مقاله کامل پژوهشی
بیوسرامیک / سرامیک زیستی
مهرداد داودی؛ سید محمدرضا شکوهیان؛ مهدی باقری روچی؛ مسعود عبداللهی؛ سها برویس؛ مریم هویت‌طلب؛ محمد پرنیان‌پور
دوره 14، شماره 2 ، تیر 1399، صفحه 81-96
چکیده
شانه به دلیل داشتن درجه‌های آزادی متعدد، یک مفصل پیچیده در سیستم اسکلتی عضلانی به حساب می‌آید. در این مقاله سعی شده است تا با استفاده از تئوری سینرجی‌های متغیر با زمان، مشخص شود که اعصاب مرکزی برای ایجاد حرکت در شانه چگونه بر پیچیدگی‌های کنترلی مساله فائق می‌آید. در این راستا، تمرین‌هایی در یک فضای سه‌بعدی اطراف بدن همراه با حرکت ...
بیشتر
شانه به دلیل داشتن درجه‌های آزادی متعدد، یک مفصل پیچیده در سیستم اسکلتی عضلانی به حساب می‌آید. در این مقاله سعی شده است تا با استفاده از تئوری سینرجی‌های متغیر با زمان، مشخص شود که اعصاب مرکزی برای ایجاد حرکت در شانه چگونه بر پیچیدگی‌های کنترلی مساله فائق می‌آید. در این راستا، تمرین‌هایی در یک فضای سه‌بعدی اطراف بدن همراه با حرکت رفت و برگشتی میله‌ی منعطف در نرم‌افزار Anybody مدل‌سازی شده، سطوح فعالیت 12 عضله‌ی منتخب در کنار گشتاور آنها حول مفصل به عنوان خروجی ثبت گردیده و نتایج تحت یک ماتریس کلی طبق مفهوم سینرجی‌های عمل‌کردی به عنوان ورودی به یک الگوریتم بهینهسازی گرادیان محور جهت تعیین بردارهای سینرجی اعمال شده است. شیفت‌های زمانی با روش matching pursuit و ضرایب بزرگی با روش non-negative least square در هر مرحله از حل به دست آمده است. با کمک معیار R2، 5 سینرجی تونیک و 5 سینرجی فازیک انتخاب شده است که توانایی بازسازی 79% از کل داده‌ها و نیز توانایی بازسازی الگوی فعالیت عضلات مربوط به یک تمرین غیر از تمرین‌های اولیه را با دقت 60% دارند. هر یک از سینرجی‌ها همراه با عضلات فعال در آن، در بخش‌های مشخصی از فضای فعال بوده‌اند. عضله‌ی serratus در اکثر سینرجی‌ها فعال بوده که اهمیت این عضله در انجام تمرینات با میله را نشان میدهد. در سینرجی 1، عضلات اکستنسوری سه‌سر فعال بوده اما عضله‌ی فلکسوری-ابداکتوری دوسر در محدوده‌ی سینرجی‌های 4 و 5 در فضای بالای سر فعال شده است. شکل‌گیری ترکیب آگونستیک و آنتاگونستیک بین دو یا چند سینرجی و نیز شکل‌گیری الگوی هم‌کاری متغیر با زمان بین عضلات در هر سینرجی در طول حرکت از دیگر نتایج این تحقیق است. این تحقیق نشان داده که پیچیدگی محاسباتی یافتن شیفت‌های زمانی به دلیل یک‌سان بودن سرعت در تمام تمرین‌ها و نیز جدا کردن بخش‌های تونیک و فازیک به دلیل گشتاور کم وزن دست و میله حول مفصل، نتوانسته درک نورولوژیک جدیدی را ارائه دهد اما به کارگیری سینرجی‌های عمل‌کردی برای تحلیل‌های دقیق‌تر موثر بوده است.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش گفتار
محمدبهادر نجفی؛ منصور ولی
دوره 14، شماره 2 ، تیر 1399، صفحه 97-107
چکیده
بیماری پارکینسون بعد از آلزایمر به عنوان رایج‌ترین بیماری مخرب سیستم عصبی شناخته می‌شود. یکی از عوارض شایع این بیماری، به وجود آمدن اختلالات گفتاری است. با توجه به این که تولید گفتار در انسان شامل تولید صوت در اثر ارتعاش تارهای صوتی (بخش آوایی) و سپس عبور آن از فیلتر لوله‌ی صوتی (بخش تلفظی) است، انتظار میرود هر کدام از این دو بخش دچار ...
بیشتر
بیماری پارکینسون بعد از آلزایمر به عنوان رایج‌ترین بیماری مخرب سیستم عصبی شناخته می‌شود. یکی از عوارض شایع این بیماری، به وجود آمدن اختلالات گفتاری است. با توجه به این که تولید گفتار در انسان شامل تولید صوت در اثر ارتعاش تارهای صوتی (بخش آوایی) و سپس عبور آن از فیلتر لوله‌ی صوتی (بخش تلفظی) است، انتظار میرود هر کدام از این دو بخش دچار اختلال شوند. در این تحقیق با استفاده از یک روش غیرتهاجمی و به کمک سیگنال گفتار فرد، به تشخیص بیماری پارکینسون پرداخته شده است. بدین منظور از گویش 3 واکه‌ی کشیده‌ی زبان فارسی توسط 48 نفر (27 نفر مبتلا به بیماری پارکینسون و 21 نفر سالم) استفاده شده است تا میزان تخریب دو بخش تلفظی و آوایی ارزیابی شود. از ویژگیهای مرتبط با بخش آوایی تولید گفتار میتوان به جیتر، شیمر، فرکانس گام و طول زمانی باز و بسته شدن پالسهای چاکنایی و از ویژگیهای بخش تلفظی گفتار میتوان به فرمنتهای اول، دوم و سوم، نرخ عبور از صفر، MFCC و LPC اشاره کرد. در این تحقیق، در مجموع 38 دسته‌ی ویژگی استخراج شده و چهار پارامتر آماری میانگین، انحراف معیار، ضریب چولگی و ضریب کشیدگی از روی آنها محاسبه شده است. در ادامه از الگوریتم ژنتیک برای شناسایی ویژگیهای بهینه استفاده شده و شناسایی بیماری پارکینسون با به کارگیری طبقه‌بندهای SVM، KNN و درخت تصمیم‌گیر انجام شده است. به عنوان شاخصه‌ی اصلی این پژوهش، نتایج مربوط به دو بخش آوایی و تلفظی مورد مقایسه و چالش قرار گرفته است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داده که ویژگیهای آوایی با صحت 2/1±1/96% نسبت به ویژگیهای تلفظی در تشخیص بیماری پارکینسون نقش مفیدتری داشته و هم‌چنین واکه‌ی /او/ با میزان صحت 6/97% بهترین عمل‌کرد را در تشخیص بیماری پارکینسون نسبت به سایر واکهها داشته است.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
مریم دوروشی؛ ندا بهزادفر؛ غضنفر شاهقلیان
دوره 14، شماره 2 ، تیر 1399، صفحه 109-119
چکیده
اثر اصلی، عمده و کوتاه‌مدت مصرف الکل روی سیستم اعصاب مرکزی است. مصرف مشروبات الکلی باعث ایجاد ناتوانی در مغز شده به طوری که مصرف زیاد آن باعث فلج شدن فعالیتهای مغزی، دستگاه تنفس و در نتیجه مرگ می‌شود. در این مقاله به منظور تشخیص مصرف الکل، سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) 20 فرد شرکت کننده شامل 10 فرد الکلی و 10 فرد کنترل در 64 کانال مورد ...
بیشتر
اثر اصلی، عمده و کوتاه‌مدت مصرف الکل روی سیستم اعصاب مرکزی است. مصرف مشروبات الکلی باعث ایجاد ناتوانی در مغز شده به طوری که مصرف زیاد آن باعث فلج شدن فعالیتهای مغزی، دستگاه تنفس و در نتیجه مرگ می‌شود. در این مقاله به منظور تشخیص مصرف الکل، سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) 20 فرد شرکت کننده شامل 10 فرد الکلی و 10 فرد کنترل در 64 کانال مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور تحلیل سیگنال EEG، ویژگیهای فرکانسی و غیرفرکانسی شامل طیف توان زیرباندها، آنتروپی جایگشتی، آنتروپی تقریبی، بعد فراکتال کتز و پتروشن استخراج شده است. برای بررسی تفاوت معنادار بین دو گروه الکل و کنترل از تحلیل آماری و از شاخص دﯾﻮﯾﺲ-ﺑﻮﻟﺪﯾﻦ (DB) برای انتخاب بهترین کانال جهت ایجاد تفکیک بین سیگنال EEG افراد الکلی و کنترل استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که در بین ویژگیهای فرکانسی، توان فرکانسی دومین زیرباند پایین آلفادر افراد الکلی کاهش یافته و با توجه به شاخص DB، کانال CP3 بهترین تفکیک‌پذیری را بین گروه الکل و کنترل داشته است. هم‌چنین در بین ویژگیهای غیرفرکانسی، بعد فراکتال کتز در افراد گروه کنترل افزایش یافته و کانال FP2 بهترین تفکیک‌پذیری را داشته است. در ادامه با استفاده از طبقهبند k-نزدیک‌ترین همسایه (KNN) با ویژگیهای توان فرکانسی دومین زیرباند پایین آلفا و بعد فراکتال کتز به ترتیب دقت‌های 71% و 93% به دست آمده است. بر اساس نتایج به دست آمده نشان داده شده که بهترین ویژگی تفکیک کننده‌ی دو گروه الکل و کنترل، بعد فراکتال کتز و بهترین کانال FP2 است.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک استخوان
فرشته علیزاده فرد؛ مجید میرزائی
دوره 14، شماره 2 ، تیر 1399، صفحه 121-131
چکیده
با توجه به کاربرد آزمایش و تحلیل شکست استخوان در هر دو حوزه‌ی پزشکی و مهندسی، یافتن نمونه‌ی مناسب برای اندازهگیری خواص مکانیکی شکست بسیار مهم است. لذا در این مطالعه به تحلیل تجربی و عددی شکست استخوان کورتیکال گوساله برای 4 ناحیه‌ی آناتومیکی با استفاده از نمونه‌های کمان-شکل پرداخته شده است. تست تجربی شکست برای نمونه‌های کمان-شکل ...
بیشتر
با توجه به کاربرد آزمایش و تحلیل شکست استخوان در هر دو حوزه‌ی پزشکی و مهندسی، یافتن نمونه‌ی مناسب برای اندازهگیری خواص مکانیکی شکست بسیار مهم است. لذا در این مطالعه به تحلیل تجربی و عددی شکست استخوان کورتیکال گوساله برای 4 ناحیه‌ی آناتومیکی با استفاده از نمونه‌های کمان-شکل پرداخته شده است. تست تجربی شکست برای نمونه‌های کمان-شکل در دمای محیط انجام شده و در عمل فاکتور شدت تنش با استفاده از فرمول تحلیلی استاندارد برای نمونه‌های کمان-شکل و روش مدل المان محدود مربوط به نمونهها محاسبه شده است. به منظور صحت‌سنجی مدل المان محدود، نتایج تحلیل تنش و کرنش با نتایج به دست آمده از روش برهمنگاری تصاویر دیجیتالی مقایسه شده است. توافق بسیار خوب بین نتایج تحلیل تنش و کرنش عددی و تجربی، نشان دهنده‌ی دقت تحلیل المان محدود است. در این مطالعه ارتباط خوبی در شروع و رشد ترک بین نتایج تجربی و المان محدود و هم‌چنین مقادیر چقرمگی شکست به دست آمده از روش عددی با دیگر مطالعات مشاهده شده است. هم‌چنین نتایج حاصل از این مطالعه نشان میدهد که فاکتور شدت تنش تحلیلی میتواند نتایج دقیقی برای نمونه‌های کمان-شکل ایجاد شده از نواحی آناتومیکی خلفی و قدامی ارائه کند، هرچند برای نواحی آناتومیکی میانی و جانبی، تنها مدل المان محدود میتواند دقت لازم را فراهم سازد.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک
مصطفی حاج لطفعلیان؛ محمدهادی هنرور
دوره 14، شماره 2 ، تیر 1399، صفحه 133-142
چکیده
مرز تعادل روشی برای سنجش تعادل پویا در کلینیک و آزمایشگاه است که تحت تاثیر موقعیت و سرعت خطی مرکز جرم بدن قرار دارد. در این مطالعه عامل تعادل از طریق روش مرز تعادل محاسبه شده و از آن به عنوان تابع هزینه جهت برنامهریزی مسیر حرکت برخاستن استفاده شده است. برای محاسبهی کینماتیک حرکت، از نمای ساجیتال حرکت برخاستن 10 مرد جوان و سالم فیلم‌برداری ...
بیشتر
مرز تعادل روشی برای سنجش تعادل پویا در کلینیک و آزمایشگاه است که تحت تاثیر موقعیت و سرعت خطی مرکز جرم بدن قرار دارد. در این مطالعه عامل تعادل از طریق روش مرز تعادل محاسبه شده و از آن به عنوان تابع هزینه جهت برنامهریزی مسیر حرکت برخاستن استفاده شده است. برای محاسبهی کینماتیک حرکت، از نمای ساجیتال حرکت برخاستن 10 مرد جوان و سالم فیلم‌برداری شده و یک مدل دوبعدی و چهار سگمنتی بر اساس معادلات حرکت، برای محاسبهی موقعیت مرکز جرم، گشتاور مفاصل و انجام فرایند بهینهسازی تعریف شده است. پس از محاسبهی مسیر تعادل آزمودنیها با استفاده از روش مرز تعادل، انتگرال زمانی مسیر تعادل (C1)، مقدار حداکثر و حداقل تعادل (C2) و انتگرال زمانی مربع مسیر تعادل (C3) به عنوان توابع هزینه تعریف شده است تا توسط الگوریتم ژنتیک به حداقل برسد. برای بررسی کیفیت مسیر پیشبینی شده توسط مدل و مقایسهی آن با الگوی آزمودنیها نیز از خطای جذر میانگین مربعات استفاده شده است. طبق نتایج این پژوهش، مدلی که با استفاده از تابع هزینهی C3 بهینهسازی شده، الگوی حرکتی آزمودنیها را به ترتیب با 19% و 40% خطای کم‌تر نسبت به C1 و C2 پیشبینی کرده است. با این وجود پیشبینی دقیق حرکت برخاستن توسط هیچیک از مدلهای پیشنهادی ارائه نشده است. در نهایت میتوان نتیجه گرفت که استفاده از تابع هزینهی مرز تعادل به تنهایی، انتخاب مناسبی برای برنامهریزی حرکات تمام بدن نمی‌باشد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
علیرضا طالش جفادیده؛ بابک محمدزاده اصل
دوره 14، شماره 2 ، تیر 1399، صفحه 143-157
چکیده
اختلال طیف اوتیسم نوعی اختلال عصبی رشدی است که با اختلال در ارتباطات اجتماعی و رفتارهای محدود و تکراری تشخیص داده می‌شود. تصویربرداری تشدید مغناطیسیابزاری غیرتهاجمی و قدرتمند برای بررسی تغییرات در ساختار، عمل‌کرد و متابولیسم مغز کودکان مبتلا به اوتیسم و معرفی نشان‌گرهای زیستی مفید به شمار میرود. مطالعه‌ی مقایسهای بین افراد ...
بیشتر
اختلال طیف اوتیسم نوعی اختلال عصبی رشدی است که با اختلال در ارتباطات اجتماعی و رفتارهای محدود و تکراری تشخیص داده می‌شود. تصویربرداری تشدید مغناطیسیابزاری غیرتهاجمی و قدرتمند برای بررسی تغییرات در ساختار، عمل‌کرد و متابولیسم مغز کودکان مبتلا به اوتیسم و معرفی نشان‌گرهای زیستی مفید به شمار میرود. مطالعه‌ی مقایسهای بین افراد مبتلا به اوتیسم و کنترل با استفاده از تصویربرداری تشدید مغناطیسی درک باارزشی از تفاوت در عمل‌کرد مغز فراهم میکند. امروزه با استفاده از آنالیز ارتباطات عمل‌کردی پویا مشخص شده است که ارتباطات عمل‌کردی مغزی ماهیتی پویا داشته و الگوهایی گذرا (استیت) از خود نشان داده که در طی زمان تکرار میشوند. در این مطالعه‌ی مقایسهای که بین دو گروه مبتلا به اوتیسم و کنترل انجام شده از داده‌های تصویربرداری تشدید مغناطیسی حالت استراحت دانشگاه ایالت سن‌دیگو استفاده شده است تا ارتباطات درون و بین شبکهای مغزی و هم‌چنین ارتباط سن و نمرات مربوط به پاسخدهی اجتماعی (نمرهای برای اندازهگیری خواص اوتیستیکی) با قدرت ارتباطات بین نواحی مورد بررسی قرار داده شود. این اهداف برای تمام استیت‌های آنالیز ارتباطات عمل‌کردی پویا اجرا شده است. افراد مبتلا به اوتیسم، استیتی با ارتباط درون و بین شبکهای کم‌تر را بیشتر تجربه کرده و هم‌چنین، کاهش جدایی شبکه‌ی مد پیشفرض از سایر شبکههای عمل‌کردی به عنوان یک ویژگی رایج در بیشتر استیت‌ها پدیدار شده است. برای گروه مبتلا به اوتیسم، با افزایش سن قدرت ارتباط بین شبکههای بینایی و شنوایی کم‌تر شده است. هم‌چنین در گروه اوتیسم نسبت به کنترل، رابطه‌ی خواص اوتیستیکی با قدرت ارتباطی شبکههای مخی، شنوایی و بینایی با شبکه‌ی شناختی-کنترلی مثبتتر شده است. تمام این نتایج بیان‌گر تفاوتهایی بین ارتباطات بین شبکههای مغزی دو گروه مبتلا به اوتیسم و کنترل و تاثیر سن بر این تفاوتها است که این تفاوتها با کمک آنالیز ارتباطات عمل‌کردی پویا بهتر تمیز داده میشوند.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
نسرین شعوری
دوره 14، شماره 2 ، تیر 1399، صفحه 159-168
چکیده
نتایج حاصل از تحقیقات قبلی نشان میدهد که حرکات چشم افراد مبتلا به اختلال نقص توجه-بیشفعالی (ADHD) و افراد سالم با هم متفاوت است. در نتیجه این امکان وجود دارد که بین سیگنالهای الکترواکولوگرام (EOG) دو گروه نیز تفاوت وجود داشته باشد. از اینرو در تحقیق حاضر، سیگنالهای EOG ثبت شده از 30 کودک مبتلا به ADHD و 30 کودک سالم در هنگام انجام ...
بیشتر
نتایج حاصل از تحقیقات قبلی نشان میدهد که حرکات چشم افراد مبتلا به اختلال نقص توجه-بیشفعالی (ADHD) و افراد سالم با هم متفاوت است. در نتیجه این امکان وجود دارد که بین سیگنالهای الکترواکولوگرام (EOG) دو گروه نیز تفاوت وجود داشته باشد. از اینرو در تحقیق حاضر، سیگنالهای EOG ثبت شده از 30 کودک مبتلا به ADHD و 30 کودک سالم در هنگام انجام یک فعالیت مرتبط با توجه، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، نمای مقیاسبندی سیگنالهای EOG دو گروه محاسبه شده، تفاوت دو گروه با استفاده از آزمونهای آماری بررسی شده و سپس سیگنالهای EOG دو گروه با استفاده از شبکه‌ی Growing Neural Gas طبقه‌بندی شده است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که نمای مقیاسبندی سیگنالهای EOG کودکان مبتلا به ADHD در مقایسه با کودکان سالم به صورت معنیداری بیشتر است (001/0p <). این نتیجه نشان میدهد که طیف توان سیگنالهای EOG کودکان مبتلا به ADHD در مقایسه با کودکان سالم، با شیب بیشتری کاهش پیدا میکند. علاوه بر این، سیگنالهای EOG دو گروه با صحت تشخیص 8/2±22/72% از هم تفکیک شده است. نتایج به دست آمده در این تحقیق میتواند در طراحی یک دورهی درمانی با بیوفیدبک EOG جهت درمان و یا کاهش علایم افراد مبتلا به ADHD مورد استفاده قرار گیرد.
