مقاله کامل پژوهشی
آنالیز حرکت انسان
محمد هادی هنرور؛ فاطمه اکبری فر؛ مصطفی حاج لطفعلیان
دوره 15، شماره 1 ، بهار 1400
چکیده
یافتن موقعیت مرکز دوران برای تعریف محور آناتومیکیِ سیستم اسکلتی و در مطالعات بیومکانیکی برای محاسبه‌ی کینماتیک مفاصل ضروری است. برای این منظور می‌توان از روش‌های پیش‌بین و عملکردی استفاده کرد. در روش‌های پیش‌بین از معادلات رگرسیونی حاصل از اندازه‌گیری‌های آنتروپومتریکی و در روش‌های عملکردی از حرکت نسبی اندام‌های مجاور مفصل ...
بیشتر
یافتن موقعیت مرکز دوران برای تعریف محور آناتومیکیِ سیستم اسکلتی و در مطالعات بیومکانیکی برای محاسبه‌ی کینماتیک مفاصل ضروری است. برای این منظور می‌توان از روش‌های پیش‌بین و عملکردی استفاده کرد. در روش‌های پیش‌بین از معادلات رگرسیونی حاصل از اندازه‌گیری‌های آنتروپومتریکی و در روش‌های عملکردی از حرکت نسبی اندام‌های مجاور مفصل برای یافتن مرکز آنی دوران استفاده می‌شود. هدف از این مطالعه فرموله کردن الگوریتم برازش دایره به‌عنوان روشی عملیاتی با دو روش حل تحلیلی و بهینه‌سازی بود. به منظور ارزیابی الگوریتم، تحلیل خطا به دو روش تحلیلی و عددی صورت گرفت و عوامل موثر در خطای تخمین موقعیت مرکز دوران همچون انحراف از معیار خطای سیستم داده‌برداری (σ)، زاویه دوران (α) و فاصله نشان‌گر از مرکز دوران (r)، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج وجود همبستگی بالا (r = 0.99) بین دو روش حل تحلیلی و عددی را نشان داد که صحت تحلیل خطا را به اثبات رساند. از بین دو روش حل تحلیلی و بهینه‌سازی که در این مطالعه بررسی شد، روش بهینه‌سازی با توجه به دقت تخمین مطلوب‌تر در مقادیر پایین α، تاثیر پذیری کمتر در مقادیر بالای σ و سرعت بالا در حل مسئله، می‌تواند در مطالعات بیومکانیکی برای بازسازی حرکات انسان مورد توجه قرار گیرد. با گسترش استفاده از روش‌های عملکردی می‌توان نیاز به مارکرگذاریِ نشانه‌های آناتومیک را از بین برد و زمینه‌ساز تحولی جدید در داده‌برداری حرکتی شد.
مقاله کامل پژوهشی
دستگاه‌های بیومکانیکی
مهدی بامداد؛ محمد خاوری
دوره 15، شماره 1 ، بهار 1400، صفحه 11-20
چکیده
امروزه یکی از وسیله‌های موثر برای بازگردانی قوای حرکتی و ماهیچه‌ای بیماران استفاده از تمرینات دوچرخه ثابت و عمل پدال‌زنی است. در این پژوهش با طراحی، پیاده‌سازی کنترلی و ساخت یک دوچرخه تمرینی هوشمند، انجام دو روش تمرینی-درمانی در حوزه توانبخشی اندام-های پایین تنه امکان‌پذیر شده است. بیمار با توجه به میزان آسیب دیدگی در یکی از دو ...
بیشتر
امروزه یکی از وسیله‌های موثر برای بازگردانی قوای حرکتی و ماهیچه‌ای بیماران استفاده از تمرینات دوچرخه ثابت و عمل پدال‌زنی است. در این پژوهش با طراحی، پیاده‌سازی کنترلی و ساخت یک دوچرخه تمرینی هوشمند، انجام دو روش تمرینی-درمانی در حوزه توانبخشی اندام-های پایین تنه امکان‌پذیر شده است. بیمار با توجه به میزان آسیب دیدگی در یکی از دو گروه تمرینی غیرفعال و یا کمک فعال جای می‌گیرد. در برنامه تمرینی غیرفعال بیمار قوای لازم برای پدال زدن روی دوچرخه را به خوبی دارا نمی‌باشد، بنابراین موتور به کمک وی می‌آید و تمام بار رسیدن به یک سرعت پدال زنی مشخص را برعهده می‌گیرد. پای بیمار در این برنامه با سرعت ثابتی که بالاتر از توانایی وی در پدال زدن آن سرعت است، به صورت اجباری می‌چرخد. در برنامه تمرینی کمک فعال که بیمار توانایی بالاتری از حالت اول درمانی پیدا کرده است، هدف همان پدال زنی بیمار در یک سرعت مشخص است با این تفاوت که وی توانایی نیرو وارد کردن را نیز دارد. میزان کمک رسانی موتور در این روش را مقدار نیروی اعمالی بیمار مشخص می‌کند. در این پژوهش تئوری کنترلی برای این دو روش درمانی و این دوچرخه، طراحی و ارائه می‌گردد. کنترل سرعت نیز با استفاده از بازخوردهای نیرویی و سرعتی صورت می‌گیرد. نتایج تجربی و تئوری نشان دادند پیاده‌سازی و تجهیز دوچرخه ثابت با روش گفته شده، پژوهش را به اهداف کنترل سرعتی برای استفاده توانبخشی رسانده است. در نهایت نتایج تجربی دقت متوسط 98.71% برای روش غیرفعال در نمونه تست گزارش شده در این پژوهش و 98.24% برای شش تست پس از رسیدن سرعت به حالت ماندگار را نشان می‌دهند. همچنین این نتایج برای حالت کمک فعال 96.33% برای تست گزارش شده و 95.59% برای چهار تست در رسیدن به سرعت مطلوب پدال زنی می‌باشد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنال‌های حیاتی
بهناز شیخ الاسلامی؛ قاسم صادقی بجستانی؛ رضا یعقوبی کریموی؛ ریحانه ظریفیان
دوره 15، شماره 1 ، بهار 1400، صفحه 21-30
چکیده
اختلال کم‌توجهی/بیش فعالی (ADHD) یک اختلال رشدی عصبی است که می‌تواند در افراد با سنین مختلف در جامعه، به‌خصوص گروه کودکان ایجاد شود و سبب تغییر در رفتار آنها شود. مطالعات گذشته اغلب بر روی پردازش های حوزه فرکانسی و یا جنبه‌های دینامیک غیر خطی سیگنال‌های EEG از قبیل بعد همبستگی، بعد فرکتال، نمای لیاپانوف، آنتروپی و نرخ بازگشت فرایندهای ...
بیشتر
اختلال کم‌توجهی/بیش فعالی (ADHD) یک اختلال رشدی عصبی است که می‌تواند در افراد با سنین مختلف در جامعه، به‌خصوص گروه کودکان ایجاد شود و سبب تغییر در رفتار آنها شود. مطالعات گذشته اغلب بر روی پردازش های حوزه فرکانسی و یا جنبه‌های دینامیک غیر خطی سیگنال‌های EEG از قبیل بعد همبستگی، بعد فرکتال، نمای لیاپانوف، آنتروپی و نرخ بازگشت فرایندهای مغزی برای تفکیک افراد مبتلا به ADHD متمرکز بوده‌اند. در این مطالعه ما با استفاده از قطاع های شعاعی پوانکاره در فضای فاز سیگنال های EEG افراد مبتلا به ADHD و افراد سالم در دو گروه خردسالان و بزرگسالان و مرتب سازی این فضا و همچنین استخراج ویژگی های هندسی مختلف، دیدگاه متفاوتی از میزان پیچیدگی فعالیت های مغزی و سطح پویایی افراد مبتلا به ADHD در مقایسه با افراد سالم را ارائه میکنیم و به ارزیابی حجم بستر نوسان سیگنال EEG می‌پردازیم. در نهایت ما با ارزیابی ویژگی های استخراج شده و استفاده از الگوریتم SFS بر مبنای طبقه بندی کننده RBF-SVM توانستیم به تفکیک افراد مبتلا به ADHD از افراد سالم در دو گروه خردسالان و بزرگسالان، به ترتیب با صحت (2/04±93/20) و (1/13±95/60) دست یابیم. نتایج این تحقیق نشان داد حجم بستر نوسان سیگنال EEG افراد مبتلا به ADHD نسبت به افراد سالم به‌طور قابل توجهی بیشتر بوده است که این موضوع بیانگر افزایش میزان پویایی و در نتیجه کاهش میزان پیچیدگی فعالیت های مغزی در این افراد است. همچنین در این پژوهش مشخص شد افزایش حجم بستر نوسان سیگنال‌های EEG در کودکان نسبت به بزگسالان بیشتر است که این موضوع نشان‌دهنده افزایش سطح پویایی کودکان نسبت به بزرگسالان می‌باشد. بنابراین می‌توان ADHD و سن را دو عامل مهم در افزایش حجم بستر نوسان سیگنال EEG معرفی کرد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
محمد رضا رضاییان
دوره 15، شماره 1 ، بهار 1400، صفحه 31-40
چکیده
تصویربرداری مولکولی به روش تشدید مغناطیسی با ردیابی عامل‌های کنتراست که اساس آن بر پایه تشدید مغناطیسی هسته‌ای بنا نهاده شده، به دلیل رزولوشن مکانی مناسب و فناوری بی-ضرر به عنوان یک روش نوین تشخیصی آناتومی و عملکردی در کاربردهای مختلف پزشکی مورد توجه است. در اسکنر تشدید مغناطیسی با اعمال پالس اشباع الکترومغناطیسی عمدتا مستطیلی، ...
بیشتر
تصویربرداری مولکولی به روش تشدید مغناطیسی با ردیابی عامل‌های کنتراست که اساس آن بر پایه تشدید مغناطیسی هسته‌ای بنا نهاده شده، به دلیل رزولوشن مکانی مناسب و فناوری بی-ضرر به عنوان یک روش نوین تشخیصی آناتومی و عملکردی در کاربردهای مختلف پزشکی مورد توجه است. در اسکنر تشدید مغناطیسی با اعمال پالس اشباع الکترومغناطیسی عمدتا مستطیلی، طیف اسپکتروسکوپی معروف به طیف Z حاصل می‌شود. در فرکانس‌هایی متناظر با فرکانس لارمور در طیف Z دامنه‌هایی ناشی از اشباع مستقیم آب و عامل‌های کنتراست که معرف اثر انتقال اشباع به واسطه تبادل شیمیایی (CEST) است، ایجاد می‌گردند. پدیده شیفت شیمیایی، ناهمگنی میدان مغناطیسی و نویز موجود در حین فرآیند تصویربرداری ضمن تغییر موقعیت فرکانس‌های لارمور در طیف Z، منجر به مخدوش شدن اثر CEST می‌شوند. عمدتا اثر این نویز با توزیع رایسین که در حالت حدی مطابق با توزیع گوسی است، مدل می‌شود. در این مقاله روش کارآمدی جهت کاهش نویز از طیف Z و آشکارسازی پوش اثر CEST ارایه می‌گردد. نویز‌زدایی، با استفاده از خروجی مدل تحلیلی ناشی از حل معادلات بلاخ-مک‌کانل و آشکارسازی اثر CEST از طریق محاسبه تابع درستنمایی بیزین صورت می‌گیرد. بررسی کارآیی روش پیشنهادی برای حذف نویز و آشکارسازی اثر CEST بر روی طیف‌های واقعی Z برگرفته از اسکنر تشدید مغناطیسی و داده‌های پارامتری حاصل از بافت انسان، انجام شده است. عملکرد روش پیشنهادی به طور متوسط با اندازه‌گیری مجذور مربعات خطای نسبی بین طیف Z واقعی و نویزی در سیگنال به نویز dB10 و تعداد مشاهدات 5 حدودا چهار درصد بوده است. مقدار خطای نوع اول (p-value) بر مبنای داده‌های پارامتری زمانی که واریانس نویز از 008/0 و تعداد مشاهدات از 4 بیشتر بود، کمتر از 05/0 بدست آمد. در این مقاله معیاری برای آشکارسازی اثر CEST برمبنای عملگر میانه‌گیری جهت بررسی کارآیی روش پیشنهادی متناسب با قدرت نویز و تعداد مشاهدات نیز پیشنهاد شده است.
مقاله کامل پژوهشی
معصومه سلجوقی؛ پیوند قادریان
دوره 15، شماره 1 ، بهار 1400، صفحه 41-50
چکیده
در سال‌های اخیر تشخیص بیماری‌های عصبی پیش‌رونده تدریجی به یکی از چالش‌برانگیزترین مسائل در حوزه پزشکی تبدیل‌شده است. اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، پارکینسون و هانتینگتون مجموعه‌ای از شایع‌ترین نوع بیماری‌های عصبی پیش‌رونده تدریجی هستند که بر کیفیت زندگی این بیماران تأثیر بسزایی می‌گذارند. وقوع این بیماری‌ها به دلیل زوال سلول‌های ...
بیشتر
در سال‌های اخیر تشخیص بیماری‌های عصبی پیش‌رونده تدریجی به یکی از چالش‌برانگیزترین مسائل در حوزه پزشکی تبدیل‌شده است. اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، پارکینسون و هانتینگتون مجموعه‌ای از شایع‌ترین نوع بیماری‌های عصبی پیش‌رونده تدریجی هستند که بر کیفیت زندگی این بیماران تأثیر بسزایی می‌گذارند. وقوع این بیماری‌ها به دلیل زوال سلول‌های حرکتی سیستم عصبی است که می‌تواند منجر به اختلال در راه رفتن و عدم تقارن بین دو سمت بدن شود. ازاین‌رو در این مطالعه، در ابتدا با روش الگوریتم پیگیری تطبیقی سیگنال‌های سری زمانی پای چپ و راست در فواصل گام، ایستایی و نوسانی تجزیه و تُنُک گردید، سپس میزان تطابق و همسانی ضرایب به‌دست‌آمده توسط یکسری ویژگی‌های دینامیکی و دیفرانسیلی ارزیابی و اجزای اصلی این ویژگی‌ها به‌عنوان ورودی به طبقه بند کم‌ترین مربعات غیر منفی تُنُک داده شد. الگوریتم پیشنهادی به کمک پایگاه داده سیگنال راه رفتن که شامل ۱۶ فرد سالم، ۱۵ فرد مبتلابه پارکینسون، ۲۰ فرد مبتلابه هانتینگتون و ۱۳ فرد مبتلابه اسکلروز جانبی آمیوتروفیک بود، آزمایش شد. نتایج نشان دادند که روش پیشنهادی قادراست به ترتیب برای هر سه بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، پارکینسون و هانتینگتون میانگین صحت‌های 84/10، 86/67 و 91/43 درصد را ارائه دهد.
مقاله کامل پژوهشی
آنالیز حرکت انسان
سید مهران آیتی نجف آبادی؛ علیرضا هاشمی اسکویی؛ سید مسعود رفیعایی
دوره 15، شماره 1 ، بهار 1400، صفحه 51-60
چکیده
افرادی که از اختلاف طول پا ناشی از کوتاهی یک طرف اندام تحتانی رنج می‌برند، به دلیل بکار بردن مکانیزم‌های جبرانی، الگوی حرکت خود را تغییر می‌دهند. برای بازگرداندن الگوی حرکت به حالت نرمال، استفاده از روش‌های اصلاحی مانند بکار بردن کفی جبران‌کننده تجویز می‌شود. بنابراین، آگاهی از تغییرات حرکتی در با و بدون استفاده از کفی می‌تواند ...
بیشتر
افرادی که از اختلاف طول پا ناشی از کوتاهی یک طرف اندام تحتانی رنج می‌برند، به دلیل بکار بردن مکانیزم‌های جبرانی، الگوی حرکت خود را تغییر می‌دهند. برای بازگرداندن الگوی حرکت به حالت نرمال، استفاده از روش‌های اصلاحی مانند بکار بردن کفی جبران‌کننده تجویز می‌شود. بنابراین، آگاهی از تغییرات حرکتی در با و بدون استفاده از کفی می‌تواند در طراحی روش‌های درمانی به این افراد کمک کند. هدف از این مطالعه، بررسی تغییرات سینماتیک اندام تحتانی، با و بدون استفاده از کفی در افراد دارای کوتاهی پا در بالا رفتن از پله است. در این مطالعه، حرکت 20 شرکت‌کننده در هنگام بالا رفتن از پله در دو گروه افراد سالم و افراد دارای کوتاهی پا توسط سیستم سه بعدی آنالیز حرکت ثبت گردید. تغییرات زوایای سه مفصل لگن، زانو و مچ با مدل 7 عضوی از روش اویلر محاسبه و با استفاده از آزمون آماری t مستقل و زوجی در سطح اطمینان 95% مقایسه شدند. نتایج نشان داد بین افراد سالم و کوتاه پای بدون کفی، تفاوت معناداری وجود دارد. این افراد دارای دامنه حرکتی کمتر زانو، میزان بسته شدن بیشتر زانو و لگن در لحظه تماس اولیه و لحظه جداشدن پا از پله و باز شدن بیشتر مچ پا در لحظه جدا شدن پا از پله در صفحه ساجیتال، دامنه حرکتی و دور شدن بیشتر پا در جدا شدن پا از پله برای زانو در صفحه فرونتال و در صفحه عرضی، چرخش داخلی بیشتر لگن در تماس اولیه و لحظه جدا شدن پا از پله، نسبت به افراد سالم بودند (p <0.05). بعد از استفاده از کفی، تنها دامنه حرکتی، میزان بسته شدن زانو و بیشینه باز شدن و چرخش داخلی لگن بین دو گروه آزمون وکنترل تفاوت معنی‌داری نشان داد (p <0.05). بنابراین استفاده از کفی می‌تواند بسیاری از تغییرات الگوی حرکت مفاصل تحتانی را به حالت طبیعی برگرداند.
مقاله کامل پژوهشی
نانوبیوتکنولوژی / نانوبیولوژی
محدثه شهریاری پور؛ ساسان آسیایی
دوره 15، شماره 1 ، بهار 1400، صفحه 61-70
چکیده
نانوذرات سریم اکسید کاربردهای گسترده‌ای در حوزه پزشکی دارند. اندازه ذرات، شکل و غلظت نانوسریا برای استفاده بیولوژیکی و زیست‌سازگاری آنها اهمیت زیادی دارد. روش تولید نانوذرات سریم اکسید نقش مهمی در تعیین شکل، اندازه ذرات و غلظت آن ایفا می‌کند. در این مطالعه، پارامترهای موثر در تعیین غلظت، اندازه و پراکندگی ذرات، کریستالی بودن ...
بیشتر
نانوذرات سریم اکسید کاربردهای گسترده‌ای در حوزه پزشکی دارند. اندازه ذرات، شکل و غلظت نانوسریا برای استفاده بیولوژیکی و زیست‌سازگاری آنها اهمیت زیادی دارد. روش تولید نانوذرات سریم اکسید نقش مهمی در تعیین شکل، اندازه ذرات و غلظت آن ایفا می‌کند. در این مطالعه، پارامترهای موثر در تعیین غلظت، اندازه و پراکندگی ذرات، کریستالی بودن و تولید بیشترین مقدار سریم اکسید از مواد اولیه، شبیه‌سازی و آزمایش شد. از آنجایی که کنترل نانوذرات تولید شده با روش‌های مختلف به چالشی مهم تبدیل شده، برای کنترل اندازه ذرات سریم اکسید از روشی آسان و بسیار موثر که به کارگیری تراشه میکروفلوئید است، استفاده شد. از میان روش‌های موجود برای تولید نانوذرات، روش هم رسوبی به دلیل سادگی فرایند، کم هزینه بودن، و صرفه جویی در زمان نسبت به سایر روش‌ها برگزیده شد. از سریم نیترات و سدیم هیدروکسید به عنوان مواد اولیه برای تولید نانوذرات سریم اکسید استفاده شد. شبیه‌سازی در نرم افزار کامسول انجام گرفت و سپس از نتایج حاصل برای انجام آزمایشات تجربی، مقایسه و صحت سنجی استفاده شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که استفاده از تراشه میکروفلوئید روشی موثر برای کنترل اندازه نانوذرات است و افزایش غلظت سدیم هیدروکسید سبب کامل شدن واکنش و تولید حداکثر سریم اکسید و کاهش نسبت سرعت واکنش‌دهنده سبب کاهش پراکندگی، افزایش کریستالی بودن ذرات و افزایش اندازه ذرات تولید شده می‌شود. رسوب زرد رنگ تولید شده در این روش، با توجه به معادله شرر حاوی نانوذرات سریم اکسید با اندازه ذرات 0.1±1.16 نانومتر و 85 درصد ذرات کریستالی است.
