مقاله کامل پژوهشی
آنالیز حرکت انسان
فاطمه اکبری‌فر؛ محمدهادی هنرور؛ مصطفی حاج‌لطفعلیان
دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، صفحه 1-11
چکیده
یافتن موقعیت مرکز دوران برای تعریف محور آناتومیکی سیستم اسکلتی و در مطالعات بیومکانیکی برای محاسبهی کینماتیک مفاصل ضروری است. برای این منظور میتوان از روشهای پیشبین و عمل‌کردی استفاده کرد. در روشهای پیشبین از معادلات رگرسیونی حاصل از اندازهگیریهای آنتروپومتریکی و در روشهای عمل‌کردی از حرکت نسبی اندامهای ...
بیشتر
یافتن موقعیت مرکز دوران برای تعریف محور آناتومیکی سیستم اسکلتی و در مطالعات بیومکانیکی برای محاسبهی کینماتیک مفاصل ضروری است. برای این منظور میتوان از روشهای پیشبین و عمل‌کردی استفاده کرد. در روشهای پیشبین از معادلات رگرسیونی حاصل از اندازهگیریهای آنتروپومتریکی و در روشهای عمل‌کردی از حرکت نسبی اندامهای مجاور مفصل برای یافتن مرکز آنی دوران استفاده میشود. هدف از این مطالعه فرموله کردن الگوریتم برازش دایره به عنوان روشی عملیاتی با دو روش حل تحلیلی و بهینهسازی است. به منظور ارزیابی الگوریتم، تحلیل خطا به دو روش تحلیلی و عددی انجام شده و عوامل موثر در خطای تخمین موقعیت مرکز دوران مانند انحراف از معیار خطای سیستم دادهبرداری (σ)، زاویهی دوران (α) و فاصله‌ی نشانگر از مرکز دوران (r) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از وجود همبستگی بالا (99/0=r) بین دو روش حل تحلیلی و عددی بوده که صحت تحلیل خطا را اثبات کرده است. از بین دو روش حل تحلیلی و بهینهسازی که در این مطالعه بررسی شده است، روش بهینهسازی با توجه به دقت تخمین مطلوبتر در مقادیر پایین α، تاثیرپذیری کم‌تر در مقادیر بالای σ و سرعت بالا در حل مساله، میتواند در مطالعات بیومکانیکی برای بازسازی حرکات انسان مورد توجه قرار گیرد. با گسترش استفاده از روشهای عمل‌کردی میتوان نیاز به مارکرگذاری نشانههای آناتومیکی را از بین برد و زمینهساز تحولی جدید در دادهبرداری حرکتی شد.
مقاله کامل پژوهشی
دستگاه‌های بیومکانیکی
محمد خاوری؛ مهدی بامداد
دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، صفحه 13-27
چکیده
امروزه یکی از وسیلههای موثر برای بازگردانی قوای حرکتی و ماهیچهای بیماران استفاده از تمرینات دوچرخه‌ی ثابت و عمل پدالزنی است. در این پژوهش با طراحی، پیادهسازی کنترلی و ساخت یک دوچرخه‌ی تمرینی هوشمند، انجام دو روش تمرینی-درمانی در حوزه‌ی توان‌بخشی اندامهای پایین‌تنه امکانپذیر شده است. بیمار با توجه به میزان آسیب ...
بیشتر
امروزه یکی از وسیلههای موثر برای بازگردانی قوای حرکتی و ماهیچهای بیماران استفاده از تمرینات دوچرخه‌ی ثابت و عمل پدالزنی است. در این پژوهش با طراحی، پیادهسازی کنترلی و ساخت یک دوچرخه‌ی تمرینی هوشمند، انجام دو روش تمرینی-درمانی در حوزه‌ی توان‌بخشی اندامهای پایین‌تنه امکانپذیر شده است. بیمار با توجه به میزان آسیب دیدگی در یکی از دو گروه تمرینی غیرفعال و یا کمک‌فعال جای میگیرد. در برنامه‌ی تمرینی غیرفعال بیمار قوای لازم برای پدال زدن روی دوچرخه را به خوبی دارا نبوده، بنابراین موتور به کمک وی آمده و تمام بار رسیدن به یک سرعت پدالزنی مشخص را بر عهده میگیرد. پای بیمار در این برنامه با سرعت ثابتی که بالاتر از توانایی وی در پدال زدن است، به صورت اجباری میچرخد. در برنامه‌ی تمرینی کمک‌فعال که بیمار توانایی بالاتری از حالت درمانی اول پیدا کرده است، هدف همان پدالزنی بیمار در یک سرعت مشخص بوده با این تفاوت که وی توانایی وارد کردن نیرو را نیز دارد. میزان کمک‌رسانی موتور در این روش را مقدار نیروی اعمالی بیمار مشخص میکند. در این پژوهش یک تئوری کنترلی برای این دو روش درمانی با استفاده از دوچرخه، طراحی و ارائه شده است. کنترل سرعت نیز با استفاده از بازخوردهای نیرویی و سرعتی صورت گرفته است. نتایج تجربی و تئوری نشان داده که پیادهسازی و تجهیز دوچرخه‌ی ثابت با روش پیشنهادی، پژوهش را به اهداف کنترل سرعتی برای استفاده‌ی توان‌بخشی رسانده است. در نهایت دقت متوسط نتایج تجربی برای روش غیرفعال در نمونه‌ی تست این پژوهش برابر با 71/98% و برای شش تست پس از رسیدن سرعت به حالت ماندگار برابر با 24/98% گزارش شده است. هم‌چنین این نتایج برای حالت کمک‌فعال برای تست برابر با 33/96% و برای چهار تست در رسیدن به سرعت مطلوب پدالزنی برابر با 59/95% بوده است.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
بهناز شیخ الاسلامی؛ قاسم صادقی بجستانی؛ رضا یعقوبی کریموی؛ ریحانه ظریفیان
دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، صفحه 29-46
چکیده
اختلال کم‌توجهی/بیش‌فعالی (ADHD) یک اختلال رشدی عصبی است که میتواند در افراد با سنین مختلف به خصوص در کودکان ایجاد شده و سبب تغییر در رفتار آنها شود. مطالعات گذشته اغلب روی پردازش‌های حوزه‌ی فرکانسی و یا جنبه‌های دینامیک غیرخطی سیگنالهای EEG از قبیل بعد همبستگی، بعد فرکتال، نمای لیاپانوف، آنتروپی و نرخ بازگشت فرایندهای مغزی برای ...
بیشتر
اختلال کم‌توجهی/بیش‌فعالی (ADHD) یک اختلال رشدی عصبی است که میتواند در افراد با سنین مختلف به خصوص در کودکان ایجاد شده و سبب تغییر در رفتار آنها شود. مطالعات گذشته اغلب روی پردازش‌های حوزه‌ی فرکانسی و یا جنبه‌های دینامیک غیرخطی سیگنالهای EEG از قبیل بعد همبستگی، بعد فرکتال، نمای لیاپانوف، آنتروپی و نرخ بازگشت فرایندهای مغزی برای تفکیک افراد مبتلا به ADHD متمرکز بوده است. در این مطالعه با استفاده از قطاع‌های شعاعی پوانکاره در فضای فاز سیگنالهای EEG افراد مبتلا به ADHD و افراد سالم در دو گروه خردسالان و بزرگ‌سالان، مرتب‌سازی این فضا و هم‌چنین استخراج ویژگیهای هندسی مختلف، دیدگاه متفاوتی از میزان پیچیدگی فعالیت‌های مغزی و سطح پویایی افراد مبتلا به ADHD در مقایسه با افراد سالم ارائه شده و به ارزیابی حجم بستر نوسان سیگنال EEG پرداخته شده است. در نهایت با ارزیابی ویژگیهای استخراج شده و استفاده از الگوریتم SFS بر مبنای طبقه‌بندی کننده‌ی RBF-SVM، تفکیک افراد مبتلا به ADHD از افراد سالم در دو گروه خردسالان و بزرگ‌سالان به ترتیب با صحت 04/2±20/93 و 13/1±60/95 انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان داده که حجم بستر نوسان سیگنال EEG افراد مبتلا به ADHD نسبت به افراد سالم به طور قابل توجهی بیشتر بوده و این موضوع بیان‌گر افزایش میزان پویایی و در نتیجه کاهش میزان پیچیدگی فعالیت‌های مغزی در این افراد است. هم‌چنین در این پژوهش مشخص شده که افزایش حجم بستر نوسان سیگنالهای EEG در کودکان نسبت به بزرگ‌سالان بیشتر بوده و این موضوع نشان دهنده‌ی افزایش سطح پویایی کودکان نسبت به بزرگ‌سالان است. بنابراین میتوان ADHD و سن را به عنوان دو عامل مهم در افزایش حجم بستر نوسان سیگنال EEG معرفی کرد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
محمدرضا رضاییان
دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، صفحه 47-58
چکیده
تصویربرداری مولکولی به روش تشدید مغناطیسی با ردیابی عاملهای کنتراست که اساس آن بر پایه‌ی تشدید مغناطیسی هستهای بنا نهاده شده، به دلیل رزولوشن مکانی مناسب و فناوری بیضرر به عنوان یک روش نوین تشخیصی آناتومی و عمل‌کردی در کاربردهای مختلف پزشکی مورد توجه قرار گرفته است. در اسکنر تشدید مغناطیسی با اعمال پالس اشباع الکترومغناطیسی ...
بیشتر
تصویربرداری مولکولی به روش تشدید مغناطیسی با ردیابی عاملهای کنتراست که اساس آن بر پایه‌ی تشدید مغناطیسی هستهای بنا نهاده شده، به دلیل رزولوشن مکانی مناسب و فناوری بیضرر به عنوان یک روش نوین تشخیصی آناتومی و عمل‌کردی در کاربردهای مختلف پزشکی مورد توجه قرار گرفته است. در اسکنر تشدید مغناطیسی با اعمال پالس اشباع الکترومغناطیسی عمدتا مستطیلی، طیف اسپکتروسکوپی معروف به طیف Z حاصل میشود. در فرکانسهای متناظر با فرکانس لارمور در طیف Z دامنههایی ناشی از اشباع مستقیم آب و عاملهای کنتراست که معرف اثر انتقال اشباع به واسطه‌ی تبادل شیمیایی (CEST) است ایجاد میشود. پدیده‌ی شیفت شیمیایی، ناهمگنی میدان مغناطیسی و نویز موجود در فرایند تصویربرداری ضمن تغییر موقعیت فرکانسهای لارمور در طیف Z، منجر به مخدوش شدن اثر CEST میشود. عمدتا اثر این نویز با توزیع رایسین که در حالت حدی مطابق با توزیع گوسی است مدل میشود. در این مقاله روش کارامدی جهت کاهش نویز از طیف Z و آشکارسازی پوش اثر CEST ارائه شده است. نویززدایی، با استفاده از خروجی مدل تحلیلی ناشی از حل معادلات بلاخ-مککانل و آشکارسازی اثر CEST از طریق محاسبهی تابع درست‌نمایی بیزین صورت گرفته است. بررسی کارایی روش پیشنهادی برای حذف نویز و آشکارسازی اثر CEST روی طیفهای واقعی Z برگرفته از اسکنر تشدید مغناطیسی و دادههای پارامتری حاصل از بافت انسان انجام شده است. عمل‌کرد روش پیشنهادی به طور متوسط با اندازهگیری مجذور مربعات خطای نسبی بین طیف Z واقعی و نویزی در سیگنال به نویز 10 dB و تعداد مشاهدات 5 حدودا برابر با 4% به دست آمده است. مقدار خطای نوع اول (p-value) بر مبنای دادههای پارامتری زمانی که واریانس نویز از 008/0 و تعداد مشاهدات از 4 بیشتر باشد، کم‌تر از 05/0 به دست آمده است. هم‌چنین در این مقاله معیاری برای آشکارسازی اثر CEST بر مبنای عمل‌گر میانهگیری جهت بررسی کارایی روش پیشنهادی متناسب با قدرت نویز و تعداد مشاهدات پیشنهاد شده است.
مقاله کامل پژوهشی
معصومه سلجوقی؛ پیوند قادریان
دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، صفحه 59-71
چکیده
در سال‌های اخیر تشخیص بیماری‌های عصبی پیشروندهی تدریجی به یکی از چالش‌برانگیزترین مسائل در حوزه‌ی پزشکی تبدیل شده است. اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، پارکینسون و هانتینگتون مجموعه‌ای از شایع‌ترین بیماری‌های عصبی پیشروندهی تدریجی بوده که بر کیفیت زندگی بیماران تاثیر به سزایی میگذارند. وقوع این بیماریها به دلیل زوال ...
بیشتر
در سال‌های اخیر تشخیص بیماری‌های عصبی پیشروندهی تدریجی به یکی از چالش‌برانگیزترین مسائل در حوزه‌ی پزشکی تبدیل شده است. اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، پارکینسون و هانتینگتون مجموعه‌ای از شایع‌ترین بیماری‌های عصبی پیشروندهی تدریجی بوده که بر کیفیت زندگی بیماران تاثیر به سزایی میگذارند. وقوع این بیماریها به دلیل زوال سلولهای حرکتی سیستم عصبی است که میتواند منجر به اختلال در راه رفتن و عدم تقارن بین دو سمت بدن شود. از این رو در این مطالعه، در ابتدا با روش الگوریتم پیگیری تطبیقی سیگنالهای سری زمانی پای چپ و راست در فواصل گام، ایستایی و نوسانی تجزیه و تنک شده، سپس میزان تطابق و همسانی ضرایب به دست آمده توسط یک سری ویژگیهای دینامیکی و دیفرانسیلی ارزیابی شده و اجزای اصلی این ویژگیها به عنوان ورودی به طبقه‌بند کم‌ترین مربعات غیرمنفی تنک داده شده است. الگوریتم پیشنهادی به کمک پایگاه داده‌ی سیگنال راه رفتن شامل ۱۶ فرد سالم، ۱۵ فرد مبتلا به پارکینسون، ۲۰ فرد مبتلا به هانتینگتون و ۱۳ فرد مبتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، آزمایش شده است. نتایج نشان داده که روش پیشنهادی قادر است به ترتیب برای هر سه بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، پارکینسون و هانتینگتون میانگین صحتهای 10/84، 67/86 و 43/91 درصد را ارائه دهد.
مقاله کامل پژوهشی
آنالیز حرکت انسان
سید مهران آیتی نجف‌آبادی؛ علیرضا هاشمی اسکویی؛ سید مسعود رفیعایی
دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، صفحه 73-85
چکیده
افرادی که از اختلاف طول پا ناشی از کوتاهی یک طرف اندام تحتانی رنج میبرند، به دلیل به کار بردن مکانیسمهای جبرانی، الگوی حرکت خود را تغییر میدهند. برای بازگرداندن الگوی حرکت به حالت نرمال، استفاده از روشهای اصلاحی مانند به کار بردن کفی جبران کننده تجویز میشود. بنابراین آگاهی از تغییرات حرکتی با و بدون استفاده از کفی ...
بیشتر
افرادی که از اختلاف طول پا ناشی از کوتاهی یک طرف اندام تحتانی رنج میبرند، به دلیل به کار بردن مکانیسمهای جبرانی، الگوی حرکت خود را تغییر میدهند. برای بازگرداندن الگوی حرکت به حالت نرمال، استفاده از روشهای اصلاحی مانند به کار بردن کفی جبران کننده تجویز میشود. بنابراین آگاهی از تغییرات حرکتی با و بدون استفاده از کفی میتواند در طراحی روشهای درمانی به این افراد کمک کند. هدف از این مطالعه بررسی تغییرات سینماتیک اندام تحتانی، با و بدون استفاده از کفی در افراد دارای کوتاهی پا در بالا رفتن از پله است. در این مطالعه حرکت 20 شرکت کننده در هنگام بالا رفتن از پله در دو گروه افراد سالم و افراد دارای کوتاهی پا توسط سیستم سه‌بعدی آنالیز حرکت ثبت شده است. تغییرات زوایای سه مفصل لگن، زانو و مچ پا با مدل 7 عضوی از روش اویلر محاسبه شده و با استفاده از آزمون آماری t مستقل و زوجی در سطح اطمینان 95% مقایسه شده است. نتایج نشان داده است که بین افراد سالم و کوتاه پای بدون کفی، تفاوت معنیداری وجود دارد. افراد بیمار دارای باز شدن بیشتر زانو، لگن و مچ پا در لحظه‌ی تماس اولیه و لحظه‌ی جدا شدن پا از پله در صفحه‌ی ساجیتال، دامنه‌ی حرکتی بیشتر و نزدیک شدن کم‌تر پا در تماس اولیه با پله برای زانو و لگن در صفحه‌ی فرونتال و چرخش داخلی و خارجی بیشتر لگن و مچ پا به ترتیب در تماس اولیه و لحظه‌ی جدا شدن پا از پله در صفحه‌ی عرضی، نسبت به افراد سالم هستند (05/0p< ). پس از استفاده از کفی، تنها بیشینه‌ی دور شدن و نزدیک شدن لگن و مچ پا، بیشینه‌ی چرخش داخلی و مقدار زاویه در تماس اولیه و جدا شدن زانو و مچ پا بین دو گروه آزمون وکنترل تفاوت معنیداری نشان نداده است (05/0p> ). بنابراین استفاده از کفی میتواند بسیاری از تغییرات الگوی حرکت مفاصل تحتانی را به حالت طبیعی برگرداند.
مقاله کامل پژوهشی
نانوبیوتکنولوژی / نانوبیولوژی
محدثه شهریاری‌پور؛ ساسان آسیایی
دوره 15، شماره 1 ، اردیبهشت 1400، صفحه 87-97
چکیده
نانوذرات سریم‌اکسید کاربردهای گستردهای در حوزه‌ی پزشکی دارند. اندازه‌ی ذرات، شکل و غلظت نانوسریا برای استفاده‌ی بیولوژیکی و زیستسازگاری آنها اهمیت زیادی دارد. روش تولید نانوذرات سریم‌اکسید نقش مهمی در تعیین شکل، اندازه‌ی ذرات و غلظت آن ایفا میکند. در این مطالعه، پارامترهای موثر در تعیین غلظت، اندازه و پراکندگی ذرات، ...
بیشتر
نانوذرات سریم‌اکسید کاربردهای گستردهای در حوزه‌ی پزشکی دارند. اندازه‌ی ذرات، شکل و غلظت نانوسریا برای استفاده‌ی بیولوژیکی و زیستسازگاری آنها اهمیت زیادی دارد. روش تولید نانوذرات سریم‌اکسید نقش مهمی در تعیین شکل، اندازه‌ی ذرات و غلظت آن ایفا میکند. در این مطالعه، پارامترهای موثر در تعیین غلظت، اندازه و پراکندگی ذرات، کریستالی بودن و تولید بیش‌ترین مقدار سریم‌اکسید از مواد اولیه، شبیهسازی و آزمایش شده است. از آن‌جا که کنترل نانوذرات تولید شده با روشهای مختلف به چالشی مهم تبدیل شده، برای کنترل اندازه‌ی ذرات سریم‌اکسید از روش آسان و بسیار موثر به کارگیری تراشه‌ی میکروفلوئید استفاده شده است. از میان روشهای موجود برای تولید نانوذرات، روش همرسوبی به دلیل سادگی فرایند، کم‌هزینه بودن و صرفه‌جویی در زمان نسبت به سایر روشها انتخاب شده است. از سریم‌نیترات و سدیم‌هیدروکسید به عنوان مواد اولیه برای تولید نانوذرات سریم‌اکسید استفاده شده است. شبیهسازی در نرم‌افزار کامسول انجام شده و از نتایج به دست آمده برای انجام آزمایشات تجربی، مقایسه و صحت‌سنجی استفاده شده است. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داده که استفاده از تراشه‌ی میکروفلوئید روشی موثر برای کنترل اندازه‌ی نانوذرات است و افزایش غلظت سدیم‌هیدروکسید سبب کامل شدن واکنش و تولید حداکثر سریم‌اکسید و کاهش سرعت واکنش دهنده سبب کاهش پراکندگی، افزایش کریستالی بودن ذرات و افزایش اندازه‌ی ذرات تولید شده میشود. رسوب زردرنگ تولید شده در این روش، با توجه به معادله‌ی شرر حاوی نانوذرات سریم‌اکسید با اندازه‌ی ذرات 1/0±16/1 نانومتر و 85% ذرات کریستالی است.
