مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
سینا شامخی؛ محمدحسین میرانبیگی؛ علی گویا
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، صفحه 265-275
چکیده
تطبیق لکههای پروتئینی در تصاویر الکتروفورز ژل دوبعدی (2DGE)، یکی از فرایندهای اصلی در تحلیل این تصاویر است. به دلیل چالشهای موجود در تصاویر 2DGE، همچون حضور نویز و آرتیفکت، تطبیق لکههای پروتئینی، تحت نظارت نیروی انسانی انجام گرفته که این نظارت، احتمال وقوع خطاهای انسانی را به دنبال خواهد داشت. از اینرو، در این تحقیق، یک الگوریتم ...
بیشتر
تطبیق لکههای پروتئینی در تصاویر الکتروفورز ژل دوبعدی (2DGE)، یکی از فرایندهای اصلی در تحلیل این تصاویر است. به دلیل چالشهای موجود در تصاویر 2DGE، همچون حضور نویز و آرتیفکت، تطبیق لکههای پروتئینی، تحت نظارت نیروی انسانی انجام گرفته که این نظارت، احتمال وقوع خطاهای انسانی را به دنبال خواهد داشت. از اینرو، در این تحقیق، یک الگوریتم جدید و خودکار برای تطبیق لکههای پروتئینی، مبتنی بر مدلهای احتمالاتی، ارائه شده است. به دلیل پیچیدگی مدل احتمالاتی پیشنهادی، برای حل روابط موجود، از روش بیز-وردشی استفاده شده است. عملکرد الگوریتم پیشنهادی، بهکمک معیارهایی آماری روی مجموعهی تصاویر واقعی و مصنوعی تهیه شده در این تحقیق، مورد ارزیابی قرار گرفته است. بر این اساس، لکههای پروتئینی توسط الگوریتم پیشنهادی، در تصاویر واقعی با خطای زاویهای 05/0 رادیان و خطای نقطهی پایانی 46/1 پیکسل و در تصاویر مصنوعی با خطای زاویهای 13/0 رادیان و خطای نقطهی پایانی 90/0 پیکسل، تطبیق داده شدهاند. این نتایج، نشان دهندهی دقت، کارایی بالاتر و خطای تطبیق پایینتر الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با سایر روشهای مورد بررسی میباشد.
مقاله کامل پژوهشی
مهندسی عصبی عضلانی
سحر اکبری؛ وحید شالچیان؛ محمدرضا دلیری
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، صفحه 277-286
چکیده
آشکارسازی اسپایکهای عصبی، نحستین گام برای تجزیه و تحلیل پتانسیل عمل واحدهای نورونی در ثبت خارج سلولی میباشد. وجود نویز پسزمینه درثبتهای خارج سلولی، که عمدتا از جمع آثار پتانسیل عمل واحد های نورونی دورتر از منطقهی ثبت ناشی میشود، در بسیاری از مواقع، آشکارسازی و تشخیص اسپایکهای عصبی کمدامنه را دشوار میسازد. تا کنون ...
بیشتر
آشکارسازی اسپایکهای عصبی، نحستین گام برای تجزیه و تحلیل پتانسیل عمل واحدهای نورونی در ثبت خارج سلولی میباشد. وجود نویز پسزمینه درثبتهای خارج سلولی، که عمدتا از جمع آثار پتانسیل عمل واحد های نورونی دورتر از منطقهی ثبت ناشی میشود، در بسیاری از مواقع، آشکارسازی و تشخیص اسپایکهای عصبی کمدامنه را دشوار میسازد. تا کنون محققان زیادی به این موضوع پرداخته و برای حل این مشکل، الگوریتمهای زیادی پیشنهاد دادهاند. در این مقاله، یک الگوریتم خودکار برای آشکارسازی اسپایکهای عصبی در سیگنال ثبت خارج سلولی آغشته به نویز پسزمینه، ارائه شده است. این الگوریتم از چهار مرحله، شامل ۱- فیلتر کردن میانگذر و استفاده از فیلتر بالاگذر تفاضلی، ۲- اعمال فیلتر غیرخطی انرژی شانون، ۳- تبدیل هیلبرت و ۴- آستانهگذاری روی سیگنال به دست آمده، تشکیل شده است. روش پیشنهادی در این مقاله، با پنج روش شناخته شده در تشخیص اسپایک، روی دو مجموعهی دادهی شبیهسازی شده و یک مجموعهی دادهی واقعی، مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده، حاکی از برتری روش پیشنهادی نسبت به سایر روشها برای دادههای شبیهسازی شده، بوده که نشاندهندهی مقاوم بودن الگوریتم پیشنهادی نسبت به نویز میباشد. علاوه بر این، برای دادههای واقعی، روش پیشنهاد شده رتبهی دوم را در میان تمام روشها به خود اختصاص داده است. استفاده از فیلتر غیرخطی انرژی شانون، میتواند راهحل موثری برای تشخیص اسپایکهای عصبی در سیگنال ثبت خارج سلولی آغشته به نویز، به حساب آید.
مقاله کامل پژوهشی
بهروز جعفرزاده؛ هانیه نیرومند اسکوئی؛ فرزان قالیچی
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، صفحه 287-297
چکیده
سیستمهای گردش خون مصنوعی، نقش غیر قابل انکاری در ارزیابی و توسعهی دستگاههای کمکبطنی، دریچههای قلبی، قلبهای مصنوعی، ریههای مصنوعی، پیوند عروق و پمپهای بالنی داخل آئورتی دارند. همچنین، در مهندسی بافت دریچههای قلبی و سایر مطالعات مرتبط با سیستم قلب و عروق نیز میتوان از سیستمهای گردش خون مصنوعی بهره برد. یکی از ...
بیشتر
سیستمهای گردش خون مصنوعی، نقش غیر قابل انکاری در ارزیابی و توسعهی دستگاههای کمکبطنی، دریچههای قلبی، قلبهای مصنوعی، ریههای مصنوعی، پیوند عروق و پمپهای بالنی داخل آئورتی دارند. همچنین، در مهندسی بافت دریچههای قلبی و سایر مطالعات مرتبط با سیستم قلب و عروق نیز میتوان از سیستمهای گردش خون مصنوعی بهره برد. یکی از ارکان اصلی این سیستمها، تولید جریان پالسی، مشابه با پالس جریان خون خروجی قلب بوده که توسط پمپ پالسی تولید میشود. در این پژوهش، یک سیستم گردش خون مصنوعی با قابلیت شبیهسازی فشار و جریان فیزیولوژیکی بدن انسان در حالت سالم و بیمار، طراحی و ساخته شده است. در این سیستم، تولید پالس فشار و جریان، بر عهدهی یک پمپ پالسی با قابلیت برنامهنویسی و تغییر الگوی حرکتی برای شبیهسازی بطن چپ میباشد که بعد از طراحی در نرمافزار سالیدوورک، جهت استفاده در سیستم گردش خون مصنوعی، ساخته شد. برای بررسی عملکرد سیستم، آزمایشهای متعددی با مقادیر کمپلیانس شریانی و مقاومت محیطی متفاوت و تغییر الگوی حرکتی موتور پلهای، انجام شده است. نتایج حاصل از این آزمایشها نشان میدهند که با تغییر الگوی حرکتی موتور پلهای از سرعت ثابت به سرعت متغییر و کنترل آن در یک سیکل (360 درجه) و همچنین با تغییر در مقادیر کمپلیانس شریانی و مقاومت محیطی، میتوان شکل موجهای فشار و جریان فیزیولوژیک را تولید کرد. نتایج به دست آمده، عملکرد قابل قبول این سیستم را در شبیهسازی شرایط فیزیولوژیکی تایید میکنند. علاوه بر این، سیستم طراحی شده، قابلیت نرمافزاری برای تولید شکل پالسهای جریان متفاوت را دارا میباشد.
تصویربرداری پزشکی / تصویرنگاری پزشکی
ندا سرداریپور؛ علیرضا صدقی؛ علی یونسی؛ علی خادم؛ حمید ابریشمی مقدم
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، صفحه 299-315
چکیده
در فرایند بینایی، اطلاعات تولید شده توسط گیرندههای نوری استوانهای و مخروطی، پس از فشرده شدن در شبکیه، از طریق سه مسیر جداگانهی سلولهای عقدهای، به نامهای مگنو، پاروو و کونیو، به مراکز پردازشی سطح بالاتر ارسال میشوند. شواهد مبتنی بر الکتروفیزیولوژی و سایکوفیزیک، حاکی از آن است که این مسیرهای سهگانه، الگوهای خاصی ...
بیشتر
در فرایند بینایی، اطلاعات تولید شده توسط گیرندههای نوری استوانهای و مخروطی، پس از فشرده شدن در شبکیه، از طریق سه مسیر جداگانهی سلولهای عقدهای، به نامهای مگنو، پاروو و کونیو، به مراکز پردازشی سطح بالاتر ارسال میشوند. شواهد مبتنی بر الکتروفیزیولوژی و سایکوفیزیک، حاکی از آن است که این مسیرهای سهگانه، الگوهای خاصی از تخریب عملکردی را در بیماری اسکلروز چندگانه (MS) نشان میدهند. اگرچه مکانیابی دقیق فعالیت عصبی در این مسیرها، با استفاده از fMRI امکانپذیر است، تا کنون هیچ مطالعهای با استفاده از fMRI روی تخریب عملکرد این مسیرها در بیماران MS انجام نشده است. در این پژوهش، به بررسی اختلالات ایجاد شده در عملکرد این مسیرها در بیماران MS پرداخته شده است. بدین منظور، سه محرک بینایی متفاوت، با فرکانسهای مکانی و زمانی خاص، برای تحریک اختصاصی این سه مسیر، تولید شده است. این محرکها، به هوسیلهی پروژکتوری کالیبره شده، که در خارج از اتاق اسکنر MRI قرار داشت، به فرد داخل اسکنر نشان داده میشد. با استفاده از یک پروتکل استاندارد، از دو گروه سالم و مبتلا به MS (هر گروه شامل 5 نفر) تصویربرداری fMRI انجام شد. در نهایت، پاسخهای به دست آمده در قشر بینایی و ناحیهی هستهی زانویی جانبی (LGN)، به طور درونگروهی و برونگروهی، مورد تحلیل قرار گرفت. آنالیزهای گروهی دادههای fMRI، با استفاده از مدل خطی عمومی (GLM) و روش تاثیر ثابت، در نرمافزار FSL انجام شد، که نتایج به دست آمده، نشان دهندهی الگوهایی از تخریب عملکردی در قشر بینایی و LGN در گروه MS بود. همچنین، از میان سه مسیر بینایی مگنو، پاروو و کونیو در LGN، تنها در مسیر سلولی مگنو، تخریب معنیدار عملکردی در بیماران MS مشاهده شد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
عباس بینیاز؛ فاطمه عبدالعلی؛ رضا آقاییزاده ظروفی؛ امید حاجیمقصودی؛ یوشینوبو ساتو
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، صفحه 317-329
چکیده
آندوسکوپی به کمک کپسول بیسیم، یکی از روشهای غیرتهاجمی آسیبشناسی مسیر گوارشی انسان به شمار آمده که با پیشروی کپسول در مسیر گوارشی و تصویربرداری از این مسیر، ویدئوی آندوسکوپی ضبط میشود. در عمل، حجم وسیعی از ویدئوهای آندوسکوپی با کیفیتهای مختلف و زمان تصویربرداری طولانی، از مسیر گوارشی ثبت میشود که این زمان در حدود 8 ساعت ...
بیشتر
آندوسکوپی به کمک کپسول بیسیم، یکی از روشهای غیرتهاجمی آسیبشناسی مسیر گوارشی انسان به شمار آمده که با پیشروی کپسول در مسیر گوارشی و تصویربرداری از این مسیر، ویدئوی آندوسکوپی ضبط میشود. در عمل، حجم وسیعی از ویدئوهای آندوسکوپی با کیفیتهای مختلف و زمان تصویربرداری طولانی، از مسیر گوارشی ثبت میشود که این زمان در حدود 8 ساعت بوده و زمان بازنگری ویدئوی آندوسکوپی توسط پزشک متخصص و مجرب نیز در حدود 2 ساعت و یا بیشتر میباشد. روشهای خلاصهسازی ویدئو، میتوانند زمان بازنگری و همچنین خطاهای تفسیر و بازنگری دستی توسط پزشک را کاهش دهند. در این پژوهش، به منظور غلبه بر محدودیتهای موجود در استخراج فریمهای کلیدی، روشی مبتنی بر بینایی ماشین به کمک خصوصیات منحصر به فرد تجزیه به مقادیر تکین انطباقی مبتنی بر پنجرهی لغزشی، پیشنهاد شده است که با به کارگیری این ویژگیها، امکان خلاصهسازی ویدئوی کپسول اندوسکوپی فراهم میگردد. علاوه بر این، به دلیل محدودیتهای حجم و توان کپسول آندوسکوپی و فیزیک مسیرگوارشی، تصاویر کپسول دارای روشنایی پایینی بوده و غیریکنواخت میباشند که برای حل این مشکل، از فیلتر انتشار تطبیقی بهره گرفته شده است. نتایج آزمایش روی کپسول بیسیم، نشان میدهد که زمان بازنگری به طور قابل ملاحظهای کاهش یافته است. ارزیابیهای کمی و کیفی، نشان میدهند که استفاده از این روش پیشنهادی، تاثیر مثبتی روی فرایند خلاصهسازی داشته است. از اینرو، میتوان در سایر کاربردهای بالینی، از قبیل آموزش پزشکان جوان، آسیبشناسی به کمک کامپیوتر، تصمیمگیری سریع و مدیریت اطلاعات پزشکی نیز از این روش بهره گرفت.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک
مائده نجفی آشتیانی؛ محمدرضا اصغری اسکوئی؛ محمد نجفی آشتیانی
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، صفحه 331-340
چکیده
تعادل، یکی از فاکتورهای حیاتی در بسیاری از فعالیتهای روزمره، مانند حرکت میباشد. ایستادن روی یک صفحهی ناپایدار، به تلاش مستمر و تقویت سیستم عصبی-اسکلتی نیازمند است. درگیری شناختی و اغتشاش سطح اتکا در ایستادن، از عوامل موثر بر از دست دادن تعادل هستند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی توانایی تامین پایداری افراد در هنگام ایستادن ...
بیشتر
تعادل، یکی از فاکتورهای حیاتی در بسیاری از فعالیتهای روزمره، مانند حرکت میباشد. ایستادن روی یک صفحهی ناپایدار، به تلاش مستمر و تقویت سیستم عصبی-اسکلتی نیازمند است. درگیری شناختی و اغتشاش سطح اتکا در ایستادن، از عوامل موثر بر از دست دادن تعادل هستند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی توانایی تامین پایداری افراد در هنگام ایستادن در سطوح مختلف فیزیکی و شناختی میباشد. بدین منظور، دوازده زن جوان و سالم برای شرکت در شش حالت از آزمون (سه حالت سطح اتکا در دو حالت درگیری شناختی) انتخاب شدند. سه حالت سطح اتکا، شامل ایستادن روی سطح صاف زمین، ایستادن روی یک صفحهی ناپایدار با حمایت فنر و ایستادن روی یک صفحهی ناپایدار بدون حمایت فنر، میباشد. درگیری شناختی نیز در دو سطح، با سوال توجه پایدار و بدون آن، از طریق نمایش روی پرده و پاسخدهی با کلیدهای بله/خیر صورت گرفت. از روش تحلیل حرکت به وسیلهی یک دوربین با سرعت بالا و نشانگرهای فعال در صفحهی سهمی، برای اندازهگیری زوایای مفصلی استفاده شد. برای بررسی کمی پایداری، معیارهای خطی (مانند طول مسیر و جذر میانگین مربعی) و معیارهای غیرخطی (مانند بینظمی تقریبی و بعد فراکتالی) محاسبه شدند. نتایج به دست آمده نشان دادند که در بررسی سازوکار مفاصل، در راستای تامین پایداری، مچ پا، در سطحی بالاتر از دو مفصل زانو و ران، تاثیرگذار میباشد. صرفا بینظمی تقریبی، به تفاوت معنیداری بین سطوح مختلف دشواری فیزیکی، منتهی شده است. همچنین، همکاری بین مفاصل در دشواری متوسط سطح اتکا (صفحهی ناپایدار با حمایت فنر) بیشتر مشاهده شد. عدم تطابق میزان دشواری بین آزمونهای فیزیکی و شناختی، منجر به کمرنگ شدن نقش سوالهای شناختی در این آزمایش شده است. از اینرو، برای بروز اثر درگیری شناختی در ایستادن، باید بین دشواری وظیفهی فیزیکی و شناختی، تناسبی برقرار باشد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
امیر سزاوار؛ حسن فرسی؛ فریما فرسی
دوره 12، شماره 4 ، بهمن 1397، صفحه 341-355
چکیده
سرطان پروستات، به عنوان یکی از مهمترین بیماریهای مردان به شمار میرود. تشخیص زودهنگام و به موقع این بیماری و درجهی پیشرفت آن، به روند درمان و جلوگیری از سرایت بیماری به سایر بافتها، کمک شایانی میکند. به منظور تعیین درجهی بیماری، از بافت نمونهبرداری شده و با بررسی ساختار پاتولوژی، نوع درجه تعیین میگردد. در جدیدترین ...
بیشتر
سرطان پروستات، به عنوان یکی از مهمترین بیماریهای مردان به شمار میرود. تشخیص زودهنگام و به موقع این بیماری و درجهی پیشرفت آن، به روند درمان و جلوگیری از سرایت بیماری به سایر بافتها، کمک شایانی میکند. به منظور تعیین درجهی بیماری، از بافت نمونهبرداری شده و با بررسی ساختار پاتولوژی، نوع درجه تعیین میگردد. در جدیدترین دستهبندی، بافت پروستات به پنج درجه تقسیمبندی میشود که درجهی یک، خوشخیمترین حالت و درجهی پنج، نشاندهندهی وخیمترین حالت بیماری میباشد. با توجه به زمانبر بودن طبقهبندی توسط انسان و رشد فناوری هوش مصنوعی، اخیرا این طبقهبندیها توسط الگوریتمهای هوشمند مختلفی انجام میشود. اگر چه امروزه روشهای قدرتمندی به منظور توصیف و طبقهبندی تصاویر، ابداع شده، اما وجود فاصلهی معناداری میان ادراک بینایی انسان و ویژگیهای سطح پایین استخراج شده توسط الگوریتمها، مهمترین چالش در راه دستیابی به دقت مطلوب به شمار میرود. در این مقاله، با ترکیب ویژگیهای آماری بافت تصویر و ویژگیهای عمیق استخراج شده توسط شبکهی عصبی کانولوشن عمیق، روش جدیدی ارائه شده است که در آن، استفاده از شبکهی عصبی کانولوشن عمیق، باعث به دست آمدن ویژگیهای سطح بالا و عمیقی از تصاویر پاتولوژی شده و با ترکیب این ویژگیها با ویژگیهای آماری بافت، دقت طبقهبندی افزایش یافته است. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی، این روش روی پایگاه دادهی جامعهی بینالمللی آسیبشناسی اورولوژی، اعمال شده است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که روش پیشنهادی، به دقت بیشتری نسبت به سایر روشهای مرسوم برای طبقهبندی تصاویر پاتولوژی دست یافته است.