مقاله کامل پژوهشی
سیستم‌های واسط مغز-رایانه
علی مالکی؛ مرضیه علیرضایی علویجه
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 41-50
چکیده
امروزه استفاده از سیستم رابط مغز- رایانه مبتنی بر پتانسیل‌های برانگیخته بینایی حالت ماندگار به دلیل محاسنی همچون صحت قابل قبول و نیاز حداقلی به آموزش کاربر، رو به افزایش است. با وجود این مزایا، نویزهای ناخواسته‌ای که SSVEP را تحت تاثیر قرار می‌دهد از مسائلی است که می‌تواند سبب کاهش کارایی چنین سیستم‌هایی شود. این مقاله از الگوریتم ...
بیشتر
امروزه استفاده از سیستم رابط مغز- رایانه مبتنی بر پتانسیل‌های برانگیخته بینایی حالت ماندگار به دلیل محاسنی همچون صحت قابل قبول و نیاز حداقلی به آموزش کاربر، رو به افزایش است. با وجود این مزایا، نویزهای ناخواسته‌ای که SSVEP را تحت تاثیر قرار می‌دهد از مسائلی است که می‌تواند سبب کاهش کارایی چنین سیستم‌هایی شود. این مقاله از الگوریتم EMD در مرحله ابتدایی و از روش‌های CCA یا LASSO برای بازشناسی فرکانس تحریک استفاده نموده است. در گام اول، الگوریتم EMD اعمال میگردد تا سیگنال غیرایستان SSVEP به توابعی نوسانی تجزیه گردد تا امکان استخراج ویژگی‌های بامعنی از سیگنال SSVEP میسر شود. در بین IMFهای به دست آمده از روش EMD، تنها IMFهایی انتخاب شدند که دامنه طیف فرکانسی آنها در محدوده فرکانسی مربوط به تحریک بیشتر باشد. با این گزینش میتوان سیگنال‌های حاوی نویز و فاقد اطلاعات ارزشمند را کنار گذاشت. در ادامه دو روش تشخیصی CCA و LASSO بر روی مجموع سیگنال‌های انتخابی اجرا شده تا به کمک آنها، فرکانس تحریک شناسایی شود. نتایج شبیه‌سازی صحت بازشناسی 76/81 و 26/82 درصد را به ترتیب برای روش پیشنهادی EMD-CCA و EMD-LASSO نشان می‌دهد در حالی که دو روش پایه CCA و LASSO به ترتیب دارای صحتهای 10/78 و 72/78 درصد می‌باشند.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک قلب و عروق
هادی تقی زاده؛ فائزه امینی
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 1-10
چکیده
آترواسکلروز یکی از بیماری‌های شایع در سیستم قلب و عروق و از عوامل اصلی مرگ و میر محسوب می‌شود. همچنین اکثر سکته‌های قلبی به علت پارگی پلاک آترواسکلروز و تشکیل آمبولی رخ‌می‌دهند. بر همین اساس، تشخیص میزان آسیب‌پذیری پلاک، فاکتور کلیدی در پیشگیری از پیامد‌های حاد ناشی از پارگی پلاک است. علیرغم اینکه مکانیسم‌های درگیر در پارگی پلاک ...
بیشتر
آترواسکلروز یکی از بیماری‌های شایع در سیستم قلب و عروق و از عوامل اصلی مرگ و میر محسوب می‌شود. همچنین اکثر سکته‌های قلبی به علت پارگی پلاک آترواسکلروز و تشکیل آمبولی رخ‌می‌دهند. بر همین اساس، تشخیص میزان آسیب‌پذیری پلاک، فاکتور کلیدی در پیشگیری از پیامد‌های حاد ناشی از پارگی پلاک است. علیرغم اینکه مکانیسم‌های درگیر در پارگی پلاک به طور کامل درک نشده‌اند، اما بر‌روی نقش مهم فاکتورهای بیومکانیکی از قبیل بارهای مکانیکی در تشکیل، پیشرفت و پارگی پلاک توافق وجود‌دارد. از این رو، در این مطالعه، اثرات بیومکانیکی تغییر در ماهیت پلاک از لیپیدی به کلسیفه و نیز تغییرات ضخامت پوشش فیبری پلاک مورد بررسی قرار‌گرفت. هندسه مقطع یک شریان کرونر مبتلا به آترواسکلروز از تصاویر هیستولوژی استخراج و در راستای محور شریان به صورت سه بعدی شبیه‌سازی گردید. در این شبیه‌سازی‌ها از تابع انرژی کرنشی هولزاپفل، به عنوان یک مدل ریزساختاری کارا، برای توصیف رفتار مکانیکی رگ و پوشش فیبری پلاک بهره گرفته شده‌است تا جهت‌گیری فیبرهای کلاژن را نیز در رفتار مکانیکی مشاهده‌نمود. با توجه به اینکه مقطع عروق مبتلا به آترواسکلروز نامتقارن است، برای اعمال دقیق جهت‌گیری فیبرهای کلاژن از فرض رگ به صورت استوانه اجتناب شده و به کمک سیستم مختصات گسسته راستاهای محیطی، محوری و شعاعی برای هر المان به صورت جداگانه ایجاد‌گردید. با کلسیفه‌شدن و نزدیک‌شدن خواص مکانیکی پلاک به دیواره سالم، به نظر می‌رسد که پلاک به پایداری بیشتری می‌رسد و در مجاورت خود، توزیع تنش یکنواخت‌تری ایجاد می‌نماید. از طرف دیگر، ضخامت پوشش فیبری پلاک برای مهار تمرکز تنش در اطراف هسته نرم پلاک نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند و بیشینه تنش‌ها را به دیگر نواحی مقطع رگ انتقال می‌دهد. به کمک این شبیه‌سازی‌های ریزساختاری میتوان پاسخ‌های بافت زنده از قبیل تقویت و تضعیف ساختار فیبری ماتریس خارج سلولی و روند ایجاد یک هموستاز جدید را از نظر بیومکانیکی ارزیابی نمود.
مقاله کامل پژوهشی
فیزیک پزشکی / بیوفیزیک
حسین میرزائی؛ غزاله گرایلی؛ فاطمه السادات سیدرضایی
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 61-70
چکیده
در رادیوتراپی هنگامیکه حجم هدف پیچیده است از چندین میدان پرتویی برای پوشش دهی بافت سرطانی استفاده می شود. از این رو انطباق میدان های مجاور و به حداقل رساندن تابش دهی به بافت های سالم از اهداف مهم رادیوتراپی می باشد. هدف از این مطالعه، ارایه یک روش کلی برای تطابق میدان های پرتویی مجاور و هم چنین بررسی این روش در تکنیک های درمانی از قبیل ...
بیشتر
در رادیوتراپی هنگامیکه حجم هدف پیچیده است از چندین میدان پرتویی برای پوشش دهی بافت سرطانی استفاده می شود. از این رو انطباق میدان های مجاور و به حداقل رساندن تابش دهی به بافت های سالم از اهداف مهم رادیوتراپی می باشد. هدف از این مطالعه، ارایه یک روش کلی برای تطابق میدان های پرتویی مجاور و هم چنین بررسی این روش در تکنیک های درمانی از قبیل پرتودهی مغزی نخاعی، پرتودهی پستان فوق ترقوه ای با میدان کامل و میدان نیمه می باشد. در این روش یک سیستم متعامد راست گرد که مرکز آن در ایزوسنتر است و همچنین دو میدان فرضی با نام های میدان شماره یک و میدان شماره دو در نظر گرفته شد. سپس با استفاده از روش های ارایه شده زاویه های محدودکننده، تخت، گانتری و همچنین اندازه دهانه محدود کننده برای هر دو میدان فرضی جهت تطابق بین صفحات کناری آنها محاسبه شدند. مقایسه نتایج بدست آمده با سیستم طراحی درمان نشان داد که تکنیک پرتو دهی مغزی نخاعی فقط در اندازه گیری زاویه محدود کننده دارای خطا می باشد که مقدار آن برابر با % 198/0 اندازه گیری شد. بیشترین خطای بدست آمده در دو تکنیک فوق ترقوه ای با میدان کامل و نیمه در محاسبه اندازه دهانه محدود کننده میدان فوق ترقوه ای حاصل شد که به ترتیب برابر با% 05/21 و %6/18محاسبه شد. در نهایت با توجه به نتایج بدست آمده میتوان از این روش جهت بهبود تطابق میدان ها در تمام حالت هایی که از میدان های درمانی مجاور هم استفاده می شود، با میزان خطا قابل قبول و همچنین بدون تغییر در اندازه میدان استفاده کرد تا توزیع دوز یکسان حاصل شود.
مقاله کامل پژوهشی
بیوالکتریک
امین محمدیان؛ اکرم قربعلی؛ مریم اسدالله تویسرکانی؛ راضیه کاوه؛ کیان شاهی
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 11-20
چکیده
نیاز تحلیلگران مصاحبه به تشخیص فریب موضوعی است که زمینه ارائه راهکارهایی را برای توانمندسازی آنها فراهم کرده است. بطوریکه میتوان از طریق پایش فعالیت‌های نا آشکار، گنگ و یا متناقض سوژه حین مصاحبه به شخص خبره و تحلیلگر مصاحبه کمک کرد. این مطالعه با هدف ترکیب اطلاعات کمی و کیفی در جهت کمک به بهبود تشخیص فریب انجام شد. به همین ...
بیشتر
نیاز تحلیلگران مصاحبه به تشخیص فریب موضوعی است که زمینه ارائه راهکارهایی را برای توانمندسازی آنها فراهم کرده است. بطوریکه میتوان از طریق پایش فعالیت‌های نا آشکار، گنگ و یا متناقض سوژه حین مصاحبه به شخص خبره و تحلیلگر مصاحبه کمک کرد. این مطالعه با هدف ترکیب اطلاعات کمی و کیفی در جهت کمک به بهبود تشخیص فریب انجام شد. به همین منظور، در کنار بهره‌گیری از ظرفیت روش‌های تحلیل کلامی و غیرکلامی از فناوری تصویربرداری حرارتی و روش‌های نوین تحلیل پویایی بروز الگوهای حرارتی کمک گرفته شد تا به بهبود تشخیص آگاهی مخفی شده در افراد کمک کند. سپس بر اساس طراحی انجام شده، دادگانی شامل 48 فرد راستگو و دروغگو که در سناریوی ساختگی شرکت کرده بودند، تهیه شد. در ادامه، با استفاده از دو شیوه کیفی تحلیل اطلاعات کلامی و غیرکلامی شامل تحلیل محتوای معیار مدار (CBCA) و مصاحبه تحلیل رفتار (BAI) به تشخیص افراد دروغگو و راستگو پرداخته شد و در تکمیل نتایج به دست آمده بر مبنای این دو روش، با به‌کارگیری روش تحلیل ارتباطات موثر، تحلیل شبکه فیزیولوژیک ارتباط بین نواحی مختلف چهره در تصاویر حرارتی افراد انجام شد. در نتیجه ترکیب اطلاعات کمی و کیفی دقت نهایی تشخیص افراد از متوسط 73.61% به 79.17% افزایش پیدا کرد. بررسی تحلیل توافقی بین روشها توسط ضریب کاپا و تحلیل اطلاعات ماتریس آشفتگی بیانگر وجود اطلاعات مکمل در روش‌های مختلف کمی و کیفی جهت بازشناسی آگاهی مخفی شده در افراد بود.
مقاله کامل پژوهشی
مهندسی مغز و اعصاب
محمد رضا نظری؛ محمدرضا دلیری؛ علی مطیع نصرآبادی
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 21-30
چکیده
توجه بینایی به‌عنوان یک فاکتور شناختی در پردازش اطلاعات ذهنی مرتبه بالاتر که در مغز اتفاق می‌افتد، نقشی اساسی دارد و بر فعالیت مغزی نواحی مختلف قشر بینایی اثرگذار است. در میان ثبت‌های مختلف مغزی، سیگنال پتانسیل میدانی محلی به دلیل ثبات، استحکام و محتوای فرکانسی، در مطالعات ساختار مغز، فرایندهای شناختی و سیستم‌های BCI مورد توجه ...
بیشتر
توجه بینایی به‌عنوان یک فاکتور شناختی در پردازش اطلاعات ذهنی مرتبه بالاتر که در مغز اتفاق می‌افتد، نقشی اساسی دارد و بر فعالیت مغزی نواحی مختلف قشر بینایی اثرگذار است. در میان ثبت‌های مختلف مغزی، سیگنال پتانسیل میدانی محلی به دلیل ثبات، استحکام و محتوای فرکانسی، در مطالعات ساختار مغز، فرایندهای شناختی و سیستم‌های BCI مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین، استخراج و تفسیر اطلاعات سیگنال LFP در طول توجه بینایی یکی از مسائل مهم برای کنترل فعالیت‌های شناختی است. امروزه، تزویج متقابل فرکانس به‌عنوان یکی از استراتژی‌های کدگذاری اطلاعات در مغز مطرح است که می‌تواند نقش مهمی در ادراک، حافظه و توجه داشته باشد. با این حال، نقش عملکردی آن به منظور رمزگشایی توجه بینایی با استفاده از LFP کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش، رمزگشایی توجه بینایی با استفاده از LFP ثبت شده از ناحیه تمپورال میانی مغز میمون مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از ویژگی‌های تزویج فاز-فاز و فاز-دامنه و الگوریتم‌های یادگیری ماشین بهره گرفته شده است. نتایج نشان می‌دهد که با ویژگی‌های بهینه انتخاب شده و طبقه‌بند ماشین بردار پشتیبان، بهترین عملکرد رمزگشایی حاصل شده است (36/90%). همچنین از میان ویژگی‌های انتخاب شده، تزویج گاما-دلتا، گاما-آلفا و بتا-دلتا حاوی بیشترین اطلاعات شناختی و مؤثرترین ویژگی‌ها در بهبود عملکرد رمزگشایی توجه بینایی می‌باشند. نتایج نشان می‌دهد که تزویج بین باندهای فرکانسی سیگنال‌های LFP حاوی اطلاعات قابل توجهی در حوزه توجه بینایی است و می‌تواند به‌عنوان جایگزین مناسبی برای ویژگی‌های زمان-فرکانس سیگنال‌های مغزی در سیستم‌های BCI شناختی باشد.
مقاله کامل پژوهشی
تصویربرداری پزشکی / تصویرنگاری پزشکی
الهام محمدی؛ عباس نصیرایی مقدم
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 51-60
چکیده
تصویربرداری زمان واقعی MRI با استفاده از اخذ شعاعی با نرخ نمونه‌برداری پایین، می‌تواند برای ارزیابی‌های دینامیک قلب استفاده شود. اما چالش اساسی در این کار وجود آرتیفکت‌های شدید در بخش پیرامونی تصویر در نرخ‌های بالای کاهش نمونه‌برداری است. در این پژوهش به منظور بهبود کیفیت بصری نواحی پیرامونی تصاویر، رویکرد جدیدی برای اخذ اطلاعات ...
بیشتر
تصویربرداری زمان واقعی MRI با استفاده از اخذ شعاعی با نرخ نمونه‌برداری پایین، می‌تواند برای ارزیابی‌های دینامیک قلب استفاده شود. اما چالش اساسی در این کار وجود آرتیفکت‌های شدید در بخش پیرامونی تصویر در نرخ‌های بالای کاهش نمونه‌برداری است. در این پژوهش به منظور بهبود کیفیت بصری نواحی پیرامونی تصاویر، رویکرد جدیدی برای اخذ اطلاعات تصاویر متوالی، با ثبت داده روی یک مسیر شعاعی چرخش‌یافته در فضای فرکانس مکانی ارائه شده است. بر این اساس، با ترکیب اطلاعات اخذ شده فریم‌های متوالی، امکان بازسازی تصاویر با رزولوشن مکانی بالا و پایین فراهم می‌شود. در رویکرد پیشنهادی، مشخصاً به دلیل به کارگیری روش بازسازی تبدیل فوریه قطبی میتوان از تصاویر بازسازی شده با دو رزولوشن مختلف، به منظور کاهش آرتیفکت-های بصری ناشی از نمونه‌برداری پایین استفاده کرد. در این مقاله به طور خاص برای افزایش کارایی و دقت اندازه‌گیری حرکت چرخش بطن چپ، این روش پیشنهادی برای تصویربرداری زمان واقعی تشدید مغناطیسی نشان‌گذاری شعاعی استفاده شده است. بر اساس نتایج شبیه‌سازی، معیار شباهت ساختاری تصاویر از 0.6 به 0.8 بهبود میابد. همچنین در ثبت داده زمان واقعی با رزولوشن زمانی 46 میلی‌ثانیه برای افراد سالم نیز نشان داده شد که در عین حال که رزولوشن زمانی اطلاعات چرخشی به خوبی حفظ شده است، تصاویر با کیفیت بصری مطلوبی نیز بازسازی شده‌اند.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنال‌های حیاتی
محمد داود خلیلی؛ وحید ابوطالبی؛ حمید سعیدی سورک
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 31-40
چکیده
مغز انسان جزو شبکه‌های پیچیده و ناهمگن محسوب می‌شود و سیگنال‌های مغز حاوی اطلاعات زیادی هستند، از این رو محققان این حوزه همواره درصدد یافتن راه‌حل‌هایی مناسب برای انتخاب ویژگی‌های معنادار و کاهش بعد مناسب این اطلاعات هستند تا به طبقه‌بندی بهتر منجر گردد. دو مورد از ابزارهای نوین برای پردازش سیگنال‌های مغزی، پردازش سیگنال روی ...
بیشتر
مغز انسان جزو شبکه‌های پیچیده و ناهمگن محسوب می‌شود و سیگنال‌های مغز حاوی اطلاعات زیادی هستند، از این رو محققان این حوزه همواره درصدد یافتن راه‌حل‌هایی مناسب برای انتخاب ویژگی‌های معنادار و کاهش بعد مناسب این اطلاعات هستند تا به طبقه‌بندی بهتر منجر گردد. دو مورد از ابزارهای نوین برای پردازش سیگنال‌های مغزی، پردازش سیگنال روی گراف (GSP) و روش‌های فراابتکاری و تکاملی هستند. در روش پیشنهادی این مقاله، دو ساختار هندسی و ترکیبی برای گراف مغز در نظر گرفته شده که در ساختار ترکیبی، وزن یال‌ها، ترکیب وزن‌دار دو معیار فاصله‌ی هندسی و همبستگی است. به منظور کاهش بعد گرافی، از معیار درجه‌ی وزن‌دار و ترکیب روش کاهش کرون با تبدیل فوریه روی گراف (KG) استفاده شده تا به نحو مناسبی اطلاعات تمام رئوس گراف در رئوس منتخب حفظ گردد. استخراج ویژگی توسط تخمین لدویت-وولف و روش نگاشت فضای مماسی انجام شده و برای کاهش بعد ویژگی‌های مستخرج، از روش تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) و انتخاب ویژگی بر اساس تکامل تفاضلی (DE) استفاده شده است. ویژگی‌های منتخب به چندین طبقهبندیکنندهی معروف حوزه‌ی یادگیری ماشین داده شده‌اند. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی، از دادگان IV-a مسابقات III-BCI بهره‌گیری شده است. نتایج نشان می‌دهد که میانگین صحت طبقه‌بندی روش پیشنهادی KG-PCA با طبقه‌بندهای ماشین بردار پشتیبان با تابع پایه شعاعی (SVM-RBF) و درخت تصمیم (DT)، در گراف ساختاری و گراف ساختاری-عملکردی، نسبت به روش G-PCA در مطالعات پیشین، بالاتر بوده و طبقه‌بند DT به میانگین درصد صحت 17/1 15 ±/91 دست‌یافته است. همچنین طبق نتایج به دست‌آمده، عملکرد روش پیشنهادی KG-DE در مقایسه با KG-PCA نیز بهتر بوده و در بهترین حالت، متوسط درصد صحت طبقه‌بند SVM-RBF برابر با 27/1 50 ±/95 به‌دست آمده است.
