مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک سلولی / مکانیک سلولی / مکانوبیولوژی
سید حجت سبزپوشان؛ زهرا دانش پرور
دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، صفحه 187-200
چکیده
مطالعة آریتمیهای قلبی به جلوگیری و درمان یکی از مهمترین عوامل مرگ انسانها کمک میکند. برای مطالعه آریتمیهای قلبی نیاز به مدلی از پتانسیل عمل سلولی است که علاوه بر نمایش فعالیت الکتریکی طبیعی سلول، قادر به نمایش رفتارهای غیر طبیعی آن نیز باشد. مدلهایی که تاکنون در این زمینه ارائه شده دارای جزئیات و حجم محاسباتی زیادی هستند ...
بیشتر
مطالعة آریتمیهای قلبی به جلوگیری و درمان یکی از مهمترین عوامل مرگ انسانها کمک میکند. برای مطالعه آریتمیهای قلبی نیاز به مدلی از پتانسیل عمل سلولی است که علاوه بر نمایش فعالیت الکتریکی طبیعی سلول، قادر به نمایش رفتارهای غیر طبیعی آن نیز باشد. مدلهایی که تاکنون در این زمینه ارائه شده دارای جزئیات و حجم محاسباتی زیادی هستند و این موضوع سبب کاهش سرعت شبیهسازی آنها شده است. در این مقاله مدل کمینهای با دو متغیر حالت ارائه شده است. این مدل علاوه بر نمایش خصوصیات طبیعی سلول بطنی مانند تحریکپذیری، شکل ظاهری پتانسیل عمل، خاصیت جبران و نمایش اثر محدود کردن جریانهای غشا، میتواند رفتار غیر طبیعی (EAD)را نیز شبیهسازی کند. این مدل ساختاری هدایتی (کندوکتانسی) دارد و شامل دو جریان برایند است که یکی نماینده کل جریانهای ورودی و دیگری نماینده کل جریانهای خروجی از سلول است. تنظیم پارامترهای مدل، با استفاده از الگوریتم تکرار شونده و معیار کمینه مجموع مربعات خطا انجام شده و گسترههای مستعد پارامترها برای بروز رفتار غیرطبیعی EADبا استفاده از روشهای تحلیل سیستمهای دینامیکی غیرخطی تعیین شده است. نتایج به دست آمده منطبق با یافتههای الکتروفیزیولوژیک است. سرعت شبیهسازی مدل مذکور در آرایهای تکبعدی از ده سلول، در مقایسه با مدلهای الکتروفیزیولوژیک، بین 34 تا 112 بار سریعتر تخمین زده شده است.
مقاله کامل پژوهشی
سعید حصارکی؛ مسعود حافظی اردکانی؛ کلثوم رجبی منور؛ حسین محمدی
دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، صفحه 201-207
چکیده
در این تحقیق اثر درجه حرارت و همچنین نسبت کلسیم به فسفر مواد اولیه بر نوع و مقدار فازهای تشکیل شده از روش سنتز به صورت واکنش حالت جامد بررسی شده است. کربنات کلسیم و دی کلسیم فسفات به عنوان مواد اولیه تهیه و با نسبتهای مختلف طوری مخلوط شدند که نسبت نهایی کلسیم به فسفر در بچ های مختلف بین 1.50 تا 1.67 بود. سپس هر یک از این مخلوطها در دمای ...
بیشتر
در این تحقیق اثر درجه حرارت و همچنین نسبت کلسیم به فسفر مواد اولیه بر نوع و مقدار فازهای تشکیل شده از روش سنتز به صورت واکنش حالت جامد بررسی شده است. کربنات کلسیم و دی کلسیم فسفات به عنوان مواد اولیه تهیه و با نسبتهای مختلف طوری مخلوط شدند که نسبت نهایی کلسیم به فسفر در بچ های مختلف بین 1.50 تا 1.67 بود. سپس هر یک از این مخلوطها در دمای 800 تا 1200 درجه سانتیگراد به مدت 3 ساعت حرارت دهی شدند. شناسایی فازها با روش XRD و ارزیابی کمی فازهای موجود در هر نمونه با روش RIR و استفاده از رابطه چانگ Chung انجام شد. نتایج نشان داد که در تمام نسبتها و دماهای مورد ارزیابی کمتر از 1100 درجه سانتی گراد بتا تری کلسیم فسفات فاز غالب است و هیدروکسی آپاتیت به عنوان فاز دوم در ترکیب حضور دارد. در نمونه هایی که در دمای 1200 درجه سانتیگراد حرارتدهی شدند فاز بتا تری کلسیم فسفات به مقدار قابل توجهی به آلفا تبدیل میشود و در نمونههایی که نسبت Ca/P در آنها 1.62 و1.67 است هیدروکسی آپاتیت فاز اصلی تشکیلدهنده ماده سنتز شده در این دما است.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
نیکتا جلایر؛ مجید باقری؛ مجید پولادیان
دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، صفحه 209-217
چکیده
پیشرفتهای اخیر در سیستمهای سهبعدی PETموجب شده قدرت تفکیک مکانی به مقدار 2-5 میلیمتری پهنای کامل نصف ماکسیمم (FWHM)برسد. با چنین رشدی در قدرت تفکیک فضایی حتی مقدار کمی از حرکت در تصویربرداری PETمنبعی مهم برای کاهش قدرت تفکیک به شمار میرود.در این پژوهش در سطحی وسیع به بازنگری و بحث الگوهای اصلاحی پیشرفته برای نمونههایی از حرکات ناخواسته ...
بیشتر
پیشرفتهای اخیر در سیستمهای سهبعدی PETموجب شده قدرت تفکیک مکانی به مقدار 2-5 میلیمتری پهنای کامل نصف ماکسیمم (FWHM)برسد. با چنین رشدی در قدرت تفکیک فضایی حتی مقدار کمی از حرکت در تصویربرداری PETمنبعی مهم برای کاهش قدرت تفکیک به شمار میرود.در این پژوهش در سطحی وسیع به بازنگری و بحث الگوهای اصلاحی پیشرفته برای نمونههایی از حرکات ناخواسته بیماران، حرکت بواسطه چرخههای قلبی و حرکت بواسطه چرخههای تنفسی پرداخته شده است. در ادامه با استفاده از NCATدو فانتوم زن و مرد طراحی شد. هدف از طراحی دو فانتوم مرد و زن مقایسه نتایج به دست آمده برای هر یک از آنها با توجه به ساختار متفاوتشان بود. سپس با واسطه نرمافزار Sim SETتصاویر PETبا در نظر گرفتن حرکت قفسه سینه و بدون در نظر گرفتن آن، برای چرخه تنفسی 4 ، 5 و6 ثانیه و برای هر دو فانتوم به طور جداگانه به دست آورده شد و در انتها مدل حرکتی بر مبنای چرخه تنفسی 5 ثانیه، با تبدیل موجک استخراج شد که حرکت ناشی از چرخه تنفسی و در نتیجه آرتیفکت ایجاد شده در تصویر را میتواند به نوعی اصلاح کند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان میدهد در فریمهای زمانی ابتدایی و انتهایی چرخه تنفسی، با توجه به اختلاف بسیار ناچیز بین تصاویر بدون حرکت و تصاویر دارای حرکت تنفسی، میرساند که مدل نتیجه بهتری را دربرنداشته است؛ حال آنکه در فریمهای زمانی دیگر مدل توانسته است تخمین مناسبی از حرکت را ارائه کند. تصاویر حاصل از مدل که منجر به حذف حرکت تنفسی شده، توانسته است در مقایسه با تصاویر دارای حرکت تنفسی شباهت بیشتری را چه از نظر مجموعه مربعات خطا و چه از نظر ضرایب همبستگی به تصویر بدون حرکت ارائه کند. در مقایسه با سایر روشهای موجود میتوان مشاهده کرد که مدل یاد شده علاوه بر ارائه تخمینی مناسب برای حرکت، از خطاهای ناشی از الصاق نشانگر و نیز به کار بردن سخت افزارهای پایش مبری است.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
ندا بهزادفر؛ حمید سلطانیانزاده
دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، صفحه 219-236
چکیده
تحلیل تومورهای مغزی در تصاویر چندپارامتری تشدید مغناطیسی امری مهم است. اگر کاربر این کار به صورت دستی انجام دهد، علاوه بر اتلاف زمان زیاد، سبب کاهش دقت و قابلیت تکرارپذیری تحلیل میشود. خودکار کردن این تحلیل به دلیل تنوع زیاد در ظاهر بافت توموری بیماران مختلف، ساختار پیچیده بافتهای توموری و همچنین شباهت بافتهای توموری و سالم ...
بیشتر
تحلیل تومورهای مغزی در تصاویر چندپارامتری تشدید مغناطیسی امری مهم است. اگر کاربر این کار به صورت دستی انجام دهد، علاوه بر اتلاف زمان زیاد، سبب کاهش دقت و قابلیت تکرارپذیری تحلیل میشود. خودکار کردن این تحلیل به دلیل تنوع زیاد در ظاهر بافت توموری بیماران مختلف، ساختار پیچیده بافتهای توموری و همچنین شباهت بافتهای توموری و سالم امری چالشبرانگیز است. در این مقاله راهکاری برای به حداقل رساندن نقش کاربر در تحلیل تصاویر تشدید مغناطیسی به منظور استخراج تومورهای مغزی Glioblastoma Multiform (GBM)- که از بدخیمترین انواع تومورهای مغزی هستند- ارائه شده است. در این مقاله، از 12 بیمار دارای تومور GBM تصویربرداری به عمل آمد. سپس با استفاده از روشی مستقل از کاربر و بدون نیاز به پارامترهای ابتدایی، ناحیة توموری از تصاویر با وزن T1 بعد از تزیق ماده حاجب Gd، با دقت زیادی استخراج شد. در روش ارائه شده در هیچ مرحلهای به حضور کاربر نیاز نیست و تمام پیکسلهای ناحیة روشن ((Gd-enhanced بدون توجه به محل ابتدایی آنها استخراج میشوند. مقایسة ناحیة Gd-enhanced استخراج شده در این روش با ناحیة انتخاب شده توسط فردی ماهر نشاندهندة کارایی زیاد روش است (R2= 0.97). به منظور ارزیابی روش پیشنهادی در کاربردی عملی، از آن در پیشبینی آثار درمان تومورهای مغزی GBM با استفاده از بواسیزوماب استفاده شد. بواسیزوماب (Bevacizumab) یکی از داروهایی است که به دلیل توانایی زیاد در متوقف کردن رشد تومور و حتی کاهش اندازه تومور به آن بسیار توجه شده است. در این راستا از 12 بیمار دارای تومور GBM در مرحله قبل و مدتی پس از درمان تصویربرداری به عمل آمد. میزان کاهش نسبی حجم ناحیة Gd-enhanced استخراج شده در تصاویر با وزن T1 بعد از تزیق ماده حاجب Gd، معیاری از پاسخ بیماران به دارو در نظر گرفته شد. سپس با استفاده از طبقهبندیکننده KNN تصاویر سری اول به اجزای ماده سفید، ماده خاکستری و مایع مغزی- نخاعی تجزیه شدند و از آنها برای تشکیل تصاویر ویژه استفاده شد. این کار سبب حذف نقش کاربر در تشکیل تصاویر ویژه و افزایش قابلیت تکرارپذیری روش شد. در ادامه با استفاده از تحلیل هیستوگرام، ویژگیهای مناسب از ناحیة Gd-enhanced استخراج شدند؛ سپس معادلات پیشگویی پاسخ بیماران به داروی مذکور برحسب ویژگیهای به دست آمده در قسمت قبل محاسبه شدند. در بهترین حالت ضریب همبستگی 0.91 به دست آمد که نشاندهندة امکان پیشبینی نتیجة درمان بواسیزوماب برای بیماران دارای GBM با استفاده از تصاویر تشدید مغناطیسی در روشی با حداقل نقش کاربر است. مقایسة نتایج به دست آمده در این روش با پژوهشهای قبلی نشاندهندة کارایی زیاد روش در کنار مستقل بودن آن از کاربر است.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
پدارم مسائلی؛ حمید بهنام؛ زهرا علیزاده ثانی؛ احمد شالباف
دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، صفحه 237-254
چکیده
بیماری عروق تغذیهکننده قلب (عروق کرونر) عامل بیش از نیمی از مرگهای ناشی از بیماریهای قلبی و عروقی و بزرگترین بیماری کشنده درجهان است. بدیهی است شناسایی اولیه، روشی عالی برای کنترل بیماری این عروق است که با اندازهگیری و امتیازبندی حرکت عمومی و ناحیهای بطن چپ قلب (عادی،کمحرکت و بیحرکت) تشخیص داده میشود. متداولترین روش ...
بیشتر
بیماری عروق تغذیهکننده قلب (عروق کرونر) عامل بیش از نیمی از مرگهای ناشی از بیماریهای قلبی و عروقی و بزرگترین بیماری کشنده درجهان است. بدیهی است شناسایی اولیه، روشی عالی برای کنترل بیماری این عروق است که با اندازهگیری و امتیازبندی حرکت عمومی و ناحیهای بطن چپ قلب (عادی،کمحرکت و بیحرکت) تشخیص داده میشود. متداولترین روش تصویربرداری از قلب به کمک امواج فراصوت است که اکوکاردیوگرافی نامیده میشود. با استفاده از این روش میتوان نمایی دقیق را از دیوارههای قلبی ، دریچهها و ابتدای سرخرگهای بزرگ بدست آورد. به دلیل دوره آموزشی طولانی برای تفسیر این تصاویر، زمانبر بودن و ایجاد خطا در روشهای دستی، نیاز به یک روش تحلیل خودکار بسیار احساس میشود. به منظور دستیابی به این هدف، در این مقاله به محاسبه میدان جابهجایی حرکت قلبی در چرخهای از تصاویر دوبعدی اکوکاردیوگرافی پرداخته شده است. برای انجام این کار فریمی به عنوان مرجع انتخاب شد و سپس تمام تصاویر در یک چرخه با استفاده از معادلهای ریاضی به آن نگاشته شد و با استفاده از آن میدان جابهجایی حرکت قلبی در چرخه تخمین زده شد. ایده اصلی پیدا کردن مدل پارامتری مکانی-زمانی نیمه محلی برای تغییر شکل ایجاد شده در یک چرخه قلبی با تطبیق غیرصلب با استفاده از توابع بی اسپلاین، به عنوان یک مسأله بهینهسازی است که به طور مؤثر تفاوت ناشی از حرکت را با کمینه کردن تفاوت بین فریم جاری و فریم مرجع، تصحیح میکند. دقت تخمین حرکت با استفاده از فاکتور مجموع مربعات تفاضل اندازهگیری شد. از الگوریتم کاهش دهنده گرادیان شیب دار و روش چنددقتی نیز برای بدست آوردن ضرایب در مدل حرکتی استفاده شد. دقت روش مطرح شده با استفاده از یک توالی شبیهسازی شده چرخه قلبی واقع گرایانه با نرم افزار Field IIارزیابی شد. این الگوریتمبرای تحلیل ناحیهای بطن چپ به صورت بالینی به کار برده شد و پارامترهای جابهجایی و مقدار آستانه برای امتیازدهی هر بخش استخراج شد. این الگوریتم تفاوت قابل ملاحظهای را بین بخشی از قلب سالم و قلب دچار بیماری نشان میدهد که نشاندهنده کاربردهای بالینی روش ارائه شده است.
مقاله کامل پژوهشی
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
حسین قاسمی؛ محمدسعید سعیدی؛ بهار فیروزآبادی
دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، صفحه 255-264
چکیده
ساختار مجاری هوایی دستگاه تنفسی انسان پیچیده و در عین حال کاملاً متغیر است. بسیاری از مواد درمانی که به منظور درمان بیماریهای ریوی استفاده میشوند، بصورت ذرات ائروسل وارد مجاری هوایی ریه میشوند. چنین فرایند درمانی نیازمند حرکت و جذب ذرات در نواحی مشخصی از ریه است. در مطالعه حاضر، مدل شامل سه نسل اول از مجاری هوایی هدایتی دستگاه ...
بیشتر
ساختار مجاری هوایی دستگاه تنفسی انسان پیچیده و در عین حال کاملاً متغیر است. بسیاری از مواد درمانی که به منظور درمان بیماریهای ریوی استفاده میشوند، بصورت ذرات ائروسل وارد مجاری هوایی ریه میشوند. چنین فرایند درمانی نیازمند حرکت و جذب ذرات در نواحی مشخصی از ریه است. در مطالعه حاضر، مدل شامل سه نسل اول از مجاری هوایی هدایتی دستگاه تنفسی انسان بر اساس اطلاعات مدل هورسفیلد، ساخته شده است. با استفاده از روش تولید شبکه ساختاریافته برای مدلهای پیچیده، به منظور افزایش دقت و کاهش هزینههای محاسباتی، برای این مدل -که مدلی نامتقارن و پیچیده است- شبکه ساختاریافته تولید شد. جریان آرام و سهبعدی به ازای دبی lit/s0.18 و lit/s0.41 در ورودی مدل مطالعه شد. این محدوده دبی به منظور آرام ماندن جریان انتخاب شد که مربوط به حالت استراحت تا فعالیت سبک انسان است. الگوی سرعت یکنواخت در حالت پایا شرط مرزی ورودی مسأله است. توزیع ذرات بر اساس الگوی سرعت اولیه ورودی با تعداد ذرات 18000 عدد استفاده شده است. به منظور مطالعه حرکت و جذب ذرات از عدد بی بعد استوکس استفاده شد. مسأله برای رینولدزهای 800، 1201، 1486 و 1800 و در اعداد استوکس مختلف 0.025، 0.051، 0.076 و 0.102 حل شد. به منظور کاهش آثار شرط مرزی بالادست و پاییندست، مطالعه برای نسل دوم مجاری انجام شد. برای حل میدان جریان از نرمافزار فلوئنت و برای ردیابی ذرات از کد ردیاب نوشته شده، استفاده شد. در نهایت رابطهای برای راندمان کلی جذب ذرات در نسل دوم مجاری بر اساس اعداد بی بعد رینولدز و استوکس به دست آمد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
محسن محمد ولیئی؛ علی محلوجیفر
دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، صفحه 265-276
چکیده
همواره سرعت بخشیدن روند رساندن اطلاعات به کارگروه مراقبت پزشکی از مهمترین اهدافی است که به منظور افزایش بازده تشخیص و درمان دنبال میشود. امروزه با دستیابی به فناوریهای جدید انتقال اطلاعات و با توجه به وجود محدودیتهایی در روشهای قدیم، بکارگیری این فرایندها روز به روز در حال گسترش است. در این تحقیق پیشنهاد شده است برای انتقال ...
بیشتر
همواره سرعت بخشیدن روند رساندن اطلاعات به کارگروه مراقبت پزشکی از مهمترین اهدافی است که به منظور افزایش بازده تشخیص و درمان دنبال میشود. امروزه با دستیابی به فناوریهای جدید انتقال اطلاعات و با توجه به وجود محدودیتهایی در روشهای قدیم، بکارگیری این فرایندها روز به روز در حال گسترش است. در این تحقیق پیشنهاد شده است برای انتقال سیگنال الکتروکاردیوگرام ابتدا سیگنال را به صورت دنبالهای از ضرایب کد کرده، سپس از بلوتوث برای انتقال این ضرایب از دستگاه مبدأ به دستگاه مقصد استفاده شود. کد کردن سیگنال در ذخیرهسازی و ارسال تأثیر بسزایی دارد. این دنباله ضرایب شامل تعداد نمونههای سیگنال،تعداد اختلافهای تأثیرگذار، محل وقوع و مقدار آنها، تعداد و نوع اکسترممها و نیز محل وقوع آنها است؛ که در این پژوهش برای اولین بار ارائه شده است. برای تکمیل عملیات از کدینگ حسابی به عنوان کدینگ مکمل استفاده شده، به طوری که ورودی آن دنباله ضرایب استخراج شده و خروجی آن کدهای حسابی دنباله است. برخلاف اکثر روشهای موجود، در روش پیشنهادی هر نمونه در خروجی تولید شده در یک بایت ذخیره و ارسال میشود که این موضوع در همگامسازی بستههای ارسالی با سختافزار مورد استفاده، تأثیر زیادی دارد. برای انتقال ضرایب کدینگ از ماژولهای بلوتوث SD-200 محصول شرکت سِنا، (از معتبرترین تولیدکنندگان ماژولهای بیسیم) استفاده شد. ضرایب استخراج شده از فرستنده ارسال، و با گیرنده دریافت شد؛ سپس سیگنال اولیه بازسازی شد. به منظور آزمون و ارزیابی روش، از بانک اطلاعاتMIT-BIH استفاده شد. با استفاده از روش پیشنهادی، برای میانگین خطای مجذور مربعات تفاضلی 5.93٪، میانگین نرخ فشردهسازی برابر 8.69 و میانگین همبستگی عرضی برابر 99.8٪ و برای میانگین خطای 10.21٪، میانگین نرخ فشردهسازی برابر 13.03 و میانگین همبستگی عرضی برابر 99.47٪ بود.
یادداشت کوتاه پژوهشی
زهرا السادات حسینی؛ محدثه عربگری صومعه سفلی؛ علی فرمند؛ لیلی سادات گلدوزیان؛ حمیدرضا مقاری؛ سارا آقاجری؛ ادموند زاهدی
دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، صفحه 277-285
چکیده
در این مقاله به شرح سیستمی پرداخته شده است که دستیابی به آهنگ تنفس و ضربان قلب بیماران به صورت بیسیم را میسر میکند. بدین منظور از سیگنال حجمنگار نوری (PPG) نوک انگشتی استفاده شده است. سیگنال PPG با استفاده از پروب متصل به انگشت بیمار ثبت شده؛ پس از عبور از بخش پردازشگر با فرستنده به صورت بیسیم به بخش گیرنده ارسال میشود. ...
بیشتر
در این مقاله به شرح سیستمی پرداخته شده است که دستیابی به آهنگ تنفس و ضربان قلب بیماران به صورت بیسیم را میسر میکند. بدین منظور از سیگنال حجمنگار نوری (PPG) نوک انگشتی استفاده شده است. سیگنال PPG با استفاده از پروب متصل به انگشت بیمار ثبت شده؛ پس از عبور از بخش پردازشگر با فرستنده به صورت بیسیم به بخش گیرنده ارسال میشود. در مجموع 16 واحد فرستنده در آن واحد میتوانند دادههای خود را از طریق یک گیرنده مشترک به رایانه مرکزی ارسال کنند. رایانه مرکزی، آهنگهای ضربان قلب وتنفس هر بیمار را استخراج میکند و از طریق صفحه نمایش، نشان میدهد.