مقاله کامل پژوهشی
جراحی رباتیک
مرضیه سعیدیراد؛ حیدرعلی طالبی؛ محمد زارعینژاد؛ محمدرضا دهقان
دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، صفحه 287-296
چکیده
شبیهسازی بیدرنگ برای نشان دادن رفتار واقعی بافت نرم به مدلهای بیومکانیک دقیقی نیاز دارد که دارای محاسبات سریع باشد. این مدلها در خدمت کاربردهایی از جمله تشخیص پزشکی، برنامهریزی و آموزش جراحی است. یکی از چالشها در شبیهسازی عمل جراحی، برش بافت نرم است که به تغییرات ساختار هندسی و مشبندی مجدد عناصر در زمان بصورت آنی نیاز ...
بیشتر
شبیهسازی بیدرنگ برای نشان دادن رفتار واقعی بافت نرم به مدلهای بیومکانیک دقیقی نیاز دارد که دارای محاسبات سریع باشد. این مدلها در خدمت کاربردهایی از جمله تشخیص پزشکی، برنامهریزی و آموزش جراحی است. یکی از چالشها در شبیهسازی عمل جراحی، برش بافت نرم است که به تغییرات ساختار هندسی و مشبندی مجدد عناصر در زمان بصورت آنی نیاز دارد. در این مقاله الگوریتم برشی با توجه به تحلیل هندسی بافت پیشنهاد شده است به طوری که تعداد درجات آزادی کمی تولید کرده و شبیهسازی پایدارتری را با آسیب کمتر به بافت نشان میدهد. با توجه به نتایج حاصل از شبیهسازی، الگوریتم پیشنهادی از سرعت نسبتاً زیادی برخوردار است. علاوه بر الگوریتم پیشنهادی برش، روش نگاشتی پیشنهاد شده است که ارتباط بین مدل فیزیکی عناصر و مشبندی بصری و برخورد را برقرار ساخته و عمل جراحی واقعیتری را نشان میدهد. در این مقاله برای به دست آوردن نتایج قابل اعتماد، از مدل فیزیکی، دقیق و محاسباتی اجزای محدود استفاده شده است. روش اجزای محدود برای پایداری، دقت و عملکرد کافی در شبیهسازی آنی بهکار میرود. الگوریتم پیشنهادی در محیط شبیهسازی SOFAبرای بافت نرم سهبعدی توموری شکل ارزیابی شده است.
مقاله کامل پژوهشی
ندا کبودوند؛ فرزاد توحیدخواه؛ بهزاد ایروانی؛ شهریار غریبزاده
دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، صفحه 297-310
چکیده
سیستم اعصاب مرکزی (CNS) برای تضمین انعطافپذیری و پایداری حرکات، تعداد زیادی از مفاصل و عضلات را به کار میگیرد. هنوز به وضوح مشخص نیست که CNSچگونه مسأل پیچیدة کنترل حرکات را حل میکند. نظریة کنترل پودمانی یکی از موفقترین نظریههای مطرح شده در کنترل حرکت است. بر اساس این نظریه، برخی پایههای حرکتی (مانند سینرجیهای عضلانی) ...
بیشتر
سیستم اعصاب مرکزی (CNS) برای تضمین انعطافپذیری و پایداری حرکات، تعداد زیادی از مفاصل و عضلات را به کار میگیرد. هنوز به وضوح مشخص نیست که CNSچگونه مسأل پیچیدة کنترل حرکات را حل میکند. نظریة کنترل پودمانی یکی از موفقترین نظریههای مطرح شده در کنترل حرکت است. بر اساس این نظریه، برخی پایههای حرکتی (مانند سینرجیهای عضلانی) واحدهای سازندة حرکات بوده؛ با ترکیب آنها طیف وسیعی از حرکات تولید میشود. از معروفترین روشها برای استخراج سینرجیهای عضلانی از سیگنالهای الکترومایوگرام (EMG) عضلات، روش تجزیه نامنفی ماتریسی (NMF) است. در حرکات رسندة دست در صفحة عمودی، به علت حذف مؤلفة تونیک از سیگنال EMG، روش استاندارد NMFبرای استخراج سینرجیهای عضلانی کارایی ندارد. در این مقاله، روش اصلاح شدة NMF، به نام semi-NMF،برای حل این مشکل به کار گرفته شد. از سوی دیگر، برای بهبود دقت تخمین سینرجیها و نیز رسیدن به پاسخی یکتا برای حل مسأله بهینهسازی در مدل پیشنهادی، در این مقاله از روش HALSاستفاده شده است. الگوریتم پیشنهادی به EMGهای ثبت شده در حرکت رسندة دست در صفحة جلویی شخص، اعمال شد. نتایج، بهبود قابل توجهی در دقت سینرجیهای تخمین زده شده و به خصوص تکرارپذیری استخراج سینرجیها را نشان دادند. همچنین سینرجیهای استخراج شده از نظر فیزیولوژیک قابل توجیه بودند.
مقاله کامل پژوهشی
داریوش نظری نسب؛ علیرضا میرباقری؛ فرزام فرهمند؛ الناز افشاری
دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، صفحه 311-319
چکیده
در جراحی لاپاراسکوپی، امکان لمس مستقیم بافتهای ناحیه جراحی برای جراح وجود ندارد و در نتیجه جراح نمیتواند با استفاده از حس لامسه، رفتار مکانیکی بافت را ارزیابی کند و وضعیت سلامت یا بیماری آنرا تمیز دهد. علاوه بر این مشخصات بیومکانیکی بافتهای نرم داخل شکمی در حالت زنده از جمله دادههای اصلی مورد نیاز برای نرمافزارهای شبیهساز ...
بیشتر
در جراحی لاپاراسکوپی، امکان لمس مستقیم بافتهای ناحیه جراحی برای جراح وجود ندارد و در نتیجه جراح نمیتواند با استفاده از حس لامسه، رفتار مکانیکی بافت را ارزیابی کند و وضعیت سلامت یا بیماری آنرا تمیز دهد. علاوه بر این مشخصات بیومکانیکی بافتهای نرم داخل شکمی در حالت زنده از جمله دادههای اصلی مورد نیاز برای نرمافزارهای شبیهساز جراحی هستند. این پژوهش به منظور طراحی و تحلیل ابزار رباتیکی جدیدی انجام شده است که بتواند با گرفتن و فشردن بافتهای نرم و حجیم درون شکمی دادههای نیرو- جابهجایی آنها را استخراج کند. ابزار طراحی شده همانند دستی رباتیک با دو انگشت است که با استفاده از یک مکانیزم متوازی الاضلاعی باز و بسته میشود. به منظور جلوگیری از حرکت افقی انگشتان و عدم لغزش ابزار روی بافت در ناحیه تماس، از یک مکانیزم ترکیبی با دو لغزنده مرتبط و یک بادامک جبرانساز استفاده شده است. نتایج تحلیل سینماتیک نشاندهندة کارایی مکانیزم طراحی شده برای حرکت خالص قائم انگشتان به صورت موازی با یکدیگر است. همچنین نتایج تحلیل دینامیک پس از بهینهسازی ابعاد مکانیزم حاکی از نیروی عملگر حداکثر 65 نیوتن برای اعمال نیروی فشاری 10 نیوتنی به بافت است که در زوایای میانی بسته شدن ابزار رخ میدهد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
نسرین شعوری؛ سید محمد فیروزآبادی؛ کامبیز بدیع
دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، صفحه 321-331
چکیده
در این مقاله، تفاوت سیگنالهای EEGنوزده کاناله دو گروه از افراد نقاش و غیرنقاش در هنگام مشاهده و تجسّم ذهنی تصویر و در حین استراحت از نظر نمای مقیاس بررسی شده است. با توجه به نتایج به دست آمده مشاهده شده است که نماهای مقیاس در افراد نقاش به صورت معنیداری بیشتر از افراد غیرنقاش در هر سه حالت مشاهده، تجسّم ذهنی و استراحت است. در نتیجه ...
بیشتر
در این مقاله، تفاوت سیگنالهای EEGنوزده کاناله دو گروه از افراد نقاش و غیرنقاش در هنگام مشاهده و تجسّم ذهنی تصویر و در حین استراحت از نظر نمای مقیاس بررسی شده است. با توجه به نتایج به دست آمده مشاهده شده است که نماهای مقیاس در افراد نقاش به صورت معنیداری بیشتر از افراد غیرنقاش در هر سه حالت مشاهده، تجسّم ذهنی و استراحت است. در نتیجه نماهای مقیاس میتواند اثر داشتن تخصص هنری را در سیگنال مغزی نشان دهد. علاوه بر آن تفاوت معنیداری بین نماهای مقیاس مربوط به دو فعالیت مشاهده و تجسّم دو گروه مشاهده نشده است. این مسأله فعالشدن مراکز نورونی مشابه در هنگام مشاهده و تجسّم یک تصویر را نشان میدهد. در نهایت دو گروه به وسیله نماهای مقیاس کانال C4و شبکه NeauralGasدر حالت استراحت و در هنگام مشاهده و تجسّم به ترتیب با میانگین صحت تشخیص50٪، 58.12٪و 70٪ طبقهبندی شدهاند. نتایج طبقهبندی نشان داد تفکیکپذیری دو گروه به وسیله نمای مقیاس در حین انجام فعالیت شناختی یکسان، کاهش مییابد.
مقاله کامل پژوهشی
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.
مقاله کامل پژوهشی
ارتز و پروتز
مصطفی لشگری؛ فرزان قالیچی؛ بهنام میرزاکوچکی
دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، صفحه 341-349
چکیده
به دلیل پیچیدگیها و عوامل مختلفی که بر ارتودنسی مؤثر هستند، متخصصان ارتودنسی در صدد مطالعه مکانیزم حرکت دندان از قبیل تعیین رابطه بین اندازه نیروی اعمالی ...
بیشتر
به دلیل پیچیدگیها و عوامل مختلفی که بر ارتودنسی مؤثر هستند، متخصصان ارتودنسی در صدد مطالعه مکانیزم حرکت دندان از قبیل تعیین رابطه بین اندازه نیروی اعمالی و نرخ حرکت دندان در ارتودنسی هستند. در این میان وجود نیروی اصطکاک با مقدار نامعین در محل تماس درمان ارتودنسی را غیر قابل پیشبینی میکند. در این تحقیق براکت استاندارد بامدلهای براکت طراحی شده بر اساس گرد کردن لبههای خروجی سیم از شیار براکت، با توجه به زوایای موجود در شیار براکت، با دو نوع سیم ارتودنسی با مقطع مستطیل شکل و دایرهای مدلسازی شدند و اثر هندسههای مختلف بر توزیع تنش و نیروی اصطکاک با استفاده از روش اجزای محدود بررسی شده است. نتایج نشان داد در براکتهایی که دارای انحنای بیشتر در باله هستند، شدت توزیع تنش در محل تماس سیم و براکت در مقایسه با براکت استاندارد کاهش یافته است. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش انحنای باله مقدار اصطکاک در براکت با باله استوانهای در مقایسه با براکت استاندارد کاهش قابل توجه دارد و در مقایسه با براکتهای دارای انحنا، کمتر است. بررسی نتایج تفاوت اصطکاک در دو نوع سیم با مقطع گرد و مستطیلی، کاهش اصطکاک را در سیم مقطع دایرهای در مقایسه با سیم مقطع مستطیلی نشان داد و مطالعات قبلی را تأیید کرد. در نهایت با توجه به کاهش اصطکاک در براکتهایی با باله دارای انحنای بیشتر، طراحی این نوع براکت و استفاده از آن بمنظور کاهش اصطکاک مناسب به نظر میرسد.
مقاله کامل پژوهشی
انتقال هدفمند دارو / دارورسانی هوشمند
سید علی نقی احمدی؛ طاهره فنایی شیخالاسلامی؛ مهری مهرجو؛ مرتضی مالکی
دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، صفحه 351-360
چکیده
در این مقاله، کنترلکننده راه دور برای تحریک دقیق میکروپمپ قابل کاشت سیستم تحویل دارو در فرکانس 956 مگاهرتز، با تغذیه سرخود و با استفاده از زیرلایة پیزوالکتریک طراحی شده است. برای این منظور تأثیر زیرلایة لیتیوم نیوبیت در اندازه ولتاژ تحریک، نسبت سیگنال به نویز، تلفات جایگذاری، پهنای باند و قسمتهای حقیقی و موهومی ادمیتانس ...
بیشتر
در این مقاله، کنترلکننده راه دور برای تحریک دقیق میکروپمپ قابل کاشت سیستم تحویل دارو در فرکانس 956 مگاهرتز، با تغذیه سرخود و با استفاده از زیرلایة پیزوالکتریک طراحی شده است. برای این منظور تأثیر زیرلایة لیتیوم نیوبیت در اندازه ولتاژ تحریک، نسبت سیگنال به نویز، تلفات جایگذاری، پهنای باند و قسمتهای حقیقی و موهومی ادمیتانس قطعه بررسی شده است. نتایج محاسبات تحلیلی و شبیهسازی عددی قطعه، ولتاژ تحریک را برای زیرلایه پیزوالکتریک لیتیوم نیوبیت 5.8 ولت نشان میدهد. با افزایش فرکانس مرکزی تحریک، پهنای باند محاسبه شده 160 مگاهرتز است و ایمنی تحریک قطعه با کد بارکر تأمین میشود. با توجه به نتایج بدست آمده، نسبت سیگنال به نویز محاسبه شده 26.52 دسی بل است. تلفات جایگذاری محاسبه شده 2.1 دسی بلاست که مقداری قابل قبول بمنظور انتقال حداکثر توان است. جابهجایی بدست آمده از دیافراگم میکروپمپ با توجه به ولتاژ تحریک تولیدی از زیرلایه پیزوالکتریک، 9.3353 نانومتر است که آزادسازی دارو از مخزن میکروپمپ را مطمئن میسازد. در مجموع، نتایج محاسبات تحلیلی و شبیهسازی عددی، عملکرد مناسب قطعه طراحی شده را در تحریک قطعه تزریق دارو نشان میدهد.
یادداشت کوتاه پژوهشی
آنالیز حرکت انسان
محمدایمان مخلصپور اصفهانی؛ امید زبیری؛ علی اکبری؛ بهزاد مشیری؛ محمد پرنیانپور
دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، صفحه 361-369
چکیده
سیستمهای اندازهگیری پوشیدنی تأثیر بسزایی بر بیومکانیک حرکت انسان دارند. این سیستمها قادرند بر حرکات انسان در هنگام فعالیتهای روزانه نظارت کرده؛ برای بدست آوردن پارامترهای مهم سینماتیک این حرکات را تحلیل کنند. در دهة اخیر محققان برای ساخت سیستمهای پوشیدنی اندازهگیری حرکت انسان از حسگرهای اینرسی کمک گرفتهاند. در این مقاله ...
بیشتر
سیستمهای اندازهگیری پوشیدنی تأثیر بسزایی بر بیومکانیک حرکت انسان دارند. این سیستمها قادرند بر حرکات انسان در هنگام فعالیتهای روزانه نظارت کرده؛ برای بدست آوردن پارامترهای مهم سینماتیک این حرکات را تحلیل کنند. در دهة اخیر محققان برای ساخت سیستمهای پوشیدنی اندازهگیری حرکت انسان از حسگرهای اینرسی کمک گرفتهاند. در این مقاله سیستم اندازهگیری حرکت انسان (SHARIF-HMIS) طراحی و ساخته شده است. این سیستم شامل حسگرهای اینرسی، لباس قابل کشش و واحد ذخیرة اطلاعات است. در این سیستم حسگرها و واحد ذخیرة اطلاعات بر بدن نصب شده؛ قادر خواهد بود اطلاعات حرکتی انسان را در محیطهای خانگی و یا صنعتی ذخیره و تحلیل کند. از مهمترین ویژگیهای این سیستم، قیمت ارزان، وزن کم آن، قابل پوشیدن بودن و زمان طولانی ذخیرة اطلاعات (حدود 8 ساعت) هستند. همچنین نرمافزاری مخصوص این سیستم طراحی شده است تا از طریق آن اطلاعات حسگرها در رایانه دریافت، ذخیره و تحلیل شود.