رئیس دانا, سمیه. (1397). مدلسازی بیماری آپنه انسدادی خواب (OSA) با استفاده از دیدگاه انتقال فاز دینامیکی. فصل نامه علمی پژوهشی مهندسی پزشکی زیستی, 12(3), 231-240. doi: 10.22041/ijbme.2018.92597.1399
سمیه رئیس دانا. "مدلسازی بیماری آپنه انسدادی خواب (OSA) با استفاده از دیدگاه انتقال فاز دینامیکی". فصل نامه علمی پژوهشی مهندسی پزشکی زیستی, 12, 3, 1397, 231-240. doi: 10.22041/ijbme.2018.92597.1399
رئیس دانا, سمیه. (1397). 'مدلسازی بیماری آپنه انسدادی خواب (OSA) با استفاده از دیدگاه انتقال فاز دینامیکی', فصل نامه علمی پژوهشی مهندسی پزشکی زیستی, 12(3), pp. 231-240. doi: 10.22041/ijbme.2018.92597.1399
رئیس دانا, سمیه. مدلسازی بیماری آپنه انسدادی خواب (OSA) با استفاده از دیدگاه انتقال فاز دینامیکی. فصل نامه علمی پژوهشی مهندسی پزشکی زیستی, 1397; 12(3): 231-240. doi: 10.22041/ijbme.2018.92597.1399
مدلسازی بیماری آپنه انسدادی خواب (OSA) با استفاده از دیدگاه انتقال فاز دینامیکی
استادیار، دانشکده مهندسی برق، پزشکی و مکاترونیک، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین
چکیده
خواب یک فرآیند ضروری برای حفظ و بهبود فعالیتهای انسان است در حالی که هنوز بسیاری از جزئیات آن به درستی شناخته نشده است. خواب کاهش یافته یا بریده شده یک ریسک سلامتی محسوب می شود که متعاقب آن بیماری های قلبی، دیابت و همچنین انحطاط هوشیاری و شناخت پدید خواهد آمد. چند پارگی خواب به پدیده ای گفته می شود که در آن محرومیت از خواب به طور کامل اتفاق نمی افتد اما خواب فرد به طور متناوب با انگیختگیهایی که منشا آنها عوامل خارجی (نویز) و یا عوامل داخلی (آپنه) است آشفته می شود. مدلسازی ریاضی یک ابزار مناسب برای شناخت مکانیسمهای پیچیده بیولوژیکی است. در این مقاله مدلی از پدیده های اساسین تنظیم چرخه خواب –بیداری پیاده سازی شده، دینامیک آن بررسی و سپس عواملی که سبب بروز آپنه انسدادی خواب می شود ارزیابی می شود. این مدل شامل دو جمعیت نورونی اصلی است: سیستم تحریک صعودی مغز در ساقه مغزی که مسئول ایجاد بیداری است و همچنین جمعیت نورونی VLPO از هیپوتالاموس که خواب را شکل می دهد. این دو منطقه در مهار متقابل قرار داده شده و به صورت سوئیچی انتقال بین دو حالت رفتاری خواب و بیداری را پدید می آورند. نتایج مدلسازی نشان می دهد که هیسترزیس موجود در انتقال بین خواب و بیداری تحت تاثیر عواملی که باعث انگیختگی می شوند، کوچک و ناپایدار شده و متعاقباً انتقالهای سریع و اینترمیتنت پدید می آید. مدل ارائه شده توانسته است برخی نتایج آزمایشگاهی در خصوص خواب آپنه انسدادی را بازتولید نماید.
Modeling Obstructive Sleep Apnea using Dynamical Phase Transition
نویسندگان [English]
Somayeh Raiesdana
Assistant Professor, Faculty of Electrical, Biomedical and Mechatronic Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran
چکیده [English]
Sleep is an essential process to maintain and improve human activities, while many details related to sleep are still not well understood. Decreased or fragmented sleep is a health risk that might result in heart disease or diabetes on one hand and degradation of consciousness and cognition on the other hand. Sleep fragmentation is a phenomenon in which an individual's sleep is intermittently disrupted by arousal caused by external factors (noise) or internal factors (apnea) although sleep deprivation does not completely occur. Computational modeling is a suitable framework for understanding complex biological mechanisms. In this paper, the fundamental phenomena underlying the sleep-wake transition was reviewed and simulated. The dynamical behavior of model was then investigated and afterwards the factors that might cause obstructive sleep apnea were implemented and evaluated. The model includes two main neuronal populations: the ascending arousal system in the brain stem that is responsible for awakening and a neuronal population in the hypothalamus, called VLPO, which mediates sleep. These populations have mutual inhibition on each other causing a flip-flop or switching behavior between sleep and wake. The results of modeling in this paper showed hysteresis in the sleep-wake cycle, the size of which is affected by factors causing arousal. In OSA, intermittent and unstable transitions as well as the shrinking of bistable zone is expected. The model could reproduce some experimental results related to obstructive apneas.
ابتدای صفحه