https://www.ijbme.org/ نشریه علمی مهندسی پزشکی زیستی fa daily 1 Fri, 22 May 2026 00:00:00 +0330 Fri, 22 May 2026 00:00:00 +0330 https://www.ijbme.org/article_738222.html تولید اعداد تصادفی انسانی چندین مؤلفه کارکردهای اجرایی شامل حافظه کاری، بازداری پاسخ و انعطاف‌پذیری شناختی را درگیر می‌سازد. توالی‌های عددی تولیدشده توسط انسان را می‌توان به‌مثابه سیگنال‌های زیستی-شناختی با ماهیت آشوب‌گونه در نظر گرفت. فرضیه کاهش پیچیدگی مطرح می‌سازد که سالمندی با کاهش پیچیدگی دینامیکی سیستم‌های شناختی همراه است. هدف پژوهش حاضر، کمّی‌سازی این تغییرات دینامیکی در دو گروه سنی جوان و سالمند سالم با بهره‌گیری از تحلیل های آشوبی بود.در این مطالعه ۳۰ شرکت‌کننده سالم شامل ۱۵ فرد جوان و ۱۵ فرد سالمند انتخاب شدند. هر شرکت‌کننده به تولید متوالی ۲۰۰ عدد تصادفی (از ۱ تا ۹) پرداخت. سری‌های زمانی حاصل با روش بازسازی فضای فاز تحلیل شدند. شاخص‌ هایی در حوزه نمودار بازگشتی و فرکتالی استخراج گردید. طبقه‌بندی گروه‌ها با ماشین بردار پشتیبان انجام شد.گروه سالمند در مقایسه با گروه جوان، مقادیر معناداری بالاتر در شاخص‌های قطعیت ، میانگین طول خطوط قطری و لمیناریتی نشان داد که حاکی از افزایش الگوهای تکراری و کاهش تنوع رفتاری است. بعد همبستگی و نمای لیاپانوف در گروه سالمند به‌طور معناداری کمتر بود که نشان‌دهنده کاهش پیچیدگی دینامیکی و حساسیت کمتر به شرایط اولیه است. نمای هرست درگروه سالمند بالاتر بود که بیانگر افزایش همبستگی بلندمدت و کاهش تصادفی‌بودن است. صحت طبقه‌بندی دو گروه برابر 91.3 درصد به دست آمد.یافته‌های این پژوهش شواهد کمّی جدیدی در تأیید فرضیه کاهش پیچیدگی سیستم‌های شناختی در سالمندی ارائه می‌دهد. با توجه به سادگی اجرا و هزینه پایین ، این رویکرد پتانسیل قابل توجهی برای توسعه ابزارهای غربالگری شناختی در سالمندان دارد.یافته‌های این پژوهش شواهد کمّی جدیدی در تأیید فرضیه کاهش پیچیدگی سیستم‌های شناختی در سالمندی ارائه می‌دهد. https://www.ijbme.org/article_737782.html خواب REM با تجربه رویا و پردازش هیجانی ارتباط دارد، اما هنوز به‌طور کامل مشخص نیست که محتوای احساسی رویا چگونه در الگوهای طیفی EEG بازتاب می‌یابد. در این پژوهش، ویژگی‌های طیفی EEG در خواب REM برای بررسی تمایز میان رویاهای منفی، خنثی و مثبت تحلیل شدند. سه دقیقه پایانی هر بخش REM پیش از بیداری از پایگاه داده DEED برای هم‌ترازسازی با گزارش رویا استخراج شد. سپس از شش الکترودF3، F4، FT7، FT8، T7 و T8 ویژگی‌های طیفی شامل توان مطلق، توان نسبی و نسبت بین باندهای فرکانسی دلتا، تتا، آلفا، بتا و گاما محاسبه گردید. در مجموع، برای هر نمونه 120 ویژگی EEG استخراج شد. تفاوت گروه‌های احساسی با تحلیل کوواریانس یک‌طرفه و کنترل چرخه REM و تصحیح‌های Bonferroni و FDR بررسی شد. مقایسه‌های جفتی پس‌آزمون نیز با آزمون t ولچ و بر اساس مقادیر تعدیل‌شده نسبت به اثر REM انجام شدند. نتایج نشان دادند که پس از تصحیحBonferroni ، 11 ویژگی از 120 ویژگی استخراج‌شده معنادار باقی ماندند. این ویژگی‌ها عمدتا در الکترودهای تمپورال، فرونتو-تمپورال و فرونتال قرار داشتند و بیشتر به شاخص‌های مرتبط با باند آلفا و نسبت دلتا/آلفا مربوط بودند. همچنین، پس از تصحیح FDR، 15 مقایسه جفتی معنادار مشاهده شد که بیشترین آن‌ها مربوط به تفاوت بین گروه مثبت و خنثی بود. رویاهای مثبت در مقایسه با رویاهای خنثی با کاهش شاخص‌های آلفا و نسبت‌های آلفا-محور در نواحی تمپورال و افزایش نسبت دلتا/آلفا در الکترودهای فرونتال همراه بودند. در مقابل، رویاهای منفی نسبت به رویاهای خنثی تنها در توان نسبی دلتا در الکترود FT7 تفاوت معنادار نشان دادند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که محتوای احساسی رویا در خواب REM می‌تواند با تغییرات قابل اندازه‌گیری اما ظریف در ویژگی‌های طیفی EEG همراه باشد. https://www.ijbme.org/article_738795.html تخمین گشتاور مفصلی برای کنترل و ارزیابی سیستم‌های توانبخشی فعال ضروری است. از یک سو، الکترومایوگرافی سطحی ابزاری غیرتهاجمی برای ثبت فعالیت عضلانی فراهم می‌آورد، و از سوی دیگر، مدل‌سازی اسکلتی-عضلانی امکان تخمین گشتاورهای داخلی مفاصل را بدون نیاز به دینامومترهای پرهزینه میسر می‌سازد. در پژوهش حاضر، یک چارچوب یکپارچه ارائه می‌شود که داده­های ثبتی از الکترومایوگرافی دوکاناله و اندازه‌گیری زاویۀ مفصل زانو را در ترکیب با یک مدل اسکلتی-عضلانی در نرم‌افزار اُپن‌سیم ترکیب کرده و با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک جلوسو، ابتدا نیروهای عضلانی منفرد و سپس گشتاور خالص اکستانسوری زانو را تخمین می‌زند. مقادیر تخمین‌شده‌ی گشتاور بیشینه (حدود ۲۵ نیوتن‌متر)، ضربۀ زاویه‌ای (حدود ۵۰ نیوتن‌متر·ثانیه) و گشتاور میانگین (حدود ۵/۱۲ نیوتن‌متر) با دامنه‌های فیزیولوژیک گزارش‌شده در منابع همخوانی داشتند. چارچوب پیشنهادی به‌عنوان یک مطالعة اثبات مفهوم، راهکاری عملی و مقرون‌به‌صرفه برای تخمین گشتاور زانو مبتنی بر شبیه‌سازی ارائه می‌دهد و قابلیت بالقوه‌ای برای یکپارچه‌سازی در دستگاه‌های توانبخشی و پروتکل‌های ارزیابی بیومکانیکی دارد. https://www.ijbme.org/article_738910.html احراز هویت بیومتریک مبتنی بر سیگنال‌های مغزی، به ویژه در شاخه‌های مبتنی بر پتانسیل برانگیخته دیداری حالت ماندگار (SSVEP)، به عنوان رویکردی پایدار، غیر قابل جعل و قابل اتکا در سامانه‌های امنیتی و سیستم‌های رابط مغز- رایانه مطرح است. در این پژوهش، فرآیند احراز هویت برای سیگنال‌های SSVEP با به کارگیری استخراج ویژگی‌های فضایی و طبقه‌بندی انجام شده است. بدین منظور، با استفاده از پایگاه داده Benchmark شامل 35 نفر، یک چارچوب استخراج ویژگی مبتنی بر تحلیل همبستگی متعارف چند مجموعه‌ای (Mset-CCA) طراحی و پیاده‌سازی شد تا الگوهای پایدار و متمایزکننده فعالیت مغزی را برای شناسایی هویت افراد به طور موثر استخراج کند. طبقه‌بندی با استفاده از روش تحلیل تمایز خطی (LDA) انجام شد که منجر به دستیابی به دقت 43/99 درصد در تشخیص هویت گردید. به منظور مقایسه، نتایج چند طبقه‌بند دیگر شامل ماشین بردار پشتیبان، نزدیک‌ترین همسایه، یادگیری تجمیعی، درخت تصمیم‌گیری و بیز ساده نیز محاسبه و گزارش شد. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی که مبتنی بر Mset-CCA و طبقه‌بند LDA است به طور قابل توجهی عملکرد سیستم احراز هویت را نسبت به روش‌های مرز دانش بهبود داده است. https://www.ijbme.org/article_740955.html دستاورهای اخیر میکروالکترنیک در توسعه مدارهای الکترونیکی مقیاس کوچک با قابلیت حسگری و ارسال داده‌‍‌ها، زمینه گسترش نسل جدیدی از افزاره‌های پزشکی کاشتنی (ایمپلنت) و پوشیدنی با اتصال بی سیم را فراهم نموده است که می‌توانند با استفاده از اینترنت اشیاء، زمینه ساز ایجاد زیر ساخت پزشکی از راه دور شوند. پردازش و ارتباط بی‌سیم داده، موجب افزایش مصرف توان و کاهش طول عمر باتری می‍شود. این افزایش مصرف توان، در افزاره‌های کاشتنی در بدن موجب کاهش فاصله بین جراحی‌های تعویض باتری می‌شود که بیمار را با خطرات ناشی از آن مواجه ‌می‌کند. بنابراین، گلوگاه اصلی توسعه نسل جدید افزاره‌های پزشکی هوشمند و متصل، باتری‌ها هستند که به عنوان منبع اصلی تامین افزاره‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در سال‌های اخیر روند پژوهش‌ها به سمت حذف باتری از طریق جایگزینی آن با برداشتگرهای انرژی زیستی از بدن پیش رفته است. این مقاله ابتدا به بررسی آخرین دستاوردهای پژوهشی در زمینه توسعه برداشتگرهای انرژی زیستی پرداخته و دسته بندی کلی توان مصرفی انواع افزاره‌ها و سطح توان قابل استحصال از منابع انرژی زیستی بدن ارائه می‌نماید. در ادامه با تمرکز بر نوع لرزش به الکتریسیته، به ارائه یک راهکار جدید مبتنی بر استفاده از برداشتگرهای انرژی پیزوالکتریکی چندلایه خمشی در کاربرد تامین توان افزاره‌های پزشکی کاشتنی، می‌پردازد. در این راستا، علاوه بر ارائه روش تحلیل، یک الگوریتم برای طراحی برداشتگرها بر مبنای تحلیل طیف فرکانسی پیشنهاد می‌شود. در بخش نتایج، به منظور بررسی کارایی روش پیشنهادی، عملکرد یک نمونه برداشتگر انرژی زیستی حرکتی مبتنی بر بیم خمشی از طریق آزمون‌های عملی در خارج از بدن، مورد بررسی قرار گرفته و نتایج عملی مورد بحث و مقایسه قرار می‌گیرند. https://www.ijbme.org/article_741032.html الکتروپوریشن یکی از روش‌های مؤثر برای انتقال مولکول‌های زیستی به درون سلول است، اما سامانه‌های متداول به‌دلیل نیاز به ولتاژهای بالا، تولید گرمای ژول و ناهمگنی میدان الکتریکی با محدودیت مواجه‌اند. در این مطالعه، یک سامانۀ الکتروپوریشن میکروفلوئیدیکی مبتنی بر تمرکز هیدرودینامیکی و الکترودهای صفحه‌ای با فاصلۀ 40 میکرومتر به‌صورت عددی طراحی شد. در این طراحی، با متمرکزسازی جریان سلولی در ناحیۀ نزدیک به کف کانال و هدایت آن به سمت الکترودهای صفحه‌ای، امکان اعمال میدان الکتریکی مؤثر در ولتاژهای پایین فراهم می‌شود. هندسۀ ناحیۀ تمرکز هیدرودینامیکی با استفاده از طراحی آزمایش تاگوچی و تحلیل ANOM و ANOVA به‌صورت نظام‌مند بهینه‌سازی شد. سپس، تمرکز هیدرودینامیکی سه‌بعدی، توزیع میدان الکتریکی و گرمای ژول در شرایط بهینه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که طراحی پیشنهادی قادر است جریان سلولی را به ناحیه‌ای به ابعاد µm2 20×20 هدایت کرده و میدان الکتریکی موردنیاز برای الکتروپوریشن سلول‌های پستانداران را در ولتاژهای کمتر از 1.75 ولت ایجاد کند، درحالی‌که افزایش دمای ناشی از گرمای ژول محدود باقی می‌ماند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که ترکیب هدفمند تمرکز هیدرودینامیکی با کاهش فاصلۀ الکترودها می‌تواند رویکردی مؤثر برای توسعه سامانه‌های الکتروپوریشن کم‌ولتاژ و جریان‌پیوسته با کنترل بهتر شرایط الکتریکی و حرارتی باشد. بااین‌حال، به‌دلیل ماهیت عددی مطالعه و نبود اعتبارسنجی تجربی، نتایج بیانگر امکان‌پذیری عددی طراحی پیشنهادی است و اثربخشی زیستی آن نیازمند ارزیابی تجربی است.