مقاله کامل پژوهشی
سیستمهای واسط مغز-رایانه
مرضیه علیرضایی علویجه؛ علی مالکی
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 1-9
چکیده
امروزه استفاده از سیستم رابط مغز-رایانه مبتنی بر پتانسیلهای برانگیختهی بینایی حالت ماندگار به دلیل مزایایی مانند صحت قابل قبول و نیاز حداقلی به آموزش کاربر، رو به افزایش است. با وجود این مزایا، نویزهای ناخواستهای که SSVEP را تحت تاثیر قرار میدهد از مسائلی است که میتواند سبب کاهش کارایی چنین سیستمهایی شود. در این مقاله از ...
بیشتر
امروزه استفاده از سیستم رابط مغز-رایانه مبتنی بر پتانسیلهای برانگیختهی بینایی حالت ماندگار به دلیل مزایایی مانند صحت قابل قبول و نیاز حداقلی به آموزش کاربر، رو به افزایش است. با وجود این مزایا، نویزهای ناخواستهای که SSVEP را تحت تاثیر قرار میدهد از مسائلی است که میتواند سبب کاهش کارایی چنین سیستمهایی شود. در این مقاله از الگوریتم EMD در مرحلهی ابتدایی و از روشهای CCA یا LASSO برای بازشناسی فرکانس تحریک استفاده شده است. در گام اول، الگوریتم EMD اعمال شده است تا سیگنال غیرایستان SSVEP به توابعی نوسانی تجزیه شده و امکان استخراج ویژگیهای بامعنی از سیگنال SSVEP فراهم شود. در بین IMF-های به دست آمده از روش EMD، تنها IMF-هایی انتخاب شده که دامنهی طیف فرکانسی آنها در محدودهی فرکانسی مربوط به تحریک بیشتر بوده است. با این گزینش میتوان سیگنالهای حاوی نویز و فاقد اطلاعات ارزشمند را کنار گذاشت. در ادامه دو روش تشخیصی CCA و LASSO روی مجموع سیگنالهای انتخابی اجرا شده است تا به کمک آنها فرکانس تحریک شناسایی شود. نتایج شبیهسازی، صحت بازشناسی 76/81 و 26/82 درصد را به ترتیب برای روشهای EMD-CCA و EMD-LASSO نشان داده در حالی که دو روش پایهی CCA و LASSO به ترتیب دارای صحتهای 10/78 و 72/78 درصد میباشند.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک قلب و عروق
هادی تقیزاده؛ فائزه امینی
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 11-21
چکیده
آترواسکلروز یکی از بیماریهای شایع در سیستم قلب و عروق و از عوامل اصلی مرگ و میر است. همچنین اکثر سکتههای قلبی به دلیل پارگی پلاک آترواسکلروز و تشکیل آمبولی رخ میدهند. بر این اساس تشخیص میزان آسیبپذیری پلاک، فاکتور کلیدی در پیشگیری از پیامدهای حاد ناشی از پارگی پلاک است. با وجود این که مکانیسمهای درگیر در پارگی پلاک به طور ...
بیشتر
آترواسکلروز یکی از بیماریهای شایع در سیستم قلب و عروق و از عوامل اصلی مرگ و میر است. همچنین اکثر سکتههای قلبی به دلیل پارگی پلاک آترواسکلروز و تشکیل آمبولی رخ میدهند. بر این اساس تشخیص میزان آسیبپذیری پلاک، فاکتور کلیدی در پیشگیری از پیامدهای حاد ناشی از پارگی پلاک است. با وجود این که مکانیسمهای درگیر در پارگی پلاک به طور کامل درک نشده است، اما روی نقش مهم فاکتورهای بیومکانیکی از قبیل بارهای مکانیکی در تشکیل، پیشرفت و پارگی پلاک اتفاق نظر وجود دارد. از این رو در این مطالعه اثرات بیومکانیکی تغییر در ماهیت پلاک از لیپیدی به کلسیفه و نیز تغییرات ضخامت پوشش فیبری پلاک مورد بررسی قرار گرفته است. هندسهی مقطع یک شریان کرونر مبتلا به آترواسکلروز از تصاویر هیستولوژی استخراج شده و در راستای محور شریان به صورت سهبعدی شبیهسازی شده است. در این شبیهسازیها از تابع انرژی کرنشی هولزاپفل به عنوان یک مدل ریزساختاری کارامد برای توصیف رفتار مکانیکی رگ و پوشش فیبری پلاک بهره گرفته شده است تا جهتگیری فیبرهای کلاژن نیز در رفتار مکانیکی قابل مشاهده باشد. با توجه به نامتقارن بودن مقطع عروق مبتلا به آترواسکلروز، برای اعمال دقیق جهتگیری فیبرهای کلاژن از در نظر گرفتن رگ به صورت استوانه اجتناب شده و به کمک سیستم مختصات گسسته راستاهای محیطی، محوری و شعاعی برای هر المان به صورت جداگانه ایجاد گردیده است. با کلسیفه شدن و نزدیک شدن خواص مکانیکی پلاک به دیوارهی سالم، به نظر میرسد که پلاک به پایداری بیشتری رسیده و توزیع تنش یکنواختتری را در مجاورت خود ایجاد میکند. از طرف دیگر ضخامت پوشش فیبری پلاک برای مهار تمرکز تنش در اطراف هستهی نرم پلاک نقش بسیار مهمی داشته و بیشینهی تنشها را به سایر نواحی مقطع رگ منتقل میکند. دو پارامتر مورد بررسی، اطلاعات مفیدی از توزیع بارهای مکانیکی در اطراف ضایعهی آترواسکلروز و نواحی خطر ارائه میدهند. به کمک این شبیهسازیهای ریزساختاری میتوان پاسخهای بافت زنده از قبیل تقویت و تضعیف ساختار فیبری ماتریس خارج سلولی و روند ایجاد یک هموستاز جدید را از نظر بیومکانیکی ارزیابی نمود.
مقاله کامل پژوهشی
فیزیک پزشکی / بیوفیزیک
حسین میرزائی؛ غزاله گرایلی؛ فاطمه سیدرضایی؛ علی کاظمیان
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 23-32
چکیده
در رادیوتراپی هنگامی که حجم هدف پیچیده است از چندین میدان پرتویی برای پوششدهی بافت سرطانی استفاده میشود. از این رو انطباق میدانهای مجاور و به حداقل رساندن تابشدهی به بافتهای سالم از اهداف مهم رادیوتراپی است. هدف از این مطالعه، ارائهی یک روش کلی برای تطابق میدانهای پرتویی مجاور و همچنین بررسی این روش در تکنیکهای درمانی ...
بیشتر
در رادیوتراپی هنگامی که حجم هدف پیچیده است از چندین میدان پرتویی برای پوششدهی بافت سرطانی استفاده میشود. از این رو انطباق میدانهای مجاور و به حداقل رساندن تابشدهی به بافتهای سالم از اهداف مهم رادیوتراپی است. هدف از این مطالعه، ارائهی یک روش کلی برای تطابق میدانهای پرتویی مجاور و همچنین بررسی این روش در تکنیکهای درمانی از قبیل پرتودهی مغزی نخاعی، پرتودهی پستان فوق ترقوهای با میدان کامل و میدان نیمه است. در این روش یک سیستم متعامد راستگرد که مرکز آن در ایزوسنتر بوده و همچنین دو میدان فرضی با نامهای میدان شمارهی یک و میدان شمارهی دو در نظر گرفته شده است. سپس با استفاده از روشهای ارائه شده، زاویههای محدود کننده، تخت، گانتری و همچنین اندازهی دهانهی محدود کننده برای هر دو میدان فرضی جهت تطابق بین صفحات کناری آنها محاسبه شده است. مقایسهی نتایج به دست آمده با سیستم طراحی درمان نشان میدهد که تکنیک پرتودهی مغزی نخاعی فقط در اندازهگیری زاویهی محدود کننده دارای خطا بوده که مقدار آن برابر با 198/0 درصد اندازهگیری شده است. بیشترین خطای به دست آمده در دو تکنیک فوق ترقوهای با میدان کامل و نیمه در محاسبهی اندازهی دهانهی محدود کنندهی میدان فوق ترقوهای حاصل شده که به ترتیب برابر با 05/21 و 6/18 درصد محاسبه شده است. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده میتوان از این روش جهت بهبود تطابق میدانها در تمام حالتهایی که از میدانهای درمانی مجاور هم استفاده میشود، با میزان خطای قابل قبول و همچنین بدون تغییر در اندازهی میدان استفاده کرد تا توزیع دوز یکسان حاصل شود.
مقاله کامل پژوهشی
بیوالکتریک
امین محمدیان؛ اکرم قربعلی؛ مریم اسدالله تویسرکانی؛ راضیه کاوه؛ کیان شاهی
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 33-50
چکیده
تحلیلگران مصاحبه به تشخیص فریب موضوعی نیاز دارند که زمینهی ارائهی راهکارهایی برای توانمندسازی آنها را فراهم کرده است به طوری که میتوان از طریق پایش فعالیتهای ناآشکار، گنگ و یا متناقض سوژه حین مصاحبه، به شخص خبره و تحلیلگر مصاحبه کمک کرد. این مطالعه با هدف ترکیب اطلاعات کمی و کیفی در جهت کمک به بهبود تشخیص فریب انجام ...
بیشتر
تحلیلگران مصاحبه به تشخیص فریب موضوعی نیاز دارند که زمینهی ارائهی راهکارهایی برای توانمندسازی آنها را فراهم کرده است به طوری که میتوان از طریق پایش فعالیتهای ناآشکار، گنگ و یا متناقض سوژه حین مصاحبه، به شخص خبره و تحلیلگر مصاحبه کمک کرد. این مطالعه با هدف ترکیب اطلاعات کمی و کیفی در جهت کمک به بهبود تشخیص فریب انجام شده است. بدین منظور در کنار بهرهگیری از ظرفیت روشهای تحلیل کلامی و غیرکلامی، از فناوری تصویربرداری حرارتی و روشهای نوین تحلیل پویایی بروز الگوهای حرارتی کمک گرفته شده است تا به بهبود تشخیص آگاهی مخفی شده در افراد کمک کند. سپس بر اساس طراحی انجام شده، دادگانی شامل 48 فرد راستگو و دروغگوی شرکت کننده در یک سناریوی ساختگی تهیه شده است. در ادامه با استفاده از دو شیوهی کیفی تحلیل اطلاعات کلامی و غیرکلامی شامل تحلیل محتوای معیار مدار (CBCA) و مصاحبهی تحلیل رفتار (BAI) به تشخیص افراد دروغگو و راستگو پرداخته شده و در تکمیل نتایج به دست آمده بر مبنای این دو روش، با بهکارگیری روش تحلیل ارتباطات موثر، تحلیل شبکهی فیزیولوژیک ارتباط بین نواحی مختلف چهره در تصاویر حرارتی افراد انجام شده است. در نتیجهی ترکیب اطلاعات کمی و کیفی، دقت نهایی تشخیص افراد از متوسط 61/73 به 17/79 درصد افزایش پیدا کرده است. بررسی تحلیل توافقی بین روشها توسط ضریب کاپا و تحلیل اطلاعات ماتریس آشفتگی بیانگر وجود اطلاعات مکمل در روشهای مختلف کمی و کیفی جهت بازشناسی آگاهی مخفی شده در افراد است.
مقاله کامل پژوهشی
مهندسی مغز و اعصاب
محمدرضا نظری؛ محمدرضا دلیری؛ علی مطیع نصرآبادی
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 51-62
چکیده
توجه بینایی به عنوان یک فاکتور شناختی در پردازش اطلاعات ذهنی مرتبهی بالاتر که در مغز اتفاق میافتد، نقشی اساسی دارد و بر فعالیت مغزی نواحی مختلف قشر بینایی اثرگذار است. در میان ثبتهای مختلف مغزی، سیگنال پتانسیل میدانی محلی به دلیل ثبات، استحکام و محتوای فرکانسی، در مطالعات ساختار مغز، فرایندهای شناختی و سیستمهای BCI مورد توجه ...
بیشتر
توجه بینایی به عنوان یک فاکتور شناختی در پردازش اطلاعات ذهنی مرتبهی بالاتر که در مغز اتفاق میافتد، نقشی اساسی دارد و بر فعالیت مغزی نواحی مختلف قشر بینایی اثرگذار است. در میان ثبتهای مختلف مغزی، سیگنال پتانسیل میدانی محلی به دلیل ثبات، استحکام و محتوای فرکانسی، در مطالعات ساختار مغز، فرایندهای شناختی و سیستمهای BCI مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین استخراج و تفسیر اطلاعات سیگنال LFP در طول توجه بینایی یکی از مسائل مهم برای کنترل فعالیتهای شناختی است. امروزه تزویج متقابل فرکانس به عنوان یکی از استراتژیهای کدگذاری اطلاعات در مغز مطرح است که میتواند نقش مهمی در ادراک، حافظه و توجه داشته باشد. با این حال نقش عملکردی آن به منظور رمزگشایی توجه بینایی با استفاده از LFP کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش رمزگشایی توجه بینایی با استفاده از LFP ثبت شده از ناحیهی تمپورال میانی مغز میمون مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از ویژگیهای تزویج فاز-فاز و فاز-دامنه و الگوریتمهای یادگیری ماشین بهره گرفته شده است. نتایج نشان میدهد که با ویژگیهای بهینهی انتخاب شده و طبقهبند ماشین بردار پشتیبان، بهترین عملکرد رمزگشایی حاصل شده است (36/90%). همچنین از میان ویژگیهای انتخاب شده، تزویج گاما-دلتا، گاما-آلفا و بتا-دلتا حاوی بیشترین اطلاعات شناختی و موثرترین ویژگیها در بهبود عملکرد رمزگشایی توجه بینایی میباشند. نتایج نشان میدهد که تزویج بین باندهای فرکانسی سیگنالهای LFP حاوی اطلاعات قابل توجهی در حوزهی توجه بینایی است و میتواند جایگزین مناسبی برای ویژگیهای زمان-فرکانس سیگنالهای مغزی در سیستمهای BCI شناختی باشد.
مقاله کامل پژوهشی
تصویربرداری پزشکی / تصویرنگاری پزشکی
الهام محمدی؛ عباس نصیراییمقدم
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 63-74
چکیده
تصویربرداری زمان واقعی MRI با استفاده از اخذ شعاعی با نرخ نمونهبرداری پایین میتواند برای ارزیابیهای دینامیک قلب به کار گرفته شود. چالش اساسی در این کار وجود آرتیفکتهای شدید در بخش پیرامونی تصویر در نرخهای بالای کاهش نمونهبرداری است. در این پژوهش به منظور بهبود کیفیت بصری نواحی پیرامونی تصاویر، رویکرد جدیدی برای ...
بیشتر
تصویربرداری زمان واقعی MRI با استفاده از اخذ شعاعی با نرخ نمونهبرداری پایین میتواند برای ارزیابیهای دینامیک قلب به کار گرفته شود. چالش اساسی در این کار وجود آرتیفکتهای شدید در بخش پیرامونی تصویر در نرخهای بالای کاهش نمونهبرداری است. در این پژوهش به منظور بهبود کیفیت بصری نواحی پیرامونی تصاویر، رویکرد جدیدی برای اخذ اطلاعات تصاویر متوالی، با ثبت داده روی یک مسیر شعاعی چرخشیافته در فضای فرکانس مکانی ارائه شده است. بر این اساس با ترکیب اطلاعات اخذ شدهی فریمهای متوالی، امکان بازسازی تصاویر با رزولوشن مکانی بالا و پایین فراهم شده است. در رویکرد پیشنهادی، مشخصا به دلیل به کارگیری روش بازسازی تبدیل فوریهی قطبی میتوان از تصاویر بازسازی شده با دو رزولوشن مختلف به منظور کاهش آرتیفکتهای بصری ناشی از نمونهبرداری پایین استفاده کرد. در این مقاله به طور خاص برای افزایش کارایی و دقت اندازهگیری حرکت چرخش بطن چپ، از این روش پیشنهادی برای تصویربرداری زمان واقعی تشدید مغناطیسی نشانگذاری شعاعی استفاده شده است. بر اساس نتایج شبیهسازی، معیار شباهت ساختاری تصاویر از 6/0 به 8/0 بهبود یافته است. همچنین در ثبت دادهی زمان واقعی با رزولوشن زمانی 46 میلیثانیه برای افراد سالم نیز نشان داده شده که در عین حال که رزولوشن زمانی اطلاعات چرخشی به خوبی حفظ شده، تصاویر با کیفیت بصری مطلوبی نیز بازسازی شده است.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
محمدداود خلیلی؛ وحید ابوطالبی؛ حمید سعیدی سورک
دوره 16، شماره 1 ، اردیبهشت 1401، صفحه 75-94
چکیده
مغز انسان جزو شبکههای پیچیده و ناهمگن محسوب میشود و سیگنالهای مغز حاوی اطلاعات زیادی هستند، از این رو محققان این حوزه همواره در صدد یافتن راه حلهایی مناسب برای انتخاب ویژگیهای معنادار و کاهش بعد مناسب این اطلاعات بوده تا به طبقهبندی بهتری دست یابند. دو مورد از ابزارهای نوین برای پردازش سیگنالهای مغزی، پردازش سیگنال روی ...
بیشتر
مغز انسان جزو شبکههای پیچیده و ناهمگن محسوب میشود و سیگنالهای مغز حاوی اطلاعات زیادی هستند، از این رو محققان این حوزه همواره در صدد یافتن راه حلهایی مناسب برای انتخاب ویژگیهای معنادار و کاهش بعد مناسب این اطلاعات بوده تا به طبقهبندی بهتری دست یابند. دو مورد از ابزارهای نوین برای پردازش سیگنالهای مغزی، پردازش سیگنال روی گراف (GSP) و روشهای فراابتکاری و تکاملی هستند. در روش پیشنهادی این مقاله، دو ساختار هندسی و ترکیبی برای گراف مغز در نظر گرفته شده که در ساختار ترکیبی، وزن یالها، ترکیب وزندار دو معیار فاصلهی هندسی و همبستگی است. به منظور کاهش بعد گرافی، از معیار درجهی وزندار و ترکیب روش کاهش کرون با تبدیل فوریه روی گراف (KG) استفاده شده است تا به نحو مناسبی اطلاعات تمام راسهای گراف در رئوس منتخب حفظ شود. استخراج ویژگی توسط تخمین لدویت-وولف و روش نگاشت فضای مماسی انجام شده و برای کاهش بعد ویژگیهای مستخرج، از روش تحلیل مولفههای اصلی (PCA) و انتخاب ویژگی بر اساس تکامل تفاضلی (DE) استفاده شده است. ویژگیهای منتخب به چندین طبقهبند معروف حوزهی یادگیری ماشین داده شده است. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی از دادگان IV-a مسابقات BCI-III بهره گرفته شده است. نتایج نشان میدهد که میانگین صحت طبقهبندی روش پیشنهادی KG-PCA با طبقهبندهای ماشین بردار پشتیبان با تابع پایهی شعاعی (SVM-RBF) و درخت تصمیم (DT) در گراف ساختاری و گراف ساختاری-عملکردی نسبت به روش TSM-GFT در مطالعات پیشین بالاتر بوده و طبقهبند DT به میانگین درصد صحت 17/1±15/91 دست یافته است. همچنین طبق نتایج به دست آمده، عملکرد روش پیشنهادی KG-DE در مقایسه با KG-PCA نیز بهتر بوده و در بهترین حالت، متوسط درصد صحت طبقهبند SVM-RBF برابر با 27/1±50/95 به دست آمده است.