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 حوزه طیف (SD-OCT) یکی از روش‌های اصلی مورد استفاده‌ی پزشکان برای تشخیص بیماری‌هایی شبکیه است. این روش با چالش‌هایی مانند نویز، پیچیدگی تصاویر و نزدیکی لایه‌ّهای شبکیه مواجه می‌باشد. در سال‌های اخیر تشخیص خودکار بیماری‌های شبکیه چشم به یکی از موضوعات مهم بالینی در حوزه ...
بیشتر
بررسی شهودی لایه‌های شبکیه در تصاویر برش‌نگاری همدوسی اپتیکی حوزه طیف (SD-OCT) یکی از روش‌های اصلی مورد استفاده‌ی پزشکان برای تشخیص بیماری‌هایی شبکیه است. این روش با چالش‌هایی مانند نویز، پیچیدگی تصاویر و نزدیکی لایه‌ّهای شبکیه مواجه می‌باشد. در سال‌های اخیر تشخیص خودکار بیماری‌های شبکیه چشم به یکی از موضوعات مهم بالینی در حوزه بینایی کامپیوتر تبدیل شده است. در این تحقیق، روشی جدید برای طبقه‌بندی کارآمد چندکلاسه خودکار تصاویر SD-OCT ارایه گردیده است. این روش متشکل از پنج مرحله پیش‌پردازش، تشخیص لایه‌ها، استخراج ویژگی‌ها، کاهش بعد، و طبقه‌بندی تصویر است. بررسی شکل لایهی RNFL و پیوند IS/OS به‌عنوان روشی بالینی در تصمیم‌گیری‌های پزشکان برای تشخیص بیماری‌های شبکیه موثر هستند. ازاین‌رو در این پژوهش، با الهام از این روش تشخیص بالینی، لایه RNFL و پیوند IS/OS توسط روشی جدید مبتنی بر الگوریتم بهبود رگ فرنگی و گرادیان تصویر تشخیص داده شده‌اند. سپس با استخراج و انتخاب انواعی از ویژگی‌های موثر از لایه‌ها، الگوریتمی برپایه درخت تصمیم ترکیبی برای طبقه‌بندی تصاویر شبکیه پیشنهاد گردیده و در قالب یک نرم‌افزار کاربردی در متلب ارایه شده است. روش پیشنهادی بر روی تصاویر دو پایگاه داده شناخته شده دوک و کرمنی ارزیابی گردیده است. بر اساس نتایج، دقت، حساسیت، اختصاصیت، درستی، نرخ منفی نادرست و معیار F1 روش پیشنهادی در پایگاه داده دوک به ترتیب برابر 7/98، 8/98، 4/99، 1/99، 3/1 و 7/98 درصد و در پایگاه کرمنی به ترتیب برابر 8/96، 7/96، 9/98، 4/98، 2/3، 7/96 درصد است. نتایج نشان‌دهنده برتری روش پیشنهادی در مقایسه با دیگر روش‌های مقایسه‌ای است. درمجموع بکارگیری 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 دانشمندبهمن؛ عاتکه گشوارپور
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 115-134
چکیده
اختلالات اضطرابی از شایع‌ترین و ناتوان‌کننده‌ترین اختلالات روانی در سراسر جهان به شمار می-آیند. از طرفی، از سال 2019 با شیوع کووید-19 اضطراب بین مردم و به‌خصوص کادر درمان افزایش پیدا کرده‌است. در حال حاضر اضطراب (زمانیکه علائم کافی و شدید باشد) با استفاده از پرسشنامه و توسط افراد متخصص تشخیص داده‌می‌شود. برای رفع این کاستی، اخیرا ...
بیشتر
اختلالات اضطرابی از شایع‌ترین و ناتوان‌کننده‌ترین اختلالات روانی در سراسر جهان به شمار می-آیند. از طرفی، از سال 2019 با شیوع کووید-19 اضطراب بین مردم و به‌خصوص کادر درمان افزایش پیدا کرده‌است. در حال حاضر اضطراب (زمانیکه علائم کافی و شدید باشد) با استفاده از پرسشنامه و توسط افراد متخصص تشخیص داده‌می‌شود. برای رفع این کاستی، اخیرا توجه محققان به استفاده از سیگنال‌های مغزی جلب شده‌است. به همین منظور، مطالعه حاضر با هدف تشخیص اضطراب با استفاده از سیگنال مغزی انجام شده‌است. نوآوری این مطالعه استفاده از نقشه آشوبگون چبیشف برای اولین بار در تحلیل سیگنال بیولوژیکی است. در این مطالعه از پایگاه داده DASPS استفاده‌شد که شامل الکتروآنسفالوگرام (Electroencephalogram; EEG) 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 شد. ابتدا داده‌ها نرمال سازی شدند. سپس، نقشه آشوبگون بازسازی و به 128 نوار تقسیم شد. چگالی نقاط در هر یک از نوارها محاسبه شد. دو شاخص 1) حداکثر چگالی و 2) نمونه مربوط به آن، به عنوان ویژگی در نظر گرفته‌شد. در نهایت ویژگی‌ها به 5 روش، (1) ویژگی 1 تمام کانال‌ها، (2) نگاشت ویژگی 1 تمام کانال‌ها با استفاده از تجزیه و تحلیل اجزای اصلی(Principal Components Analysis; PCA)، (3) ویژگی 2 تمام کانال-ها، (4) نگاشت ویژگی 2 تمام کانال‌ها با استفاده از PCA و (5) هر ویژگی-هر کانال به طور جداگانه به دو طبقه‌بند ماشین‌های بردار پشتیبانی (Support Vector Machines; SVM) و k-نزدیک ترین همسایه‌ها (K-Nearest Neighbors; K-NN) اعمال شدند. 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 بود. 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 137-145
چکیده
مدل سازی بیومکانیک مفاصل انسان، با توجه به اهمیت بالا و کاربرد آن، از دیر باز مورد توجه محققان بوده است، لذا همواره روش های مدل سازی مفاصل و تحلیل دینامیک حرکت انسان، در حال توسعه است. در این مقاله، مدل بیومکانیکی زانو توسعه داده شده است، و یک روش کلی برای تجزیه و تحلیل دینامیکی مسائل تماس در ترکیب با مدل اسکلتی عضلانی ارائه شده است، ...
بیشتر
مدل سازی بیومکانیک مفاصل انسان، با توجه به اهمیت بالا و کاربرد آن، از دیر باز مورد توجه محققان بوده است، لذا همواره روش های مدل سازی مفاصل و تحلیل دینامیک حرکت انسان، در حال توسعه است. در این مقاله، مدل بیومکانیکی زانو توسعه داده شده است، 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. این مطالعه به محاسبه‌ی عمق نفوذ غضروف و نیروی تماس از طریق قانون تماس ناپیوسته‌ی غیرخطی می پردازد. بنابراین، حرکت نسبی استخوان ران و ساق از طریق نیروهای عکس العمل، شامل تماس دو زیر لایه ی تماسی غضروف و استخوان در زانو، مدل‌سازی می‌شود. علاوه بر این، مدل جدید منحنی برازش شده–صفحه، و مدل کره–صفحه، مقایسه شده‌اند، و یک تحلیل برای مواردی مانند آرتروز زانو، ارائه شده است. در پژوهش حاضر، حداکثر 12 درصد تفاوت در عمق نفوذ غضروف مفصل تیبیوفمورال داخلی، مشاهده شده است، که با توجه به ضرورت مدل سازی دقیق تر برای محاسبه گشتاور های زانو، این مساله از اهمیت برخوردار است. در مقایسه ی زانوی سالم و آرتروزی، مشاهده می کنیم که لزوما نیروی تماس در بیماران آرتروزی افزایش نمی یابد، بلکه کاهش ضخامت غضروف موجب پیدایش پدیده ی تماس استخوان-استخوان در فرآیند گام برداری می شود. میزان پیک عمق نفوذ در زانوی سالم 0.705 میلیمتر گزارش شده است. در حالی که این میزان برای زانوی 75% آرتروزی حدود 28 درصد کاهش می ِیابد. این روش پیشنهادی، با محاسبات نسبتا سریع و دقیق، ابزار مناسبی در تحلیل و کنترل مکانیزم های اسکلت خارجی می‌باشد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنال‌های حیاتی
حمید شفاعت فر؛ مهدی تقی زاده؛ مرتضی ولی زاده؛ محمد حسین فاتحی
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 179-162
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 طبقه بندی صحیح کلاس‌های آریتمی، استخراج ویژگی‌های مناسب جهت ایجاد تمایز بین کلاس‌های مختلف، اهمیت زیادی دارد. در این مقاله، از یک شبکه عصبی کانولوشنی 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 طبقه بندی صحیح کلاس‌های آریتمی، استخراج ویژگی‌های مناسب جهت ایجاد تمایز بین کلاس‌های مختلف، اهمیت زیادی دارد. در این مقاله، از یک شبکه عصبی کانولوشنی عمیق برای استخراج ویژگی استفاده می‌شود. با توجه به اینکه ضربانهای قلبی بیماران مختلف دارای تفاوت زیادی هستند، کلاس‌های آریتمی دارای تغییرات درون کلاسی زیادی خواهند بود. برای کاهش تغییرات درون کلاسی، ضربانهای قلبی هر بیمار با یک تابع اختصاصی به نحوی نگاشت داده می‌شود که شباهت آن به ضربانهای قلبی یکی از بیماران آموزشی افزایش یابد. نگاشت اختصاصی پیشنهادی سبب کاهش تغییرات درون کلاسی می‌شود و دقت طبقه بندی آریتمی‌های قلبی را به میزان قابل ملاحظهای افزایش می‌دهد. برای اثبات کارایی روش پیشنهادی، نتایج آن با چندین تحقیق جدید بر اساس سه معیار ارزیابی دقت، حساسیت و اختصاصیت و بر روی مجموعه داده یکسان مقایسه شد. دقت بدست آمده حدود 24/96 درصد بوده که کارایی بهتر روش پیشنهادی را در مقایسه با سایر کارها، نشان می‌دهد
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک
هادی نیک بخت؛ سیدیوسف احمدی بروغنی؛ وحید اربابی
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 163-171
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 پیش رونده بوده و به تدریج منجر به سائیدگی و درد می‌شود. در این مطالعه، مدل اجزای محدود برای دو نمونه‌ی مفصل زانوی سالم و زانوی پرانتزی در حالت ایستادن معمولی، از روی تصاویر ...
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 پیش رونده بوده و به تدریج منجر به سائیدگی و درد می‌شود. در این مطالعه، مدل اجزای محدود برای دو نمونه‌ی مفصل زانوی سالم و زانوی پرانتزی در حالت ایستادن معمولی، از روی تصاویر ام‌آرآی تولید شده است و پس از بارگذاری و حل مساله، وضعیت توزیع تنش در منیسک‌ها و غضروف‌ها برای هر دو حالت به دست آمده است. نتایج به‌دست آمده، تفاوت در حداکثر تنش‌ها و تفاوت شکل نواحی توزیع تنش را نشان می‌دهد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که مقادیرحداکثر تنش فون مایسز 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، به‌ترتیب 4/527 و 7/821 مگاپاسکال برای زانوی سالم و پرانتزی به‌دست آمد. حداکثر مقادیر تنش فون مایسز در ناحیه‌ی داخلی زانو به‌ترتیب 2/821 و 6/501 مگاپاسکال به‌دست آمد. 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 هندسه 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 173-189
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. اما مشکلاتی مانند پایین‌بودن صحت و سرعت محاسبات و هزینه زیاد ابزار مانع تجاری‌سازی تحقیقات شده -است. دیگر چالش موجود در ساخت ابزار کاربردی، لزوم عملکرد خوب روش‌ها در دیدگاه ...
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. اما مشکلاتی مانند پایین‌بودن صحت و سرعت محاسبات و هزینه زیاد ابزار مانع تجاری‌سازی تحقیقات شده -است. دیگر چالش موجود در ساخت ابزار کاربردی، لزوم عملکرد خوب روش‌ها در دیدگاه آموزش به روش کنارگذاشتن یک نفر یا به بیانی دیگر در طبقه‌بندی داده‌های یک فرد جدید است. از این‌رو در این مقاله روشی کارآمد برای تشخیص حرکات دست با هدف ترجمه زبان اشاره ارایه شده است تا ضمن بکارگیری روشی با ابعاد کم، عملکرد بهتری در انواع روش‌های آموزش به‌دست آید. در روش پیشنهادی، ویژگی‌های مقدار میانگین قدر مطلق، واریانس، ریشه 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 و برای طبقه‌بندی حرکات دست از ماشین بردار پشتیبان با هسته تابع پایه شعاعی استفاده شده است. درصدهای صحت روش‌پیشنهادی روی پایگاه داده‌ی PSL و مجموعه‌های DB2، DB3، DB5 و DB7 از پایگاه‌داده نیناپرو به‌ترتیب در دیدگاه کلمه-فرد برابر 31/99%، 11/97%، 58/96%، 12/96% و 32/97%، در دیدگاه کلمه-همه‌افراد برابر 78/99%، 22/97%، 46/95%، 23/97% و 72/97% و در دیدگاه کنارگذاشتن یک فرد برابر 43/97%، 68/94%، 66/89%، 55/91% و 81/94% به‌دست آمده است.
مقاله کامل پژوهشی
بیومتریال هوشمند
فردین نعمت زاده؛ ابوالفضل مجیدی
دوره 16، شماره 2 ، شهریور 1401، صفحه 191-204
چکیده
دندان به عنوان یکی از اعضای مهم بدن، در زیبایی نقش اساسی داشته و یکی از بهترین راهها برای درمان نامرتبی و خرابی آن تا به امروز، استفاده از ارتودنسی می‌باشد. سیم‌های ارتودنسی هوشمند به جهت مرتب کردن دندان و بدلایلی نظیر رفتار ابرکشسانی، مقاومت در برابرخوردگی، عمرخستگی بالا، سازگاری خوب با دهان و کرنش برگشت پذیر کاربرد بسیاری دارند. ...
بیشتر
دندان به عنوان یکی از اعضای مهم بدن، در زیبایی نقش اساسی داشته و یکی از بهترین راهها برای درمان نامرتبی و خرابی آن تا به امروز، استفاده از ارتودنسی می‌باشد. سیم‌های ارتودنسی هوشمند به جهت مرتب کردن دندان و بدلایلی نظیر رفتار ابرکشسانی، مقاومت در برابرخوردگی، عمرخستگی بالا، سازگاری خوب با دهان و کرنش برگشت پذیر کاربرد بسیاری دارند. در این مقاله از روش اجزاء محدود جهت بررسی رفتار مکانیکی سیم‌های ارتودنسی هوشمند مطابق استاندارد با اعمال نیروی کششی و با در نظرگرفتن خواص متالورژیکی آنها استفاده شد. مدل ماکروسکوپی جهت توصیف خواص ماده بر اساس انرژی آزاد ترمودینامیکی هلمهولتز بود. نتایج نشان داد: با تغییر10 درجه ای دمای کلینیکی از 26 تا 36 درجه سانتیگراد، تنش های مسطح بالایی و پایینی و انرژی الاستیک ذخیر شده به ترتیب حدود10و 28/18درصد کاهش یافتند. همچنین با تغییر10درجه ای دمای کلینیکی از 36 تا 46 درجه سانتیگراد، به ترتیب تنش های مسطح بالایی و پایینی و انرژی الاستیک ذخیر شده حدود 18و 26/47درصد افزایش یافتند. در نهایت سیم ارتودنسی هوشمند با سطح اختلاف تنش های مسطح بالایی و پایینی کمتر ، انرژی کرنش الاستیک پایین تر، حلقه هیسترزیس وابسته به رفتار ابرکشسانی کامل تر و تطابق بالای نتایج تجربی و عددی مربوط به تغییرات نیرو-کرنش، عملکرد بهتری نشان داد. این مطالعه عددی میتواند یک روشی برای بررسی رفتار مکانیکی سیم‌های ارتودنسی هوشمند با توجه به اثرات خواص متالورژیکی و مکانیکی جهت اثر بخشی طول درمان در دندان ارائه نماید.
