مقاله کامل پژوهشی
پردازش تصاویر پزشکی
سینا شامخی
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 95-113
چکیده
بررسی شهودی لایه‌های شبکیه در تصاویر برش‌نگاری همدوسی اپتیکی حوزه‌ی طیف (SD-OCT) یکی از روش‌های اصلی مورد استفاده‌ی پزشکان برای تشخیص بیماریهای شبکیه است. این روش با چالش‌هایی مانند نویز، پیچیدگی تصاویر و نزدیکی لایه‌ّهای شبکیه مواجه میباشد. در سال‌های اخیر تشخیص خودکار بیماریهای شبکیه‌ی چشم به یکی از موضوعات مهم بالینی در ...
بیشتر
بررسی شهودی لایه‌های شبکیه در تصاویر برش‌نگاری همدوسی اپتیکی حوزه‌ی طیف (SD-OCT) یکی از روش‌های اصلی مورد استفاده‌ی پزشکان برای تشخیص بیماریهای شبکیه است. این روش با چالش‌هایی مانند نویز، پیچیدگی تصاویر و نزدیکی لایه‌ّهای شبکیه مواجه میباشد. در سال‌های اخیر تشخیص خودکار بیماریهای شبکیه‌ی چشم به یکی از موضوعات مهم بالینی در حوزه‌ی بینایی کامپیوتر تبدیل شده است. در این تحقیق روشی جدید برای طبقه‌بندی کارآمد چندکلاسه‌ی خودکار تصاویر SD-OCT ارائه شده که متشکل از پنج مرحله‌ی پیش‌پردازش، تشخیص لایه‌ها، استخراج ویژگی‌ها، کاهش بعد، و طبقه‌بندی تصویر است. بررسی شکل لایه‌ی RNFL و پیوند IS/OS به عنوان روشی بالینی در تصمیم‌گیری‌های پزشکان برای تشخیص بیماریهای شبکیه موثر است. از این رو در این پژوهش با الهام از این روش تشخیص بالینی، لایه‌ی RNFL و پیوند IS/OS توسط روشی جدید مبتنی بر الگوریتم بهبود رگ فرنگی و گرادیان تصویر تشخیص داده شده است. سپس با استخراج و انتخاب انواعی از ویژگیهای موثر از لایه‌ها، الگوریتمی بر پایه‌ی درخت تصمیم ترکیبی برای طبقه‌بندی تصاویر شبکیه پیشنهاد شده و در قالب یک نرم‌افزار کاربردی در متلب ارائه شده است. روش پیشنهادی روی تصاویر دو پایگاه دادهی شناخته شده‌ی دوک و کرمنی ارزیابی شده است. بر اساس نتایج، دقت، حساسیت، اختصاصیت، درستی، نرخ منفی نادرست و معیار F1 روش پیشنهادی در پایگاه دادهی دوک به ترتیب برابر با 7/98، 8/98، 4/99، 1/99، 3/1 و 7/98 درصد و در پایگاه کرمنی به ترتیب برابر با 8/96، 7/96، 9/98، 4/98، 2/3 و 7/96 درصد است. نتایج نشان‌دهنده‌ی برتری روش پیشنهادی در مقایسه با سایر روش‌های مقایسه‌ای است. در مجموع به کارگیری ویژگیهای کارآمد از لایه‌های تاثیرگذار شبکیه و توانمندی روش طبقه‌بندی، موجب ارتقای عمل‌کرد روش پیشنهادی در مقایسه با روش‌های پیچیده‌تر پیشین شده است.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
فائزه دانشمند بهمن؛ عاتکه گشوارپور
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 115-131
چکیده
اختلالات اضطرابی از شایعترین و ناتوان‌کنندهترین اختلالات روانی در سراسر جهان به شمار میآیند. از طرف دیگر از سال 2019 با شیوع کووید-19 اضطراب بین مردم و به خصوص کادر درمان افزایش پیدا کرده است. در حال حاضر اضطراب (زمانی که علائم کافی و شدید باشد) با استفاده از پرسش‌نامه و توسط افراد متخصص تشخیص داده میشود. برای رفع این کاستی، ...
بیشتر
اختلالات اضطرابی از شایعترین و ناتوان‌کنندهترین اختلالات روانی در سراسر جهان به شمار میآیند. از طرف دیگر از سال 2019 با شیوع کووید-19 اضطراب بین مردم و به خصوص کادر درمان افزایش پیدا کرده است. در حال حاضر اضطراب (زمانی که علائم کافی و شدید باشد) با استفاده از پرسش‌نامه و توسط افراد متخصص تشخیص داده میشود. برای رفع این کاستی، اخیرا توجه محققان به استفاده از سیگنالهای مغزی جلب شده است. به همین منظور مطالعه‌ی حاضر با هدف تشخیص اضطراب با استفاده از سیگنال مغزی انجام شده است. نوآوری این مطالعه استفاده از نقشه‌ی آشوب‌گون چبیشف برای اولین بار در تحلیل سیگنالهای بیولوژیکی است. در این مطالعه از پایگاه دادهی DASPS استفاده شده که شامل الکتروانسفالوگرام 14 کاناله از 23 نفر (10 مرد و 13 زن با میانگین سنی 30 سال) است. از نمرات آزمون خودارزیابی آدمک برای تقسیم اضطراب به دو و چهار سطح استفاده شده است. ابتدا دادهها نرمال‌سازی شده و سپس نقشه‌ی آشوب‌گون بازسازی و به 128 نوار تقسیم شده است. چگالی نقاط در هر یک از نوارها محاسبه شده است. دو شاخص حداکثر چگالی و نمونه‌ی مربوط به آن به عنوان ویژگی در نظر گرفته شده است. در نهایت ویژگی‌ها به 5 روش شامل ویژگی 1 تمام کانالها، نگاشت ویژگی 1 تمام کانالها با استفاده از تجزیه و تحلیل اجزای اصلی (PCA)، ویژگی 2 تمام کانالها، نگاشت ویژگی 2 تمام کانالها با استفاده از PCA و هر ویژگی-هر کانال به طور جداگانه به دو طبقهبند ماشین بردار پشتیبان (SVM) و K-نزدیک‌ترین همسایه (K-NN) اعمال شده است. نتایج حاکی از حداکثر صحت 75/93% برای تشخیص دو سطح اضطراب و 15/96% برای تشخیص چهار سطح اضطراب است. علاوه بر این، عمل‌کرد K-NN از SVM بهتر بوده است. در نتیجه میتوان الگوریتم پیشنهادی را به عنوان یک رویکرد مناسب برای تشخیص اضطراب معرفی کرد.
مقاله کامل پژوهشی
دینامیک و سینماتیک زیستی
امیرحسین جوانفر؛ مهدی بامداد
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 133-145
چکیده
مدل‌سازی بیومکانیک مفاصل انسان با توجه به اهمیت بالا و کاربرد آن، از دیرباز مورد توجه محققان بوده و از این رو همواره روش‌های مدل‌سازی مفاصل و تحلیل دینامیک حرکت انسان در حال توسعه است. در این مقاله مدل بیومکانیکی زانو توسعه داده شده و یک روش کلی برای تجزیه و تحلیل دینامیکی مسائل تماس در ترکیب با مدل اسکلتی عضلانی ارائه شده است تا ...
بیشتر
مدل‌سازی بیومکانیک مفاصل انسان با توجه به اهمیت بالا و کاربرد آن، از دیرباز مورد توجه محققان بوده و از این رو همواره روش‌های مدل‌سازی مفاصل و تحلیل دینامیک حرکت انسان در حال توسعه است. در این مقاله مدل بیومکانیکی زانو توسعه داده شده و یک روش کلی برای تجزیه و تحلیل دینامیکی مسائل تماس در ترکیب با مدل اسکلتی عضلانی ارائه شده است تا تحت شرایط بارگذاری واقعی رفتار مدل دینامیکی زانو ارزیابی شود. توسعه‌ی این مدل دینامیکی شامل بیان هندسی منحنی‌های تماسی و الگوریتمی برای تعیین نقاط تصادم است. در این مطالعه به محاسبه‌ی عمق نفوذ غضروف و نیروی تماس از طریق قانون تماس ناپیوسته‌ی غیرخطی پرداخته شده است. بنابراین حرکت نسبی استخوان ران و ساق از طریق نیروهای عکس‌العمل شامل تماس دو زیرلایه‌ی تماسی غضروف و استخوان در زانو مدل‌سازی شده است. هم‌چنین دو مدل جدید منحنی برازش شده-صفحه، و مدل کره-صفحه با هم مقایسه شده و یک تحلیل برای مواردی مانند آرتروز زانو ارائه شده است. در این پژوهش حداکثر 12% تفاوت در عمق نفوذ غضروف مفصل تیبیوفمورال داخلی مشاهده شده که با توجه به ضرورت مدل‌سازی دقیق‌تر برای محاسبه‌ی گشتاورهای زانو، این مساله از اهمیت زیادی برخوردار است. در مقایسه‌ی زانوی سالم و آرتروزی، مشاهده شده است که لزوما نیروی تماس در بیماران آرتروزی افزایش نیافته بلکه کاهش ضخامت غضروف موجب پیدایش تماس استخوان-استخوان در فرایند گام‌برداری میشود. میزان پیک عمق نفوذ در زانوی سالم 705/0 میلی‌متر بوده در حالی که این میزان برای زانوی 75% آرتروزی حدود 28% کاهش یافته است. این روش پیشنهادی با محاسبات نسبتا سریع و دقیق، ابزار مناسبی در تحلیل و کنترل مکانیسم‌های اسکلت خارجی میباشد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
حمید شفاعت‌فر؛ مهدی تقی‌زاده؛ مرتضی ولی‌زاده؛ محمدحسین فاتحی
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 147-158
چکیده
تشخیص خودکار آریتمیهای قلبی برای درمان موفق بیماریهای قلبی از اهمیت زیادی برخوردار است و یادگیری ماشین برای این منظور مورد استفاده قرار میگیرد. برای طبقه‌بندی صحیح کلاسهای آریتمی، استخراج ویژگیهای مناسب جهت ایجاد تمایز بین کلاسهای مختلف، اهمیت زیادی دارد. در این مقاله از یک شبکه‌ی عصبی پیچشی عمیق برای استخراج ویژگی ...
بیشتر
تشخیص خودکار آریتمیهای قلبی برای درمان موفق بیماریهای قلبی از اهمیت زیادی برخوردار است و یادگیری ماشین برای این منظور مورد استفاده قرار میگیرد. برای طبقه‌بندی صحیح کلاسهای آریتمی، استخراج ویژگیهای مناسب جهت ایجاد تمایز بین کلاسهای مختلف، اهمیت زیادی دارد. در این مقاله از یک شبکه‌ی عصبی پیچشی عمیق برای استخراج ویژگی استفاده شده است. با توجه به این که ضربانهای قلبی بیماران مختلف دارای تفاوت زیادی هستند، کلاسهای آریتمی دارای تغییرات درونکلاسی زیادی خواهند بود. برای کاهش تغییرات درونکلاسی، ضربانهای قلبی هر بیمار با یک تابع اختصاصی به نحوی نگاشت داده شده است که شباهت آن به ضربانهای قلبی یکی از بیماران آموزشی افزایش یابد. نگاشت اختصاصی پیشنهادی سبب کاهش تغییرات درونکلاسی شده و دقت طبقه‌بندی آریتمیهای قلبی را به میزان قابل ملاحظهای افزایش داده است. برای اثبات کارایی روش پیشنهادی، نتایج آن با چندین تحقیق جدید بر اساس سه معیار ارزیابی دقت، حساسیت و اختصاصیت و روی مجموعهی دادهی یکسان مقایسه شده است. دقت به دست آمده حدود 24/96 درصد بوده که نشان دهندهی کارایی بهتر روش پیشنهادی در مقایسه با سایر کارها است.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک
هادی نیک‌بخت؛ سیدیوسف احمدی بروغنی؛ وحید اربابی
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 159-166
چکیده
در یک زانوی پرانتزی تعادل بار در دو طرف مفصل زانو به هم خورده و تنش وارده به قسمت داخلی مفصل بیشتر از مقدار آن در مقایسه با یک پای سالم است. این عارضه در بسیاری اوقات پیش‌رونده بوده و به تدریج منجر به ساییدگی و درد میشود. در این مطالعه مدل اجزای محدود برای دو نمونه‌ی مفصل زانوی سالم و زانوی پرانتزی در حالت ایستاده از روی تصاویر ام‌آر‌آی ...
بیشتر
در یک زانوی پرانتزی تعادل بار در دو طرف مفصل زانو به هم خورده و تنش وارده به قسمت داخلی مفصل بیشتر از مقدار آن در مقایسه با یک پای سالم است. این عارضه در بسیاری اوقات پیش‌رونده بوده و به تدریج منجر به ساییدگی و درد میشود. در این مطالعه مدل اجزای محدود برای دو نمونه‌ی مفصل زانوی سالم و زانوی پرانتزی در حالت ایستاده از روی تصاویر ام‌آر‌آی تولید شده و پس از بارگذاری و حل مساله، وضعیت توزیع تنش در منیسک‌ها و غضروف‌ها برای هر دو حالت به دست آمده است. نتایج به دست آمده، تفاوت در حداکثر تنش‌ها و تفاوت شکل نواحی توزیع تنش را نشان می‌دهد. هم‌چنین نتایج نشان می‌دهد که مقادیر حداکثر تنش فون‌مایسز و نیز فشار تماسی در ناحیه‌ی داخلی زانو برای زانوی پرانتزی مقادیر بسیار بالاتری در مقایسه با پای سالم دارد. در حالت ایستاده حداکثر فشار تماسی در ناحیه‌ی داخلی مفصل، تحت یک بار 400 نیوتنی که بر انتهای بالایی سر استخوان ران وارد شده، به ترتیب برابر با 527/4 و 821/7 مگاپاسکال برای زانوی سالم و پرانتزی به دست آمده است. حداکثر مقادیر تنش فون‌مایسز در ناحیه‌ی داخلی زانو به ترتیب برابر با 821/2 و 501/6 مگاپاسکال به دست آمده است. با توجه به نتایج و تفاوت در تنش‌ها، نیاز به جراحی برای متعادل کردن تنش‌ها و بارهای دو طرف زانو برای بیمار مبتلا به واروس زانو ضروری است. میزان تصحیح را میتوان علاوه بر بررسی هندسه‌ی مفصل، با مطالعه‌ی تفاوت تنش‌ها در دو طرف مفصل به شیوه‌ی دقیق‌تری تعیین کرد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
مسعود مرادی؛ سینا شامخی
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 167-182
چکیده
در سال‌های اخیر ساخت ابزارهایی که بتواند دشواری ارتباط میان افراد ناشنوا و عموم جامعه را آسان کرده و زبان اشاره را ترجمه کند مورد توجه پژوهش‌گران قرار گرفته است. با این حال مشکلاتی مانند پایین بودن صحت و سرعت محاسبات و هزینه‌ی زیاد ابزار مانع تجاری‌سازی تحقیقات شده است. دیگر چالش موجود در ساخت ابزار کاربردی، لزوم عمل‌کرد خوب ...
بیشتر
در سال‌های اخیر ساخت ابزارهایی که بتواند دشواری ارتباط میان افراد ناشنوا و عموم جامعه را آسان کرده و زبان اشاره را ترجمه کند مورد توجه پژوهش‌گران قرار گرفته است. با این حال مشکلاتی مانند پایین بودن صحت و سرعت محاسبات و هزینه‌ی زیاد ابزار مانع تجاری‌سازی تحقیقات شده است. دیگر چالش موجود در ساخت ابزار کاربردی، لزوم عمل‌کرد خوب روش‌ها در دیدگاه آموزش به روش کنار گذاشتن یک نفر یا به بیانی دیگر در طبقه‌بندی داده‌های یک فرد جدید است. از این رو در این مقاله روشی کارآمد برای تشخیص حرکات دست با هدف ترجمه‌ی زبان اشاره ارائه شده است تا ضمن به کارگیری روشی با ابعاد کم، عمل‌کرد بهتری در انواع روش‌های آموزش به دست آید. در روش پیشنهادی، ویژگیهای مقدار میانگین قدر مطلق، واریانس، ریشه‌ی میانگین مربعات، طول شکل موج، کشیدگی و چولگی از تبدیل موجک تجربی سیگنالهای الکترومایوگرام و اینرسی استخراج گردیده است. سپس با روش ReliefF ویژگیهای موثر انتخاب شده و برای طبقه‌بندی حرکات دست از ماشین بردار پشتیبان با هسته‌ی تابع پایه‌ی شعاعی استفاده شده است. درصدهای صحت روش پیشنهادی روی پایگاه دادهی PSL و مجموعه‌های DB2، DB3، DB5 و DB7 از پایگاه دادهی نیناپرو به ترتیب در دیدگاه کلمه-فرد برابر 31/99%، 11/97%، 58/96%، 12/96% و 32/97%، در دیدگاه کلمه-همه‌ی افراد برابر 78/99%، 22/97%، 46/95%، 23/97% و 72/97% و در دیدگاه کنار گذاشتن یک فرد برابر 43/97%، 68/94%، 66/89%، 55/91% و 81/94% به دست آمده است.
مقاله کامل پژوهشی
بیومتریال هوشمند
فردین نعمت‌زاده؛ ابوالفضل مجیدی
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 183-194
چکیده
دندان به عنوان یکی از اعضای مهم بدن، نقشی اساسی در زیبایی دارد و یکی از بهترین راه‌ها برای درمان نامرتبی و خرابی آن تا به امروز استفاده از ارتودنسی است. سیمهای ارتودنسی هوشمند برای مرتب کردن دندان و به دلایلی نظیر رفتار ابرکشسانی، مقاومت در برابر خوردگی، عمر خستگی بالا، سازگاری خوب با دهان و کرنش برگشت‌پذیر کاربرد زیادی دارند. ...
بیشتر
دندان به عنوان یکی از اعضای مهم بدن، نقشی اساسی در زیبایی دارد و یکی از بهترین راه‌ها برای درمان نامرتبی و خرابی آن تا به امروز استفاده از ارتودنسی است. سیمهای ارتودنسی هوشمند برای مرتب کردن دندان و به دلایلی نظیر رفتار ابرکشسانی، مقاومت در برابر خوردگی، عمر خستگی بالا، سازگاری خوب با دهان و کرنش برگشت‌پذیر کاربرد زیادی دارند. در این مقاله از روش اجزای محدود جهت بررسی رفتار مکانیکی سیمهای ارتودنسی هوشمند مطابق استاندارد با اعمال نیروی کششی و با در نظر گرفتن خواص متالورژیکی آن‌ها استفاده شده است. مدل ماکروسکوپیک جهت توصیف خواص ماده بر اساس انرژی آزاد ترمودینامیکی هلم‌هولتز است. نتایج نشان می‌دهد که با تغییر 10 درجه‌ای دمای کلینیکی از 26 تا 36 درجه‌ی سانتی‌گراد، تنش‌های مسطح بالایی و پایینی و انرژی الاستیک ذخیره شده به ترتیب حدود 10 و 28/18 درصد کاهش یافته است. هم‌چنین با تغییر 10 درجه‌ای دمای کلینیکی از 36 تا 46 درجه‌ی سانتی‌گراد، به ترتیب تنش‌های مسطح بالایی و پایینی و انرژی الاستیک ذخیره شده حدود 18 و 26/47 درصد افزایش یافته است. در نهایت سیم ارتودنسی هوشمند با سطح اختلاف تنش‌های مسطح بالایی و پایینی کم‌تر، انرژی کرنش الاستیک پایین‌تر، حلقه‌ی هیسترزیس وابسته به رفتار ابرکشسانی کامل‌تر و تطابق بالای نتایج تجربی و عددی مربوط به تغییرات نیرو-کرنش، عمل‌کرد بهتری نشان داده است. این مطالعه‌ی عددی می‌تواند روشی برای بررسی رفتار مکانیکی سیمهای ارتودنسی هوشمند با توجه به اثرات خواص متالورژیکی و مکانیکی جهت اثربخشی طول درمان در دندان ارائه نماید.
