بیومکانیک دندان
سیدخطیب الاسلام صدرنژاد؛ امیرحسین توابی؛ سعید قریشی
دوره -1، شماره 2 ، بهمن 1383، ، صفحه 181-191
چکیده
از سیم های نایتینول تجاری برای ردیف کردن دندان های نامنظم استفاده می شود. خاصیت ابر کشسان، سبب اعمال ممتد نیروهای خمشی، فشاری و کششی برای ایجاد نظم در دندان های نامرتب می شود. اعمال مداوم نیرو از نظر پزشکی حایز اهمیت است، زیرا اولا، طول دوره درمان را می کاهد و ثانیا، کیفیت معالجه را بهبود می بخشد، اما از دیدگاه مهندسی، خواص آلیاژ را ...
بیشتر
از سیم های نایتینول تجاری برای ردیف کردن دندان های نامنظم استفاده می شود. خاصیت ابر کشسان، سبب اعمال ممتد نیروهای خمشی، فشاری و کششی برای ایجاد نظم در دندان های نامرتب می شود. اعمال مداوم نیرو از نظر پزشکی حایز اهمیت است، زیرا اولا، طول دوره درمان را می کاهد و ثانیا، کیفیت معالجه را بهبود می بخشد، اما از دیدگاه مهندسی، خواص آلیاژ را تنزل داده و از کارآیی آن می کاهد. آخرین تحقیقات انجام شده درباره تاثیر خمش بر خواص مکانیکی، ریز ساختار و دماهای تغییر حالت چهار نمونه آلیاژ نایتینول تجارتی حاکی از باریک شدن پهنای پسماند، افزایش درصد فاز مارتنزیت و امکان ایجاد فاز R تحت تنش در اثر اعمال تغییر شکل سرد در آلیاژ است. نتایج تحقیق نشان می دهد امکان تغییر خواص آلیاژ از ابر کشسان به سمت حافظه دار در صورت انجام عملیات حرارتی پس از کار سرد وجود دارد. مطالعات فازشناسی و تعیین دماهای تغییر حالت، نشان از وقوع استحاله فاز R در جوار مارتنزیت دارد. این نتایج حاکی از ارتباط رفتار ابرکشسانی با پسماند تنشی کوچک مربوط به تشکیل و از بین رفتن فاز R می باشد.
بیوالکتریک
مرضیه علیرضایی علویجه؛ علی مالکی
دوره 10، شماره 2 ، شهریور 1395، ، صفحه 187-196
چکیده
سیستم واسط مغز- کامپیوتر مبتنی بر پتانسیلهای برانگیختة بینایی حالت ماندگار، بهدلیل مزایایی چون سادگی راهاندازی و استفاده از سیستم، صحت کافی و همچنین نرخ تبادل اطلاعات قابلقبول، مورد توجه قرار گرفته است. علاوهبر این مزایا، برای داشتن سیستمی که در دنیای واقعی قابلاستفاده بوده و قابلیت کاربرد برخط را داشته باشد، زمان ...
بیشتر
سیستم واسط مغز- کامپیوتر مبتنی بر پتانسیلهای برانگیختة بینایی حالت ماندگار، بهدلیل مزایایی چون سادگی راهاندازی و استفاده از سیستم، صحت کافی و همچنین نرخ تبادل اطلاعات قابلقبول، مورد توجه قرار گرفته است. علاوهبر این مزایا، برای داشتن سیستمی که در دنیای واقعی قابلاستفاده بوده و قابلیت کاربرد برخط را داشته باشد، زمان پردازش کوتاه نیز معیاری مهم است. در این مقاله، با ارائة روشی برمبنای استفاده از معیار همبستگی، فرکانس تحریک در SSVEP بازشناسی شده است. روش پیشنهادی در دو مرحلة برونخط و برخط انجام میشود. در مرحلة برونخط، روش CCA استاندارد، بین ثبت SSVEP فرد و سیگنالهای مرجع سینوسی- کسینوسی اجرا شده و برای ساخت سیگنالهای الگو از وزنهای بهوجود آورندة بیشینة همبستگی استفاده میشود. در مرحلة برخط، با محاسبة همبستگی برای سیگنال آزمایش و سیگنالهای الگو و استفاده از بزرگترین مقدار همبستگی، فرکانس متناسب با آن بهعنوان فرکانس تحریک تعیین میشود. نتایج شبیهسازی، صحت بازشناسی فرکانس بیشتر و در عین حال، زمان محاسبات کمتر روش پیشنهادی را نسبت به روش CCA استاندارد، نشان میدهند.
زهرا السادات حسینی؛ محدثه عربگری صومعه سفلی؛ علی فرمند؛ لیلی سادات گلدوزیان؛ حمیدرضا مقاری؛ سارا آقاجری؛ ادموند زاهدی
دوره 7، شماره 3 ، آذر 1392، ، صفحه 277-285
چکیده
در این مقاله به شرح سیستمی پرداخته شده است که دستیابی به آهنگ تنفس و ضربان قلب بیماران به صورت بیسیم را میسر میکند. بدین منظور از سیگنال حجمنگار نوری (PPG) نوک انگشتی استفاده شده است. سیگنال PPG با استفاده از پروب متصل به انگشت بیمار ثبت شده؛ پس از عبور از بخش پردازشگر با فرستنده به صورت بیسیم به بخش گیرنده ارسال میشود. ...
بیشتر
در این مقاله به شرح سیستمی پرداخته شده است که دستیابی به آهنگ تنفس و ضربان قلب بیماران به صورت بیسیم را میسر میکند. بدین منظور از سیگنال حجمنگار نوری (PPG) نوک انگشتی استفاده شده است. سیگنال PPG با استفاده از پروب متصل به انگشت بیمار ثبت شده؛ پس از عبور از بخش پردازشگر با فرستنده به صورت بیسیم به بخش گیرنده ارسال میشود. در مجموع 16 واحد فرستنده در آن واحد میتوانند دادههای خود را از طریق یک گیرنده مشترک به رایانه مرکزی ارسال کنند. رایانه مرکزی، آهنگهای ضربان قلب وتنفس هر بیمار را استخراج میکند و از طریق صفحه نمایش، نشان میدهد.
پردازش سیگنالهای حیاتی
ساناز احمدزاده؛ حمیدرضا کبروی؛ سعید طوسیزاده
دوره 8، شماره 3 ، مهر 1393، ، صفحه 293-304
چکیده
در اکثر فعالیتهای حرکتی، بیشاز یک گروه عضلانی درگیر هستند، لذا در روشهای بازتوانی حرکتی، در طول زمان حرکت، فرد باید بتواند هماهنگی لازم را به بین زمان و شدّت فعّالیّت عضلات درگیر، ایجاد نماید. عملکرد حرکتی نوشتن یا ترسیم، ازجمله عملکردهای حرکتی قرار دارد که بیشاز یک گروه عضلانی را درگیر میکند. در دستهای از بیماریها ...
بیشتر
در اکثر فعالیتهای حرکتی، بیشاز یک گروه عضلانی درگیر هستند، لذا در روشهای بازتوانی حرکتی، در طول زمان حرکت، فرد باید بتواند هماهنگی لازم را به بین زمان و شدّت فعّالیّت عضلات درگیر، ایجاد نماید. عملکرد حرکتی نوشتن یا ترسیم، ازجمله عملکردهای حرکتی قرار دارد که بیشاز یک گروه عضلانی را درگیر میکند. در دستهای از بیماریها مانند دستهای از افرادی که مبتلا به فلج غیرکامل نخاعی یا تنگی کانال کارپال هستند، ممکن است عضلات ساعد سالم باشند، امّا عضلات انگشتان به طور خاص عضلات انگشت شست، دچار فلج نسبی یا مطلق باشد. لذا برای بازتوانی چنین حرکتی، باید الگوی هماهنگی مربوط به نحوهی فعّالیّت عضلات ساعد و انگشت شست برقرار شود. درین تحقیق، یک مدل پیشبین مبتنی بر شبکههای عصبی برای روش شناسایی الگوی سینرژی بین دستهای از عضلات ساعد و انگشت شست دست، حین فرآیند رسم شکل و نوشتن حروف ارائه شد. به طوری که ورودی شبکه عصبی مصنوعی، الگوی فعّالیّت عضلات بازکننده و جمعکننده ساعد است، درحالی که خروجی شبکهی عصبی مصنوعی، الگوی فعّالیت مطلوب عضلات بازکننده و جمعکننده انگشت شست دست را پیشبینی کرد. ابتدا سیگنالهای الکترومایوگرام عضلات ساعد و انگشت شست ده فرد سالم، حین نوشتن چهار حرف انگلیسی و رسم یک دایره ثبت شد. سپس، با استخراج الگوی فعّالیّت عضلات از سیگنالهای الکترومایوگرام دادههای آموزش شبکه به دست آمد. کارایی پنج شبکه عصبی پرسپترون چند لایه، نارکس، بازگشتی، عصبی/فازی تطبیقی و پایهی شعاعی ارزیابی و مقایسه شد. نتایج نشان میدهد که شبکهی عصبی نارکس با ساختار سری/موازی در مقایسه با چهار شبکه عصبی دیگر توانست با دقّت قابل قبولی الگوی فعّالیّت مطلوب عضلات انگشت شست دست را پیشبینی نماید.
ارتز و پروتز
روح الله ثامری ندافی؛ علی معظمی گودرزی؛ علیرضا فتحی
دوره 9، شماره 3 ، آذر 1394، ، صفحه 305-316
چکیده
تعریف مسئله: بررسیهای آماری نشان میدهند که بیماریها، تصادفات، سوانح و جنگها از عوامل پایهای در افزایش معلولان در جهان هستند که از میان آنها، بخش عمدهای از معلولیتهای نقص عضو در اندامهای حرکتی و بهخصوص در عضوهای زیر زانو مشاهده میشود. چاقی مفرط، کم تحرکی، انجام ندادن حرکات ورزشی مناسب و همچنین ابتلا به برخی ...
بیشتر
تعریف مسئله: بررسیهای آماری نشان میدهند که بیماریها، تصادفات، سوانح و جنگها از عوامل پایهای در افزایش معلولان در جهان هستند که از میان آنها، بخش عمدهای از معلولیتهای نقص عضو در اندامهای حرکتی و بهخصوص در عضوهای زیر زانو مشاهده میشود. چاقی مفرط، کم تحرکی، انجام ندادن حرکات ورزشی مناسب و همچنین ابتلا به برخی بیماریها، از عواملی هستند که موجب ضعف زانو و چنین عوارضی می شود و عدم تحمل گشتاورهای بالا در مفصل زانو از عواقب آن است. در این تحقیق، علاوهبر بررسی رفتار دینامیکی اجزای یک پای سالم در طول حرکت در گیت قدم زدن، توان مکانیکی لازم برای توانمندسازی زانوی ضعیفی تعیین میشود که عضلات آن میتوانند تنها تا 50 درصد از حداکثر گشتاور لازم برای قدم زدن، مانند یک پای سالم، را اعمال کنند. راه حل: برای توانبخشی زانوی اشارهشده، یک اورتز زانو از نوع کنترل فعال طراحیشده است. در طرح پیشنهادی، اورتز از ترکیب یک عملگر الکترومکانیکی و یک عامل الاستیک تشکیلشده است که در یک سازة سبک چهار میلهای مفصلبندی شده به همدیگر متصل شدهاند. نتایج: با بررسی طرحهای مختلفی که تنها ضریب کشسانی عامل الاستیک در آنها متفاوت است، بهترین طرح انتخاب و مدول کشسانی فنر آن با توجه به قیدهای هندسی و مکانیکی طرح، 7 کیلونیوتون بر متر تعیین شد. در این شرایط، بیشینه گشتاور قابل اعمال توسط زانو تا 34 درصد افزایشیافته است.
نسرین غازانشاهی
دوره 2، شماره 4 ، اسفند 1387، ، صفحه 351-356
چکیده
دستگاه های دیالیز صفاقی(PD) ، علاجی برای ناتوانی کلیه هستند. این نوع دیالیز با دفع مواد زائد حاصل از سوخت و ساز بدن، بر اساس اصول انتشار و اسمز در سرتاسر پرده صفاق، جایگزین کار کلیه می شود. نمونه مهندسی این دستگاه برای اولین بار در ایران در گروه مهندسی پزشکی سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران طراحی و ساخته شده است. از جمله ویژگی های ...
بیشتر
دستگاه های دیالیز صفاقی(PD) ، علاجی برای ناتوانی کلیه هستند. این نوع دیالیز با دفع مواد زائد حاصل از سوخت و ساز بدن، بر اساس اصول انتشار و اسمز در سرتاسر پرده صفاق، جایگزین کار کلیه می شود. نمونه مهندسی این دستگاه برای اولین بار در ایران در گروه مهندسی پزشکی سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران طراحی و ساخته شده است. از جمله ویژگی های دستگاه طراحی شده می توان به کنترل جریان مایع دیالیز ورودی به حفره صفاق، گرمایش و کنترل دمای مایع دیالیز قبل از تزریق، کنترل زمان تجویز، توقف و تخلیه مایع دیالیز و تعداد چرخه ها بر اساس نوع دیالیز، محاسبه آبگیری، امکان تهیه گزارش، ثبت گزارش، ارتباط با کامپیوتر و قابلیت برنامه ریزی برای هر فرد خاص اشاره کرد. در این دستگاه کلیه عملیات کنترل و پایش پارامترهای مختلف بر پایه سیستم های ریزپردازش گر و به صورت دیجیتال انجام شده است.
آنالیز حرکت انسان
محمدایمان مخلصپور اصفهانی؛ امید زبیری؛ علی اکبری؛ بهزاد مشیری؛ محمد پرنیانپور
دوره 7، شماره 4 ، اسفند 1392، ، صفحه 361-369
چکیده
سیستمهای اندازهگیری پوشیدنی تأثیر بسزایی بر بیومکانیک حرکت انسان دارند. این سیستمها قادرند بر حرکات انسان در هنگام فعالیتهای روزانه نظارت کرده؛ برای بدست آوردن پارامترهای مهم سینماتیک این حرکات را تحلیل کنند. در دهة اخیر محققان برای ساخت سیستمهای پوشیدنی اندازهگیری حرکت انسان از حسگرهای اینرسی کمک گرفتهاند. در این مقاله ...
بیشتر
سیستمهای اندازهگیری پوشیدنی تأثیر بسزایی بر بیومکانیک حرکت انسان دارند. این سیستمها قادرند بر حرکات انسان در هنگام فعالیتهای روزانه نظارت کرده؛ برای بدست آوردن پارامترهای مهم سینماتیک این حرکات را تحلیل کنند. در دهة اخیر محققان برای ساخت سیستمهای پوشیدنی اندازهگیری حرکت انسان از حسگرهای اینرسی کمک گرفتهاند. در این مقاله سیستم اندازهگیری حرکت انسان (SHARIF-HMIS) طراحی و ساخته شده است. این سیستم شامل حسگرهای اینرسی، لباس قابل کشش و واحد ذخیرة اطلاعات است. در این سیستم حسگرها و واحد ذخیرة اطلاعات بر بدن نصب شده؛ قادر خواهد بود اطلاعات حرکتی انسان را در محیطهای خانگی و یا صنعتی ذخیره و تحلیل کند. از مهمترین ویژگیهای این سیستم، قیمت ارزان، وزن کم آن، قابل پوشیدن بودن و زمان طولانی ذخیرة اطلاعات (حدود 8 ساعت) هستند. همچنین نرمافزاری مخصوص این سیستم طراحی شده است تا از طریق آن اطلاعات حسگرها در رایانه دریافت، ذخیره و تحلیل شود.
بیوالکتریک
سعید شاکری
دوره 9، شماره 4 ، بهمن 1394، ، صفحه 399-410
چکیده
افتادن یکی از اصلیترین دلایل مصدومیت افراد مختلف، بهخصوص در سالمندان است. اطلاعرسانی سریع و دقیق از افتادن میتواند مقدار زیادی از خطرات آسیبدیدگی ناشی از آن را کاهش دهد. در این پژوهش، سعی شده است تا سیستمی معرفی و پیادهسازی شود که بتواند دو وظیفة اساسی را به درستی و در مدت زمان اندکی انجام دهد. در مرحلة اول، بتواند افتادن ...
بیشتر
افتادن یکی از اصلیترین دلایل مصدومیت افراد مختلف، بهخصوص در سالمندان است. اطلاعرسانی سریع و دقیق از افتادن میتواند مقدار زیادی از خطرات آسیبدیدگی ناشی از آن را کاهش دهد. در این پژوهش، سعی شده است تا سیستمی معرفی و پیادهسازی شود که بتواند دو وظیفة اساسی را به درستی و در مدت زمان اندکی انجام دهد. در مرحلة اول، بتواند افتادن را از سایر فعالیتهای روزمره تشخیص دهد و به دنبال آن اطلاعات لازم و مؤثر از افتادن فرد را در اختیار دیگران بگذارد. سیستم مورد نظر در این پژوهش، قابلیت پیادهسازی روی تلفنهای همراه هوشمند را دارد. برای شناسایی افتادن، از حسگرهای شتابسنج و میکروفن موجود در تلفنهای همراه استفاده شده است. حسگر شتابسنج میتواند شتاب دستگاه را در سه جهت ثبت کند و میتوان از آن برای دریافت اطلاعات شتاب حرکت فرد استفاده کرد. علاوه بر این، عملکرد سیستم شناسایی با تحلیل صداهای محیط بهبود داده شده است. افتادن با استفاده از این دو حسگر، آشکارسازی شده و پیام هشدار، که شامل اطلاعات مکانی و زمانی افتادن فرد است، اطلاعرسانی میشود. برای ارزیابی سیستم طراحی شده، از دو معیار حساسیت و اختصاصیت استفاده شده که مقادیر آنها بهترتیب 96% و 77% بهدست آمده است.
پردازش سیگنالهای حیاتی
آفرین ناظمی؛ علی مالکی
دوره 8، شماره 4 ، دی 1393، ، صفحه 411-420
چکیده
طبقهبندی حرکتهای اعضای دیستال با استفادهاز سیگنالهای الکترومایوگرام سطحی (sEMG) قسمت پروکسیمال، بخش مهمی در کنترل پروتزهای مایوالکتریک است. در بیشتر مطالعات قبلی، طبقهبندی تعداد محدودی از حرکتهای دست، مورد بررسی قرار گرفتهاست. در این مقاله، از پایگاه دادهی NINAPROکه شامل دادههای کینماتیک و sEMGفرد سالم برای 52 حرکت انگشت، ...
بیشتر
طبقهبندی حرکتهای اعضای دیستال با استفادهاز سیگنالهای الکترومایوگرام سطحی (sEMG) قسمت پروکسیمال، بخش مهمی در کنترل پروتزهای مایوالکتریک است. در بیشتر مطالعات قبلی، طبقهبندی تعداد محدودی از حرکتهای دست، مورد بررسی قرار گرفتهاست. در این مقاله، از پایگاه دادهی NINAPROکه شامل دادههای کینماتیک و sEMGفرد سالم برای 52 حرکت انگشت، پنجه و مچ دست است استفاده شد. عملکرد طبقهبندی کنندههای LDAو LS-SVMبا کرنل RBF، به ازای ترکیبهای مختلف ویژگیها بررسی شد. ابتدا با پنجره گذاری به دو شیوهی مختلف، بخش اصلی سیگنال جدا شد و هشت ویژگی زمانی مختلف (MAV، IAV، RMS، WL، E، ER1، ER2، CC) از آن استخراج گردید. سپس، عملکرد هریک از طبقهبندی کنندهها با هرکدام از این ویژگیها و ترکیبهای دوتایی و چندتایی آنها بررسی شد. برای طبقهبندی کنندهی LDA بهترین میانگین دقتِ طبقهبندی، با شیوهی پنجره گذاری به روش اول و ترکیب ویژگیهای MAV (or IAV)+CC، 23/84 درصد محاسبه شد. این دقت برای طبقهبندی کنندهی LS-SVMبا شیوهی پنجره گذاری به روش دوم و ویژگیهای IAV+MAV+RMS+WL، به 19/85 درصد رسید.
پردازش سیگنالهای حیاتی
محمدعلی منوچهری؛ وحید ابوطالبی؛ امین مهنام
دوره 9، شماره 2 ، مرداد 1394، ، صفحه 205-214
چکیده
سیستمهای BCI مبتنیبر SSVEP بهدلیل مزایایی چون سرعت انتقال اطلاعات بالا، نسبت بالای سیگنال به نویز و راحتی کاربران در استفاده از آنها، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کردهاند. هدف پردازشی در این سیستمها، شناسایی فرکانس ظاهرشده در سیگنال EEG کاربر است. از میان روشهای پردازشی مختلفی که برای شناسایی فرکانس در سیستمهای ...
بیشتر
سیستمهای BCI مبتنیبر SSVEP بهدلیل مزایایی چون سرعت انتقال اطلاعات بالا، نسبت بالای سیگنال به نویز و راحتی کاربران در استفاده از آنها، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کردهاند. هدف پردازشی در این سیستمها، شناسایی فرکانس ظاهرشده در سیگنال EEG کاربر است. از میان روشهای پردازشی مختلفی که برای شناسایی فرکانس در سیستمهای BCI مبتنیبر SSVEP استفاده میشوند، روش LASSO با استقبال فراوانی همراه بودهاست. باوجود عملکرد قابلقبول روش LASSO در سیستمهای BCI مبتنیبر SSVEP، این روش در هنگام ساخت سیگنال مرجع، اختلاف فاز احتمالی بین سیگنال مرجع و سیگنال EEG ثبتشده را درنظر نمیگیرد. در این مقاله، ایدة اصلاح فاز سیگنال مرجع با توجه به سیگنال EEG ثبتشده بررسی شده و روش پیشنهادی با عنوان LASSO با فاز تصحیحشده مطرحشده است. در این مطالعه، ابتدا کانال مناسب برای شناسایی فرکانس در سیستمهای BCI مبتنیبر SSVEP انتخاب شد و در ادامه، مقایسهای بین روش LASSO استاندارد و روش پیشنهادی LASSO با فاز تصحیحشده انجام شد. نتایج این مقاله نشان میدهد که اصلاح فاز سیگنال مرجع در روش پیشنهادی LASSO با فاز تصحیحشده، به بهبود نتایج شناسایی فرکانس نسبت به روش LASSO استاندارد منجر میشود.
بیومکانیک ستون مهرهها
محمدجواد عینافشار؛ سید عطاءالله هاشمی؛ پدرام مژگانی
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1399، ، صفحه 169-177
چکیده
درد در ناحیهی کمر یک مشکل رایج پزشکی بوده که تا کنون دلیل مشخصی برای آن یافته نشده است اما در اغلب موارد بیثباتی ستون فقرات به عنوان مهمترین دلیل بروز آن در نظر گرفته میشود. یکی از راههای درمان کمردرد، ثابتسازی ستون فقرات است که با عمل یا بدون عمل جراحی انجام میشود. یکی از روشهای جراحی، استفاده از پیچ ارتوپدی است که در آن ...
بیشتر
درد در ناحیهی کمر یک مشکل رایج پزشکی بوده که تا کنون دلیل مشخصی برای آن یافته نشده است اما در اغلب موارد بیثباتی ستون فقرات به عنوان مهمترین دلیل بروز آن در نظر گرفته میشود. یکی از راههای درمان کمردرد، ثابتسازی ستون فقرات است که با عمل یا بدون عمل جراحی انجام میشود. یکی از روشهای جراحی، استفاده از پیچ ارتوپدی است که در آن استحکام و پایداری پیچ اهمیت زیادی دارد. استحکام و پایداری پیچ در استخوان باعث کاهش زمان و هزینهی درمان، کاهش مقدار خونریزی و تسریع درمان میشود. برای ارزیابی پایداری پیچهای ارتوپدی و ستون فقرات میتوان از آزمونهای پیچش پیچ، نیروی کشش پیچ، گشتاور ورود، بار خستگی و عکسهای رادیولوژی استفاده کرد. در این پژوهش، بیشینهی گشتاور ورود هنگام ورود پیچ به مهرهی ستون فقرات کمری گوسفند با گشتاورسنج دیجیتال اندازهگیری شده، سپس با چکش مخصوص ضربه، ضربهای به پیچ وارد شده و صدای تولید شده با یک میکروفون دیجیتال ضبط شده است. با پردازش سیگنال حاصل با نرمافزار متلب و رسم نمودار تبدیل فوریهی سریع، مود ارتعاشی پیچ به دست آمده و نیروی کشش پیچ برای نمونهها با دستگاه آزمون کشش تعیین شده است. نوآوری این مقاله استفاده از روش تحلیل مودال و تعیین رابطهی آن با بیشترین نیروی کشش پیچ و گشتاور ورود است. در این مطالعه 5 پیچ مورد آزمایش قرار گرفته که پارامترهای عمق پیچ، متغیر بودن تاج رزوهی پیچ و خودکار بودن/نبودن پیچ در آنها متفاوت است. بیشترین گشتاور ورود، نیروی کشش و فرکانس طبیعی به ترتیب برابر با 182 N.cm، 992 N و 1916 Hz در پیچ با بدنهی استوانهای محاسبه شده است. با بررسی دادههای به دست آمده مشاهده شده است که یک رابطهی خطی بین بیشترین نیروی کشش پیچ و گشتاور پیچ وجود دارد. با توجه به عدم وجود معناداری در دادههای فرکانس طبیعی و نیروی کشش پیچ بین پیچهای دارای نوک خودکار و غیرخودکار (مقایسهی پیچهای 3 و 4 و پیچهای 1 و 5)، استفاده از پیچهای خودکار یک مزیت به شمار میرود. روند صعودی یا نزولی پارامترهای وابسته در هر سه روش بیشترین گشتاور ورود، بیشترین نیروی کشش پیچ و فرکانس طبیعی یکسان است که با توجه به غیرمخرب بودن روش آنالیز مودال میتواند یک مزیت برای استفاده در جراحیهای درونتنی باشد.
بیوالکتریک
سبحان شیخیوند؛ زهره موسوی؛ توحید یوسفی رضایی
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1399، ، صفحه 179-193
چکیده
در سالهای اخیر خستگی راننده به یکی از دلایل مهم تصادفات جادهای تبدیل شده و مطالعات زیادی برای تحلیل خستگی راننده انجام شده است. سیگنالهای EEG به دلیل غیرتهاجمی بودن، مطمئنترین روش برای اندازهگیری خستگی راننده محسوب میشوند. تفسیر دستی سیگنالهای EEG برای تشخیص خستگی راننده امری دشوار است، بنابراین باید سیستم خودکاری ...
بیشتر
در سالهای اخیر خستگی راننده به یکی از دلایل مهم تصادفات جادهای تبدیل شده و مطالعات زیادی برای تحلیل خستگی راننده انجام شده است. سیگنالهای EEG به دلیل غیرتهاجمی بودن، مطمئنترین روش برای اندازهگیری خستگی راننده محسوب میشوند. تفسیر دستی سیگنالهای EEG برای تشخیص خستگی راننده امری دشوار است، بنابراین باید سیستم خودکاری برای تشخیص خستگی راننده با استفاده از سیگنالهای EEG فراهم شود. یکی از مشکلات مربوط به الگوریتمهای تشخیص خودکار خستگی راننده، استخراج و انتخاب ویژگیهای تبعیضآمیز است که به طور کلی منجر به پیچیدگی محاسباتی میشود. در این مقاله یک رویکرد جدید برای طبقهبندی خودکار دومرحلهای خستگی راننده از 6 منطقهی فعال با استفاده از سیگنالهای EEG ارائه شده است. در این روش سیگنال EEG ثبت شده به طور مستقیم و بدون استفاده از استخراج/انتخاب ویژگی کلاسیک به عنوان ورودی شبکهی عمیق کانولوشنال و شبکهی حافظهی طولانی کوتاهمدت (CNN-LSTM) در نظر گرفته شده است. موارد بیان شده به عنوان یک روند چالش برانگیز در مقالات پیشین مطرح شده است. معماری شبکهی پیشنهادی به صورت 7 لایهی کانولوشن با 3 لایهی LSTM و به دنبال آن 2 لایهی کاملا متصل طراحی شده است. از شبکهی LSTM در ترکیب با شبکهی CNN برای افزایش پایداری و کاهش نوسانات استفاده شده است. نتایج شبیهسازی روش پیشنهادی برای طبقهبندی 2 حالت از خستگی راننده برای 6 ناحیهی فعال A، B، C، D، E (بر اساس یک کانال) و F به ترتیب صحت 23/99، 55/97، 98، 26/97، 78/98، 77/93 درصد و ضریب کاپاکوهن 98/0، 96/0، 97/0، 96/0، 98/0 و 92/0 را ارائه کرده است. علاوه بر این با مقایسهی نتایج به دست آمده با نتایج روشهای پیشین، عملکرد مطلوب روش پیشنهادی نشان داده شده است. همچنین با توجه به صحت بالای روش پیشنهادی بر اساس یک کانال سیگنال EEG (منطقهی E)، میتوان از آن برای طراحی سیستمهای خودکار تشخیص خستگی راننده با پیششرط سرعت و صحت بالا استفاده کرد.
اولتراسوند در پزشکی / سونوگرافی / اکوگرافی / پژواکنگاری / صوتنگاری
صبا جعفریکیا؛ حمید بهنام؛ مجید وفاییزاده؛ علی حسین ثابت
دوره 15، شماره 3 ، آذر 1400، ، صفحه 187-197
چکیده
بیماریهای قلبی یکی از اصلیترین عوامل به خطر انداختن سلامت و زندگی انسان هستند. از مهمترین بیماریهای قلب، بیماریهای مربوط به دریچههای قلب بوده که در طی سالهای اخیر روندی افزایشی داشته است. تشخیص و درمان درست و به موقع این بیماریها، بهبود کیفیت زندگی و افزایش طول عمر افراد را به دنبال دارد. از این رو محققان همواره به دنبال ...
بیشتر
بیماریهای قلبی یکی از اصلیترین عوامل به خطر انداختن سلامت و زندگی انسان هستند. از مهمترین بیماریهای قلب، بیماریهای مربوط به دریچههای قلب بوده که در طی سالهای اخیر روندی افزایشی داشته است. تشخیص و درمان درست و به موقع این بیماریها، بهبود کیفیت زندگی و افزایش طول عمر افراد را به دنبال دارد. از این رو محققان همواره به دنبال یافتن روشهایی برای بهبود و تسریع روند تشخیص این بیماری بودهاند. تصاویر پزشکی، فعالیت قلب انسان را بررسی و ضبط کرده و از جمله راههای اصلی تشخیص مشکلات قلبی هستند. عموما پردازش این تصاویر پیچیده و زمانبر است، به همین جهت محققان به دنبال پیدا کردن روشهایی برای سادهسازی پردازش این تصاویر هستند. یادگیری منیفلد یکی از روشهای کاهش بعد غیرخطی است که الگوریتمهای مختلفی داشته و میتواند موجب سادهسازی پردازش تصاویر اکوکاردیوگرافی شود. در این پژوهش با کمک یکی از الگوریتمهای یادگیری منیفلد به نام LLE، تصاویر اکوکاردیوگرافی مورد بررسی قرار گرفته و سعی شده است تا با کمک روش یادگیری منیفلد دادههای سالم از دادههای دارای اختلال دریچهی میترال شناسایی شده و ویژگیهای جدا کنندهی سه گروه پاتولوژی دریجهی میترال شامل MVP، MS و III-b استخراج شود. نتایج به دست آمده نشان میدهد که بیش از 80% نمونههای گروه طبیعی از نظر ساختار منیفلد الگویی متفاوت با نمونههای دارای اختلال دارند.
خسرو رضایی؛ فردین قادری؛ حامد طاهری گرجی؛ جواد حدادنیا
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1399، ، صفحه 195-208
چکیده
در پروتزهای مدرن، طبقهبندی سیگنالهای الکترومایوگرام سطحی (sEMG) تا حد زیادی بر کنترل مطلوب عضلات اثر دارد. اگر چه این سیگنالها در تشخیص بیماریهای عصبی-عضلانی، کنترل دستگاههای پروتز و تشخیص حالات دست مفید هستند، بازشناسی غیرمقاوم آنها میتواند باعث بروز عارضههای مختلف حرکتی شود. در این مقاله با هدف ایجاد رویکردی بهینه ...
بیشتر
در پروتزهای مدرن، طبقهبندی سیگنالهای الکترومایوگرام سطحی (sEMG) تا حد زیادی بر کنترل مطلوب عضلات اثر دارد. اگر چه این سیگنالها در تشخیص بیماریهای عصبی-عضلانی، کنترل دستگاههای پروتز و تشخیص حالات دست مفید هستند، بازشناسی غیرمقاوم آنها میتواند باعث بروز عارضههای مختلف حرکتی شود. در این مقاله با هدف ایجاد رویکردی بهینه در طبقهبندی سیگنالهای الکترومایوگرام سطحی در تشخیص نوع حرکت و نیز شناسایی ژست دست، مدلی جدید طراحی شده است که میتواند در تشخیص بیماریهای عصبی-عضلانی، تعیین نوع درمان و فیزیوتراپی مورد استفاده قرار گیرد. با در نظر گرفتن چالشهای موجود در شناسایی کلاسهای حرکتی دست، روش پیشنهادی از سه گام تشکیل شده است. در گام اول قاببندی و استخراج ویژگی از سیگنال توسط توصیفگرهای حوزهی زمان-فرکانس و بعد فراکتال انجام شده، در مرحلهی دوم انتخاب ویژگی با استفاده از یک روش جدید همجوشی نرم سه رویکرد آزمون-T، آنتروپی و پیچش عام صورت گرفته و در گام سوم طبقهبندی حالات حرکتی و ژست دست با تکیه بر بهینهسازی پارامترهای کرنل ماشین بردار پشتیبان توسط الگوریتم حرکت کاتورهای گاز انجام شده است. دو مجموعهی دادهی UC2018 DualMyo و UCI جهت ارزیابی روش پیشنهادی در نظر گرفته شده که از دادهی نخست برای دستهبندی 8 ژست حرکتی و از دادهی دوم برای طبقهبندی 6 نوع حالت حرکت استفاده شده است. عملکرد راهکار پیشنهادی با میانگین صحت بالای 98% در هر دو مجموعهی داده رضایتبخش میباشد. برخلاف رویکردهای مشابه که در آنها طبقهبندی در تعداد طبقههای محدود و با سطح خطای بالا اجرا شده، روش پیشنهادی از دقت، ثبات و اعتمادپذیری قابل قبولی برخوردار است. به کارگیری این روش در طراحی پروتزهای دست موثر بوده و میتواند در کاربردهای توانبخشی و فرایندهای تشخیص بالینی نیز تاثیرگذار باشد.
شبکه عصبی / شبکه عصبی بیولوژیکی و مصنوعی
حسین بانکی کشکی؛ سیدعلی سیدصالحی
دوره 15، شماره 3 ، آذر 1400، ، صفحه 199-209
چکیده
ارائهی مدلهای نورونی جدید به منظور شبیهسازی پدیدههای شناختی در مغز در سالهای اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش مدل نورونی جدیدی مبتنی بر رفتار آشوبگونهی وزنهای شبکههای عصبی مصنوعی در حین یادگیری با استفاده از الگوریتم پسانتشار خطا ارائه شده است. این مدل نخستین مدل نورونی گسسته با قابلیت یادگیری ...
بیشتر
ارائهی مدلهای نورونی جدید به منظور شبیهسازی پدیدههای شناختی در مغز در سالهای اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش مدل نورونی جدیدی مبتنی بر رفتار آشوبگونهی وزنهای شبکههای عصبی مصنوعی در حین یادگیری با استفاده از الگوریتم پسانتشار خطا ارائه شده است. این مدل نخستین مدل نورونی گسسته با قابلیت یادگیری است و توانایی بروز رفتارهای پیچیده و آشوبی را دارد. قابلیت یادگیری این امکان را به این مدل نورونی داده است که پدیدههای شناختی مانند همآوایی نورونها را در شرایطی نزدیک به واقعیت شبیهسازی کند. مدل نورونی مذکور که از یک شبکهی عصبی جلوسوی سهلایه به دست آمده، دارای جاذبهای همزیست متعددی است که یادگیری را در بستر جذبهای مختلف امکانپذیر میکند. بررسی پارامترهای مدل نشان داده که بایفورکیشن نه تنها با تغییر پارامتر ضریب یادگیری روی میدهد، بلکه تحریک بیرونی نیز میتواند به عنوان یک پارامتر کنترل باعث تغییر رفتار مدل و بایفورکیشن شود. بنابراین این مدل میتواند در طراحی و مدلسازی روشهای درمانی برای اختلالات شناختی مورد استفاده قرار گیرد.
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
علیرضا هاشمی فرد؛ ناصر فتورائی؛ ملیکه نبئی
دوره 17، شماره 3 ، آذر 1402، ، صفحه 201-210
چکیده
وظیفه مهم و اساسی دریچه آئورت، جلوگیری از بازگشت خون از شریان آئورت به بطن چپ است. باز شدن و بسته شدن به موقع و دقیق دریچه آئورت میتواند به تامین فشار خون مناسب و برونده قلبی مطلوب کمک کند. به همین دلیل شبیهسازی عملکرد دریچه آئورت میتواند به شناخت و نحوه عملکرد اجزای آن کمک کرده و محدودهی تغییرات کمیتهای مرتبط با همودینامیک ...
بیشتر
وظیفه مهم و اساسی دریچه آئورت، جلوگیری از بازگشت خون از شریان آئورت به بطن چپ است. باز شدن و بسته شدن به موقع و دقیق دریچه آئورت میتواند به تامین فشار خون مناسب و برونده قلبی مطلوب کمک کند. به همین دلیل شبیهسازی عملکرد دریچه آئورت میتواند به شناخت و نحوه عملکرد اجزای آن کمک کرده و محدودهی تغییرات کمیتهای مرتبط با همودینامیک دریچه آئورت و ارتباط آنها را مشخص سازد. بر این اساس، مدل محاسباتی دریچه آئورت به روش لاگرانژی اویلری اختیاری حل شده و نمودارهای فشار بطن چپ و اختلاف فشار بطن چپ نسبت به شریان آئورت، سطح باز بین لتهای دریچه، میزان جریان خون، منحنی فشار به حجم بطن چپ، انرژی بطن چپ، دانسیته انرژی سینماتیکی و اتلاف لزجی، مقاومت دریچه، اختلاف فشار سیال در دو طرف سطح لتها و اختلاف فشار لحظهای محور طولی دریچه نسبت به فشار شریان آئورت در این تحقیق گزارش شده و بر اساس آن فرآیند باز شدن و بسته شدن دریچه آئورت تحلیل شده است. حرکت لتها به عنوان جابهجائی مرز جامد در روش تعامل سیال و جامد، شبکه محاسباتی سیال را دستخوش جابهجائی و تغییر میکند که با توالی بازسازی شبکه محاسباتی سیال تصحیح میشود. در طی این فرآیند مشکلاتی رخ میدهد که جزئیات و چگونگی پرهیز از بروز آن در این مقاله به تفصیل بیان شده است.
بیوالکتریک
سبحان شیخیوند؛ زهره موسوی؛ توحید یوسفی رضایی
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1399، ، صفحه 209-220
چکیده
استفاده از یک روش هوشمند برای تشخیص خودکار مراحل مختلف بیماری صرع در کاربردهای پزشکی جهت کاهش حجم کار پزشکان در تجزیه و تحلیل دادههای صرع از طریق بازرسی بصری یکی از چالشهای مهم در سالهای اخیر بوده است. یکی از مشکلات شناسایی خودکار مراحل مختلف بیماری صرع، استخراج ویژگیهای مطلوبی است که بتوانند بیشترین تمایز را میان مراحل مختلف ...
بیشتر
استفاده از یک روش هوشمند برای تشخیص خودکار مراحل مختلف بیماری صرع در کاربردهای پزشکی جهت کاهش حجم کار پزشکان در تجزیه و تحلیل دادههای صرع از طریق بازرسی بصری یکی از چالشهای مهم در سالهای اخیر بوده است. یکی از مشکلات شناسایی خودکار مراحل مختلف بیماری صرع، استخراج ویژگیهای مطلوبی است که بتوانند بیشترین تمایز را میان مراحل مختلف صرع ایجاد نمایند. فرایند یافتن ویژگیهای مناسب عموما امری زمانبر است. در این پژوهش رویکرد جدیدی برای شناسایی خودکار مراحل مختلف صرع ارائه شده است. در این مقاله از دستهبندی مبتنی بر نمایش تنک سیگنال (SRC) به همراه یادگیری دیکشنری آموزش دیده برای شناسایی خودکار مراحل مختلف بیماری صرع با استفاده از سیگنال EEG استفاده شده است. روش پیشنهادی در 8 سناریو از 9 سناریوی ارائه شده به صحت، حساسیت و اختصاصیت 100% دست یافته و همچنین در برابر نویز گوسی تا سطح صفر دسیبل مقاوم میباشد. نتایج به دست آمده نشان میدهد که استفاده از الگوریتم پیشنهادی برای شناسایی مراحل مختلف صرع موفقیت بیشتری نسبت به سایر روشهای مشابه دارد.
تصویربرداری پزشکی / تصویرنگاری پزشکی
فرزانه کیوانفرد؛ علیرضا رحیمینسب؛ عباس نصیرائی مقدم
دوره 15، شماره 3 ، آذر 1400، ، صفحه 211-220
چکیده
در بیماریهای مغزی عموما هر دو اتصال ساختاری و کارکردی مغز دستخوش تغییر شده و باعث بروز علایم رفتاری متفاوتی میشود. شناخت این تغییرات میتواند در راستای تشخیص، درمان و کنترل پیشرفت بیماریهای مغزی کمک کننده باشد. بیماری اسکیزوفرنی یکی از این اختلالات روانی است که هر دو بخش ساختار و کارکرد مغز را به طور گسترده تحت تاثیر قرار ...
بیشتر
در بیماریهای مغزی عموما هر دو اتصال ساختاری و کارکردی مغز دستخوش تغییر شده و باعث بروز علایم رفتاری متفاوتی میشود. شناخت این تغییرات میتواند در راستای تشخیص، درمان و کنترل پیشرفت بیماریهای مغزی کمک کننده باشد. بیماری اسکیزوفرنی یکی از این اختلالات روانی است که هر دو بخش ساختار و کارکرد مغز را به طور گسترده تحت تاثیر قرار میدهد. مطالعاتی که در زمینهی تغییرات مغزی این بیماری صورت گرفته عموما از دیدگاه بررسی ناحیهای و یا واکسلی تصاویر مغز بوده است. هدف این پژوهش بررسی تغییرات مغزی از دیدگاه اتصالات مغزی برای بیماران مبتلا به اسکیزوفرنی بوده که از دو جنبهی ساختار و کارکرد مغز مورد سنجش قرار گرفته است. بدین منظور با استفاده از روش آزمون آماری، مقایسهای میان تمام اتصالات ساختاری و کارکردی مغز 92 فرد سالم و 37 فرد مبتلا به اسکیزوفرنی به دست آمده از تصاویر تشدید مغناطیسی صورت گرفته است. یافتههای این پژوهش حاکی از آن است که تعداد یالهایی از شبکهی کارکردی مغز افراد بیمار که دستخوش تغییر شده حدود 4 برابر بیش از اتصالات ساختاری تغییر یافته در آنها بوده که نشان از میزان بالای تاثیرگذاری این بیماری بر عملکرد مغز دارد. همچنین با بررسی تعداد یالهای تغییر یافته به هر گره، نواحی درگیر شناسایی شده و نشان داده شده است که بیماران اسکیزوفرنی در بخشهایی از زیرشبکههای مغزی مربوط به شبکهی حالت پیشفرض، توجه، حرکتی و بینایی دچار اختلال میشوند. همچنین اتصالات ساختاری مغز این بیماران در نواحی شکنج پیشانی فوقانی، شکنج گیجگاهی و بخشی از قشر پسسری درگیر شده و در این نواحی عموما افزایش نسبی قدرت اتصالات ساختاری دیده میشود. نتایج این پژوهش حاکی از پراکندگی بالای تاثیرگذاری این بیماری روی مغز است و به بیان فرضیهای کمک میکند که بروز برخی از رفتارهای خاص در افراد مبتلا به این بیماری میتواند به دلیل افزایش قدرت اتصالات ساختاری باشد.
پردازش سیگنالهای حیاتی
عارف عینیزاده؛ سپیده حاجیپور
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1399، ، صفحه 221-233
چکیده
سیگنال الکتریکی مغز به دلیل سهولت در ثبت، غیرتهاجمی بودن و دقت بالا کاربرد بسیار گستردهای در حوزههای کلینیکی و تحقیقات دانشگاهی پیدا کرده است که از آن جمله میتوان به بازشناسی احساس از روی سیگنال الکتریکی مغز اشاره کرد. برای مشخص کردن نوع احساس برانگیخته عموما از دو معیار خوشایندی و انگیختگی استفاده شده که به ترتیب میزان مثبت ...
بیشتر
سیگنال الکتریکی مغز به دلیل سهولت در ثبت، غیرتهاجمی بودن و دقت بالا کاربرد بسیار گستردهای در حوزههای کلینیکی و تحقیقات دانشگاهی پیدا کرده است که از آن جمله میتوان به بازشناسی احساس از روی سیگنال الکتریکی مغز اشاره کرد. برای مشخص کردن نوع احساس برانگیخته عموما از دو معیار خوشایندی و انگیختگی استفاده شده که به ترتیب میزان مثبت یا منفی بودن و میزان برونفکنی یا هیجان ایجاد شده را برای یک احساس خاص مشخص مینمایند. اهمیت احساس با توجه به عکسالعملهای ناشی از این پدیده در انجام وظایف روزانه به خصوص در فعالیتهایی که به دقت و تمرکز نیاز دارند مشخص میشود. در مسالهی بازشناسی احساس ابتدا احساسات مختلف با استفاده از محرکهای حسی مناسب برای سوژههای مورد بررسی ایجاد شده و سیگنالهای مغزی متناظر با هر تحریک ثبت میشود. دو مرحلهی پردازش اصلی در حل مسالهی بازشناسی احساسات، استخراج ویژگیهای مناسب و استفاده از طبقهبندها یا رگرسیونهای مناسب است. در پژوهشهای پیشین محرکهای مختلف بینایی و شنوایی مورد استفاده قرار گرفته و ویژگیها و طبقهبندهای متنوع خطی و غیرخطی بررسی شده است. هدف این مقاله بهبود الگوریتمهای رگرسیون خطی برای تخمین بهتر معیارهای بازشناسی احساسات انسانی است. بدین منظور یک الگوریتم جدید ارائه شده است که از تنک بودن بردار ترکیب در کنار تابع هزینهی رگرسیون خطی استفاده میکند. کارایی الگوریتم ارائه شده روی دادههای ساختگی مورد بررسی قرار گرفته و برتری آن نسبت به الگوریتمهای رگرسیون خطی PLS، LASSO، SOPLS و Ridge نشان داده شده است. همچنین برای اعمال الگوریتم ارائه شده روی دادههای EEG مربوط به بازشناسی احساسات از مجموعهی دادگان DEAP استفاده شده و ویژگی ضرایب مدل AR از سیگنالهای EEG استخراج شده است. نتایج به دست آمده از الگوریتم پیشنهادی با نتایج سایر الگوریتمها مقایسه شده است که در مجموع برتری نسبی الگوریتم ارائه شده را نشان میدهد.
پردازش سیگنالهای حیاتی
حامد داننده حصار؛ امین داننده حصار
دوره 15، شماره 3 ، آذر 1400، ، صفحه 221-234
چکیده
فیلتر کالمن گسترش یافته (EKF) نوعی چهارچوب بیزی غیرخطی شناخته شده بوده که تا کنون در زمینههای مختلف پردازش ECG به کار گرفته شده است. با این حال عملکرد این فیلتر در حذف نویزهای غیرایستا مانند آرتیفکت ماهیچه (MA) چندان رضایتبخش نیست. در این مقاله با ارائهی یک مدل دینامیک ECG (EDM) اصلاح شده و یک فرمولاسیون جدید برای پیادهسازی EKF، عملکرد ...
بیشتر
فیلتر کالمن گسترش یافته (EKF) نوعی چهارچوب بیزی غیرخطی شناخته شده بوده که تا کنون در زمینههای مختلف پردازش ECG به کار گرفته شده است. با این حال عملکرد این فیلتر در حذف نویزهای غیرایستا مانند آرتیفکت ماهیچه (MA) چندان رضایتبخش نیست. در این مقاله با ارائهی یک مدل دینامیک ECG (EDM) اصلاح شده و یک فرمولاسیون جدید برای پیادهسازی EKF، عملکرد این فیلتر در محیطهای غیرایستا بهبود داده شده است. در این EDM جدید، مدل اندازهگیری طوری اصلاح شده است که علاوه بر نویزهای گوسی، نویزهای غیرایستای غیرگوسی را نیز در نظر بگیرد. همچنین فرمولاسیون پیشنهادی در این مقاله برای الگوریتم EKF، آن را قادر ساخته تا عملکرد بهتری نسبت به EKF استاندارد در حذف نویزهای غیرایستا داشته باشد. فیلتر پیشنهادی مشخصات بالینی سیگنالهای ECG را نیز بهتر از EKF استاندارد حفظ میکند. به منظور نمایش اثربخشی الگوریتم EKF پیشنهادی، عملکرد نویززدایی آن روی سیگنالهای مستخرج از پایگاه دادهی ریتم سینوس نرمال MIT-BIH (NSRDB) در حضور دو نوع نویز غیرایستای مختلف (نویز صورتی مصنوعی و نویز آرتیفکت ماهیچهی واقعی) ارزیابی شده است. نتایج ارزیابیها نشان داده که از منظر معیارهای بهبود SNR و MSEWPRD، چهارچوب EKF پیشنهادی در این مقاله عملکرد بهتری نسبت به چهارچوب EKF استاندارد در محیطهای غیرایستا دارد.
پردازش سیگنالهای حیاتی
حسام احمدی؛ عمادالدین فاطمیزاده؛ علی مطیع نصرآبادی
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1399، ، صفحه 235-249
چکیده
تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی روشی غیرتهاجمی برای بررسی عملکرد مغز از طریق نوسانات فرکانس پایین سیگنالهای وابسته به سطح اکسیژن خون میباشد. آنالیز عملکردی شبکههای مغزی بر پایهی سریهای زمانی تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی معمولا با استفاده از محاسبهی ضریب همبستگی پیرسون بین نواحی مختلف مغز انجام میشود. ...
بیشتر
تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی روشی غیرتهاجمی برای بررسی عملکرد مغز از طریق نوسانات فرکانس پایین سیگنالهای وابسته به سطح اکسیژن خون میباشد. آنالیز عملکردی شبکههای مغزی بر پایهی سریهای زمانی تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی معمولا با استفاده از محاسبهی ضریب همبستگی پیرسون بین نواحی مختلف مغز انجام میشود. از آنجا که همبستگی پیرسون ارتباطات خطی را آشکار ساخته و در مورد همبستگیهای غیرخطی محدودیت دارد، در این تحقیق با استفاده از روش کرنل ارتباطات عملکردی غیرخطی در دادههای تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی بیماران آلزایمر مورد ارزیابی قرار گرفته است. روش کرنل با افزایش بعد فضا و انجام محاسبات در فضای جدید که معادل رابطهی غیرخطی در فضای اولیه است، امکان ارزیابی ارتباطات عملکردی غیرخطی را فراهم میسازد. برای ساخت گرافهای وزندار بدون جهت از توابع کرنل مختلف با پارامترهای گوناگون استفاده شده، سپس ویژگیهای سراسری گراف از جمله درجه، قدرت، طول مسیر مشخصه، ماژولاریتی، جهان کوچک و بهرهوری محاسبه شده و آنالیز آماری غیرپارامتری جایگشتی انجام میشود. نتایج آنالیز آماری نشان میدهد که همبستگی به دست آمده از روش کرنل در مقایسه با همبستگی پیرسون تمایز بیشتری بین گروه بیمار و کنترل ایجاد کرده که میتواند به دلیل وجود ارتباطاتی غیرخطی باشد که روش پیرسون قادر به آشکارسازی آنها نیست. همچنین در بین توابع کرنل مختلف بیشترین تمایز آماری هنگام استفاده از کرنل چندجملهای درجهی سوم حاصل شده است. به منظور حصول اطمینان، از طبقهبند ماشین بردار پشتیبان با کرنلهای مختلف نیز استفاده شده که بیشترین صحت طبقهبندی برابر با 79/0±68/98% به دست آمده است. آنالیز شبکهی حالت پایه نیز با روش کرنل و پیرسون انجام شده که در آن روش کرنل تفاوت آماری معنیدار بیشتری نشان داده است. شایان ذکر است که نواحی آنگولار راست و چپ که جزئی از شبکهی حالت پایه هستند با هیچ کدام از دو روش تمایزی نشان نداده و میتوان نتیجه گرفت که بیماری آلزایمر بر ارتباط عملکردی این نواحی تاثیر چندانی ندارد.
مهندسی پزشکی شناختی
زهرا سلطانیفر؛ حمید بهنام؛ آناهیتا خرمی بنارکی؛ مجتبی خدادادی؛ بهنوش حامدعلی؛ علی گلبازی مهدیپور
دوره 15، شماره 3 ، آذر 1400، ، صفحه 235-246
چکیده
تفاوت الگوی خیرگی چشم در اختلالات طیف اتیسم مشاهده میشود. مطالعات حرکات چشم در افراد دارای اتیسم، نشان دهندهی تفاوت در الگوی خیره شدن به چشم و دهان نسبت به گروههای کنترل است. با این حال یافتهها تا به امروز متناقض بوده و در حالی که مطالعات پیشین در مورد خیره شدن چشم در افراد دارای اتیسم در حال گسترش است، هنوز هم به نظر میرسد ...
بیشتر
تفاوت الگوی خیرگی چشم در اختلالات طیف اتیسم مشاهده میشود. مطالعات حرکات چشم در افراد دارای اتیسم، نشان دهندهی تفاوت در الگوی خیره شدن به چشم و دهان نسبت به گروههای کنترل است. با این حال یافتهها تا به امروز متناقض بوده و در حالی که مطالعات پیشین در مورد خیره شدن چشم در افراد دارای اتیسم در حال گسترش است، هنوز هم به نظر میرسد یافتهها یکپارچگی ندارند. در این مقاله ردیابی چشم در پردازش چهره برای 25 نوجوان دارای اتیسم و 25 نوجوان از گروه کنترل مورد بررسی قرار گرفته است تا هرگونه تمرکز غیرعادی در مناطق صورت بررسی شده و بهترین نتایج در این خصوص به دست آید. تکلیف طراحی شده شامل تصاویری استاندارد از حالات احساسی چهرهی زن و مرد (گردی صورت) در حالت خشم، تعجب، شادی، ناراحتی و خنثی بوده که افراد پس از نگاه کردن به این چهرهها، در حالی که ردیاب چشم اطلاعات مربوطه را ثبت کرده باید حالت احساسی نمایش داده شده را توسط صفحه کلید اختصاصی انتخاب کنند. طبقهبند منتخب Boosted Trees Ensemble توانسته است با استفاده از ویژگیهای مرتبط با مجموع دادههای دریافتی از ردیابی چشم در تقسیمبندی صورت به 8 ناحیه (پیشانی، چشم راست و چپ، گونهی راست و چپ، بینی، دهان و چانه) با دقت 31/83% دو گروه اتیسم و کنترل را از یکدیگر جدا کند. همچنین در بررسی اجزای صورت، چشم چپ، گونهی چپ، گونهی راست و چشم راست، به ترتیب با دقتهای 18/84% ، 85/83%، 73/82% و 25/81% بیشترین تفکیک را با استفاده از طبقهبند خانوادهی Boosted Trees بین دو گروه ایجاد کردهاند. الگوهای غیرطبیعی در خیره شدن چشم میتواند بسیار حائز اهمیت باشد چرا که نشانگر زیستی از وضعیتی است که میتواند برای تشخیص زودهنگام مورد استفاده قرار گیرد. همچنین میتواند راهنمایی برای پژوهشگران باشد تا بر اساس نتایج حاصل از این مقاله، به طراحی بازی شناختی با هدف بهبود تعاملات اجتماعی از طریق تقویت تماس چشمی برای افراد دارای اختلال اتیسم بپردازند.
پردازش سیگنالهای حیاتی
هادی گرایلو
دوره 15، شماره 3 ، آذر 1400، ، صفحه 247-262
چکیده
امروزه قلبشنوایی یکی از راههای مهم و موثر در پایش بیماریهای قلبی است. با پیشرفت تکنولوژی و تسهیل انجام دورمراقبتی از یک سو و افزایش نیاز به ضبط باکیفیت و طولانیمدت سیگنال صوتی قلب (PCG) از سوی دیگر، حجم دادههای تولید شده افزایش پیدا کرده و بنابراین ذخیرهسازی و انتقال این سیگنالها با مشکل روبهرو شده است. این امر به نوبهی ...
بیشتر
امروزه قلبشنوایی یکی از راههای مهم و موثر در پایش بیماریهای قلبی است. با پیشرفت تکنولوژی و تسهیل انجام دورمراقبتی از یک سو و افزایش نیاز به ضبط باکیفیت و طولانیمدت سیگنال صوتی قلب (PCG) از سوی دیگر، حجم دادههای تولید شده افزایش پیدا کرده و بنابراین ذخیرهسازی و انتقال این سیگنالها با مشکل روبهرو شده است. این امر به نوبهی خود اهمیت و ضرورت استفاده از روشهای کارآمد فشردهسازی این نوع سیگنالها را نشان میدهد. این روشها باید میزان فشردهسازی بالا داشته و در عین حال کیفیت سیگنال و اطلاعات کلینیکی مهم را تا حد ممکن حفظ کنند. در این مقاله یک روش فشردهسازی با اتلاف برای سیگنالهای PCG که با نرخ نمونهبرداری نسبتا بالا ضبط شده پیشنهاد شده است به طوری که قادر به کنترل نسبی کیفیت سیگنال فشرده شده باشد. این روش مبتنی بر دو تکنیک نمونهکاهی دومرحلهای و انطباق الگو است. تکنیک پیشنهادی نمونهکاهی دومرحلهای موجب افزایش میزان فشردهسازی و کاهش حجم محاسبات میشود. تکنیک انطباق الگو نیز قادر به کاهش تزاید بیندورهای و بنابراین افزایش میزان فشردهسازی است. نتایج شبیهسازی روش پیشنهادی روی دو پایگاه دادهی دانشگاه میشیگان و دانشگاه واشنگتن نشان داده که نمونهکاهی دومرحلهای و انطباق الگو سهم زیادی در افزایش میزان فشردهسازی دارند. کارایی روش پیشنهادی طبق معیارهای PRD و CR ارزیابی شده و با نتایج چند روش موجود مورد مقایسه قرار گرفته است. در این ارزیابی به ازای محدودهی 5%PRD≤، مقدار CR برای پایگاه دانشگاه میشیگان بین 2500 تا 3900 و برای پایگاه دانشگاه واشنگتن بین 2500 تا 4125 به دست آمده است. همچنین نتایج حاصل از اعمال روش پیشنهادی روی پایگاه دادهی پاسکال نشان داده که کارایی روش پیشنهادی تا حد زیادی به کیفیت و یکنواختی سیگنالهای PCG ورودی بستگی دارد.
مهندسی مغز و اعصاب
غزاله سلیمانی؛ مهرداد ساویز؛ فرزاد توحیدخواه؛ حامد اختیاری
دوره 14، شماره 3 ، مهر 1399، ، صفحه 251-266
چکیده
تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای (tDCS) پرکاربردترین روش تحریک غیرتهاجمی مغز بوده که چالش اساسی آن تفاوتهای بین فردی گزارش شده در پاسخ به این تحریک میباشد. یکی از منابع ایجاد این اختلافها تفاوت در توزیع میدان الکتریکی بوده که به دلیل تفاوت در ساختارهای مغزی ایجاد میشود. شواهد نشان میدهد که میدان ناشی از tDCS میتواند ...
بیشتر
تحریک الکتریکی جریان مستقیم فراجمجمهای (tDCS) پرکاربردترین روش تحریک غیرتهاجمی مغز بوده که چالش اساسی آن تفاوتهای بین فردی گزارش شده در پاسخ به این تحریک میباشد. یکی از منابع ایجاد این اختلافها تفاوت در توزیع میدان الکتریکی بوده که به دلیل تفاوت در ساختارهای مغزی ایجاد میشود. شواهد نشان میدهد که میدان ناشی از tDCS میتواند فعالیتهای مغزی را تحت تاثیر قرار داده و باعث ایجاد تغییر در رفتار گردد اما ارتباط بین توزیع میدان و فعالیتهای مغزی هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است. از این رو در این مطالعهی متقاطع دوسو کور، tDCS با شدت 2 میلیآمپر به قشر پیشپیشانی 14 فرد وابسته به متآمفتامین اعمال شده و برای تعیین توزیع میدان و مشاهدهی فعالیت مغزی در پاسخ به نشانههای مواد، تصویر تشدید مغناطیسی ساختاری و عملکردی قبل و بعد از تحریک ثبت شده است. تحریک الکتریکی برای هر فرد یک مرتبه به صورت واقعی و یک مرتبه به صورت غیرواقعی (با فاصلهی حداقل یک هفته) انجام شده است. با استفاده از مدلهای سر مبتنی بر روشهای المان محدود برای نمایش توزیع میدان شبیهسازی شده و آنالیز گروهی نشان داده شده که بیشترین میدان در ناحیهی پیشپیشانی ایجاد شده (07/0±3424/0) و توزیع مکانی میدان در بین افراد متفاوت بوده است. دادههای کارکردی حاکی از آن بوده که در تفاوت بین پاسخ به نشانههای مواد و تصاویری که مربوط به مواد نیستند، تحریک واقعی در مقایسه با تحریک غیرواقعی فعالیت مغزی را در چین گیجگاهی فوقانی و قشر کمربندی خلفی کاهش داده (0001/0p<) اما همبستگی معناداری بین شدت میدان و تغییرات فعالیت مغزی به دست نیامده است. در این مطالعه یک روش کار برای ترکیب مدلهای سر با اطلاعات مربوط به عملکرد مغز ارائه شده که تاکنون مورد بررسی قرار نگرفته و میتواند دریچهای رو به درک بهتر مکانیسم اثر tDCS به شمار آید.
بیومکانیک دندان
پدرام اخلاقی؛ ستاره خورشیدپرست؛ غلامرضا روحی
دوره 15، شماره 3 ، آذر 1400، ، صفحه 263-277
چکیده
امروزه موفقیت و شکست روش درمانی ایمپلنتگذاری، میتواند تحت تاثیر پایداری اولیهی ایمپلنت باشد. پایداری اولیه عبارت است از ظرفیت تحمل سازهی ایمپلنت-استخوان در برابر بارهای وارده، بدون ایجاد آسیبهای جبرانناپذیر بر استخوان مجاور، که سبب شل شدن ایمپلنت و شکست فرایند ایمپلنتگذاری میشود. هدف این مطالعه توسعهی یک مدل ...
بیشتر
امروزه موفقیت و شکست روش درمانی ایمپلنتگذاری، میتواند تحت تاثیر پایداری اولیهی ایمپلنت باشد. پایداری اولیه عبارت است از ظرفیت تحمل سازهی ایمپلنت-استخوان در برابر بارهای وارده، بدون ایجاد آسیبهای جبرانناپذیر بر استخوان مجاور، که سبب شل شدن ایمپلنت و شکست فرایند ایمپلنتگذاری میشود. هدف این مطالعه توسعهی یک مدل میکروالمان محدود (μFE) اعتبارسنجی شده با دادههای آزمون مکانیکی برونتنی، به منظور بررسی پایداری اولیه از طریق اندازهگیری سفتی و بار نهایی سازهی ایمپلنت-استخوان در بارگذاری-باربرداری فشاری دورهای است. پس از آمادهسازی نمونهی استخوان-ایمپلنت، آزمون مکانیکی بارگذاری-باربرداری فشاری دورهای به شکل شبهاستاتیک، با نرخ 0024/0 mm/s به صورت مرحله به مرحله و جابهجایی-کنترل از دامنهی 04/0 تا 28/1 میلیمتر به سازهی استخوان-ایمپلنت اعمال شده است. سپس منحنی نیرو-جابهجایی به همراه سفتی سازه در هر جابهجایی اعمالی محاسبه شده است. پیش از اعمال بار، از استخوان تصاویر میکروسیتی گرفته شده و یک مدل μFE بر مبنای شرایط مرزی و بارگذاری-باربرداری آزمون مکانیکی ایجاد شده و منحنی نیرو-جابهجایی سازه استخراج گردیده است. در نهایت منحنی نیرو-جابهجایی پیشبینی شده توسط مدل μFE با منحنی نیرو-جابهجایی به دست آمده از آزمون برونتنی مقایسه شده و مدل μFE اعتبارسنجی شده است. نتایج نشان داده است که منحنی نیرو-جابهجایی پیشبینی شده توسط مدل μFE، تطابق قابل قبولی با نتایج حاصل از آزمون تجربی دارد. مدل μFE ارائه شده در این مطالعه، توانایی نشان دادن پاسخ کلی سازهی استخوان-ایمپلنت را در تغییر شکلهای بزرگ داشته و میتواند به عنوان ابزاری در جهت بهبود طراحی ایمپلنتهای دندانی با رویکرد افزایش پایداری اولیه در ایمپلنتهای دندانی بدون درنگ بارگذاری شده مورد استفاده قرار گیرد.