نشریه‌ی علمی مهندسی پزشکی زیستی

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

ارائه‌ی یک مدل ریاضی برای سیستم ایمنی-سرطان با استفاده از پارامترهای فازی

سجاد شفیع‌خانی؛ امین مشایخی شمس؛ سید یاشار بنی‌هاشم؛ نعمت‌الله غیبی؛ امیرهمایون جعفری

دوره 14، شماره 1 ، اردیبهشت 1399، ، صفحه 55-67

چکیده

  طبق آمارهای جهانی، تا سال 2040 میلادی هر ساله 5/27 میلیون نفر به بیماری سرطان مبتلا خواهند شد، از این رو شناخت و درک عمیق‌تر مکانیسم عمل‌کرد سرطان و پاسخ سیستم ایمنی به آن بسیار ضروری می‌باشد. امروزه از مدل­های محاسباتی به طور گسترده برای دست‌یابی به دینامیک­­‌های سیستم ایمنی-سرطان استفاده می‌شود. مدل مورد استفاده در این مطالعه ...  بیشتر طبق آمارهای جهانی، تا سال 2040 میلادی هر ساله 5/27 میلیون نفر به بیماری سرطان مبتلا خواهند شد، از این رو شناخت و درک عمیق‌تر مکانیسم عمل‌کرد سرطان و پاسخ سیستم ایمنی به آن بسیار ضروری می‌باشد. امروزه از مدل­های محاسباتی به طور گسترده برای دست‌یابی به دینامیک­­‌های سیستم ایمنی-سرطان استفاده می‌شود. مدل مورد استفاده در این مطالعه بر مبنای معادلات دیفرانسیل معمولی بوده و به طور مکانیکی تعاملات بین سلول‌های تومور، CTL، NK و MDSC را مدل می­کند. سلول‌های CTL و NK مهم‌ترین سلول‌های سیستم ایمنی تطبیقی و ذاتی در تقابل با سلول‌های تومور هستند در حالی که سلول‌های MDSC به عنوان سلول‌های نابالغ سیستم ایمنی در محیط التهابی به سرکوب پاسخ ایمنی می­پردازند. در پارامترهای کینتیک مدل‌های محاسباتی، به دلیل خطا در اندازه‌گیری داده‌های آزمایشگاهی in vivo و in vitro، ابهام، اطلاعات غیردقیق، داده‌های ناکامل و تغییرات سیستم ایمنی-سرطان افراد و ویژگی‌های دینامیک سیستم ایمنی-سرطان، عدم قطعیت وجود دارد که با استفاده از تئوری فازی می­توان آن را مدل‌سازی کرد. از این رو در مدل سیستم ایمنی-سرطان مورد استفاده در این مطالعه، به برخی از پارامترهای کینتیک مدل، به جای اختصاص یک عدد قطعی، یک عدد فازی با تابع تعلق مثلثی اختصاص داده شده و اثر عدم قطعیت موجود در پارامترهای کینتیک مدل معادلات دیفرانسیل معمولی بر عدم قطعیت دینامیک اجزای سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه برای اولین بار از عدد فازی برای مدل‌سازی عدم قطعیت موجود در پارامترهای مدل ODE استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که افزایش/کاهش باند عدم قطعیت پارامترهای کینتیک مدل سبب افزایش/کاهش در باند عدم قطعیت دینامیک سلول‌ها می­شود. هم‌چنین نتایج شبیه‌سازی با فرض پارامترهای قطعی و فازی برای مدل نشان می­دهد که تکرار درمان 5-FU باعث می­شود تا تومور به طور چشم‌گیری سرکوب و نابود شود. 

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.35 M

مکانیک سیالات زیستی / سیالات بیولوژیکی

شبیه‌سازی محاسباتی جریان هوا و ذرات معلق در ریه‌ی انسان: بررسی اثر گرانش

محمد احمدی آلاشتی؛ بهمن وحیدی؛ مهتاب عباد

دوره 13، شماره 1 ، فروردین 1398، ، صفحه 1-15

چکیده

  سطح وسیع ریه با حصارهای هوایی-خونی خود، در معرض ذرات معلق هوای ورودی قرار دارد. در این شرایط، در صورت آلوده بودن این ذرات، اثر متقابل ذرات-ریه روی هم می­تواند خطرات و صدمات قابل توجهی را برای سلامتی انسان به همراه داشته باشد. از طرفی، از این واکنش­ها برای دارورسانی به بدن انسان نیز استفاده می‌شود. در هر دو حالت، تخمین دقیق مقدار ...  بیشتر سطح وسیع ریه با حصارهای هوایی-خونی خود، در معرض ذرات معلق هوای ورودی قرار دارد. در این شرایط، در صورت آلوده بودن این ذرات، اثر متقابل ذرات-ریه روی هم می­تواند خطرات و صدمات قابل توجهی را برای سلامتی انسان به همراه داشته باشد. از طرفی، از این واکنش­ها برای دارورسانی به بدن انسان نیز استفاده می‌شود. در هر دو حالت، تخمین دقیق مقدار و محل نشست ذرات در مجاری تنفسی، به عنوان مبنای درک مکانوبیولوژیکی این بیماری­ها به شمار می‌رود. گردآوری تجربی داده‌ها از انتقال ذرات در ریه‌ی انسان فرایند بسیار دشواری می‌باشد. اما روش دینامیک سیالات-ذرات محاسباتی، امکان شبیه‌سازی داده­های انتقال ذرات در مدل­های واقعی را فراهم ساخته است. نشست ذرات آیروسول در ریه‌ی انسان، از طریق ترکیب برخورد در اثر اینرسی، رسوب در اثر گرانش و انتشار روی می­دهد. مکانیسم اصلی نشست ذرات در مجاری پایین دست، برای ذراتی با قطر آیرودینامیکی 5/0 تا 5 میکرومتر و در حالت انبساط ریه (در حالت دم)، رسوب ناشی از نیروی گرانش و انتقال هم‌رفتی ناشی از حرکت دیواره­ها می­باشد. در این پژوهش، جریان سیال-ذره در نسل 18-ام از مجاری تنفسی مدل­سازی شده و میزان نشست ذرات در مجاری تنفسی برای دو حالت گرانش ناچیز و نرمال، با فرض تغییر­ مکان ایزوتروپیک در دیواره‌ها و میزان دبی ورودی 1 mg/s، مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که به دلیل توانایی نفوذ ذرات با قطر آیرودینامیکی کم‌تر از 5 میکرومتر به نواجی عمیق مجاری تنفسی، با ناچیز کردن اثر نیروی گرانش، میزان نشست ذرات در مجاری پایین­دست سیستم تنفسی تا حد بسیار زیادی کاهش می­یابد. ذرات با قطر 5 میکرومتر، تحت تاثیر برخورد اینرسی (که بیش‌تر در مجاری با قطر بزرگ و متوسط روی می­دهد) و هم‌چنین در اثر رسوب (که بیش‌تر در مجاری پایین‌دست عمل می­کند)، دچار نشست می­شوند. 

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 2.15 M

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

مدل‌سازی بیماری آپنه‌ی انسدادی خواب (OSA) با استفاده از دیدگاه انتقال فاز دینامیکی

سمیه رئیس‌دانا

دوره 12، شماره 3 ، آذر 1397، ، صفحه 249-263

چکیده

  خواب، یکی از فرایندهای ضروری برای حفظ و بهبود فعالیت‌های انسان می‌باشد، در حالی که  هنوز بسیاری از جزئیات آن به درستی شناخته نشده است. خواب کاهش یافته یا بریده شده، یکی از ریسک‌های سلامتی به شمار می‌آید که می‌تواند باعث وقوع بیماری‌های قلبی یا دیابت و هم‌چنین انحطاط هوشیاری و شناخت گردد. چند پارگی خواب، به پدیده‌ای گفته می‌شود ...  بیشتر خواب، یکی از فرایندهای ضروری برای حفظ و بهبود فعالیت‌های انسان می‌باشد، در حالی که  هنوز بسیاری از جزئیات آن به درستی شناخته نشده است. خواب کاهش یافته یا بریده شده، یکی از ریسک‌های سلامتی به شمار می‌آید که می‌تواند باعث وقوع بیماری‌های قلبی یا دیابت و هم‌چنین انحطاط هوشیاری و شناخت گردد. چند پارگی خواب، به پدیده‌ای گفته می‌شود که در آن محرومیت از خواب به طور کامل اتفاق نمی‌افتد، اما خواب فرد به طور متناوب با انگیختگی‌هایی که منشا آن‌ها عوامل خارجی (نویز) یا عوامل داخلی (آپنه) است، آشفته می‌شود. مدل‌سازی ریاضی یک ابزار مناسب برای شناخت مکانیسم‌های پیچیده‌ی بیولوژیکی است. در این مقاله، مدلی از پدیده‌های اساسی تنظیم چرخه‌ی خواب–بیداری، پیاده‌سازی شده، دینامیک آن مورد بررسی قرار گرفته و سپس عواملی که سبب بروز آپنه‌ی انسدادی خواب می‌شوند، شناسایی و ارزیابی می‌گردند. این مدل شامل دو جمعیت  نورونی اصلی می‌باشد: 1- سیستم تحریک صعودی مغز در ساقه‌ی مغزی، که مسئول ایجاد بیداری است و 2- جمعیت نورونی VLPO از هیپوتالاموس، که خواب را  شکل می‌دهد. این دو منطقه، در مهار متقابل قرار داده شده و انتقال بین دو حالت رفتاری خواب و بیداری را به صورت سوئیچی پدید می‌آورند. نتایج مدل‌سازی نشان می‌دهد که هیسترسیس موجود در انتقال بین خواب و بیداری، تحت تاثیر عواملی که باعث انگیختگی می‌شوند، کوچک و ناپایدار شده و به تبع آن، انتقال‌های سریع پدید می‌آید. مدل ارائه شده در این تحقیق توانسته است برخی از نتایج آزمایشگاهی در خصوص خواب آپنه‌ی انسدادی را بازتولید نماید.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.42 M

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

مدل‌سازی سیستم دوتاخیری گلوکز-انسولین بر اساس اندازه‌گیری با سیستم غیرتهاجمی پیوسته

رضا وثوقی؛ آرمین الله‌وردی؛ سجاد شفیع‌خانی؛ امیرهمایون جعفری

دوره 11، شماره 4 ، بهمن 1396، ، صفحه 291-301

چکیده

  در دهه‌های اخیر، به علت افزایش شیوع بیماری دیابت و عوارض مزمن آن، اندازه‌گیری قند­ خون، مدل‌سازی سیستم انسولین-گلوکز و کنترل قند­ خون از اهمیت ویژه‌ای برخوردار شده­ است. از آن‌جا که در دیابت نوع اول بدن انسولین ترشح نمی‌کند، سلول‌ها گلوکز را جذب نمی‌کنند و بنابراین سطح گلوکز خون افزایش می‌یابد. برای کنترل قند­ خون، باید ...  بیشتر در دهه‌های اخیر، به علت افزایش شیوع بیماری دیابت و عوارض مزمن آن، اندازه‌گیری قند­ خون، مدل‌سازی سیستم انسولین-گلوکز و کنترل قند­ خون از اهمیت ویژه‌ای برخوردار شده­ است. از آن‌جا که در دیابت نوع اول بدن انسولین ترشح نمی‌کند، سلول‌ها گلوکز را جذب نمی‌کنند و بنابراین سطح گلوکز خون افزایش می‌یابد. برای کنترل قند­ خون، باید انسولین به­صورت زیرپوستی و در شرایط پیچیده‌ی کنترل شده‌ی محیطی، به بدن تزریق شود. اگر سطح انسولین از محدوده‌ی فیزیولوژیکی طبیعی بالاتر رود، احتمال مرگ وجود دارد. درمان‌های مختلفی برای بیماری دیابت وجود دارد، که درمان اصلی آن انسولین-درمانی است. پایش سطح قند­ خون بیمار به­طور پیوسته در طول شبانه‌روز، راه­کار درمانی بسیار مناسبی است از جهت آن‌که با کم‌ترین میزان تزریق انسولین در زمان‌های مورد نیاز، مقدار قند­ خون بیمار را در محدوده­ی ایمن تحت کنترل قرار می­دهد. این امر از هایپرگلاسمی (مقدار قند­ خون بیش‌تر از 120mg/dl ) و هیپوگلاسمی (مقدار قند ­خون کم‌تر از mg/dl  65) بیمار جلوگیری می­کند. برای دست‌یابی به این هدف، یک مدل دوتاخیری موجود، به منظور مدل­سازی تغییرات سطح قند خون به طور پیوسته در طول شبانه­روز، توسعه داده شده است. برخی از پارامترهای این مدل با استفاده از الگوریتم ژنتیک جهت دست‌یابی به بیش‌ترین تطبیق بین دینامیک حاصل از مدل با دیتاهای اخذ شده در این مطالعه، تخمین زده شده­اند. در نتیجه، مدل توسعه داده شده در این پژوهش، قادر است دینامیک قند­ خون را به­طور پیوسته در طول شبانه­روز به دست آورد و به تبع آن، دینامیک انسولین مورد نیاز جهت تزریق به بیمار برای تحت کنترل قرار دادن میزان قند­ خون در محدوده­ی مجاز را پیش­بینی کند. بنابراین، این سیستم کنترلی قادر است از هیپوگلاسمی و هایپرگلاسمی شدن بیمار جلوگیری کند.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.22 M

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

شبیه‌سازی دینامیک مولکولی اضافه شدن رشته‌ی PAS به داروی پپتیدی G-CSF و پیشنهاد توالی جدید برای رشته‌ی PAS به منظور بهبود عمل‌کرد داروی مورد نظر

عباس غلامی؛ امیر شاملو

دوره 11، شماره 4 ، بهمن 1396، ، صفحه 303-311

چکیده

  در مطالعات اخیر، PASylation به عنوان یک روش موثر به منظور افزایش نیمه‌عمر داروهای پروتئینی و جایگزینی مناسب برای PEGylation مطرح شده است. در این روش، یک رشته‌ی به مراتب زیست‌سازگارتر و متشکل از پلیمرهای طبیعی، شامل پرولین، آلانین و سرین، که به اختصار به آن رشته‌ی PAS گفته می­شود، برای بهبود مشخصه­های دارو مورد استفاده قرار می­گیرد. در ...  بیشتر در مطالعات اخیر، PASylation به عنوان یک روش موثر به منظور افزایش نیمه‌عمر داروهای پروتئینی و جایگزینی مناسب برای PEGylation مطرح شده است. در این روش، یک رشته‌ی به مراتب زیست‌سازگارتر و متشکل از پلیمرهای طبیعی، شامل پرولین، آلانین و سرین، که به اختصار به آن رشته‌ی PAS گفته می­شود، برای بهبود مشخصه­های دارو مورد استفاده قرار می­گیرد. در این مقاله، برخی از مشخصه­های داروی G-CSF، نظیر میانگین توانی فاصله‌ی اتمی (RMSD)، حجم هیدرودینامیکی، انرژی کل و میزان آب­دوستی پروتئین مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، خواص مختلف داروی پروتئینی متصل به رشته‌ی PAS برای سه طول مختلف رشته‌ی مورد نظر (طول­های 210، 420 و 630) مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده بیان‌گر این نکته است که با اتصال رشته‌ی PAS به داروی پروتئینی، حجم هیدرودینامیکی آن افزایش یافته و به واسطه‌ی آن نیمه‌عمر دارو نیز افزایش می­یابد. در نهایت، با در نظر داشتن نتایج به دست آمده در این قسمت، یک توالی اصلاح‌شده برای رشته‌ی PAS مورد نظر پیشنهاد شده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.23 M

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

پیشنهاد روشی جدید برای کند کردن رشد تومور بدون رگ

سید حجت سبزپوشان؛ فاطمه پورحسن‌زاده

دوره 11، شماره 1 ، اردیبهشت 1396، ، صفحه 1-18

چکیده

  در این مقاله، روشی جدید برای کاهش سرعت رشد تومور بدون رگ پیشنهاد می­شود. این یافته می­تواند به برنامه‌ریزی درمان و افزایش طول عمر بیماران سرطانی کمک کند. روش پیشنهادی، براساس مدلی بر‌پایة عامل برای رشد تومور بدون رگ است.  در این تحقیق، پدیدة فراخوانی سلول­های ایمنی که به‌طور معمول پس از شناسایی سلول‌های توموری انجام می‌شود، ...  بیشتر در این مقاله، روشی جدید برای کاهش سرعت رشد تومور بدون رگ پیشنهاد می­شود. این یافته می­تواند به برنامه‌ریزی درمان و افزایش طول عمر بیماران سرطانی کمک کند. روش پیشنهادی، براساس مدلی بر‌پایة عامل برای رشد تومور بدون رگ است.  در این تحقیق، پدیدة فراخوانی سلول­های ایمنی که به‌طور معمول پس از شناسایی سلول‌های توموری انجام می‌شود، در مدل درنظرگرفته شده است. پارامترهای مدل با استفاده از نتایج تجربی و آزمایشگاهی   in vivo، به‌طور سازگار با بیولوژی سرطان تنظیم می­شوند. نتایج نشان می­دهند که مدل پیشنهادی می­تواند پدیدة رشد تومور بدون رگ را به‌طور کیفی و کمی شبیه‌سازی کند و همچنین ایده­ا­­ی نو برای کند کردن فرآیند رشد تومور پیشنهاد می­کند. بر‌اساس این ایده­ و با در‌نظر گرفتن دو نوع سلول سرطانی تکثیر‌شونده ، با افزایش وابستگی احتمال تـکثیر سلول­های تـوموری بـه شرایـط محیـطی، رشد توموری کند­تر خـواهد شد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.38 M

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

تحلیل دینامیکی و دوشاخگی‌های مدل تودة نورونی جانسن-ریت و کاربرد آن در توصیف حملات صرعی

محمد رضا خدابخشی؛ امیر حسین دوائی مرکزی

دوره 11، شماره 1 ، اردیبهشت 1396، ، صفحه 63-81

چکیده

  امروزه با پیشرفت تکنولوژی و افزایش توان محاسباتی‏، استفاده از مدل‌های ریاضی برای توصیف کارکرد مغز در وضعیت‌های نرمال و غیر‌نرمال‏، به‌ویژه بررسی عوامل شکل‌گیری و شیوه‌های کنترل و درمان برخی از بیماری‌های سیستم عصبی مانند صرع، بسیار رواج یافته و مدل‌های بسیاری برای شبیه‌سازی الگوهای ظاهر‌شده در سیگنال‌های مغزی این بیماران ...  بیشتر امروزه با پیشرفت تکنولوژی و افزایش توان محاسباتی‏، استفاده از مدل‌های ریاضی برای توصیف کارکرد مغز در وضعیت‌های نرمال و غیر‌نرمال‏، به‌ویژه بررسی عوامل شکل‌گیری و شیوه‌های کنترل و درمان برخی از بیماری‌های سیستم عصبی مانند صرع، بسیار رواج یافته و مدل‌های بسیاری برای شبیه‌سازی الگوهای ظاهر‌شده در سیگنال‌های مغزی این بیماران تکوین شده‌اند. یکی از پرکاربردترین انواع مدل‌سازی‌ها، مدل‌های تودة نورونی مانند مدل جانسن-ریت می‌باشند که در عین سادگی، می‌توانند برخی از الگوها و ریتم‌های مهم مغزی را شبیه‌سازی کنند. در این مقاله، سعی شده است تحلیل دینامیکی کاملی از این مدل ارائه شود. ابتدا معادلات مدل به نحوی تغییر داده‌ شده‌ که خروجی مدل، یکی از متغیر‌های حالت سیستم باشد؛ سپس با تعریف یک پارامتر زیستی جدید (نسبت بازدارش به انگیزش جمعیت‌های نورونی)، معادلات، بی‌بعد شده‌اند و دیاگرام دوشاخگی مدل بی‌بعد‌شده به‌ازای دو پارامتر ورودی و نسبت بازدارش به انگیزش، رسم شده و رفتارهای دینامیکی مدل، شامل دوشاخگی‌ها، دورة تناوب و فرکانس نوسانات و پاسخ‌های زمانی، بحث و بررسی قرار گرفته است. همچنین دربارة نمود دو رفتار مهم در مدل، یعنی نوسانات موجی‌شکل ضربه‌دار (اس.دبلیو.دی) و ریتم‌های آلفا، بحث شده است. در این مقاله، نشان داده شده است که چطور چنین مدل‌هایی می‌توانند توصیفی از بیماری‌های پیچیده‌ای مانند صرع را به‌دست دهند و مکانیزم‌های دینامیکی، که می‌توانند توصیف‌گر گذار از وضعیت نرمال به حملات صرعی باشند، نیز مطرح شده‌اند. نوآوری‌ این مقاله را می‌توان تعریف یک پارامتر جدید معنادار و مهم زیستی در مدل بی‌بعد‌شده دانست، که تمام تحلیل‌های دینامیکی بر‌اساس آن انجام شده است. همچنین برخی دوشاخگی‌ها و به‌دنبال آن، برخی از رفتارهای مشاهده‌شده در مدل، برای اولین بار است که گزارش می‌شوند. به‌علاوه، این پارامتر جدید خود شامل دو پارامتر مدل اولیه بوده و به این ترتیب، تأثیر سه پارامتر به‌طور همزمان در رفتار سیستم بررسی شده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 2.51 M

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

مدل اتوماتای سلولی ترکیبی چند‌مقیاسة رشد تومور بدون رگ: اثر مواد غذایی و اسیدیته بر رشد تومور

فاطمه پورحسن زاده؛ سید حجت سبزپوشان؛ علی محمد علیزاده؛ ابراهیم عصمتی

دوره 10، شماره 2 ، شهریور 1395، ، صفحه 99-112

چکیده

  سرطان پس از بیماری‌های قلبی و تصادفات، سومین عامل اصلی مرگ در ایران است. مدل‌های ریاضی و محاسباتی، کمک بزرگی به مطالعة پدیده‌های مرتبط با رشد سرطان می­کنند. این مدل­ها، حتی می توانند به بهبود درمان‌های فعلی و معرفی روش‌های درمانی جدید، منجر شوند. در این مقاله، با استفاده از مفهوم اتوماتای سلولی و با تکیه بر اثر  ریزمحیط اطراف ...  بیشتر سرطان پس از بیماری‌های قلبی و تصادفات، سومین عامل اصلی مرگ در ایران است. مدل‌های ریاضی و محاسباتی، کمک بزرگی به مطالعة پدیده‌های مرتبط با رشد سرطان می­کنند. این مدل­ها، حتی می توانند به بهبود درمان‌های فعلی و معرفی روش‌های درمانی جدید، منجر شوند. در این مقاله، با استفاده از مفهوم اتوماتای سلولی و با تکیه بر اثر  ریزمحیط اطراف تومور، مدلی چند‌مقیاسه از رشد سرطان معرفی شد. دو شبکة مربعی مجزا، شامل شبکة متابولیک و شبکة سلولی، در‌نظر‌گرفته شد. شبکة سلولی دارای چهار حالت سلولی سرطانی تکثیر‌شونده، سرطانی غیر‌تکثیر‌شونده، نکروتیک و سلول سالم می­باشد. تغییر حالت سلول‌ها و رشد تومور، در این شبکه انجام می‌شود. تولید، مصرف و انتشار مواد غذایی، شامل اکسیژن، گلوکز و مواد زائد، شامل اسید لاکتیک، در شبکة متابولیک انجام می‌شود. در این تحقیق، قوانین تغییر حالات هر سلول با استفاده از مدلی تصادفی و بر‌مبنای سطح غلظت مواد غذایی و زائد، تعیین شده است. در این مقاله، علاوه‌بر نمایش گرافیکی دو‌بعدی رشد تومور، پارامترهای کسر رشد و کسر نکروتیک، به‌عنوان خروجی‌های مدل، در‌نظر‌گرفته شده‌اند. تغییرات سطح مواد غذایی و زائد در شبکة متابولیک و اثر اسیدیتة محیط بر رشد تومور، در این مقاله گزارش شده است. مدل پیشنهادی در این مقاله، با استفاده از داده­های تجربی in vivoاعتبار‌سنجی شده است. نتایج، حاکی از توانایی مدل برای شبیه‌سازی رشد تومور در شرایط خواسته‌شده می­باشد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.15 M

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

تجزیه و تحلیل دوشاخگی در نوسانات زود هنگام سلول عضله بطنی

سید حجت سبزپوشان؛ نیلوفر شهیدی؛ آزاده قجرجزی

دوره 9، شماره 4 ، بهمن 1394، ، صفحه 351-360

چکیده

  نوسانات  غیر طبیعی پتانسیل عمل  (AP)، موجب بروز بیماری­های قلبی در سلول عضله بطنی می­شود. نوعی از این نوسانات که به‌ا صطلاح پس دی­پولاریزاسیون زود هنگام ()  نامیده می­شود، موضوع تحقیقات گسترده­ای در زمینه تشخیص و درمان بیماری­های قلبی است. امروزه اگر چه مدل­های سلول بطنی بسیاری ارایه شده است؛ اما ویژگی­های دینامیکی ...  بیشتر نوسانات  غیر طبیعی پتانسیل عمل  (AP)، موجب بروز بیماری­های قلبی در سلول عضله بطنی می­شود. نوعی از این نوسانات که به‌ا صطلاح پس دی­پولاریزاسیون زود هنگام ()  نامیده می­شود، موضوع تحقیقات گسترده­ای در زمینه تشخیص و درمان بیماری­های قلبی است. امروزه اگر چه مدل­های سلول بطنی بسیاری ارایه شده است؛ اما ویژگی­های دینامیکی  همچنان از مسایل ناشناخته­ای است که نیاز به تحقیقات بیشتری دارد. در این تحقیق با استفاده از تجزیه و تحلیل صفحه فاز یک مدل کمینه سلول بطنی، نشان خواهیم داد که وقوع می­تواند ناشی از وقوع دوشاخگی­های هاف همبستر باشد. همچنین نشان خواهیم داد که در طی یک دوره قلبی (سیکل قلبی)، در گذر از یک حالت بدون  به یک حالت با، شواهدی از وقوع  پدیده آشوب وجود دارد. این یافته، بیانی نو برای رفتاری غیرطبیعی در عضله قلبی است  و دینامیک  را مطابق با یافته­های تجربی توضیح می­دهد. اگرچه این تحقیق  روی سلول عضله بطنی انجام شده است؛ اما نتایج به‌دست آمده می­تواند بر دیگر سیستم­های تحریک­پذیر نیز تعمیم داده شود و وقوع نوسانات در اثر تغییر پارامترهای سیستم را پیش­بینی کند.  

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.15 M

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

مدل‌سازی و شبیه‌سازی فرآیند رشد عروقی تومور

مهدیه روغنی یزدی؛ نادیا نقوی؛ فریده السادات حسینی

دوره 9، شماره 2 ، مرداد 1394، ، صفحه 143-161

چکیده

  تومور در مرحلة رشد غیرعروقی نمی‌تواند بدون منبع خون­رسانی بیش از چند میلی‌متر رشد کند و برای رشد بیشتر باید فرآیند رگ‏زایی را آغاز کند. از سوی دیگر، تومور عروقی که عروق ‌خونی در آن نفوذ کرده است، با فراهم شدن اکسیژن به‌سرعت رشد می‌کند. در این مطالعه، مدل ریاضی گسسته‌ای از فرآیند رگ­زایی تومور همراه با اثرات جریان خون در شکل­گیری ...  بیشتر تومور در مرحلة رشد غیرعروقی نمی‌تواند بدون منبع خون­رسانی بیش از چند میلی‌متر رشد کند و برای رشد بیشتر باید فرآیند رگ‏زایی را آغاز کند. از سوی دیگر، تومور عروقی که عروق ‌خونی در آن نفوذ کرده است، با فراهم شدن اکسیژن به‌سرعت رشد می‌کند. در این مطالعه، مدل ریاضی گسسته‌ای از فرآیند رگ­زایی تومور همراه با اثرات جریان خون در شکل­گیری شبکة دوبعدی موردنظر ارائه‌شده‌ است. این ساختار با یک مدل وفقی مکان‌یابی جوانه‌های عروقی در طول رگ اصلی، در ابتدای فرآیند رگ­زایی ترکیب‌شده است و سپس پیشروی جوانه‌های عروقی در ماتریس خارج سلولی و نفوذ آن‌ها به داخل تومور و همچنین نفوذ جریان خون از­طریق ساختار مویرگی مدل ‌شده است. در این مدل سه مرحلة مکان‌یابی جوانه‌ها در طول رگ اصلی، پیشروی آن‌ها و جریان خون باهم ترکیب‌ شده‌اند. سپس بر­اساس شبکة عروقی به‌دست ‌آمده، انتقال اکسیژن و بقیة مواد لازم برای رشد بیشتر تومور شبیه‌سازی‌شده است. همچنین فرض­شده است رشد تومور درنتیجة تکثیر سلول‌های تومور اتفاق می‌افتد. مراحل رشد تومور و رگ­زایی به‌وسیلة تغییرات محیط میکرو شامل تراکم اکسیژن، فاکتور رگ­زایی تومور و ماتریس خارج سلولی باهم ترکیب ‌شده‌اند. همچنین سعی شده است تا تطبیق مکانی و زمانی مناسبی در پارامترهای مدل ایجاد شود.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.31 M

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

گزینش ویژگی‌های بهینه در مدل بیولوژیکی بازشناسی اشیا با حداکثرکردن اطلاعات متقابل

محمد جزلائیان؛ هادی شهریار شاه حسینی

دوره 8، شماره 4 ، دی 1393، ، صفحه 371-383

چکیده

  عملکرد سیستم بینایی انسان در بازشناسی اشیای مختلف، از عملکرد بهترین سیستم­های بینایی ماشین بهتر است. به همین دلیل محققان حوزه­ی بینایی ماشین و علوم اعصاب همواره به دنبال مدل­کردن عملکرد سیستم بینایی انسان جهت استفاده در سیستم­های بینایی ماشین هستند. یکی­از قوی­ترین مدل­های محاسباتی که در این زمینه توسعه یافته مدل HMAX ...  بیشتر عملکرد سیستم بینایی انسان در بازشناسی اشیای مختلف، از عملکرد بهترین سیستم­های بینایی ماشین بهتر است. به همین دلیل محققان حوزه­ی بینایی ماشین و علوم اعصاب همواره به دنبال مدل­کردن عملکرد سیستم بینایی انسان جهت استفاده در سیستم­های بینایی ماشین هستند. یکی­از قوی­ترین مدل­های محاسباتی که در این زمینه توسعه یافته مدل HMAX است. این مدل، برپایه­ی عملکرد سلول­های مغز انسان در گذرگاه بطنی قشر بینایی طراحی شده و چهار لایه محاسباتی دارد. در مرحله­ی یادگیری این مدل، تعداد زیادی از قسمت­های کوچک تصاویر در اندازه­های مختلف، که تکّه نامیده می‌شوند، در موقعیت­های کاملاً تصادفی از مجموعه­ی تصاویر آموزشی استخراج می­شوند. استخراج تصادفی و بی­هدف تکّه­ها یکی­از ضعف‌های اصلی مدل HMAX است که باعث کاهش کارایی و افزایش بار محاسباتی آن می­شود. در این مقاله، یک مدل جدید برای گزینش تکّه­های مرتبط­تر و حذف تکّه­های زائد از مجموعه­ی تکّه‌های تصادفی پیشنهاد شده است. در این مدل، با یک روند بازگشتی، تکّه‌های بهینه از روی ویژگی­های بهینه­ای انتخاب شدند که با­ الگوریتم گزینش ویژگی حداکثرکردن اطلاعات متقابل از بین مجموعه­ی ویژگی­های تصاویر آموزشی گزینش شدند. عملکرد مدل پیشنهادی در مسایل دوکلاسی تشخیص حضور یا عدم حضور یک شئ در تصویر با مدل اصلی HMAX مقایسه گردید و برتری آن به اثبات رسید.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.28 M

بیومکانیک استخوان

طراحی و مطالعه بیومکانیکی اوّلین کیج‌گردنی بومی‌سازی شده براساس تحلیل‌های اجزای محدود

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.  

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 968.88 K

بیومکانیک قلب و عروق

اندازه‌گیری خواص مکانیکی ورید سافینوس انسان با استفاده از آزمایش تورم

فرزاد فروزنده؛ مهدیه حاجی بزرگی؛ بهروز مشکات؛ ناصر فتورائی

دوره 8، شماره 3 ، مهر 1393، ، صفحه 241-248

چکیده

  بیماری‏های شریان کرونری یکی­از عوامل اصلی مرگ­ومیر است. وقتی­که این شریان دچار انسداد شود، عمل بای‏‌پس شریان کرونری صورت می‌گیرد. استفاده از ورید سافینوس انسان درین جرّاحی، مورد توجه پژوهش­گران است. درین مطالعه، نمونه‌های انسانی ورید سافینوس به وسیله­ی یک دستگاه تست تورم، تحت آزمایش تورم قرار گرفت. انبساط نمونه­ها ...  بیشتر بیماری‏های شریان کرونری یکی­از عوامل اصلی مرگ­ومیر است. وقتی­که این شریان دچار انسداد شود، عمل بای‏‌پس شریان کرونری صورت می‌گیرد. استفاده از ورید سافینوس انسان درین جرّاحی، مورد توجه پژوهش­گران است. درین مطالعه، نمونه‌های انسانی ورید سافینوس به وسیله­ی یک دستگاه تست تورم، تحت آزمایش تورم قرار گرفت. انبساط نمونه­ها به عنوان ورودی یک روش محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. در مدل‌سازی عددی بافت به صورت یک ماده­ی جامد همگن، هم­سان­گرد و اِلاستیک در نظر گرفته شد. خروجی مدل، مدول یانگ بافت است. نتایج نشان داد که مدول ورید سافینوس به صورت خطی با فشار انبساطی افزایش می‌یابد. هرچند که فرضیه­های ساده­ی سازانه‌ای درین مطالعه استفاده شد، ولی به دلیل ارائه­ی یک دید کلّی در رابطه با خواص مکانیکی بافت، ورید سافینوس انسان می­تواند مفید بوده و زمینه­ای برای مطالعه­های بیش­تر و دقیق­تر باشد.  

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 987.85 K

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

مدل‌سازی ریاضی و شبیه‌سازی به منظور بررسی اثر اندازه‌ی نانوذرات مغناطیسیِ حاملِ دارو در سیستم دارورسانی مغناطیسی

گلاره ولی‌زاده؛ فاطمه فاطمی؛ محمود شاه آبادی؛ محمدعلی عقابیان؛ مجید پولادیان

دوره 8، شماره 2 ، تیر 1393، ، صفحه 125-133

چکیده

  دارورسانی مغناطیسی، نوعی روش درمانی است که درآن، عامل­های دارویی ازبین برنده­ی تومور و یا سلول­های سرطانی، روی یک هسته­ی مغناطیسی بارگذاری شده است که با اِعمال یک میدان مغناطیسی خارجی، از حضور این داروها در سایر نقاط بدن و بافت­های سالم جلوگیری می­کند. بدین صورت، اثرهای جانبی ناخواسته حاصل­از شیمی درمانی­های مرسوم ...  بیشتر دارورسانی مغناطیسی، نوعی روش درمانی است که درآن، عامل­های دارویی ازبین برنده­ی تومور و یا سلول­های سرطانی، روی یک هسته­ی مغناطیسی بارگذاری شده است که با اِعمال یک میدان مغناطیسی خارجی، از حضور این داروها در سایر نقاط بدن و بافت­های سالم جلوگیری می­کند. بدین صورت، اثرهای جانبی ناخواسته حاصل­از شیمی درمانی­های مرسوم به طور چشم­گیری کاهش می­یابد. این روش، موانع و مشکلاتی دارد که به نظر می­رسد با بهینه­سازی پارامترهای مؤثّر درآن، می­تواند موانع و مشکلات آن کم­تر شود. هدف اصلی این مقاله، بررسی اثر قطر هسته­ی مغناطیسی به عنوان یکی­از عوامل مهم و مؤثّر در بهبود روش دارورسانی مغناطیسی است. درین تحقیق، رفتار چند نانوذره­ی مغناطیسی با قطرهای متفاوت تحت تأثیر نیروی مغناطیسی حاصل­از یک میدان مغناطیسی خارجی و نیروی هیدرودینامیکی ناشی­از عبور یک سیّال در لوله­ای که رگ را شبیه­سازی می­کند، مورد تحلیل قرار گرفت. با بررسی خط سیر ذرّات با قطرهای متفاوت، امکان پیش­بینی تأثیر اندازه­ی نانوذرّات مغناطیسی بر بازده این روش به دست آمد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 722.95 K

مهندسی بافت

تحلیل عددی تحریک فشاری سلول بنیادی مزانشیمی کشت داده شده با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و روش اجزای محدود

زکیه علی همتی؛ بهمن وحیدی؛ نوشین حقیقی‌پور

دوره 8، شماره 2 ، تیر 1393، ، صفحه 135-149

چکیده

  سلول­های بدن، ازجمله سلول­های بنیادی مزانشیمی در معرض نیروهای مکانیکی مختلفی قرار دارند. نوع و بزرگی این نیرو­ها در شرایط مختلف فیزیولوژیک و پاتولوژیک متفاوت بوده و پاسخ­های بسیار متنوعی در سلول­ها ایجاد می­کند که توانایی تغییر عملکرد سلول را دارد. بررسی پاسخ سلول­های بنیادی به نیروهای مکانیکی در شناخت عملکرد سلول­ها ...  بیشتر سلول­های بدن، ازجمله سلول­های بنیادی مزانشیمی در معرض نیروهای مکانیکی مختلفی قرار دارند. نوع و بزرگی این نیرو­ها در شرایط مختلف فیزیولوژیک و پاتولوژیک متفاوت بوده و پاسخ­های بسیار متنوعی در سلول­ها ایجاد می­کند که توانایی تغییر عملکرد سلول را دارد. بررسی پاسخ سلول­های بنیادی به نیروهای مکانیکی در شناخت عملکرد سلول­ها و بافت­ها در شرایط سالم و بیمار از اهمّیّت بالایی برخوردار است. توانایی تمایز سلول­های بنیادی مزانشیمی به دیگر سلول­ها، آن­ها را به یک منبع سلولی بسیار مهم در مهندسی بافت تبدیل کرده­است. درین مطالعه، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و روش محاسباتی اجزای محدود، به شبیه­سازی اثر بارگذاری­های مکانیکی بر سلول بنیادی پرداخته شد که شامل بررسی رفتار سلول، متأثر از رفتار اجزای داخلی آن، از طریق توزیع تنش و تغییر شکل­های بزرگ است. درین طرح، نرم­افزار اجزای محدود آدینا برای شیبه­سازی رفتارهای اِلاستیک خطی و هایپرالاستیک اجزای سلول (غشای سلول، سیتوپلاسم و هسته) تحت بار فشاری به کار گرفته­شد. نتایج حاصل، نشان دهنده­ی پاسخ مکانیکی سلول بنیادی در بدن است که در اثر اِعمال بار فشاری در محدوده­ی مورد بررسی فیزیولوژیک، قابلیت تمایز به سلول­های استخوانی و غضروفی را دارد. جنبه­های نوآوری برجسته­ی این حوزه تحقیق، استفاده از نوع سلول (سلول بنیادی بافت هم­بندی چربی)، به کارگیری اجزای سلولی و نیز استفاده از مدل­های محاسباتی دقیق­تر برای اجزای سلولی با بهره­گیری از داده­های آزمایشگاهی از خواص مکانیکی سلول است. این پژوهش می­تواند گام اوّلیه­ی مهمّی در تحقیقات از سلول­های مختلف بیمار و بررسی پاسخ­های آن سلول­ها به بارگذاری­های مکانیکی با روش مشابه در جهت یافتن روش­های درمانی جدید باشد و باعث تعمیق مطالعات آسیب شناسی بافت و سلول خواهد شد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 4.04 M

بیوالکترومغناطیس

مدل‌سازی اجزای محدود-بدون ‌مش مبتنی بر موجک در حل مساله پیشرو مقطع‌نگاری القای مغناطیسی

محمدرضا یوسفی نجف‌آبادی؛ رضا جعفری؛ حمید ابریشمی مقدم

دوره 8، شماره 1 ، فروردین 1393، ، صفحه 69-86

چکیده

  ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ - ﺑﺪﻭﻥ ﻣﺶ ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ ﻣﻮﺟﮏ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮﺭ ﺣﻞ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﭘﻴﺸﺮﻭ ﻣﻘﻄﻊﻧﮕﺎﺭی ﺍﻟﻘﺎی ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ ﺍﺭﺍﺋﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﻃﺒﻴﻌﺖ ﺑﺪﻭﻥ ﺗﻤﺎﺱ ﻭ ﺍﻳﻤﻦ ﺍﻳﻦ ﻓﻦ ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی، ﺁﻥ ﺭﺍ ﺑﻪ ﺭﻭﺷﻰ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮﺍی ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی ﭘﺰﺷﻜﻰ ﻭ ﺻﻨﻌﺘﻰ ﻏﻴﺮﺗﻬﺎﺟﻤﻰ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻛﺮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ...  بیشتر ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ - ﺑﺪﻭﻥ ﻣﺶ ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ ﻣﻮﺟﮏ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮﺭ ﺣﻞ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﭘﻴﺸﺮﻭ ﻣﻘﻄﻊﻧﮕﺎﺭی ﺍﻟﻘﺎی ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ ﺍﺭﺍﺋﻪ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ. ﻃﺒﻴﻌﺖ ﺑﺪﻭﻥ ﺗﻤﺎﺱ ﻭ ﺍﻳﻤﻦ ﺍﻳﻦ ﻓﻦ ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی، ﺁﻥ ﺭﺍ ﺑﻪ ﺭﻭﺷﻰ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮﺍی ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮﺩﺍﺭی ﭘﺰﺷﻜﻰ ﻭ ﺻﻨﻌﺘﻰ ﻏﻴﺮﺗﻬﺎﺟﻤﻰ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﻛﺮﺩﻩ ﺍﺳﺖ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺭﻭﺵ ﺍﺑﺘﺪﺍ ﺑﺎ ﻋﺒﻮﺭ ﺟﺮﻳﺎﻧﻰ ﻣﺘﻨﺎﻭﺏ ﺍﺯ ﻳﮏ ﻳﺎ ﭼﻨﺪ ﺳﻴﻢﭘﻴﭻ ﺗﺤﺮﻳﮏ، ﻣﻴﺪﺍﻥ ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ ﺗﺤﺮﻳﮏ ﺩﺭﻭﻥ ﺟﺴﻢ ﻣﻮﺭﺩ ﻧﻈﺮ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﺷﺪﻩ؛ ﺳﭙﺲ ﻭﻟﺘﺎﮋﻫﺎی ﺍﻟﻘﺎﻳﻰ ﺩﺭ ﺳﻴﻢﭘﻴﭻﻫﺎی ﮔﻴﺮﻧﺪﻩ ﺍﻧﺪﺍﺯﻩﮔﻴﺮی ﻣﻰﺷﻮﻧﺪ. ﺗﺼﻮﻳﺮ ﺑﺎ ﺗﺨﻤﻴﻦ ﺿﺮﺍﻳﺐ ﻫﺪﺍﻳﺖ ﺍﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻰ ﺟﺴﻢ ﺑﺎ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺍﺯ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ ﺍﺯ ﺍﻧﺪﺍﺯﻩﮔﻴﺮی، ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﻞ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﭘﻴﺸﺮﻭ ﻭ ﺣﻞ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﻣﻌﻜﻮﺱ ﺑﺎﺯﺳﺎﺯی ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﺷﺒﻴﻪﺳﺎﺯی ﻣﺴﺄﻟﻪ ﭘﻴﺸﺮﻭ ﺑﻪ ﻃﻮﺭ ﻣﻌﻤﻮﻝ ﺑﺎ ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻣﻰﺷﻮﺩ؛ ﺍﻣﺎ ﻭﺍﺑﺴﺘﮕﻰ ﺟﻮﺍﺏ ﺣﺎﺻﻞ ﺑﻪ ﻣﺶ ﻣﻮﺭﺩ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ، ﺑﻮﻳﮋﻩ ﻭﻗﺘﻰ ﻛﻪ ﻧﺎﺣﻴﻪ ﻫﺪﻑ ﺷﺎﻣﻞ ﺍﺟﺴﺎﻡ ﻣﺘﺤﺮک ﺑﺎﺷﺪ، ﻣﺤﺪﻭﺩﻳﺘﻰ ﺑﺮﺍی ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ ﻣﺤﺴﻮﺏ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺗﺤﻘﻴﻖ، ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮﺭ ﺭﻓﻊ ﻣﺸﻜﻞ ﻭﺍﺑﺴﺘﮕﻰ ﺑﻪ ﻣﺶﺑﻨﺪی ﺩﺭ ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ ﻭ ﺍﻋﻤﺎﻝ ﺩﻗﻴﻖﺗﺮ ﻭ ﺳﺮﻳﻊﺗﺮ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﻣﺮﺯی ﺩﺭ ﺭﻭﺵ ﺑﺪﻭﻥ ﻣﺶ، ﺭﻭﺵ ﺗﺮﻛﻴﺒﻰ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ - ﺑﺪﻭﻥ ﻣﺶ ﻣﺒﺘﻨﻰ ﺑﺮ ﻣﻮﺟﮏ ﺑﺮﺍی ﺣﻞ ﻣﺴﺄﻟﻪ ﭘﻴﺸﺮﻭ ﻣﻘﻄﻊﻧﮕﺎﺭی ﺍﻟﻘﺎی ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻰ ﭘﻴﺸﻨﻬﺎﺩ ﻣﻰﺷﻮﺩ. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﺮﺍی ﺍﻋﻤﺎﻝ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻰ ﺣﺪ ﻓﺎﺻﻞ ﺑﻴﻦ ﺩﻭ ﻧﺎﺣﻴﻪ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ ﻭ ﺑﺪﻭﻥ ﻣﺶ، ﺗﻮﺍﺑﻊ ﭘﺮﺵ ﺷﻴﺐ ﺑﻪ ﻛﺎﺭ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪﻩﺍﻧﺪ. ﺑﺮﺍی ﺍﺭﺯﻳﺎﺑﻰ ﻛﺎﺭﺍﻳﻰ ﺭﻭﺵ ﭘﻴﺸﻨﻬﺎﺩی، ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺷﺒﻴﻪﺳﺎﺯی ﺑﺎ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ ﺁﻣﺪﻩ ﺍﺯ ﺭﻭﺵ ﺍﺟﺰﺍی ﻣﺤﺪﻭﺩ ﻣﻌﻤﻮﻝ ﺍﺯ ﻟﺤﺎﻅ ﺩﻗﺖ ﻭ ﺯﻣﺎﻥ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺕ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺷﺪﻩﺍﻧﺪ.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.09 M

جراحی رباتیک

ارائه الگوریتمی ترکیبی برای شبیه‌سازی برش بافت نرم با استفاده از روش اجزای محدود

مرضیه سعیدی‌راد؛ حیدرعلی طالبی؛ محمد زارعی‌نژاد؛ محمدرضا دهقان

دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، ، صفحه 287-296

چکیده

  شبیه‌‌سازی بی‌درنگ برای نشان دادن رفتار واقعی بافت نرم به مدل‌های بیومکانیک دقیقی نیاز دارد که دارای محاسبات سریع باشد. این مدل‌ها در خدمت کاربردهایی از جمله تشخیص پزشکی، برنامه‌ریزی و آموزش جراحی است. یکی از چالش‌ها در شبیه‌سازی عمل جراحی، برش بافت نرم است که به تغییرات ساختار هندسی و مش‌بندی مجدد عناصر در زمان بصورت آنی نیاز ...  بیشتر شبیه‌‌سازی بی‌درنگ برای نشان دادن رفتار واقعی بافت نرم به مدل‌های بیومکانیک دقیقی نیاز دارد که دارای محاسبات سریع باشد. این مدل‌ها در خدمت کاربردهایی از جمله تشخیص پزشکی، برنامه‌ریزی و آموزش جراحی است. یکی از چالش‌ها در شبیه‌سازی عمل جراحی، برش بافت نرم است که به تغییرات ساختار هندسی و مش‌بندی مجدد عناصر در زمان بصورت آنی نیاز دارد. در این مقاله الگوریتم برشی با توجه به تحلیل هندسی بافت پیشنهاد شده است به طوری که تعداد درجات آزادی کمی تولید کرده و شبیه‌سازی پایدارتری را با آسیب کمتر به بافت نشان می‌دهد. با توجه به نتایج حاصل از شبیه‌‌سازی، الگوریتم پیشنهادی از سرعت نسبتاً زیادی برخوردار است. علاوه بر الگوریتم پیشنهادی برش، روش نگاشتی پیشنهاد شده است که ارتباط بین مدل فیزیکی عناصر و مش‌بندی بصری و برخورد را برقرار ساخته و عمل جراحی واقعی‌تری را نشان می‌دهد. در این مقاله برای به‌ دست آوردن نتایج قابل اعتماد، از مدل فیزیکی، دقیق و محاسباتی اجزای محدود استفاده شده است. روش اجزای محدود برای پایداری، دقت و عملکرد کافی در شبیه‌‌سازی آنی به‌‌کار می‌‌رود. الگوریتم پیشنهادی در محیط شبیه‌‌سازی SOFAبرای بافت نرم سه‌‌بعدی توموری ‌شکل ارزیابی شده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 626.2 K

ارتز و پروتز

بررسی مقایسه‌ای نیروی اصطکاک در محل تماس بین سیم و شیار براکت ارتودنسی به روش اجزای محدود

مصطفی لشگری؛ فرزان قالیچی؛ بهنام میرزاکوچکی

دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، ، صفحه 341-349

چکیده

  ب‍ه دلیل‌ پ‍ی‍چ‍ی‍دگ‍ی‌‌ه‍ا و ع‍وام‍ل‌ م‍خ‍ت‍ل‍ف‍ی‌ ک‍ه‌ بر ارتودنسی م‍ؤث‍ر ه‍س‍ت‍ن‍د، م‍ت‍خ‍ص‍ص‍ان‌ ارت‍ودن‍س‍ی‌ در صدد م‍طال‍ع‍ه‌ م‍ک‍انی‍زم‌ ح‍رک‍ت‌ دن‍دان‌ از ق‍ب‍ی‍ل‌ ت‍ع‍ی‍ی‍ن‌ راب‍طه‌ ب‍ی‍ن‌ ان‍دازه‌ ن‍ی‍روی‌ اع‍م‍ال‍ی‌ ...  بیشتر ب‍ه دلیل‌ پ‍ی‍چ‍ی‍دگ‍ی‌‌ه‍ا و ع‍وام‍ل‌ م‍خ‍ت‍ل‍ف‍ی‌ ک‍ه‌ بر ارتودنسی م‍ؤث‍ر ه‍س‍ت‍ن‍د، م‍ت‍خ‍ص‍ص‍ان‌ ارت‍ودن‍س‍ی‌ در صدد م‍طال‍ع‍ه‌ م‍ک‍انی‍زم‌ ح‍رک‍ت‌ دن‍دان‌ از ق‍ب‍ی‍ل‌ ت‍ع‍ی‍ی‍ن‌ راب‍طه‌ ب‍ی‍ن‌ ان‍دازه‌ ن‍ی‍روی‌ اع‍م‍ال‍ی‌ و ن‍رخ‌ ح‍رک‍ت‌ دن‍دان‌ در ارتودن‍س‍ی‌ ه‍س‍ت‍ن‍د. در این میان وجود نیروی اصطکاک با مقدار نامعین در محل تماس درمان ارتودنسی را غیر قابل پیش‌بینی می‌کند. در این تحقیق براکت استاندارد بامدل‌‌های براکت طراحی شده بر اساس گرد کردن لبه‌‌های خروجی سیم از شیار براکت، با توجه به زوایای موجود در شیار براکت، با دو نوع سیم ارتودنسی با مقطع مستطیل شکل و دایره‌ای مدل‌سازی شدند و اثر هندسه‌های مختلف بر توزیع تنش و نیروی اصطکاک با استفاده از روش اجزای محدود بررسی شده است. نتایج نشان داد در براکت‌هایی که دارای انحنای بیشتر در باله هستند، شدت توزیع تنش در محل تماس سیم و براکت در مقایسه با براکت استاندارد کاهش یافته است. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش انحنای باله مقدار اصطکاک در براکت با باله استوانه‌‌ای در مقایسه با براکت استاندارد کاهش قابل توجه دارد و در مقایسه با براکت‌‌های دارای انحنا، کمتر است. بررسی نتایج تفاوت اصطکاک در دو نوع سیم با مقطع گرد و مستطیلی، کاهش اصطکاک را در سیم مقطع دایره‌‌ای در مقایسه با سیم مقطع مستطیلی نشان داد و مطالعات قبلی را تأیید کرد. در نهایت با توجه به کاهش اصطکاک در براکت‌‌هایی با باله دارای انحنای بیشتر، طراحی این نوع براکت و استفاده از آن بمنظور کاهش اصطکاک مناسب به نظر می‌‌رسد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.11 M

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

مدل‌سازی جذب ذرات میکرونی در نسل دوم مجاری هوایی ریه انسان بر اساس مدل هورسفیلد

حسین قاسمی؛ محمدسعید سعیدی؛ بهار فیروزآبادی

دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، ، صفحه 255-264

چکیده

  ساختار مجاری هوایی دستگاه تنفسی انسان پیچیده و در عین حال کاملاً متغیر است. بسیاری از مواد درمانی که به منظور درمان بیمار‌ی‌‌های ریوی استفاده می‌شوند، بصورت ذرات ائروسل وارد مجاری هوایی ریه می‌شوند. چنین فرایند درمانی نیازمند حرکت و جذب ذرات در نواحی مشخصی از ریه است. در مطالعه حاضر، مدل شامل سه نسل اول از مجاری هوایی هدایتی دستگاه ...  بیشتر ساختار مجاری هوایی دستگاه تنفسی انسان پیچیده و در عین حال کاملاً متغیر است. بسیاری از مواد درمانی که به منظور درمان بیمار‌ی‌‌های ریوی استفاده می‌شوند، بصورت ذرات ائروسل وارد مجاری هوایی ریه می‌شوند. چنین فرایند درمانی نیازمند حرکت و جذب ذرات در نواحی مشخصی از ریه است. در مطالعه حاضر، مدل شامل سه نسل اول از مجاری هوایی هدایتی دستگاه تنفسی انسان بر اساس اطلاعات مدل هورسفیلد، ساخته شده است. با استفاده از روش تولید شبکه ساختاریافته برای مدل‌‌های پیچیده، به منظور افزایش دقت و کاهش هزینه‌‌های محاسباتی، برای این مدل -که مدلی نامتقارن و پیچیده است- شبکه ساختاریافته تولید شد. جریان آرام و سه‌بعدی به ازای دبی lit/s0.18 و lit/s0.41 در ورودی مدل مطالعه شد. این محدوده دبی به منظور آرام ماندن جریان انتخاب شد که مربوط به حالت استراحت تا فعالیت سبک انسان است. الگوی سرعت یکنواخت در حالت پایا شرط مرزی ورودی مسأله است. توزیع ذرات بر اساس الگوی سرعت اولیه ورودی با تعداد ذرات 18000 عدد استفاده شده است. به منظور مطالعه حرکت و جذب ذرات از عدد بی بعد استوکس استفاده شد. مسأله برای رینولدزهای 800، 1201، 1486 و 1800 و در اعداد استوکس مختلف 0.025، 0.051، 0.076 و 0.102 حل شد. به منظور کاهش آثار شرط مرزی بالادست و پایین‌دست، مطالعه برای نسل دوم مجاری انجام شد. برای حل میدان جریان از نرم‌افزار فلوئنت و برای ردیابی ذرات از کد ردیاب نوشته شده، استفاده شد. در نهایت رابطه‌ای برای راندمان کلی جذب ذرات در نسل دوم مجاری بر اساس اعداد بی بعد رینولدز و استوکس به دست آمد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.05 M

الگوبرداری زیستی / زیست‌تقلیدی

مدل محیط پیوسته برای جریان اکتین _ مایسین

محمدرضا نیک منشی؛ بهار فیروزآبادی؛ محمدسعید سعیدی

دوره 7، شماره 2 ، شهریور 1392، ، صفحه 97-105

چکیده

  ناحیه جلویی سلول تحت عنوان لملیپودیال به دو قسمت ب هنام های لملوم و لملیپودیوم، تقسیم بندی می شود. جریان های داخلی موجود در این ناحیه، نقشی اساسی در حرکات بیرونی سلولی ایفا م یکنند. در واقع، تعداد بسیار زیادی رشته های پروتئینی به نام اکتین در لملوم و لملیپودیوم سلول وجود دارد، که با پلیمرایز شدن در لبه جلویی سلول، موجب پیشروی آن می ...  بیشتر ناحیه جلویی سلول تحت عنوان لملیپودیال به دو قسمت ب هنام های لملوم و لملیپودیوم، تقسیم بندی می شود. جریان های داخلی موجود در این ناحیه، نقشی اساسی در حرکات بیرونی سلولی ایفا م یکنند. در واقع، تعداد بسیار زیادی رشته های پروتئینی به نام اکتین در لملوم و لملیپودیوم سلول وجود دارد، که با پلیمرایز شدن در لبه جلویی سلول، موجب پیشروی آن می شوند. رشته های اکتینی توسط نواحی چسبندگی به محیط بیرونی سلول متصل شده و با آن در ارتباط هستند. المان دیگری که با شبکه رشته ای اکتین در ارتباط است، موتور پروتئی نهای مایسین می باشند که در دینامیک این شبکه نقشی اساسی برعهده دارند. در واقع، مایسی نها با اعمال تنش های کششی بر رشت ههای اکتینی آ نها را تحت تأثیر قرار داده و موجب ایجاد جریا نهای عق بروند و جل ورونده شبکه اکتینی در داخل سلول می گردند. در مقاله حاضر، ما مدلی دوبعدی از ناحیه جلویی یک سلول با سرعت بالا، که پوست ماهی را تشکیل داده و هندسه ای بادبزنی شکل دارد (سلول کراتوسیت)، برای بررسی الگوی جریان اکتینی، در نظر گرفت هایم. در این مدل، شبکه اکتینی به عنوان یک سیال نیوتنی فرض شده است. ما همچنین، تأثیر موتور پروتئین های مایسین و سرعت پیشروی سلول را بر جریان اکتین مورد بررسی قرار داده ایم. به طور کلی، نتایج حاضر شامل الگوی جریان اکتین و توزیع مایسین درون سلول متحرک و مشخص نمودن رابطه بین آن ها است. این نتایج، با داده های آزمایشگاهی گزارش شده و نتایج عددی دیگر، کاملاً مطابقت داشته و مورد مقایسه قرار گرفته اند.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 781.04 K

مدل‌سازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی

مدلسازی چهار بعدی رشد تومور مغزی GBM با استفاده از اتوماتای سلولی

سید حجت سبزپوشان؛ فاطمه پورحسن‌زاده؛ زهره آگین

دوره 7، شماره 1 ، خرداد 1392، ، صفحه 65-73

چکیده

  سالانه تعداد زیادی از انسان‌ها به تومور مغزی مبتلا می‌شوند. متداولترین و مرگبارترین این تومورها مولتی فرم گلیوبلاستوما (GBM) است. از این رو بررسی و مطالعه رشد GBMیکی از مسائل مورد توجه محققان است. تاکنون مدل‌های ریاضی زیادی برای شبیه‌سازی رشد تومور مغزی GBMارائه شده است. این مدل‌ها به درک بهتر فرایند رشد تومور و درمان آن کمک می‌کنند. ...  بیشتر سالانه تعداد زیادی از انسان‌ها به تومور مغزی مبتلا می‌شوند. متداولترین و مرگبارترین این تومورها مولتی فرم گلیوبلاستوما (GBM) است. از این رو بررسی و مطالعه رشد GBMیکی از مسائل مورد توجه محققان است. تاکنون مدل‌های ریاضی زیادی برای شبیه‌سازی رشد تومور مغزی GBMارائه شده است. این مدل‌ها به درک بهتر فرایند رشد تومور و درمان آن کمک می‌کنند. در این مقاله یک مدل چهار بعدی برای شبیه‌سازی رشد تومور مغزی ارائه می‌شود. در مدل ارائه شده از روش اتوماتای سلولی (CA) استفاده شده است. شبکه CAسه بعدی مورد استفاده، موزائیک‌کاری ورونی است و توزیع نقاط در این شبکه با استفاده از فرایند افزایش ترتیبی تصادفی (RSA) انجام شده است. در این شبکه هر سلول یک کثیرالوجه بوده؛ تعداد وجوه و همسایگی‌های هر سلول با سلول دیگر متفاوت است. برای یافتن همسایگی سلول‌ها از مثلث‌بندی دلانی استفاده شده است. هر سلول در این شبکه می‌تواند مرده، سرطانی غیرتکثیرشونده، سرطانی تکثیرشونده و یا سالم باشد. تومور شبیه‌سازی شده توانایی رشد از     mm1/0 تا mm25 را دارد. مدل پیشنهادی در چهار مرحله زمانی: کروی، تشخیص اولیه ضایعه، تشخیص بیماری و مرگ ارزشیابی، و نتایج با داده‌های تجربی مقایسه شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد مدل ارائه شده در حالت کلی و به طورمتوسط دارای صحت 85% است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 551.44 K

پردازش سیگنال‌های حیاتی

مدل‌سازی خودرگرسیو تغییرات بخش AC سیگنال فوتوپلتیسموگرام پس از آزمون اتساع ناشی از جریان خون در افراد سالم و دیابتی

مینا امیری؛ ادموند زاهدی؛ فریدون بهنیا

دوره 7، شماره 1 ، خرداد 1392، ، صفحه 85-95

چکیده

  وجود ارتباط بین بیماری‌های عروق قلب و نحوه عملکرد لایه اندوتلیوم (داخلی‌ترین لایه رگ‌های خونی) اثبات شده است. به منظور ارزیابی عملکرد این لایه، روش‌های متعددی پیشنهاد شده که از آن میان به آزمون اتساع ناشی از جریان خون به طور گسترده‌ای توجه شده است. در این آزمون مجرای خون در شریان براکیال بازو در مدت زمان مشخصی بسته شده؛ سپس رها می‌شود ...  بیشتر وجود ارتباط بین بیماری‌های عروق قلب و نحوه عملکرد لایه اندوتلیوم (داخلی‌ترین لایه رگ‌های خونی) اثبات شده است. به منظور ارزیابی عملکرد این لایه، روش‌های متعددی پیشنهاد شده که از آن میان به آزمون اتساع ناشی از جریان خون به طور گسترده‌ای توجه شده است. در این آزمون مجرای خون در شریان براکیال بازو در مدت زمان مشخصی بسته شده؛ سپس رها می‌شود و تغییرات قطر شریان با استفاده از تصویربرداری اولتراسوند ثبت می‌شود. ابعاد و هزینه زیاد دستگاه تصویربرداری و وابستگی نتایج به نحوه عملکرد کاربر از محدودیت‌های این روش به حساب می‌آیند. در این مقاله سعی شد با استفاده از ثبت سیگنال فوتوپلتیسموگرام حین اجرای آزمون بر این محدودیت‌ها غلبه شود. تغییرات بخش AC سیگنال فوتوپلتیسموگرام پس از آزمون اتساع ناشی از جریان خون با استفاده از مدل خودرگرسیو مرتبه 2 مدلسازی شد و حساسیت ٪6/78 و قطعیت ٪6/81 و صحت ٪80 در طبقه‌بندی افراد سالم (16 نفر) از افراد دیابتی (14 نفر) به دست آمد. در این مطالعه تأثیر عوامل جنسیت، سن، نوع دیابت و مدت زمان ابتلا به دیابت بررسی نشده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 361.45 K

الگوبرداری زیستی / زیست‌تقلیدی

مطالعة آزمایشگاهی عوامل مؤثر برحرکت دودی‌شکل میزنای در مجرای بیولوژیک

بهزاد سیفی؛ حسین منصوری‌نژاد؛ بهمن وحیدی؛ ناصر فتورائی

دوره 6، شماره 3 ، آذر 1391، ، صفحه 169-175

چکیده

  جریان پریستالتیک یا دودی‌شکل یکی از مهم‌ترین مکانیسم‌های انتقال سیال است. این جریان علاوه بر کاربردهای متنوع در مهندسی،  مکانیسم بسیار مهم انتقال سیال در بسیاری از اندام‌های بیولوژیک به خصوص در دستگاه گوارش و دفع ادرار محسوب می‌شود. در این مقاله، انتقال بولاس ادرار در میزنای با استفاده از دستگاه شبیه‌ساز حرکات دودی‌شکل بررسی ...  بیشتر جریان پریستالتیک یا دودی‌شکل یکی از مهم‌ترین مکانیسم‌های انتقال سیال است. این جریان علاوه بر کاربردهای متنوع در مهندسی،  مکانیسم بسیار مهم انتقال سیال در بسیاری از اندام‌های بیولوژیک به خصوص در دستگاه گوارش و دفع ادرار محسوب می‌شود. در این مقاله، انتقال بولاس ادرار در میزنای با استفاده از دستگاه شبیه‌ساز حرکات دودی‌شکل بررسی شده است. از ویژگی‌های این دستگاه می‌توان به قابلیت بررسی پارامترهای مختلف مؤثر بر جریان‌ دودی‌شکل ادرار، مانند اثر اختلاف فشار ورودی و خروجی میزنای بر دبی تخلیه و میزان جریان بازگشتی از میزنای به کلیه، تأثیر سرعت متوسط انتقال بولاس بر دبی تخلیه و  میزان جریان بازگشتی، اثر وجود فیلم سیال در میزنای بر دبی تخلیه و همچنین تأثیر تغییر طول بولاس بر میزان جریان بازگشتی اشاره کرد. نهایتاً مشاهده شد که افزایش اختلاف فشار ورودی و خروجی موجب کاهش نسبت رفلاکس به حجم اولیه بولاس و افزایش دبی تخلیه شده وکاهش سرعت انتقال ادرار باعث کاهش میزان رفلاکس و دبی خروجی می‌شود. افزایش ضخامت فیلم سیال در مجرا نیز باعث کاهش دبی تخلیه خروجی می‌شود و با افزایش طول بولاس ادرار، بر میزان جریان بازگشتی افزوده می‌شود.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 4.53 M

بیومکانیک قلب و عروق

بررسی پارامترهای فیزیولوژیک دستگاه گردش خون با شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی

مهدی مولائی؛ محمدسعید سعیدی؛ بهار فیروزآبادی

دوره 5، شماره 4 ، اسفند 1390، ، صفحه 279-288

چکیده

  به علت نقش اساسی دستگاه گردش خون در بدن و گسترش روز‌افزون بیماری‌های مربوط به آن در کار حاضر سعی شده است تا با استفاده از شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی، سیستم سرخرگ‌های اصلی دستگاه گردش خون مدل شود. برای اولین بار در شبیه‌سازی یک‌بعدی از روش حجم محدود برای گسسته‌سازی معادلات ناویر‌استوکس که با معادله حالت کوپل شده استفاده شده است. در ...  بیشتر به علت نقش اساسی دستگاه گردش خون در بدن و گسترش روز‌افزون بیماری‌های مربوط به آن در کار حاضر سعی شده است تا با استفاده از شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی، سیستم سرخرگ‌های اصلی دستگاه گردش خون مدل شود. برای اولین بار در شبیه‌سازی یک‌بعدی از روش حجم محدود برای گسسته‌سازی معادلات ناویر‌استوکس که با معادله حالت کوپل شده استفاده شده است. در گسترش شرایط مرزی خروجی از مدلی موسوم به درختچه‌ی شریانی ساختار یافته بهره گرفته شده است و مدل یک‌بعدی با مدل متمرکز ( لامپ) کوپل شده است. نتایج این حل، با سایر حل‌های یک‌بعدی چون روش مشخصه‌ها اعتبارسنجی شده و نشان داده شده که استفاده از روش حجم محدود نیز می‌تواند مشخصات جریان خون در سرخر‌گ‌ها را به خوبی نشان دهد. همچنین پروفیل‌های فشار و دبی در رگ‌های اصلی بدن در حالت نرمال به دست آمده و نشان داده شده که با دور شدن از قلب پروفیل فشار تیزتر می‌شود که با نتایج فیزیولوژیک همخوانی دارد. همچنین نشان داده می‌شود که با افزایش ضریب الاستیک رگ‌ها در بیماری تصلب شریان،  فشار سیستولی افزایش و همراه با آن فشار دیاستولی کاهش می‌یابد. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده این نکته به دست می‌آید که روش حجم محدود کارایی لازم برای شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی دستگاه گردش خون را دارا می‌باشد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 543.69 K

بیومکانیک سلولی / مکانیک سلولی / مکانوبیولوژی

مدلسازی رشد سرطان با توجه به تاثیرات سلول های سیستم ایمنی و ماتریکس خارج سلولی در فضای دو بعدی و با بکارگیری اتوماتای سلولی و تئوری بازی ها

سیاوش مزدیسنا؛ امیرهمایون جعفری

دوره 5، شماره 3 ، آذر 1390، ، صفحه 181-192

چکیده

  در این مقالهبا در نظر گرفتن مواد غذایی، ماتریکس خارج سلولی و سلول های سیستم ایمنی بعنوان پارامتر های تاثیر گذار در نحوه رشد، گسترش و مورفولوژی بافت سرطانی به بررسی مدلی بر اساس اتوماتای سلولی و تئوری بازی ها در زمینه رشد سرطان پرداخته ایم. اتوماتای سلولی در بررسی مسائل زیستی از اهمیت زیادی برخوردار است و تئوری بازی ها در شناختن تعامل ...  بیشتر در این مقالهبا در نظر گرفتن مواد غذایی، ماتریکس خارج سلولی و سلول های سیستم ایمنی بعنوان پارامتر های تاثیر گذار در نحوه رشد، گسترش و مورفولوژی بافت سرطانی به بررسی مدلی بر اساس اتوماتای سلولی و تئوری بازی ها در زمینه رشد سرطان پرداخته ایم. اتوماتای سلولی در بررسی مسائل زیستی از اهمیت زیادی برخوردار است و تئوری بازی ها در شناختن تعامل میان عنصر های تصمیم گیرنده حائز اهمیت می باشد. در این تحقیق برای بررسی رفتار و گسترش سلول های سرطانی دو مدل را مطرح می نماییم. در مدل اول هدف ما از ارائه مدل بررسی نحوه رشد و گسترش سلول های سرطانی با توجه به مواد غذایی (اکسیژن) موجود در بافت می باشد. در نهایت جهت اعتبارسنجی مدل، نتایج شبیه سازی ها را با نتایج مقالات دیگر مقایسه نموده ایم. در نتایج ملاحظه خواهید نمود که میزان مواد غذایی (اکسیژن) تاثیر قابل ملاحظه ای در تعداد سلول های سرطانی ایجاد شده دارد، ولی این تاثیر در رابطه با تهاجم سلول های سرطانی به مراتب کمتر می باشد. لازم به ذکر می باشد که نتایج مدل پیشنهادی از جواب های خطی فاصله گرفته است که این بیانگر بهبود نتایج مدل می باشد، همان گونه که در نتایج قابل ملاحظه می باشد این مدل قابلیت ایجاد متاستاز را نیز پوشش می دهد. در مدل دوم نحوه عملکرد متقابل سلول های سرطانی و سلول های سیستم ایمنی مورد بررسی قرار گرفته است و برای این منظور از اتوماتای سلولی و تئوری بازی ها استفاده نموده ایم. بر اساس اتوماتای سلولی دو بعدی مدلی ارائه می شود که نحوه عملکرد اتوماتای سلولی توسط تئوری بازیها تعیین می گردد. در واقع قوانین اتوماتای سلولی بر اساس جدول تئوری بازی ها تعیین می شود و هر یک از عناصر سیستم بصورت جداگانه از قابلیت تصمیم گیری برخوردار می باشند.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 639.8 K