مدل‌سازی حرکت انسان
مهدی یوسفی آذر خانیان؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی؛ مصطفی رستمی
دوره 13، شماره 1 ، فروردین 1398، ، صفحه 55-68
چکیده
در سال‌های اخیر، تحلیل سیستم پایداری وضعی انسان، اهمیت زیادی پیدا کرده است. شناخت این سیستم به دلیل فرایند پیچیده‌ی خودسازماندهی آن که متناسب با هر الگوی حرکتی فعال میشود، ضروری است. استخراج شاخص‌هایی موثر از این سیستم می تواند در تشخیص ناهنجاری‌های وضعی به پزشکان کمک کرده و در فرایند توان‌بخشی بیماران موثر باشد. سیگنال مرکز ...
بیشتر
در سال‌های اخیر، تحلیل سیستم پایداری وضعی انسان، اهمیت زیادی پیدا کرده است. شناخت این سیستم به دلیل فرایند پیچیده‌ی خودسازماندهی آن که متناسب با هر الگوی حرکتی فعال میشود، ضروری است. استخراج شاخص‌هایی موثر از این سیستم می تواند در تشخیص ناهنجاری‌های وضعی به پزشکان کمک کرده و در فرایند توان‌بخشی بیماران موثر باشد. سیگنال مرکز فشار، به عنوان یک متغیر تجمعی، حاوی اطلاعاتی از سیستم تعادلی انسان است. نحوه‌ی شکل‌‌گیری ترژکتوری این سیگنال در بازه‌های زمانی مختلف، بیان‌گر فعال شدن فرایندهای کنترلی متنوع است که با ظهور بستر جاذب‌های متفاوت در فضای فاز آن بروز می‌یابد. الگوی هماهنگی دینامیک پایداری سیستم، تعیین کننده‌ی چگونگی سوییچ بین این جاذب‌ها می‌باشد. در بخش اول این مقاله، به منظور کمی‌سازی اطلاعات محلی سیگنال مرکز فشار، دو شاخص "بعد همبستگی محلی" و "دینامیک هماهنگی فاز" تعریف می‌شوند. سپس در یک آزمایش طراحی شده، الگوی تغییر رفتار محلی این سیگنال بر مبنای شاخصهای پیشنهادی محاسبه میشود. در ادامه، با طراحی مدلی که توانایی تولید دینامیک‌های غنی با جاذب‌های چندگانه را دارد، سعی میشود که تغییر رفتارها در دادگان دنبال شود. این مدل پیشنهادی بر مبنای نگاشت بوده و پارامترهای آن به کمک شاخص هماهنگی دینامیک فاز، به گونه‌ای هدایت می‌شوند که الگوی تغییر جاذب‌ها در این مدل با الگوی تغییر بعد همبستگی محلی سیستم هماهنگ شود. دنبال نمودن الگوهای رفتاری سیستم پایداری وضعی از نتایج برجسته‌ی این پژوهش است. مدل پیشنهادی نه تنها قابلیت دنبال کردن رفتار متنوع محلی سیستم را دارد، بلکه دینامیک سراسری آن را نیز دنبال می‌کند. طبق نتایج به دست آمده، تشابه روند کاهشی-افزایشی مقدار بعد همبستگی خروجی مدل و دادگان در تکرارهای آزمایش، یک بازنمایی از الگوی تغییرات درجه‌های آزادی دینامیک این سیستم است. این مدل پیشنهادی، نخستین مدل رفتاری برای سیستم پایداری وضعی به شمار آمده که می‌توان از روش‌های پیشنهادی در آن برای کمی‌سازی روند تغییر اطلاعات در سایر سیستم‌های زیستی نیز بهره گرفت.
بیومکانیک استخوان
محمد نیکخو؛ علی تحسری؛ محمد حق‌پناهی
دوره 8، شماره 3 ، مهر 1393، ، صفحه 203-212
چکیده
با توسعهی فنّاوریهای پیشرفته در زمینهی ایمپلنتهای ستون فقرات، طراحی و ساخت کیجهای گردنی برای اوّلین بار در ایران مورد توجه قرار گرفتهاست. این پروژهی تحقیقاتی صنعتی برمبنای مطالعات دقیق بیومکانیکی و براساس مدلهای عملکردی اجزای محدود و آزمایشهای مکانیکی مربوط به آن انجام میشود. درین تحقیق، بهینهسازی ...
بیشتر
با توسعهی فنّاوریهای پیشرفته در زمینهی ایمپلنتهای ستون فقرات، طراحی و ساخت کیجهای گردنی برای اوّلین بار در ایران مورد توجه قرار گرفتهاست. این پروژهی تحقیقاتی صنعتی برمبنای مطالعات دقیق بیومکانیکی و براساس مدلهای عملکردی اجزای محدود و آزمایشهای مکانیکی مربوط به آن انجام میشود. درین تحقیق، بهینهسازی طراحی و مطالعهی بیومکانیکی تنها کیج گردنی بومی سازی شده در ایران (ساخت شرکت دانشبنیان آتیلا ارتوپد) بررسی شد. بدین منظور، ابتدا مدل اجزای محدود گردنی (C2-C7) تهیّه و محدودهی حرکتی آن با نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی صحهگذاری شد. سه پارامتر ابعادی به عنوان ورودی و دو پارامتر خروجی (شامل میزان تغییر شکل دندانههای کیج در آزمایش استاتیکی و دینامیکی، طبق استاندارد ASTM F2077 برای فرآیند بهینه سازی طراحی و استفاده شد. سپس، تغییرات مورد نیاز جهت شبیهسازی عمل جراحی همجوشی در سطح C5-C6 با جایگذاری کیج گردنی انجام شد. درنهایت، نتایج مطالعههای بیومکانیکی روی محصول نهایی کیج گردنی بومیسازی ارائه شد. نتایج مطالعههای بیومکانیکی نشان داد که این محصول به خوبی میتواند در اعمال جراحی مورد استفاده قرار گرفته و مطابق با استانداردهای نمونههای خارجی موجود در بازار، جهت کاربرد در جراحیها رقابت نماید.
نانوبیوتکنولوژی / نانوبیولوژی
ماه منیر کریم زاده؛ لادن رشیدی؛ فریبا گنجی؛ میترا احمدی؛ ستار طهماسبی انفرادی
دوره 8، شماره 4 ، دی 1393، ، صفحه 385-398
چکیده
این تحقیق با هدف تهیه یک سامانه مبتنی بر نانوذرات مزومتخلخل سیلیکا (MSN)، برای حمل داروی ریواستیگمین هیدروژن تارتارات و بررسی سمیت سلولی این سامانه، با و بدون دارو، روی رده سلولهای مغزی نوروبلاستوما SY5Y انجام شد. داروی ریواستیگمین هیدروژن تارتارات یک داروی آبدوست و آبگریز است که برای درمان و کنترل بیماری آلزایمر به کار ...
بیشتر
این تحقیق با هدف تهیه یک سامانه مبتنی بر نانوذرات مزومتخلخل سیلیکا (MSN)، برای حمل داروی ریواستیگمین هیدروژن تارتارات و بررسی سمیت سلولی این سامانه، با و بدون دارو، روی رده سلولهای مغزی نوروبلاستوما SY5Y انجام شد. داروی ریواستیگمین هیدروژن تارتارات یک داروی آبدوست و آبگریز است که برای درمان و کنترل بیماری آلزایمر به کار میرود. در این تحقیق نانوذرات مزومتخلخل سیلیکا سنتز شده و شکل و ویژگی‌های ساختاری آنها، پیش و پساز بارگذاری با روش‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیفسنجی فروسرخ تبدیل فوریه، پراش پرتو ایکس، ایزوترم جذب نیتروژن و آنالیز پتانسیل زتا مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیز نشان داد که نانوذرات سنتز شده کروی بوده و ساختار یکسانی دارند. اندازه متوسط نانوذرات 13±100 نانومتر و میانگین اندازه روزنه آنها حدود 15/2 نانومتر است. میزان بارگذاری داروی ریواستیگمین در روزنههای نانوذرات 88/20 درصد وزنی با بازدهی کپسوله سازی 25 درصد به دست آمد. پروفایل رهایش دارو از این نانوذرات در سیالهای مشابه بدن و معده طی 24 ساعت، به ترتیب 5/70 و6/79 درصد به دست آمد که نمایانگر رهایش نسبتاً سریع دارو در محیط اسیدی است. بررسی سمیت سلولی این نانوذرات با و بدون دارو، با آزمون MTT روی رده سلولهای مغزی SY5Y انجام شد. نانوذرات بارگذاری شده با داروی ریواستیگمین خاصیت درمانی بیشتری از داروی ریواستیگمین (به تنهایی) روی سلولهای SY5Y داشتند.
پردازش تصاویر پزشکی
محمدحسن مرادی؛ محمدسجاد منوچهری؛ رضا ایرانی راد
دوره 5، شماره 4 ، اسفند 1390، ، صفحه 313-331
چکیده
بررسی میزان سفتی بافت، یکی از روش‌های مهم تشخیص بیماری‌ها است. این روش در ابتدا به صورت تهاجمی بوده ولی امروزه تلاش‌های متعددی برای دستیابی بهروش‌های غیرتهاجمی،تحت عنوان الاستوگرافیصورت پذیرفته است. داده پایه‌ای که در الاستوگرافی مورد استفاده قرار می‌گیرد، جابجایی نسبی بافتاست که به کمک امواج فراصوترصدمی‌شود.در این سیستم‌ها، ...
بیشتر
بررسی میزان سفتی بافت، یکی از روش‌های مهم تشخیص بیماری‌ها است. این روش در ابتدا به صورت تهاجمی بوده ولی امروزه تلاش‌های متعددی برای دستیابی بهروش‌های غیرتهاجمی،تحت عنوان الاستوگرافیصورت پذیرفته است. داده پایه‌ای که در الاستوگرافی مورد استفاده قرار می‌گیرد، جابجایی نسبی بافتاست که به کمک امواج فراصوترصدمی‌شود.در این سیستم‌ها، برای بدست آوردن میدان جابجایی، ابتدا یک تصویر از بافت اصلی تهیه شده و سپس با تصویری که از همان بافت پس از اعمال اندکی تحریک مکانیکی گرفته شده است، مقایسه میشود. کرنش (استرین) مکانیکی با محاسبه گرادیان تخمین میدان جابجایی، به صورت تصویری با سطوح خاکستری که الاستوگرام (تصویر کرنش) نام دارد، نمایش داده میشود. بر اساس نحوه ایجاد تحریکات مکانیکی در بافت، الاستوگرافی با امواج فراصوتبه چهار دستة الاستوگرافی استاتیک، دینامیک، موج برشی و غیرفعال تقسیم بندی می‌شوند. در نوع استاتیک اعمال نیرو به بافت توسط پزشک انجام میشود که به دلیل وابستگی به مهارت پزشک، نتایج قابل استناد نیست. در نوع دینامیک حرکت بافت توسط لرزاننده خارجیبه صورت ممتد انجام میشود که برای جلوگیری از تداخل تحریکات باید از سیستم‌های تصویربرداری فوق سریع بهره گرفت که مشکلات عدم دسترسی و هزینه بالا را در پی خواهد داشت. الاستوگرافیمبتنی بر موج برشی که امروزه به عنوان روش غالب در سیستم‌های الاستوگرافی مورد استفاده قرار گرفته است، مانند روش دینامیک دارای لرزاننده خارجی بوده ولی چون تحریک به صورتلحظه‌ای اعمال میشود، مشکل تداخل تحریکات را ندارد. در روش غیرفعال،از حرکات فیزیولوژیکی بدن برای اعمال نیرو به بافت استفاده میشود.این روش در حال حاضر در مرحله تحقیقاتی است.
بیومکانیک ستون مهره‌ها
مجتبی شهاب؛ بهزاد سیفی؛ ناصر فتورائی؛ امیرسعید صدیقی
دوره 9، شماره 1 ، فروردین 1394، ، صفحه 1-15
چکیده
ناهنجاری‌های هندسی ستون فقرات، بطور کلی با دردهای مزمن کمری و گردنی همراه هستند. در این ناهنجاری‌ها، انحنای ستون مهره در فضای سه‌بعدی دستخوش تغییراتی میشود که در بسیاری از موارد ضمن کاهش میزان بازشدگی قفسه سینه، به اختلالات تنفسی و اثرات منفی بر روی سیستم قلبی منجر میشود. برای تصحیح این ناهنجاری‌ها و جلوگیری از پیشرفت آنها ...
بیشتر
ناهنجاری‌های هندسی ستون فقرات، بطور کلی با دردهای مزمن کمری و گردنی همراه هستند. در این ناهنجاری‌ها، انحنای ستون مهره در فضای سه‌بعدی دستخوش تغییراتی میشود که در بسیاری از موارد ضمن کاهش میزان بازشدگی قفسه سینه، به اختلالات تنفسی و اثرات منفی بر روی سیستم قلبی منجر میشود. برای تصحیح این ناهنجاری‌ها و جلوگیری از پیشرفت آنها در حالت حاد، جراحان از جراحی فیوژن خلفی ستون مهره‌ها استفاده می‌کنند. قبل از انجام عمل جراحی به منظور تشخیص وضعیت بیمار و انتخاب روش مناسب عمل، استخراج برخی پارامترهای کلینیکی مهم ستون فقرات ازجمله انحناها، زوایای کوب، انحراف جانبی، زوایای مهره‌ها و میزان چرخش آنها در صفحات مختلف ضروری است. دراین پژوهش ابتدا با استفاده از تصاویر توموگرافیک ویرایش شده در نرم‌افزار میمیکس، مدل سه‌بعدی ستون مهره‌ها در قالب ابر نقاط بدستآمد. سپس ضمن تفکیک و جداسازی مهره‌ها به کمک روش‌های خوشه‌بندی مختلف ازجمله روش شبکهی عصبی خودسازمانده، روش k-میانگین و روش سلسله مراتبی، اطلاعات هندسی مهم مقاطع ستون مهره‌ها مانند انحناهای ستون مهره‌ها و زوایای آن با استفاده از الگوریتم‌های تخصیص منحنی، به‌صورت خودکار استخراج شد. بعلاوه، در حین پیاده‌سازی الگوریتم‌های مشخص، سایر ویژگی‌های کلینیکی هریک از مهره‌ها ازجمله کمینه و بیشینه ارتفاع مهره در سه بعد، طول و عرض جسم مهره‌ای و نیز جابجایی نسبی مهره‌ها به صورت خودکار محاسبه گردید. به‌منظور اعتبارسنجی روش‌های ارائه‌شده و اندازه‌های استخراج‌شده، مقادیر به‌دست‌آمده در هر مرحله توسط یک رادیولوژیست و یک جراح ستون فقرات که نسبت به اهداف و نتایج تحقیق ناآگاه بودند، محاسبه شدند. با مقایسهی مقادیر متناظر، اعتبار نتایج و کارایی بالای الگوریتم‌های پیشنهادی تأیید گردید.
)
