مقاله کامل پژوهشی
بیوانفورماتیک / زیستدادهورزی
امین جانقربانی؛ محمد حسن مرادی
دوره 10، شماره 3 ، مهر 1395، صفحه 197-209
چکیده
نوزادان کموزن در هنگام تولد، نوزادانی با وزن کمتر از 2500 گرم در هنگام تولد هستند. این نوزادان بیشتر از سایر نوزادن، در معرض خطرات مرگومیر، ناهنجاریهای مادرزادی، عقبماندگی ذهنی و سایر اختلالات فیزیکی و عصبی هستند. حدود 5/15% از موالید در سطح دنیا، نوزادان با وزن کم در هنگام تولد هستند و کاهش این میزان از موالید به یکسوم مقدار ...
بیشتر
نوزادان کموزن در هنگام تولد، نوزادانی با وزن کمتر از 2500 گرم در هنگام تولد هستند. این نوزادان بیشتر از سایر نوزادن، در معرض خطرات مرگومیر، ناهنجاریهای مادرزادی، عقبماندگی ذهنی و سایر اختلالات فیزیکی و عصبی هستند. حدود 5/15% از موالید در سطح دنیا، نوزادان با وزن کم در هنگام تولد هستند و کاهش این میزان از موالید به یکسوم مقدار فعلی، بهعنوان یکی از اهداف برنامة یونیسف مطرح شده است. با توجه به موارد ذکرشده، پیشآگهی تولد این نوزادان، نقش مهمی در پیشگیری از وقوع آن دارد. بهعلاوه ، زمینه را برای تصمیمگیریهای بالینی بهموقع و مؤثر برای حفظ سلامت آنان فراهم میآورد. در این پژوهش، از شبکههای فازی شواهدی، بهعنوان مدل پیشآگهی تولد نوزادان با وزن کم هنگام تولد، استفاده شد این شبکهها با استفاده از منطق فازی و تئوری شواهد، قابلیت مدیریت وجوه مختلف عدم قطعیت را دارند. نتایج بهدستآمده از بهکارگیری شبکههای فازی شواهدی و سایر مدلهای پرکاربرد در این زمینه، مانند درخت تصمیمگیری، ماشین بردار پشتیبان و مدل بیز ساده و...، روی پایگاه دادة مربوط به سه بیمارستان شهر تهران، نشان داد که شبکة فازی شواهدی با صحت 84.8% ، عملکرد بهتری از سایر مدلها دارد. در رویکردی دیگر، ترکیب نتایج شبکة فازی شواهدی با مدل بیز ساده، به افزایش صحت پیشآگهی به 85.2 % منجر شد. علاوه بر این، توانایی این شبکهها در برخورد با دادههای گمشده، بهعنوان یکی از چالشهای رایج در مجموعه دادههای پزشکی، بررسی شد. شبکة فازی شواهدی، بهترین عملکرد را در مدیریت عدم قطعیت ناشی از جانهی دادههای گمشده در مقایسه با سایر مدلها، از خود نشان داد و عملکرد آن با افزایش متغیرهای گمشده در هر نمونه، با افت کمتری از سایر روشها روبرو شد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
زهرا تابانفر؛ سیدمحمد فیروزآبادی؛ زینب شنکائی؛ گیو شریفی؛ کامبیز نوین؛ آناهیتا ذوقی
دوره 10، شماره 3 ، مهر 1395، صفحه 211-221
چکیده
در پژوهش حاضر، سیگنالهای الکتروانسفالوگرام بیماران مبتلا به تومور مغزی و افراد سالم را برای مطالعة تغییرات ناشی از بروز تومور مغزی در سیگنالهای مغزی و درنهایت امکانسنجی تشخیص این بیماری توسط سیگنالهای EEG، بررسی کردهایم. برای این منظور از دادههای EEG ثبتشده از چهار کانال F3، F4، T3 و T4 برای پنج فرد مبتلا به تومور مغزی ...
بیشتر
در پژوهش حاضر، سیگنالهای الکتروانسفالوگرام بیماران مبتلا به تومور مغزی و افراد سالم را برای مطالعة تغییرات ناشی از بروز تومور مغزی در سیگنالهای مغزی و درنهایت امکانسنجی تشخیص این بیماری توسط سیگنالهای EEG، بررسی کردهایم. برای این منظور از دادههای EEG ثبتشده از چهار کانال F3، F4، T3 و T4 برای پنج فرد مبتلا به تومور مغزی و چهار فرد سالم، استفاده شده است. پس از پیشپردازش، ویژگیهای خطی زمانی و طیف فرکانسی و ویژگیهای غیرخطی بُعد فرکتال و آنتروپی، استخراج شد. سپس تمایزپذیری میان دو گروه، با استفاده از اندیس دیویس-بولدین، طبقهبندی خطی LDA، غیرخطی KNN و SVM بررسی شد. براساس مقادیر بهدستآمده برای اندیس دیویس-بولدین در وضعیت استراحت ذهنی چشمبسته، ویژگیهای RMS، توان مطلق باند تتا، آنتروپی نمونه و آنتروپی تقریبی و در وضعیت استراحت ذهنی چشمباز، ویژگیهای RMS و توان مطلق باند تتا، بیشترین تمایزپذیری را میان دو گروه سالم و بیمار نشان دادند. در این مرحله، طبقهبندی دو گروه سالم و بیمار با استفاده از تکویژگیها انجام شد، که بهترین صحت طبقهبندی مربوط به ویژگی RMS در حالت استراحت ذهنی چشمبسته و 88.89% بهدست آمد. این موضوع نشاندهندة این است که ویژگی خطی RMS در افراد سالم و مبتلایان به تومور مغزی، تمایز خوبی ایجاد میکند. در پایان نیز برای دو حالت استراحت ذهنی چشمبسته و چشمباز و با استفاده از تمامی ویژگیهای منتخب، طبقهبندی انجام شد. با توجه به نتایج، بیشترین صحت طبقهبندی 82.54% با استفاده از ویژگیهای برتر RMS، توان مطلق باند تتا، آنتروپی نمونه و آنتروپی تقریبی در حالت استراحت ذهنی چشمبسته، بهدست آمد. با توجه به نتایج مشاهده میشود که ویژگیهای خطی، قابلیت خوبی برای جداسازی سیگنالهای EEG افراد سالم و بیماران مبتلا به تومور مغزی دارند، که میتوان از آنها، بهدلیل سادگی و بار محاسباتی کم، برای تشخیص برخط بیماری تومور مغزی، بهخصوص در آزمونهای دورهای غربالگری، استفاده کرد.
مقاله کامل پژوهشی
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
هدی ماستری فراهانی؛ ناصر فتورائی
دوره 10، شماره 3 ، مهر 1395، صفحه 223-230
چکیده
بزرگ شدن سیرینکس در بیماری سیرنگومیلی، باعث بروز آسیب نورولوژیکی پیشرونده میشود؛ بنابراین، بررسی عوامل دخیل در توسعة سیرینکس، در یافتن روشهایی برای کنترل این بیماری بسیار اهمیت دارد. یکی از فرضیات بالینی مهم در رابطه با علت توسعة سیرینکس، انتشار موج شوک فشار در سیال فضای سابآراکنوئید را عامل اصلی حرکت سیال داخل سیرینکس و در طولانیمدت، ...
بیشتر
بزرگ شدن سیرینکس در بیماری سیرنگومیلی، باعث بروز آسیب نورولوژیکی پیشرونده میشود؛ بنابراین، بررسی عوامل دخیل در توسعة سیرینکس، در یافتن روشهایی برای کنترل این بیماری بسیار اهمیت دارد. یکی از فرضیات بالینی مهم در رابطه با علت توسعة سیرینکس، انتشار موج شوک فشار در سیال فضای سابآراکنوئید را عامل اصلی حرکت سیال داخل سیرینکس و در طولانیمدت، توسعة سیرینکس و آسیب فزاینده به نخاع، میداند. مدلسازی و تحلیل حاضر در راستای آزمودن این فرضیه و به کمک روش المان محدود انجام شده است؛ به این ترتیب که یک مدل سهبعدی، شامل سیرینکس، طناب نخاعی، سیال مغزی-نخاعی در فضای سابآراکنوئید، لایة سختشامه و گرفتگی، ایجاد شد. تحریک پالس فشار به سطح بالایی مدل سیال فضای سابآراکنوئید، که تأثیر پالس شریانی جمجمهای را شبیهسازی میکرد، اعمال شد. سیال مغزی-نخاعی، بهصورت نیوتنی و جریان آن، بهصورت لایهای فرض شد. رفتار جامد نیز، الاستیک خطی درنظرگرفته شد. تحلیل برهمکنش سیال و جامد توسط نرمافزار ADINA اجرا شده و مشخصات جریان سیال، شامل میدان سرعت و فشار و همچنین تنشهای ایجادشده در بافتها، استخراج شد. نتایج نشان میدهد که انتشار موج فشار در سیال فضای سابآراکنوئید، به القای حرکت در سیال سیرینکس منجر میشود و با توقف سیال در انتهای سیرینکس، افزایش فشار موضعی به ایجاد تمرکز تنش در بافت نخاعی میانجامد؛ اما مقادیر این تنشها، کمتر از حد تحمل بافت نخاعی است و انتشار موج فشار در این شرایط، نمیتواند عامل اصلی توسعة سیرینکس باشد.
مقاله کامل پژوهشی
ابزاردقیق پزشکی
محمد سعید زارع دهآبادی؛ مهران جاهد
دوره 10، شماره 3 ، مهر 1395، صفحه 231-244
چکیده
شبکههای حسگر بیسیم بدنی، مجموعهای از حسگرهای حیاتی برای مشاهدة وضعیت سلامت بیماران از راه دور هستند. تشخیص و تمایز وضعیتهای غیرعادی، شامل خطای حسگرها یا وضعیتهای اضطراری، علاوهبر رفع نیاز دائمی به متخصص، میتواند باعث کاهش نرخ هشدارهای نادرست شود. در این پژوهش، برای تشخیص و تمایز وضعیتهای غیرعادی، روشی تکمتغیره، بدون ...
بیشتر
شبکههای حسگر بیسیم بدنی، مجموعهای از حسگرهای حیاتی برای مشاهدة وضعیت سلامت بیماران از راه دور هستند. تشخیص و تمایز وضعیتهای غیرعادی، شامل خطای حسگرها یا وضعیتهای اضطراری، علاوهبر رفع نیاز دائمی به متخصص، میتواند باعث کاهش نرخ هشدارهای نادرست شود. در این پژوهش، برای تشخیص و تمایز وضعیتهای غیرعادی، روشی تکمتغیره، بدون سرپرست و بیدرنگ با قابلیت پیادهسازی سختافزاری آسان، ارائه شده و همچنین روشی جدید برای تصحیح خطاهای گذرا پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی، سریعتر از روشهای موجود در پژوهشهای پیشین عمل میکند و دقت آن بهطور کامل قابلمقایسه با روشهای موجود است. شبیهسازی روش پیشنهادی روی مجموعه دادههای اینترنتی انجام شده است و نتایج حاصل از آن با روشهای موجود، مقایسه شدهاند. همچنین برای ارزیابی و اعتبارسنجی نهایی روش پیشنهادی، از دادههای ثبتشده در یک آزمایش واقعی استفاده شده است، که نتایج آن بر عملکرد مناسب روش پیشنهادی در تشخیص وضعیتهای غیرعادی و تصحیح خطاهای گذرا تأکید میکند.
مقاله کامل پژوهشی
انتقال حرارت زیستی
فرشاد بهرامیان؛ افسانه مجری
دوره 10، شماره 3 ، مهر 1395، صفحه 245-256
چکیده
هدف از انجام این پژوهش، بررسی عددی و آزمایشگاهی استفاده از روش عکسبرداری حرارتی (ترموگرافی) برای تشخیص غدة تیروئید در بافت گردن است. برای این کار، ابتدا مدلی واقعی و سهبعدی از گردن انسان و اندامهای اصلی قرارگرفته در آن شامل نای، غدة تیروئید و سرخرگ و سیاهرگ گردنی، براساس عکسهای گرفتهشده با استفاده از روش عکسبرداری ...
بیشتر
هدف از انجام این پژوهش، بررسی عددی و آزمایشگاهی استفاده از روش عکسبرداری حرارتی (ترموگرافی) برای تشخیص غدة تیروئید در بافت گردن است. برای این کار، ابتدا مدلی واقعی و سهبعدی از گردن انسان و اندامهای اصلی قرارگرفته در آن شامل نای، غدة تیروئید و سرخرگ و سیاهرگ گردنی، براساس عکسهای گرفتهشده با استفاده از روش عکسبرداری مقطع نگاری رایانهای (سی تی اسکن) از بیمار سالم و بیمار مبتلا به سرطان تیروئید، ساخته میشود. سپس، از مدل ساختهشده برای تحلیل انتقال حرارت در بافت گردن استفاده میشود. در تحلیل حرارتی غدة تیروئید، بهعنوان یک منبع حرارتی که گرمای تولیدی در آن تابع دمای لحظهای بافت است، درنظرگرفته میشود. انتقال گرما نیز در اثر پدیدة جابهجایی بین لایة درونی نای و هوای تنفسشده، بین سطح پوست گردن و محیط اطراف و همچنین انتقال گرما از سرخرگ و سیاهرگ گردنی، در مدلسازی لحاظ میشود. نتیجة مدلسازی، نقشة حرارتی (ترموگرام) سطح پوست گردن است که نشاندهندة افزایش دمای 5/0 تا 4/1 درجة سلسیوس ناحیهای از گردن در مجاورت غدة تیروئید، برای نمونة سالم است. بررسی تأثیر وجود تودة سلولی سرطانی در بافت تیروئید نیز روی نقشة حرارتی، نشاندهندة افزایش دمای 7/0 تا 6/1 درجة سلسیوس است، که در اثر متابولیسم بالاتر تودة سرطانی نسبت به بافت سالم رخ میدهد. برای بررسی عملی کاربردی بودن روش ترموگرافی، ارزیابی آزمایشگاهی روی یک نمونة سالم در شرایط مشابه با مدلسازی، توسط یک دوربین حرارتی با دقت بالا انجام میشود. تشابه نقاط سطح گردن با دمای افزایشیافته در تست آزمایشگاهی با نتایج مدلسازی، نشاندهندة توانایی روش عکسبرداری حرارتی برای تشخیص غدة تیروئید از روی سطح گردن است.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک سلولی / مکانیک سلولی / مکانوبیولوژی
سجاد قضاوی؛ بهمن وحیدی
دوره 10، شماره 3 ، مهر 1395، صفحه 257-266
چکیده
با توجه به اهمیت مغز و سلولهای عصبی و بیماریها و آسیبهای مربوط به این سلولها، تحقیقات بسیار گستردهای در این حوزه انجام میشود؛ اما بهدلیل تخصصی بودن رفتار این سلولها، هر تحقیقی تنها یک جنبه(الکتروفیزیولوژیکی، شیمیایی و مکانیکی) از این سلول را بررسی کرده است. تحقیقی که بتواند تأثیر این عوامل را بر هم و بهطور جامع بر رفتار ...
بیشتر
با توجه به اهمیت مغز و سلولهای عصبی و بیماریها و آسیبهای مربوط به این سلولها، تحقیقات بسیار گستردهای در این حوزه انجام میشود؛ اما بهدلیل تخصصی بودن رفتار این سلولها، هر تحقیقی تنها یک جنبه(الکتروفیزیولوژیکی، شیمیایی و مکانیکی) از این سلول را بررسی کرده است. تحقیقی که بتواند تأثیر این عوامل را بر هم و بهطور جامع بر رفتار سلول عصبی نشان دهد، انجام نشده است. از آنجا که ارتباط روابط مکانیکی و الکتریکی سلول عصبی، نقش تعیین کنندهای در بسیاری از بیماریها، آسیبها(مانندضربات مغزی) و درمانها (مانند تحریک با امواج فراصوت) دارد؛ از اینرو نیاز به مدلسازی اثر نیروی مکانیکی بر عملکرد الکتروفیزولوژیک سلول عصبی حس میشود. این تحقیق، یکی از اولین گامها برای دستیابی به این هدف است که با درنظر گرفتن ویژگی حساسیت مکانیکی کانالهای یونی، تأثیر نیروی مکانیکی را بر موج پتانسیل عمل بهدست آوریم. در این مدل، خواص مکانیکی و الکتروفیزیولوژی نورون و برهمکنش آنها بر یکدیگر درنظرگرفته شده است. مدل جامعی براساس میراگر کسری، برای مدلسازی مکانیکی و معادلات هاجکین هاکسلی، برای مدل الکتروفیزیولوژی سلول ارائه شده است. از آزمایشات موجود نیز برای ارتباط این دو مدل استفاده شده است؛در واقع با اعمال تنش، رفتار الکتروفیزیولوژیکی سلول(پتانسیل غشا و جریان کانالهای یونی) را بررسی میکنیم. کرنش بهدستآمده از مدل میراگر کسری، بر فعالسازی و غیرفعالسازی کانالهای یونی و درنتیجه معادلات هاجکین هاگسلی اثر میگذارد. نتایج، نقص عملکردی سلول عصبی را در زمان آسیب نشان میدهد، که باعث کاهش اندازة موج پتانسیل عمل میشود. این کاهش میتواند بسته به میزان آسیب(کرنش پلاستیک) سلول، بازگشتپذیر یا بازگشتناپذیر باشد.
مقاله کامل پژوهشی
رضا فوده؛ وحید شالچیان؛ محمدرضا دلیری
دوره 10، شماره 3 ، مهر 1395، صفحه 267-277
چکیده
استخراج ویژگیهای تفکیکپذیر، بخشی مهم در سیستمهای واسط مغز-کامپیوتر (BCI) است، که میتواند بر کارایی طبقهبندی، تاثیرگذار باشد. برای رسیدن به این هدف، الگوهای فضایی مشترک (CSP)، روشی متداول است که در سیستمهای BCI مبتنیبر تصورات حرکتی، استفاده میشود. CSP سعی میکند تا مناسبترین الگوهای فضایی در سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) ...
بیشتر
استخراج ویژگیهای تفکیکپذیر، بخشی مهم در سیستمهای واسط مغز-کامپیوتر (BCI) است، که میتواند بر کارایی طبقهبندی، تاثیرگذار باشد. برای رسیدن به این هدف، الگوهای فضایی مشترک (CSP)، روشی متداول است که در سیستمهای BCI مبتنیبر تصورات حرکتی، استفاده میشود. CSP سعی میکند تا مناسبترین الگوهای فضایی در سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) را برای تفکیک گروه های مختلف تصور حرکتی، استخراج کند. بهطور معمول پیش از اعمال CSP، سیگنالهای EEG در باند فرکانسی 30-8 هرتز، فیلتر میشوند تا ریتمهای مربوط به ناهمگامی وابسته به رویداد (ERD)، که میو و بتا نام دارند، استخراج شوند. با این حال، این باند فرکانسی ممکن است در افراد مختلف، یکسان نباشد؛ به همین دلیل، بهینه سازی فیلترهای طیفی در کنار فیلترهای فضایی، میتواند تأثیر بسزایی در بهبود صحت طبقهبندی داشته باشد. در این مقاله، با استفاده از الگوریتم تکاملی بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)، روش یادگیری نوینی را برای به دست آوردن همزمان فیلترهای طیفی و فضایی ارائه میدهیم. همچنین، از معیار اطلاعات متقابل بین ویژگیهای استخراجشده و برچسب گروهها، بهعنوان تابع هزینه استفاده میشود. شبیهسازیهای انجامشده روی مجموعه دادة یک از رقابت BCI، نشان میدهد که صحت طبقهبندی روش پیشنهادی، بهطور معناداری بیشتر از روشهای CSP و بانک فیلتر CSP (FBCSP)، با دو نوع بانک فیلتر متفاوت، است.