻳﮕﻮﻧﻪ ﭘﺎﻟﺲﻫﺎ ﺑﻮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺑﺮﺭﺳﻰ ﻋﻼﻭﻩ ﺑﺮ ﺗﺨﺼﻴﺺ ﻋﺮﺽ ﭘﺎﻟﺲ ﻣﺤﺪﻭﺩ ﺑﻪ ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی ﮔﻮﺳﻰ ﻭ ﻓﺮﻣﻰ ﺑﺮ ﺍﺳﺎﺱ ﺗﻘﺮﻳﺐ 60dB، ﺑﻪ ﻣﻘﺪﺍﺭ SAR ﻧﻴﺰ ﺗﻮﺟﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﺑﺮﺍی ﺁﻧﻜﻪ ﻣﻌﻴﺎﺭ ﺩﺭﺳﺘﻰ ﺍﺯ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﭘﺎﻟﺲﻫﺎ ﻭ ﺍﻣﻜﺎﻥ ﻗﻴﺎﺱ ﺁﻧﻬﺎ ﺣﺎﺻﻞ ﺷﻮﺩ، ﻣﻘﺪﺍﺭ ﺯﺍﻭﻳﻪ ﭼﺮﺧﺶ (ﺯﺍﻭﻳﻪ ﺍﻧﺤﺮﺍﻑ) ﻫﻤﻪ ﺁﻧﻬﺎ ﻳﻜﺴﺎﻥ ﺗﻨﻈﻴﻢ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻧﺸﺎﻥ ﻣﻰﺩﻫﺪ ﻛﻪ ﺍﺯ ﻟﺤﺎﻅ ﺍﺛﺮ CEST ﻭ SAR ﺑﺘﺮﺗﻴﺐ ﭘﺎﻟﺲ ﻣﺴﺘﻄﻴﻠﻰ، ﻓﺮﻣﻰ ﻭ ﮔﻮﺳﻰ ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﻋﻤﻜﺮﺩ ﺭﺍ ﺩﺍﺭﻧﺪ. ﺑﻮﺍﺳﻄﻪ ﻣﺸﻜﻼﺕ ﻣﻮﺟﻮﺩ ﺩﺭ ﺳﺎﺧﺖ ﻭ ﺍﺟﺮﺍی ﭘﺎﻟﺲ ﻣﺴﺘﻄﻴﻠﻰ ﻭ ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﻣﺤﺪﻭﺩﻳﺖﻫﺎﻳﻰ ﻛﻪ ﺑﻮﺍﺳﻄﻪ ﺍﻟﮕﻮی ﻣﻜﺎﻧﻰ ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺳﻴﻨﮏ ﮔﻮﻧﻪ ﻭﺟﻮﺩ ﺩﺍﺭﻧﺪ، ﭘﺎﻟﺲﻫﺎی ﮔﻮﺳﻰ ﻭ ﻓﺮﻣﻰ ﻫﻤﭽﻨﺎﻥ ﻣﻮﺭﺩ ﺗﻮﺟﻪ ﻫﺴﺘﻨﺪ. ﺩﺭ ﭘﺎﻟﺲ ﻣﺴﺘﻄﻴﻠﻰ ﺑﻪ ﺍﺯﺍی ﺩﺍﻣﻨﻪ 7/5 ﻣﻴﻜﺮﻭﺗﺴﻼ، ﭘﺎﻟﺲ ﮔﻮﺳﻰ ﺑﻪ ﺍﺯﺍی ﺍﻧﺤﺮﺍﻑ ﻣﻌﻴﺎﺭ 7/0 ﺛﺎﻧﻴﻪ ﻭ ﭘﺎﻟﺲ ﻓﺮﻣﻰ ﺑﻪ ﺍﺯﺍی ﺿﺮﻳﺐ D ، 3/0 ﺛﺎﻧﻴﻪ ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﻋﻤﻠﻜﺮﺩ ﺭﺍ ﺩﺍﺭﺍ ﺑﻮﺩﻧﺪ؛ ﺍﻳﻦ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺎ ﻓﺮﻣﻮﻝ ﺗﺠﺮﺑﻰ ﻧﻴﺰ ﺗﻄﺎﺑﻖ ﺩﺍﺷﺖ.

نانوبیوتکنولوژی / نانوبیولوژی

بررسی شرایط سنتز بهینه‌ی نانوذرات سریم‌اکسید زیست‌سازگار با تراشه‌ی میکروفلوئید

محدثه شهریاری‌پور؛ ساسان آسیایی

دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، ، صفحه 87-97

چکیده

نانوذرات سریم‌اکسید کاربردهای گستردهای در حوزه‌ی پزشکی دارند. اندازه‌ی ذرات، شکل و غلظت نانوسریا برای استفاده‌ی بیولوژیکی و زیستسازگاری آنها اهمیت زیادی دارد. روش تولید نانوذرات سریم‌اکسید نقش مهمی در تعیین شکل، اندازه‌ی ذرات و غلظت آن ایفا میکند. در این مطالعه، پارامترهای موثر در تعیین غلظت، اندازه و پراکندگی ذرات، ... بیشتر نانوذرات سریم‌اکسید کاربردهای گستردهای در حوزه‌ی پزشکی دارند. اندازه‌ی ذرات، شکل و غلظت نانوسریا برای استفاده‌ی بیولوژیکی و زیستسازگاری آنها اهمیت زیادی دارد. روش تولید نانوذرات سریم‌اکسید نقش مهمی در تعیین شکل، اندازه‌ی ذرات و غلظت آن ایفا میکند. در این مطالعه، پارامترهای موثر در تعیین غلظت، اندازه و پراکندگی ذرات، کریستالی بودن و تولید بیش‌ترین مقدار سریم‌اکسید از مواد اولیه، شبیهسازی و آزمایش شده است. از آن‌جا که کنترل نانوذرات تولید شده با روشهای مختلف به چالشی مهم تبدیل شده، برای کنترل اندازه‌ی ذرات سریم‌اکسید از روش آسان و بسیار موثر به کارگیری تراشه‌ی میکروفلوئید استفاده شده است. از میان روشهای موجود برای تولید نانوذرات، روش همرسوبی به دلیل سادگی فرایند، کم‌هزینه بودن و صرفه‌جویی در زمان نسبت به سایر روشها انتخاب شده است. از سریم‌نیترات و سدیم‌هیدروکسید به عنوان مواد اولیه برای تولید نانوذرات سریم‌اکسید استفاده شده است. شبیهسازی در نرم‌افزار کامسول انجام شده و از نتایج به دست آمده برای انجام آزمایشات تجربی، مقایسه و صحت‌سنجی استفاده شده است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داده که استفاده از تراشه‌ی میکروفلوئید روشی موثر برای کنترل اندازه‌ی نانوذرات است و افزایش غلظت سدیم‌هیدروکسید سبب کامل شدن واکنش و تولید حداکثر سریم‌اکسید و کاهش سرعت واکنش دهنده سبب کاهش پراکندگی، افزایش کریستالی بودن ذرات و افزایش اندازه‌ی ذرات تولید شده میشود. رسوب زردرنگ تولید شده در این روش، با توجه به معادله‌ی شرر حاوی نانوذرات سریم‌اکسید با اندازه‌ی ذرات 1/0±16/1 نانومتر و 85% ذرات کریستالی است.

مدل‌سازی سیستم‌های اسکلتی عضلانی

رویکرد نو در تحلیل دینامیک راه روی سه بعدی انسان در حضور کنترل کننده مد لغزشی

حسین رستمی باروجی؛ عبدالرضا اوحدی همدانی؛ فرزاد توحیدخواه

دوره 17، شماره 2 ، شهریور 1402، ، صفحه 120-130

چکیده

با وجود پیشرفت‌های گسترده در زمینه مطالعه بیومکانیک راه رفتن انسان، هنوز مدل راه رفتن مناسب با قابلیت شبیه‌سازی سیستم کنترل مغز انسان خصوصاً در حالت سه‌بعدی ارائه نشده است. اهمیت موضوع زمانی بیشتر می‌شود که شبیه‌سازی راه رفتن انسان یکی از نیازمندی‌های اصلی طراحان تجهیزات بیومکانیکی نظیر اندام‌های مصنوعی، ربات‌های پوشیدنی ... بیشتر با وجود پیشرفت‌های گسترده در زمینه مطالعه بیومکانیک راه رفتن انسان، هنوز مدل راه رفتن مناسب با قابلیت شبیه‌سازی سیستم کنترل مغز انسان خصوصاً در حالت سه‌بعدی ارائه نشده است. اهمیت موضوع زمانی بیشتر می‌شود که شبیه‌سازی راه رفتن انسان یکی از نیازمندی‌های اصلی طراحان تجهیزات بیومکانیکی نظیر اندام‌های مصنوعی، ربات‌های پوشیدنی و ربات‌های انسان‌نما است. با توجه به محدودیت‌ها و پیچیدگی‌ مطالعات قبلی، در این تحقیق، یک مدل دینامیکی سه‌بعدی بر اساس کنترل‌کننده مد لغزشی (SMC) ارائه شده است که رفتار راه رفتن فرد سالم روی زمین را در مراحل مختلف حرکتی شبیه‌سازی می‌کند. در این تحقیق، بررسی جامع و تحلیلی از پیامدهای انتخاب ترتیب دوران سه‌بعدی سیستم مختصات مفاصل صورت گرفته است که با مدل دینامیک معکوس 11 درجه آزادی انجام شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، کنترل کننده SMC با خطای حداقلی قادر به تولید راه رفتن سه‌بعدی انسان است. همچنین در تحلیل راه رفتن سه‌بعدی (آنالیز گیت)، این نتیجه حاصل شد که توالی چرخش کاردان مناسب دینامیک پیچیده راه رفتن سه‌بعدی نیست و باید از ترتیب YXZ استفاده کرد؛ چراکه بدون این تغییر، سینماتیک مفاصل متحمل پرش های غیرفیزیکی و خطای محاسبات خواهد شد. از نتایج این تحقیق می‌توان در طراحی و شبیه سازی سیستم کنترلی ربات‌های انسان‌نما، ربات های پوشیدنی، پروتزهای فعال و غیرفعال استفاده کرد.

مشاهده مقاله

نانوبیومتریال

سنتز باکتریایی هیدروکسی آپاتیت نانومتری

بابک مستغاثی؛ محمدحسین فتحی؛ محمود شیخ زین الدین؛ صبیحه سلیمانیان زاد

دوره 1، شماره 2 ، شهریور 1386، ، صفحه 137-146

چکیده

هیدروکسی آپاتیت کاربرد فراوانی در پزشکی و دندانپزشکی و از جمله جایگزین سازی، بازسازی و خلق دوباره بافت استخوانی و پوشش دهی کاشتنی های بدن دارد. هیدروکسی آپاتیت نانوبلورین، خواص مکانیکی بالاتر و زیست سازگاری مطلوب تری نسبت به نمونه های میکرومتری در محیط بدن نشان می دهد. هنگامی این خواص بهینه خواهد بود که ذرات نانومتری هیدروکسی آپاتیت ... بیشتر هیدروکسی آپاتیت کاربرد فراوانی در پزشکی و دندانپزشکی و از جمله جایگزین سازی، بازسازی و خلق دوباره بافت استخوانی و پوشش دهی کاشتنی های بدن دارد. هیدروکسی آپاتیت نانوبلورین، خواص مکانیکی بالاتر و زیست سازگاری مطلوب تری نسبت به نمونه های میکرومتری در محیط بدن نشان می دهد. هنگامی این خواص بهینه خواهد بود که ذرات نانومتری هیدروکسی آپاتیت از اندازه و شکل یکنواخت و کمترین میزان کلوخه شدن برخوردار باشند. هدف از پژوهش حاضر، تولید هیدروکسی آپاتیت نانوبلورین به روش رسوب دهی زیستی بود. بدین منظور از یک سویه بومی باکتری سراشیا (باکتری سراشیا مارسسنس سویه (PTCC 1187 برای تولید پودر هیدروکسی آپاتیت نانوبلورین استفاده شد. این سویه باکتریایی در شرایط مناسب رشد داده شد. سپس توده زیستی آن جمع آوری و با محلول حاوی گلیسرول 2- فسفات و کلرید کلسیم به عنوان منابع کلسیم و فسفات مخلوط شد. پس از گرمخانه گذاری در دمای 37oCبه مدت 14 روز رسوب حاصل جمع آوری شد. پودر تولید شده پس از انجام عملیات تکلیس در دمای 600oC با استفاده از روش های میکروسکوپ الکترونی رویشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، آزمون پراش پرتوی ایکس و آزمون طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه مشخصه یابی و ارزیابی شد. نتایج نشان داد که پودر هیدروکسی آپاتیت نانوبلورین با بلورینگی مناسب تولید شده است. ارزیابی ها حاکی از آن بود که ذرات پودر تولیدی تک بلور بوده و اندازه ذرات 25 تا 30 nm است. همچنین ذرات از اندازه و شکل یکنواخت تر و میزان کلوخه شدن کمتری نسبت به نمونه های تولید شده به روش های معمول تولید هیدروکسی آپاتیت برخوردارند. به دلیل خواص ویژه پودر تولیدی همچون میزان پایین کلوخه بودن و تک بلور بودن ذرات، از این پودر می توان در ترمیم ضایعات استخوانی، ساخت کاشتنی های مورد استفاده در پزشکی و دندانپزشکی و در رسانش محصولات زیستی در بدن استفاده کرد.

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