مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک قلب و عروق
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.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
هادی صباحی؛ حمید سلطانیانزاده؛ لیزا اسکارپیس؛ تام میکلسن
دوره 5، شماره 4 ، اسفند 1390، صفحه 289-295
چکیده
در این مقاله، روش جدیدی برای پیش بینی نتیجه درمان تومور GBM با استفاده از داروی بواسیزوماب ارائه شده است. در این روش از شاخص های ناهمسانگردی انتشار و اطلاعات مکانی برای پیش بینی پاسخ هر یک از واکسل های ناحیه توموری به درمان استفاده شده است. شاخص های ناهمسانگردی (DAI) استفاده شده عبارتند از: ناهمسانگردی جزئی (FA)، متوسط انتشار (MD)، ناهمسانگردی ...
بیشتر
در این مقاله، روش جدیدی برای پیش بینی نتیجه درمان تومور GBM با استفاده از داروی بواسیزوماب ارائه شده است. در این روش از شاخص های ناهمسانگردی انتشار و اطلاعات مکانی برای پیش بینی پاسخ هر یک از واکسل های ناحیه توموری به درمان استفاده شده است. شاخص های ناهمسانگردی (DAI) استفاده شده عبارتند از: ناهمسانگردی جزئی (FA)، متوسط انتشار (MD)، ناهمسانگردی نسبی (RA) و نسبت حجمی (VR) که از تصاویر تانسور انتشار (DTI) قبل از درمان استخراج شده است. اطلاعات مکانی بصورت فاصله هر واکسل توموری از مرکز تومور تعریف می شود که از تصاویر T1-Post Contrast(PC-T1) قبل از درمان استخراج می شوند. شاخص های ناهمسانگردی انتشار بهمراه اطلاعات مکانی به عنوان بردار ویژگی برای هر واکسل در نظر گرفته می شود. تصاویر DTI و PC-T1 از 7 بیمار دارای تومور GBM قبل و بعد از درمان جمع آوری شده است. ابتدا شاخص های ناهمسانگردی از همه واکسل های مغزی و فاصله هر واکسل توموری از مرکز ناحیه تومور محاسبه می شود. سپس نگاشت های DAI پیش از درمان و تصویر PC-T1 پس از درمان به تصویر PC-T1 قبل از درمان رجیستر می شود آنگاه با استفاده از روش آستانه گذاری، ناحیه توموری از تصاویر PC-T1 استخراج می شوند. سپس واکسل هایی که کنتراستشان با گادلینیم بهبود یافته است و متعلق به تصاویر PC-T1 قبل و بعد از درمان هستند، برای برچسب گذاری بردارهای ویژگی مورد مقایسه قرار می گیرند. در این روش سه طبقه بندی کننده مختلف را مورد ارزیابی قرار دادیم که عبارتند از: SVM، KNN و ANN. نتایج طبقه بندی نشان دادند که طبقه بندی کننده KNN بر اساس معیار های معروف دارای نتایج بهتری می باشد و نتایج درمان را برای هر واکسل بهتر پیش بینی می کند.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک قلب و عروق
محمد شفیق؛ ناصر فتورائی؛ امیرسعید صدیقی
دوره 5، شماره 4 ، اسفند 1390، صفحه 297-304
چکیده
خواص مکانیکی شریانهای مغزی، با توجه به ارتباطشان با بیماریهای این عضو، از ارزش بالینی بالایی برخوردار هستند. در راستای تحقق اهداف پروژه یک دستگاه آزمون کشش دومحوری منحصراً برای این مطالعه و با توجه به ابعاد، حساسیت و ماهیت ناهمگن نمونهها ساخته شد. سپس هشت نمونه از شریان مغزی میانی از جسد انسانهایی که مرگشان به علت جراحات یا ...
بیشتر
خواص مکانیکی شریانهای مغزی، با توجه به ارتباطشان با بیماریهای این عضو، از ارزش بالینی بالایی برخوردار هستند. در راستای تحقق اهداف پروژه یک دستگاه آزمون کشش دومحوری منحصراً برای این مطالعه و با توجه به ابعاد، حساسیت و ماهیت ناهمگن نمونهها ساخته شد. سپس هشت نمونه از شریان مغزی میانی از جسد انسانهایی که مرگشان به علت جراحات یا بیماری عروق مغزی نبود، از اجساد گرفته شدند. نمونهها طی کمتر از دوازده ساعت بعد از جدا کردنشان از جسد، توسط دستگاه آزمون کششی دومحوری آزموده شدند. منحنی تنش-کشش بهدست آمده از آزمونها رسم شدند و سپس با مدل ریاضیای که فانگ برای بافت با خاصیت هایپرالاستیک ارائه کرده است، برازش داده شدند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان دادند که شریانها به طور محسوسی در راستای محیطی سختتر از جهت محوری هستند. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از مدلهای چندپارامتری هایپرالاستیک که دربرگیرنده معادلات رفتاری ماده است، میتواند برای توصیف ریاضی رفتار بافت عروق مغزی مفید باشند. خواص بهدست آمده از نمونهها در این مقاله یک مرجع مناسب برای مدلسازی عددی، تجزیه و تحلیل رفتار عروق مغزی برای حالات سالم و یا بیمار است.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک قلب و عروق
وحید ابوئی؛ فرزاد توحیدخواه؛ وحید رضا نفیسی؛ هانی شریفیان
دوره 5، شماره 4 ، اسفند 1390، صفحه 305-311
چکیده
افت فشار خون بیماران دیالیزی در حین فرآیند همودیالیز از شایع ترین مشکلاتی است که امروزه حدود 20 الی 30 درصد از بیماران دیالیزی با آن روبرو هستند. در راستای جلوگیری از این افت فشار، میبایست فشار خون بیمار دیالیزی را در حین فرآیند همودیالیز حتی المقدور به صورت پیوسته و غیرتهاجمی اندازهگیری کرد. اما از آنجائی که این کار عملاً امکان پذیر ...
بیشتر
افت فشار خون بیماران دیالیزی در حین فرآیند همودیالیز از شایع ترین مشکلاتی است که امروزه حدود 20 الی 30 درصد از بیماران دیالیزی با آن روبرو هستند. در راستای جلوگیری از این افت فشار، میبایست فشار خون بیمار دیالیزی را در حین فرآیند همودیالیز حتی المقدور به صورت پیوسته و غیرتهاجمی اندازهگیری کرد. اما از آنجائی که این کار عملاً امکان پذیر نیست و دستگاههای اندازهگیری غیر تهاجمی و پیوستهی افت فشار خون محدود و بسیار گران قیمت میباشند لذا میبایست با استفاده از پارامترهای مرتبط با افت فشار خون به این مقصود رسید. با توجه به ارتباط تغییرات غلظت خون و ضربان قلب با تغییرات فشار خون بیماران دیالیزی، در این مطالعه به ارائه مدلی پرداختیم که بتواند به وسیلهی تغییرات غلظت خون و ضربان قلب، فشار خون بیمار دیالیزی را پیش بینی نماید تا دیگر نیازی به اندازهگیری مستقیم فشار نباشد. در این راستا با استفاده از دستگاههای اندازهگیری تغییرات غلظت خون، ضربان قلب و فشارخون به ثبت داده های کلینیکی از 14 بیمار دیالیزی و پس از آن با استفاده از داده های کلینیکی به ارائه مدل شبکه عصبی پرداختیم که این مدل توانائی پیشبینی افت فشار خون بیمار دیالیزی با استفاده از اطلاعات ضربان قلب و غلظت نسبی خون را با خطای 8/3 درصد دارا میباشد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
محمدحسن مرادی؛ محمدسجاد منوچهری؛ رضا ایرانی راد
دوره 5، شماره 4 ، اسفند 1390، صفحه 313-331
چکیده
بررسی میزان سفتی بافت، یکی از روشهای مهم تشخیص بیماریها است. این روش در ابتدا به صورت تهاجمی بوده ولی امروزه تلاشهای متعددی برای دستیابی بهروشهای غیرتهاجمی،تحت عنوان الاستوگرافیصورت پذیرفته است. داده پایهای که در الاستوگرافی مورد استفاده قرار میگیرد، جابجایی نسبی بافتاست که به کمک امواج فراصوترصدمیشود.در این سیستمها، ...
بیشتر
بررسی میزان سفتی بافت، یکی از روشهای مهم تشخیص بیماریها است. این روش در ابتدا به صورت تهاجمی بوده ولی امروزه تلاشهای متعددی برای دستیابی بهروشهای غیرتهاجمی،تحت عنوان الاستوگرافیصورت پذیرفته است. داده پایهای که در الاستوگرافی مورد استفاده قرار میگیرد، جابجایی نسبی بافتاست که به کمک امواج فراصوترصدمیشود.در این سیستمها، برای بدست آوردن میدان جابجایی، ابتدا یک تصویر از بافت اصلی تهیه شده و سپس با تصویری که از همان بافت پس از اعمال اندکی تحریک مکانیکی گرفته شده است، مقایسه میشود. کرنش (استرین) مکانیکی با محاسبه گرادیان تخمین میدان جابجایی، به صورت تصویری با سطوح خاکستری که الاستوگرام (تصویر کرنش) نام دارد، نمایش داده میشود. بر اساس نحوه ایجاد تحریکات مکانیکی در بافت، الاستوگرافی با امواج فراصوتبه چهار دستة الاستوگرافی استاتیک، دینامیک، موج برشی و غیرفعال تقسیم بندی میشوند. در نوع استاتیک اعمال نیرو به بافت توسط پزشک انجام میشود که به دلیل وابستگی به مهارت پزشک، نتایج قابل استناد نیست. در نوع دینامیک حرکت بافت توسط لرزاننده خارجیبه صورت ممتد انجام میشود که برای جلوگیری از تداخل تحریکات باید از سیستمهای تصویربرداری فوق سریع بهره گرفت که مشکلات عدم دسترسی و هزینه بالا را در پی خواهد داشت. الاستوگرافیمبتنی بر موج برشی که امروزه به عنوان روش غالب در سیستمهای الاستوگرافی مورد استفاده قرار گرفته است، مانند روش دینامیک دارای لرزاننده خارجی بوده ولی چون تحریک به صورتلحظهای اعمال میشود، مشکل تداخل تحریکات را ندارد. در روش غیرفعال،از حرکات فیزیولوژیکی بدن برای اعمال نیرو به بافت استفاده میشود.این روش در حال حاضر در مرحله تحقیقاتی است.
مقاله کامل پژوهشی
انتقال هدفمند دارو / دارورسانی هوشمند
محمد کوهی مقدم؛ عادل ترکمان رحمانی
دوره 5، شماره 4 ، اسفند 1390، صفحه 333-351
چکیده
کشف داروهای جدید و بررسی اثرات جانبی آنها یکی از زمینههای مهم پژوهشی است که دانشمندان داروساز در آن به فعالیت مشغولند. به دلیل اثرِ مستقیمِ محصولات دارویی بر سلامت انسانها، تحقیقات داروسازی از حساسیت بالایی برخوردار بوده و رسیدن به جوابی مطلوب در این تحقیقات اغلب زمان زیادی احتیاج خواهدداشت. پیشبینی ساختار دارو به کمک ...
بیشتر
کشف داروهای جدید و بررسی اثرات جانبی آنها یکی از زمینههای مهم پژوهشی است که دانشمندان داروساز در آن به فعالیت مشغولند. به دلیل اثرِ مستقیمِ محصولات دارویی بر سلامت انسانها، تحقیقات داروسازی از حساسیت بالایی برخوردار بوده و رسیدن به جوابی مطلوب در این تحقیقات اغلب زمان زیادی احتیاج خواهدداشت. پیشبینی ساختار دارو به کمک نرمافزارهای شبیهسازی، راهکاری است که در سالهای اخیر مورد توجه محققین داروسازی بودهاست. در این مسئله دانشمندان به دنبال یافتن بهترین برهمکنشِ بین ساختار دارو و گیرنده میباشند. این مسئله در منابع علمی با نام پهلوگیریمولکولی شناخته میشود و میتوان آنرا به عنوان یک مسئله جستجو در نظر گرفت که فضای جستجو در آن حالتهای مختلف برهمکنش دارو وگیرنده میباشد. هدف نهایی از حل این مسئله انتخاب بهترین برهمکنش از میان این فضای جستجو است. در این مقاله از الگوریتم تکاملتفاضلی مبتنی بر نقطه مقابل برای یافتن بهترین حالت برهمکنش دارو و گیرنده استفاده شدهاست. برای بهبود نتایج، الگوریتم مذکور با یک روش جستجوی محلی و یک عملگر نخبهگرا تلفیق شدهاست. الگوریتم ارائهشده، مانند دیگر الگوریتمهای فرااکتشافی یک الگوریتم تکرار شونده میباشد که به کمک جمعیتی از بردارهای جواب سعی در یافتن بهترین برهمکنش دارد. همچنین تابع ارزیاب استفاده شده در این پژوهش تابع ارزیاب AutoDock میباشد. برای ارزیابی الگوریتم پیشنهادی شش ساختار متفاوت گیرنده-دارو استفاده شدهاست. نتایج حاصل از پیشبینی ساختار دارو برای هر یک از این شش گیرنده با نتایج الگوریتم ژنتیک لامارکی و الگوریتم سردسازی شبیهسازی شده و الگوریتم تکاملتفاضلی معمولی مقایسه شدهاست. بر اساس نتایج الگوریتم ارائه شده نسبت به الگوریتمهای دیگر از عملکرد بهتری برخوردار است.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
فاطمه ناظم؛ علیرضا احمدیان؛ محمد جواد ابوالحسنی؛ نسیم داداشی؛ معصومه گیتی؛ محمد باقر شیران
دوره 5، شماره 4 ، اسفند 1390، صفحه 351-358
چکیده
با توجه به گسترش روز افزون استفاده از تصویربرداری فراصوت در سیستمهای راهبری جراحی کبد، داشتن فرآیند انطباق بین تصاویر قیل و حین جراحی که از دقت و زمان کافی برخوردار باشد امری اجتناب ناپذیر است. با وجود استفاده گسترده از الگوریتم تکراری نزدیکترین نقاط1 در روشهای انطباق مبتنی بر ویژگی، عملکرد آن به نویز، دادههای اضافی وو انطباق ...
بیشتر
با توجه به گسترش روز افزون استفاده از تصویربرداری فراصوت در سیستمهای راهبری جراحی کبد، داشتن فرآیند انطباق بین تصاویر قیل و حین جراحی که از دقت و زمان کافی برخوردار باشد امری اجتناب ناپذیر است. با وجود استفاده گسترده از الگوریتم تکراری نزدیکترین نقاط1 در روشهای انطباق مبتنی بر ویژگی، عملکرد آن به نویز، دادههای اضافی وو انطباق اولیه حساس است. الگوریتم انطباق مبتنی بر کالمن 2unscented که اخیرا معرفی شده است، بر مشکلات ناشی از نویز و دادههای اضافی فائق میآید. الگوریتم UKF فرآیندی است که به صورت افزایشی و پیدرپی نقاط را در انطباق تاثیر میدهد و برخلاف ICP نیازی به جمع آوری تمام نقاط برای شروع ندارد، با این وجود هزینه محاسباتی بالایی دارد. از این رو در این مطالعه رویکرد جدید دو مرحلهای برای انطباق پیشنهاد میشود. الگوریتم پیشنهادی ترکیبی از ICP و UKF است که علاه بر فائق آمدن بر محدودیتهای ICP، بردار حالت UKF را بصورت دقیق مقداردهی میکند و زمان اجرای UKF را کاهش میدهد. الگوریتم دو مرحلهای بر روی دیتای گرفته شده از فانتوم تست میشود. نتایج نشان میدهد که الگوریتم پیشنهادی دقت الگوریتم ICPرا تا 23% و الگوریتم UKF را تا 13% در انطباق تصاویر فراصوت به سیتیبهبود میبخشد و زمان اجرای الگوریتم UKF را تا 60% کاهش میدهد.