ORIGINAL_ARTICLE
طراحی تراگردان به منظور متمرکز کردن امواج فراصوتی برای گرما درمانی بافت های سرطانی
در این تحقیق، نحوه تمرکز امواج فرا صوتی به منظور گرما درمانی بافت های سرطانی مورد مطالعه قرار گرفته و عمل تراگردانی به منظور تمرکز امواج توسط سلول های پیزوالکتریک در کانون سرطان معرفی شده است. با محاسبه میزان انرژی متمرکز شده توسط حل عددی معادله فشار آکوستیک به وسیله انتگرال ریلی، مناسب ترین آرایش فضایی برای تمرکز انرژی ارایه می شود. برای کنترل مسیر درمان از طریق حل عددی معادله بیو- هیت نحوه توزیع فضایی انرژی گرمایی در ناحیه مورد درمان مورد توجه قرار گرفته و با انتخاب سرطان دهانه رحم به عنوان نمونه، نتایج حاصل از شبیه سازی تمرکز امواج فرا صوتی ارایه شده است.
https://www.ijbme.org/article_13481_4d992d1064d75415c546f42c658d9484.pdf
2007-05-22
1
8
10.22041/ijbme.2007.13481
امواج فرا صوتی
گرما درمانی
معادله فشار آکوستیک
معادله بیو - هیت
روش اجزای محدود
فرزان
قالیچی
fghalichi@sut.ac.ir
1
دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی برق، گروه مهندسی پزشکی
LEAD_AUTHOR
سهراب
بهنیا
2
گروه فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارومیه
AUTHOR
[1] Sauer A, Wallgren A, Kurtz JM; Adjuvant radiotherapy after breast conserving surgery for breast cancer; European Journal of cancer 2000; 36: 1073.
1
[2] Hubeer RE, Peter WJ, Jurgen R, Ralf S, Ioannis S, Hans-Peter S, Hans-Joachim VF, Dietrich F, Michael W, Jurgen D; A new non-invasive approach in breast cancer therapy using magnetic resonance imagingguided focused ultrasound surgery; Cancer Reasearch 2001; 61: 8441-8447.
2
[3] Kaufma CS, Bachman B, Littrup PJ; Office-based ultrasound guided cryoablation of breast fibroadenomas; AM J Surg 2002; 184: 394-400.
3
[4] Chen L, Bouley D, Yuh E, Arceuil HD, Butts K; Comparison of focused ultrasound tissue damage on MRI and histology in rabbit brain; Journal of Magnetic Imaging 1999; 10: 146.
4
[5] Germain D, Chevallier P, Laurent A, Saint-Jalmes H; MR monitoring of tumor thermal therapy; Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine 2001; 13: 47-59.
5
[6] Tanaka R, Kim CH, Yamada N, Saito Y; Radiofrequency hyperthermia for malignant brain tumors: preliminary results of clinical trials; Neurosurgery 1987; 21: 478-483.
6
[7] Terada N, Aoki Y, Ichioka K, Maisuta Y, Arai Y; Microwave thermotherapy for benign prostatic hyperplasia with the Dornier Urowave: Response durability and variables potentially predicting response; Adult Urology, 2001; 701.
7
[8] Whelan WM, Chun P, Chain L, Sherar MD, Vitkin IA; Laser thermal therapy: Utility of intersititial fluence monitoring for locating optical sensors; Phys Med Biol 2001; 46: 91.
8
[9] Haemmerich DG, PhD Thesis; finite element modeling of hepatic radio frequency ablation; University of Wisconsin-Madison 2000.
9
[10] Fatemi F, Greenleaf JF; Probing the dynamics of tissue at low frequencies with the radiation force of ultrasound; Phys Med Biol 2000; 45: 1449.
10
[11] Lu B, Yang R, Lin W, Cheng K, Wang C, Kuo T; Theoretical study of convergent ultrasound hyperthermia for treating bone tumors; Medical Engineering & Physics 2000; 22: 253.
11
[12] Behrens S, Spengos K, Daffertshofer M, Schroeck H, Demplfle CE, Hennerici M; Potential use of therapeutic ultrasound in ischemic stroke treatment; Ultrasound in Med & Biol 2001; 27: 1683.
12
[13] Speed CA; Therapeutic ultrasound in soft tissue lesions; Rheumatology 2001; 40: 1331.
13
[14] Kluiwstra J, McGough D, Hamilton M, Donnell O, Cain A; Therapeutic Ultrasound Phased Arrays: Practical Consideration and Design Strategies: SPIE 1997.
14
[15] Kinsler LE, Frey AR, Coppens AB, Sanders JV; Fundamentals of Acoustics, John Willy & Sons, 1982.
15
[16] Gelet JY, Chapelon C, Pangaud, Lanse Y; Local prostate cancer by transrectal high intensity focused ultrasound (HIFU): preliminary results after 113 procedures in 50 patients; J Urol 1999; 161: 156-162.
16
[17] Hill CR, Haar GR; Review article: High intensity focused ultrasound potential for cancer treatment; Br J Radiol 1995; 68: 1296-1303.
17
[18] O'Neil TJ; Theory of focusing radiators; Acoust Soc Am 1949; 516.
18
[19] Pierce AD; Acoustics: An introduction to its physical principles and applications; Acoustical Society of America 1994.
19
[20] Wells PNT; Biomedical Ultrasonics; Academic Press Inc, 1977.
20
[21] Haar GR; Ultrasonic contrast agents: safety considerations reviewed; European Journal of Radiology 2002; 41: 217.
21
[22] Penns HH; Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm; J. Appl. Physiology 1948; 1: 93.
22
[23] Stanczyk M, Telega JJ; Modelling of heat transfer phenomena during cementation of femoral prosthesis; Acta of Bioengineering and Biomechanics 2002; 4: 247-248.
23
[24] Deuflhard P, Weiser M, Seebass M; A New Nonlinear Elliptic Multilevel FEM in Clinical Cancer Therapy Planning; Comput Visual Sci 3 2000; 115-120.
24
[25] Kolios MC, Sherar MD, Hunt JW; Blood flow cooling and tissue lesion formation; Medical Physics 1996; 23: 1287-1298.
25
[26] Chato JC; Fundamental of Bioheat Transfer in: Thermal Dosimetry and Treatment Planning, Springer- Verlag, 1991.
26
[27] Guy AW, CK Chou; Hyperthermia in cancer therapy: Gk Hall Medical Publishers, 1983; 279.
27
ORIGINAL_ARTICLE
تحلیل جریان و انتقال حرارت در ویسکومتر همورئولوژیکی با استفاده از شبیه سازی به روش دینامیک سیالات محاسباتی
خون یکی از سیالات مهم در بدن انسان است. از این رو، اندازه گیری ویسکوزیته و دیگر خواص آن می تواند در تشخیص بیماری های مختلف سیستم قلب و عروق کمک شایانی نماید. در این تحقیق، جریان خون در ویسکومتر نوع استوانه های هم مرکز، به عنوان یک دستگاه مناسب در اندازه گیری ویسکوزیته خون، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. خون به دو صورت سیال نیوتنی و غیر نیوتنی فرض گردیده است. با اعمال شرایط چرخش متعدد به بررسی دقیق جریان خون پرداخته شد. تشکیل جریان کوئت مابین دو استوانه و اثر انتهایی بررسی شده و سرعت مناسب چرخش تخمین زده شده است. برای به دست آوردن مقدار صحیح گشتاور تلاش گردید تا از تشکیل چرخه های تیلر جلوگیری شود. نتایج نشان داد که این چرخه ها به اندازه اثر جریان انتهایی حایز اهمیت نیستند. چگونگی ثابت نگه داشتن دمای خون توسط حمام گرمایی و تاثیر عوامل موجود نظیر دبی جرمی سیال ورودی به روش عددی مورد بررسی قرار گرفته است.
https://www.ijbme.org/article_13482_3523b4c73b52a47742cd42be658c7322.pdf
2007-05-22
9
17
10.22041/ijbme.2007.13482
ویسکوزیته خون
ویسکومتر
سیال غیرنیوتنی
جریان کوئت
کنترل دما
چرخه های تیلر
ناصر
فتورائی
nasser@aut.ac.ir
1
آزمایشگاه تحقیقاتی مکانیک سیالات بیولوژیکی، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
LEAD_AUTHOR
مجتبی
قلی پورسمرغاوه
2
AUTHOR
[1] پاشایی ع، فتورائی ن؛ پیشنهاد یک ویسکومتر همورئولوژیک مغناطیسی؛ ششمین کنفرانس مهندسی ساخت و تولید ایران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1382.
1
[2] Sangho K, Young IC; A new method for blood viscosity measurement; J Non-Newtonian Fluid Mech 2000; 94: 47–56.
2
[3] Sangho K; A study of non-Newtonian viscosity and yield stress of blood in a scanning capillary-tube rheometer; PhD Thesis; Drexel University; December 2002.
3
[4] Stamos TD, Rosenson RS; Low high density lipoprotein levels are associated with an elevated blood viscosity; Atherosclerosis 1999; 146:161–165.
4
[5] Barre`s C, Leblanc JL; Test apparatus recent developments in shear rheometry of uncured rubber compounds I. Design, construction and validation of a sliding cylinder rheometer; Polymer Testing 2000; 19: 177– 191.
5
[6] Hoummady M, Bastien F; Acoustic wave viscometer; Rev Sci Instrum 1991; 62:8 1999–2003.
6
[7] Kokal SL, Habibi B, Maini B; Novel capillary pulse viscometer for non-Newtonian fluids; Rev Sci Instrum 1996; 67(9): 3149–3157.
7
[8] Wehbeh EG, Ui TJ, Hussey RG; End effects for the falling cylinder viscometer; Phys Fluids A 1993; 5(1): 25–33.
8
[9] Martin B, Xu XI; Shear flow in a two-dimensional Couette cell: A technique for measuring the viscosity of free-standing liquid films; Rev Sci Instrum 1995; 66(12): 5603–5608.
9
[10] Donnelly RJ, LaMar MM; Absolute measurement of the viscosity of classical and quantum fluids by rotating-cylinder viscometers; Physical Review A 1987; 36(9): 4507–4510.
10
[11] Kobayashi H, Nashima T, Okamoto Y, Kaminaga F; End effect in a coaxial cylindrical viscometer; Rev Sci Instrum 1991; 62(11): 2748–2750.
11
[12] Tritton DJ; Physical Fluid Dynamics; 2nd Ed, Oxford Science, 1998.
12
[13] Chow AW, Sinton SW; Iwamiya JH, Stephens TS; Shear-induced particle migration in Couette and parallel-plate viscometers: NMR imaging and stress measurements; Phys Fluids 1994; 6(8): 2561–2576.
13
[14] Kim I, Irvine TF; Park NA; Experimental study of the velocity field around a falling needle viscometer; Rev Sci Instrum 1994; 65(1): 224–228.
14
[15] Ferziger JH, Peric M; Computational methods for fluid dynamics; 2nd Ed, Springer, 1999.
15
[16] شیخی نارانی م؛ رئولوژی، بررسی خواص جریان، انتقال حرارت و اختلاط سیالات غیرنیوتنی؛ جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1371.
16
[17] Panton RL; Incompressible Flow; 2nd Ed, John Wiley & Sons Inc, 1996.
17
[18] FLUENT V5.0 User’s Guide; FLUENT Inc; Lebanon, NH, USA, 2000. Chou; Hyperthermia in cancer therapy: Gk Hall Medical Publishers, 1983; 279.
18
ORIGINAL_ARTICLE
چسبندگی باکتری اشرشیاکلی در شرایط آزمایشگاهی به سطح پلی اتیلن ترفتالات تابش دیده با لیزرهای دی اکسید کربن و کریپتون فلوئوراید
اخیرا مطالعاتی در زمینه توسعه روش های جدید برای افزایش چسبندگی باکتریایی روی سطوح پلیمری وجود دارد که در کاربرد های بیولوژیکی از جمله بیوسنسور های پایه سلولی استفاده می شوند. در این مطالعه، سطح فیلم پلی اتیلن ترفتالات (PET) در معرض نور لیزر های اکسایمر کریپتون فلوئوراید (KrF) و دی اکسید کربن (CO2) ضربه ای قرار گرفت و رفتار چسبندگی باکتری اشرشیاکلی (E-coli K-12) روی سطوح پرتو دهی شده در شرایط آزمایشگاهی (in virto) بررسی شد. تغییرات خواص سطح PET حاصل از پرتو دهی لیزر، توسط میکروسکوپ الکترونی رویشی (SEM) و اندازه گیری زاویه تماس مشخص شد. نتایج نشان داد که آمایش لیزری باعث تغییر مورفولوژی و همچنین آبدوستی سطح PET می شود. تعداد باکتری های E-coil K-12 که به سطح PET چسبیده بودند به طور کمی توسط رنگ آمیزی فلورسنت، مشاهدات میکروسکوپی و شمارش از طریق نرم افزار Image Proplus بررسی شد. نتایج نشان داد که تعداد باکتری های E-coil K-12چسبیده به سطوح پرتو دهی شده با لیزر های کریپتون فلورئورید و دی اکسید کربن در مقایسه با سطوح اصلاح نشده افزایش یافت.
https://www.ijbme.org/article_13483_5619b6a504c8d1dd31bf83510097d197.pdf
2007-05-22
19
27
10.22041/ijbme.2007.13483
لیزر کریپتون فلوئورید
لیزر دی اکسیدکربن
آمایش لیزری
پلی اتیلن تر فتالات
چسبندگی باکتریایی
روح اله
مهدی نوازمقدم
1
دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
AUTHOR
حمید
میرزاده
h.mirzadeh@ippi.ac.ir
2
دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر - پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران
LEAD_AUTHOR
مرتضی
دلیری جوپاری
3
مرکز تحقیقات مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی
AUTHOR
علیرضا
زارع
4
پژوهشگاه لیزر، سازمان انرژی اتمی ایران
AUTHOR
[1] Hunt JA; Quantifying the soft tissue response to implanted materials; Biomaterials 1995; 16(3): 167– 170.
1
[2] Wimmer RF, Waddell E, Barker SLRB, Suggs A, Locascio LE, Love BJ, Love NG; Development of an Upset Early Warning Device to Predict Defloculation Events; Proceedings of the Water Environment Federation Conference and Exposition 2001.
2
[3] Love NG, Love BJ, Meehan K; Live cell biosensor to detect presence of biochemical toxins in water supply; IDHS Research Summit 2003.
3
[4] Ikada Y; Surface modification of polymers for medical applications; Biomaterials 1994; 15(10): 725–736.
4
[5] Van Loosdrecht MCM, Norde W, Schraa G, Zehnder AJB; The role of bacterial cell wall hydrophobicity in adhesion; Applied and Enviromental Microbiology1987; 53(8): 1893–1897.
5
[6] Dekker A, Beugeling T, Bantjes A, Feijen J, Van Aken WG; Adhesion of endothelial cells and adsorption of serum proteins on gas plasma-treated PTFE; Biomaterials 1991; 12: 130–138.
6
[7] Dadsetan M, Mirzadeh H, Sharifi-Sanjani N, Daliri M; Cell behaviors on laser surface-modification polyethylene terephthalate in vitro; Journal of Biomedical Materials Research 2001; 57: 183–189.
7
[8] Mirzadeh H, Katbab AA, Khorasani MT, Burford RP, Gorgin E, Golastani A; Cell attachment to laserinduced AAm and HEMA grafted ethylene propylene rubber as biomaterial: in vivo study; Biomaterials 1995; 16: 642–648.
8
[9] Mirzadeh H, Katbab AA, Burford RP; CO2-pulsed laser induced surface grafting of acryl-amide onto ethylene propylene rubber (EPR); Radiat Phys Chem 1993; 41: 467–470.
9
[10] Mirzadeh H, Katbab AA, Burford RP; CO2-Laser Graft Copolymerization of HEMA and NVP onto Ethylene- Propylene Rubber (EPR) as Biomaterial; Radiat Phys Chem1995; 46: 859–862.
10
[11] Khorasani MT, Mirzadeh H, Sammes PG; Laser induced surface modification of polydimethylsiloxane as a super hydrophobic material; Radiat Phys Chem 1996;47: 881–888.
11
[12] Lazare S, Hoh PD, Baker JM, Srinivasan R; Controlled modification of organic polymer surface by continuous wave farultraviolet (185nm) and pulsed-laser (193nm) radiation: XPS studies; J Am Chem Soc 1984; 106: 4288–4290.
12
[13] Khosroshahi ME, Karkhaneh A, Orang F; A comparative study of chop-wave and super pulse CO2 laser surface modification of Polyurethane; Iran Polymer Journal (ISI) 2004;13: 503.
13
[14] Khosroshahi ME, Dyer PE; Ablation mechnism of organic polymers using UV and IR lasers; Iranian Journal of Polymer Science and Tech 1995; 8:161.
14
[15] Watanabe H, Takata T, Tsugo M; Polymer surface modification due to excimer laser radiation-chemical and physical changes in the surface structure of poly(ethylene terephthalate); Polym Int 1993; 31: 247–250.
15
[16] Lazare S; Surface amorphization of Mylar films with excimer laser radiation above and below ablation threshold: ellipsometric measurements; Journal of Applied physics 1993; 74: 4953–4957.
16
[17] Dyer PE, Oldershaw GA, Sidhu J; CO2 laser ablative etching of polyethylene terephthalate. Appl Phys B 1989; 48: 489–493.
17
[18] Mirzadeh H, Dadsetan M; Influence of laser surface modifying of polyethylene terphthalate on fibroblast cell adhesion; Radiat Phys Chem 2003; 67: 381–385.
18
[19] Dadsetan M, Mirzadeh H, Sharifi-Sanjani N,Salehian P; In vitro studies of platelet adhesion on laser-treated polyethylene terephthalate surface; Biomaterials 2000; 21: 540–546.
19
[20] Mirzadeh H, Bagheria SH; Comparison of the effect of excimer laser irradiation and RF plasma treatment on polystyrene surface, Radiation Physics and Chemistry 2007; 76: 1435–1440.
20
[21] Khorasani M, Mirzadeh H; Laser Surface Modification of Silicone Rubber to Reduce Platelet Adhesion; Journal of Biomaterials Science Polymer Edition 2005; 15: 59–72.
21
[22] Mirzadeh H, Amanpour S, Ahmadi H; Long Term Evaluation of Laser-Treated Silicone (LTS) Membrane as a Pericardial Substitute: In Vivo Study, Journal of Long–Term Effects of Medical Implants 2005; 15: 347–353.
22
[23] Kokai F, Saito H, Fujioka T; Characterization of polymer surface after KrF laser ablation by infrared spectroscopy; Macromolecules 1990; 23: 674–676.
23
[24] Dyer PE, Sidhu J; Excimer laser ablation and thermal coupling efficiency to polymer films; J Appl Phys 1985; 57(4): 1420.
24
[25] Andrew JE, Dyer PE, Foster D, Key PH; Direct etching of polymeric materials using a XeCl laser; Appl Phys Lett 1983; 43: 717–719.
25
[26] Knittel D, Kesting W, Schollmeyer E; Surface structuring of synthetic fibers by UV laser irradiation; Polym Int 1997; 43: 240–250.
26
[27] Dadsetan M, Mirzadeh H, Sharifi-Sanjani N; Effect of CO2 laser radiation on the surface properties of polyethylene terephthalate; Radiat Phys Chem 1999; 56: 597–604.
27
[28] Saito N, Yamashita S, Matsuda T; Laser-irradiation induced surface graft polymerization method; J Polym Sci 1997; 35: 747–754.
28
[29] Lee JH, Jung HW, Kang IK, Lee HB; Cell behavior on polymer surfaces with different functional groups; Biomaterials 1994; 15: 705–711.
29
[30] Faid1 K, Voicu1 R, Bani-Yaghoub M, Tremblay R, Mealing G, Py C, Barjovanu R; Rapid fabrication and chemical patterning of polymer microstructures and their applications as a platform for cell cultures, Biomedical Microdevices 2005; 7: 179–184.
30
ORIGINAL_ARTICLE
شناسایی پارامترهای یک مدل غیرخطی از سیستم همودینامیک در تصویربرداری عملکردی تشدید مغناطیسی
در این تحقیق، پارامتر های یک مدل غیر خطی از سیستم همودینامیک معروف به مدل بالون به منظور تحلیل تصاویر تصویر برداری عملکردی تشدید مغناطیسی (fMRI) مورد شناسایی و ارزیابی قرار گرفته است. برای تخمین پارامتر های این مدل از دو روش استفاده شد. در این روش ها ابتدا واکسل هایی که سری های زمانی آنها حاوی فعالیت عصبی (ایجاد شده در اثر تحریک) هستند، شناسایی می گردد. سپس برای سری زمانی هر واکسل، پارامتر های مدل بالون یک بار با استفاده از روش «تندترین شیب» و یک بار با استفاده از الگوریتم ژنتیک تخمین زده می شوند. روش های پیشنهادی فوق روی داده های واقعی تصویربرداری عملکردی تشدید مغناطیسی به کار گرفته شد و شناسایی سیستم غیرخطی بالون برای واکسل های مختلف مغز توسط آنها انجام گرفت. دقت این شناسایی ها با مقایسه خروجی مدل حاصل و سری زمانی هر واکسل (داده واقعی) نشان داده شد. همچنین نتایج تخمین پارامتر با روش های پیشنهادی و نتایج حاصل از شناسایی سیستم به وسیله کرنل های ولترا که در سایر تحقیقات انجام شده است، کاملا سازگار بود. از این رو روش های پیشنهادی با احتراز از پیچیدگی های تحلیل نظری و با سرعت قابل قبول (به ویژه روش تندترین شیب) می توانند شناسایی سیستم را با بکارگیری روش های عددی انجام دهند.
https://www.ijbme.org/article_13484_53c5e5e2ef28cc22167aa0ff54ad7c32.pdf
2007-05-22
29
37
10.22041/ijbme.2007.13484
تصویربرداری عملکردی تشدید مغناطیسی (MRI)
سیستم همودینامیک مغزی
شناسایی سیستم
مدل بالون
مدل غیرخطی
سید محمد
شمس
1
قطب علمی کنترل و پردازش هوشمند، دانشکده برق و کامپیوتر، پردیس دانشکدههای فنی، دانشگاه تهران - گروه پردازش سیگنال و تصویر، پژوهشکده علوم شناختی، پژوهشگاه دانشهای بنیادی
AUTHOR
غلامعلی
حسینزاده
ghzadeh@ut.ac.ir
2
قطب علمی کنترل و پردازش هوشمند، دانشکده برق و کامپیوتر، پردیس دانشکدههای فنی، دانشگاه تهران - گروه پردازش سیگنال و تصویر، پژوهشکده علوم شناختی، پژوهشگاه دانشهای بنیادی
LEAD_AUTHOR
محمد مهدی
کریمی
3
قطب علمی کنترل و پردازش هوشمند، دانشکده برق و کامپیوتر، پردیس دانشکدههای فنی، دانشگاه تهران
AUTHOR
[1] حسینزاده غلامعلی، تشخیص فعالیت در تصویرنگاری عملکردی تشدید مغناطیسی با استفاده بهینه از اطلاعات مکانی، رساله دکتری، دانشکده فنی دانشگاه تهران، اسفند 1381.
1
[2] Cohen MS; Parametric analysis of fMRI data using linear systems methods; NeuroImage 1997; 6:93–103.
2
[3] Bandettini PA, Cox RW; Event-related fMRI contrast when using constant inter stimulus interval: Theory and experiment; Magnetic Resonance in Medicine 2000; 43: 540–548.
3
[4] Friston KJ, Josephs O, Rees G, Turner R; Nonlinear event-related response in fMRI; Magnetic Resonance in Medicine 1998; 39: 41–52.
4
[5] Vazquez AL, Noll DC; Nonlinear aspects of the BOLD response in functional MRI; NeuroImage 2001; 13: 1– 12.
5
[6] Miller KL, Luh W, Liu TT, Martinez A, Obata T, Wong EC, Frank LR, Buxton RB; Nonlinear temporal dynamics of the cerebral blood flow response; Human Brain Mapping 2001; 13: 1–12.
6
[7] Buxton RB, Wong EC, Frank LR; Dynamics of blood flow and oxygenation changes during brain activation: The Balloon model; Magnetic Resonance in Medicine 1998; 39: 855–864.
7
[8] Friston KJ, Mechelli A, Turner R, Price CJ; Nonlinear responses in fMRI: The Baloon model, Voltera kernels, and other hemodynamics; NeroImage 2000; 12: 466–477.
8
[9] Gholam-Ali H-Z, Babak A, and Hamid S; A signal subspace approach for modeling the hemodynamic response in fMRI; Magnetic Resonance Imaging 2003; 21: 835–843.
9
[10] Buckner RL, Snyder AZ, Sanders AL, Raichle ME, Morris JC; Functional brain imaging of young, nondemented, and demented older adults; Journal of Cognitive Neuroscience 2000; 12(2): 24–34.
10
[11] fMRI data center at http://www.fmridc.org (Accession #: 2-2000-1118W).
11
[12] Talairach J, Tournoux P; A Co-planar stereotaxic atlas of a human brain; Thieme, Stuttgart, 1988.
12
[13] Chen B, Lee F, Peng S; Maximum likelihood parameter estimation of F-ARIMA process using the genetic algorithm in the frequency domain; IEEE Transaction on Signal Processing 2002; 50: 2208– 2220.
13
ORIGINAL_ARTICLE
سنتز کلسیم فسفات های آمورف کربناتی و بررسی سینتیک انحلال در محیط شبیه سازی شده سلول های جذب استخوان
در این تحقیق، سنتز تکرارپذیر کلسیم فسفات آمورف کربناتی از طریق استفاده از محلول های حاوی کلسیم و فسفات با غلظت پایین، دمای پایین، pH بالا و خشک کردن به شیوه انجمادی انجام شده است. مابین میزان کربنات به کار رفته در محلول سنتز و کربنات موجود در محصول آمورف یک رابطه غیرخطی وجود داشت. با افزودن مقادیر مختلف کربنات به محلول سنتز، تهیه انواع کلسیم فسفات آمورف کربناتی با مقدار کربنات و نسبت Ca/P متفاوت، مشابه فاز معدنی استخوان، امکان پذیر خواهد بود به طوری که با افزایش مقدار کربنات ورودی به محلول سنتز، نسبت Ca/P رسوب افزایش می یابد. آب باقیمانده در رسوب آمورف خشک شده به روش انجمادی را می توان توسط عملیات حرارتی در دمای بالا خارج کرد بدون آنکه رسوب، ویژگی آمورف بودن خود را از دست دهد. بر اساس نتایج بدست آمده از آنالیز عنصری کربن و آنالیز حرارتی، خروج کربنات در محدود دمایی 500-1150°C اتفاق می افتد. انحلال کلسیم فسفات آمورف کربناتی در محیط شبیه سازی شده سلول های جذب استخوان (pH 4.4-5.5) به میزان کربنات و آب باقیمانده وابسته است. در مقادیر بالای کربنات موجود در محصول، میزان انحلال توسط مقدار کربنات کنترل می شود در حالی که در مقادیر کم، حضور آب باقیمانده اثر بیشتری بر میزان انحلال خواهد داشت. سینتیک انحلال کلسیم فسفات های آمورف کربناتی در هر دو حالت«خشک شده به صورت انجمادی» و «عملیات حرارتی شده» در شرایط جذب استخوان توسط نفوذ از لایه محصول کنترل می شود. تشکیل یک نوع کلسیم فسفات آمورف و/ یا دی کلسیم فسفات دی هیدرات به عنوان لایه محصول از جذب کامل کلسیم فسفات آمورف کربناتی جلوگیری می کند.
https://www.ijbme.org/article_13485_0dc805d4e4f8529f5642f9ea013939aa.pdf
2007-05-22
39
51
10.22041/ijbme.2007.13485
کلسیم فسفات آمورف کربناتی
سلول های جذب استخوان
سینتیک انحلال
مواد جایگزین استخوان
مهندسی بافت سخت
عبدالرضا
شیخ مهدی مسگر
asmesgar@yahoo.com
1
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
LEAD_AUTHOR
زهرا
محمدی
mohamadiz@ut.ac.ir
2
دانشگاه علم و صنعت ایران
AUTHOR
فتح اله
مضطرزاده
moztarzadeh@aut.ac.ir
3
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
AUTHOR
مهتاب
اشرفی خوزانی
4
دانشگاه علوم پزشکی ایران
AUTHOR
زینب سادات
محمدی
5
دانشگاه تربیت معلم
AUTHOR
[1] Park JB; Biomaterials Science and Engineering; Plenum Press, New York, Third Printing 1990; 129– 135.
1
[2] Freemont AJ; Bone; Current Orthopaedics 1998; 12: 181–192
2
[3] Meneghini C, Dalconi MC, Nuzzo S, Mobilio S, Wenk RH; Rietveld Refinement on X-Ray Diffraction Patterns of Bioapatite in Human Fetal Bones; Biophysical Journal March 2003; 84:2021–2029.
3
[4] Peters F, Schwarz K, Epple M; The Structure of bone studied with synchrotron X-ray diffraction, X-ray absorption spectroscopy and thermal analysis; Thermochimica Acta 2000; 131–138.
4
[5] Ravaglioli A, Krajewski A, Celotti GC, Piancastelli A, Bacchini B, Montanari L, Zama G, Piombi L; Mineral evolution of bone; Biomaterials 1996; 17:617–622.
5
[6] Dorozhkin SV, Epple M; Biological and medical significance of calcium phosphates; Angew Chem Int Ed 2002; 41:3130 3146.
6
[7] Temenoff JS, Mikos AG; Injectable biodegradable materials for orthopedic tissue engineering; Biomaterials 2000; 21:2405 2412.
7
[8] Vaccaro AR; The role of the osteoconductive scaffold in synthetic bone graft; Orthopedics May 2002; 25(5): 571–578.
8
[9] Takagi S, Chow LC, Markovic M, Friedman CD, Constantino PD; Morphological and phase characterization of retrieved calcium phosphate cement implants; J Biomed Mater Res (Appl Biomater) 2001; 58:36–41.
9
[10] Vallrt-Regi M, Gonzalez-Calbet JM; Calcium phosphates as substitution of bone tissues; Progress in Solid State Chemistry 2004; 32(1-2):1–31.
10
[11] Aoki H, Science and medical Application of hydroxyapatite, JAAS, 1991.
11
[12] Merry JC, Gibson IR, Best SM, Bonfield W; Synthesis and characterization of carbonate hydroxyapatite; Journal of Materials Science: Materials in Medicine 1998; 9:779–783.
12
[13] Nordstrom EG, Karlsson KH; Carbonate-doped hydroxyapatite; Journal of Materials Science: Materials in Medicine 1990; 1:182–184.
13
[14] Barralet J, Knowles JC, Best S, Bonfield W; Thermal decomposition of synthesized carbonate hydroxylapatite; Journal of Materials Science: Materials in Medicine 2002; 13:529–533.
14
[15] Burnell JM, Teubner EJ, Miller AG; Normal maturational changes in bone matrix, mineral, and crystal size in the rat; Calcif Tissue Int 1980;31:13–19.
15
[16] Landi E, Celotti G, Logroscino G, Tampieri A; Carbonated hydroxyapatite as bone substitute; Journal of the European Ceramic Society 2003;23:2931–2937.
16
[17] Tadic D, Peters F, Epple M; Continuous synthesis of amorphous carbonated apatite; Biomaterials 2002; 23: 2553-2559.
17
[18] شیخ مهدی مسگر ع، محمدی ز؛ سنتز کلسیم فسفات آمورف و بررسی انحلالپذیری در محیط شبیهسازی شده اکتیویته استئوکلاستی؛ فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی ایران، 1383، دوره اول، شماره اول، 47-55.
18
[19] Montastruc L, Azzaro-Pantel C, Biscans B, Cabassud M, Domenech S; A thermochemical approach for calcium phosphate precipitation modeling in a pellet reactor; Chemical Engineering Journal 2003;94:41–50.
19
[20] Schiller C, Epple M; Carbonated calcium phosphate are suitable pH-stabilising fillers for biodegradable polyesters; Biomaterials 2003; 24: 2037–2043.
20
[21] Hench LL, Wilson J; An Introduction to Bioceramics; World Scientific Publishing Co 1993; 139–148.
21
[22] Kanzaki N, Treboux G, Onuma K, Tsutsumi, Ito A; Calcium phosphate clusters; Biomaterials 2001; 22: 2921–2929.
22
[23] Jarcho M, Bolen CH, Thomas MB, Bobick J, Kay JF, Doremus RH; Hydroxyapatite synthesis and characterization in dense polycrystalline form; Journal of Materials Science 1976; 11: 2027–2033.
23
[24] Correia M, Magalhaes MCF, Marques PAAP, Senos AMR; Wet synthesis and characterization of modified hydroxyapatite powders; Journal of Materials Science: Materials in Medicine 1996;7:501–505.
24
[25] Raynaud S, Champion E, Bernache-Assollant D, Thoams P; Calcium phosphate apatites with variable Ca/P atomic ratio Part I. Synthesis, characterization and thermal stability of powders; Biomaterials 2002; 23: 1065–1072.
25
[26] Destainville A, Champion E, Bernache-Assollant, Laborde E; Synthesis, characterization and thermal behavior of apatitic tricalcium phosphate; Materials Chemistry and Physics 2003; 80: 269–277.
26
[27] Christoffersen J, Dohrup J, Christoffersen MR; The importance of formation of hydroxyl ions by dissociation of trapped water molecules for growth of calcium hydroxyapatite crystals; Journal of Crystal Growth 1998; 186: 275–282.
27
[28] Christoffersen J, Dohrup J, Christoffersen MR; Kinetics of growth and dissolution of calcium hydroxyapatite in suspension with variable calcium to phosphate ratio; Journal of Crystal Growth 1998; 186: 283–290.
28
[29] Landi E, Tampieri A, Celoti G,Vichi L, Sandri M; Influence of synthesis and sintering parameters on the characteristics of carbonate apatite; Biomaterials 2004; 25: 1763–1770.
29
[30] Schilling AF, Linhart W, Filke S, Gebauer M, Schinke T, Rueger JM, Amling M; Resorbability of bone substitute biomaterials by human osteoblasts; Biomaterials 2004; 25: 3963–3972.
30
[31] Sikavitsas VI, Temenoff JS, Mikos AG; Biomaterials and bone mechanotransduction; Biomaterials 2001; 22: 2581–2593.
31
[32] Minkin C, Marinho VC; Role of the osteoclast at the bone-implant interface; Adv Dent Res 1999; 13: 49-56.
32
[33] William J. Boyle W, Simonet S, Lacey DL; Osteoclast differentiation and activation; Nature 2003; 423: 337- 342.
33
[34] Meghji S, Morrison MS, Henderson B, Arnett TR; pH dependence of bone resorption: mouse calvarial osteoclasts are activated by acidosis; Am J Physiol Endocrinol Metab 2001; 290: 112–119.
34
[35] Matsumoto T, Okazaki M, Inoue M, Yamaguchi S, Kusunose T, Toyonaga T, Hamada Y, Takahashi J; Hydroxyapatite particles as a controlled release carrier of protein; Biomaterials 2004; 25: 3807–3812.
35
[36] Yamada S, Heymann D, Bouler JM, Daculsi G; Osteoclastic resorption of calcium phosphate ceramics with different hydroxyapatite / beta-tricalcium phosphate ratios; Biomaterials 1997; 18(15): 1037-41.
36
[37] Wenisch S, Stahl JP, Horas U, Heiss C, Kilian O, Trinkaus K, Hild A, Schnettler R; In vivo mechanisms of hydroxyapatite ceramic degradation by osteoclasts: fine structural microscopy; Journal of Biomedical Materials Research 2003; 67A(3): 713–8.
37
[38] Doi Y, Iwanaga H, Shibutani T, Moriwaki Y, Iwayama Y; Osteoclastic responses to various calcium phosphates in cell cultures; Journal of Biomedical Materials Research 1999; 424–433.
38
[39] Koerten H, van der Meulen J; Degradation of calcium phosphate ceramics; Journal of Biomedical Materials Research 1999; 44:78–86.
39
[40] Sun JS, Lin FH, Hung TY, Chang WHS, Liu HC; The influence of hydroxyapatite particles on osteoclast cell activities; Journal of Biomedical Materials Research 1999; 45: 311–321.
40
[41] Xia ZD, Zhu TB, Du JY, Zheng QX, Wang L; Macrophages in degradation of calcium phosphate compound artificial bone: an in vitro study; J Tongji Med Univ. 1994; 14(3): 137–41.
41
[42] Heymann D, Guicheux J, Rousselle AV; Ultrastructural evidence in vitro of osteoclast-induced degradeation of calcium phosphate ceramic by simultaneous resorption and phagocytosis mechanisms; Histol Histopathol 2001 Jan; 16(1): 37–44.
42
[43] Levenspiel O; Chemical Reaction Engineering; John Wiley & Sons 1999; 566–586.
43
[44] Alkan M, Dogan M; Dissolution kinetics of colemanite in oxalic acid solutions; Chemical Engineering and Processing 2004; 43: 867–872.
44
[45] Demir H, Ozmetin C, Kocakerim MM, Yapici S, Copur M; Determination of a semi empirical kinetics model for dissolution of metallic copper particles in HNO3 solutions; Chemical Engineering and Processing 2004; 43: 1095–1100.
45
[46] Tunc M, Yapici S, Kocakerim M, Yartasi A; The dissolution kinetics of ulexite in sulphuric acid solutions; Chem Biochem Eng 2001; 4: 175–180.
46
[47] Tadic D, Epple; Mechanically stable implants of synthesis bone mineral by cold isostatic pressing; Biomaterials 2003; 24: 4565–4571.
47
[48] Kanzaki N, Onima K, Treboux G, Ito A; Dissolution kinetics of dicalcium phosphate dihydrate under pseudophysiological conditions; J of Crystal Growth 2002; 235: 465–470.
48
[49] Nancollas GH, Wu W; Biomineralization mechanisms: a kinetics and interfacial energy approach; Journal of Crystal Growth 2000; 211: 137–142.
49
ORIGINAL_ARTICLE
جداسازی سیگنال فیبریلاسیون بطنی بر مبنای مشخصات آشوبگون سیگنال های قلبی
در این تحقیق، با استخراج خواص پدیده های آشوبگون و بررسی سه دسته سیگنال قلبی شامل سیگنال های طبیعی، تاکیکاردی بطنی و فیبریلاسیون بطنی مشاهده شد که این خواص به صورت مشخصی در سیگنال فیبریلاسیون بطنی وجود دارند. از یک شبکه عصبی پس انتشار خطا برای جدا سازی سیگنال فیبریلاسیون بطنی نسبت به دو نوع دیگر سیگنال قلبی استفاده گردید. شبکه در دو حوزه زمان و فرکانس تحت آموزش قرار گرفته و نتایج نشان داد که در حالت عادی، استفاده از سیگنال های زمانی در مقایسه با طیف فرکانسی از قابلیت اعتماد بالایی برخوردار نیست. بر اساس یک ایده نو و با استفاده از تکنیک «داده های جایگزین» که در فرآیند های آشوبگون به کار می رود، بهبود چشمگیری در کارآیی شبکه در حوزه زمان به دست آمد. همچنین شبیه سازی ها نشان داد که دینامیک آشوبگون تولید کننده سیگنال فیبریلاسیون بطنی، یک دینامیک متغیر با زمان است.
https://www.ijbme.org/article_13486_4adb97079313778a9fdaf6826536ec4b.pdf
2007-05-22
53
62
10.22041/ijbme.2007.13486
آشوب
خاصیت آشوبگون
الکتروکاردیوگرام
فیبریلاسیون بطنی
شبکه عصبی
محمد رضا
نوروزی
noruzi@cic.aut.ac.ir
1
دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
LEAD_AUTHOR
محمد جواد
یزدان پناه
2
گروه مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکده فنی، دانشگاه تهران
AUTHOR
[1] Small M: Temporal evolution of nonlinear dynamics in ventricular arrhythmia; International Journal of Bifurcation and Chaos 2001; 11: 2531–2548.
1
[2] Lombardi F: Chaos theory, heart rate variability, and arrhythmic mortality; American Heart Association- Circulation 2000; 101: 8–10.
2
[3] Guyton A; Textbook of Medical Physiology: 8th Edition, Saunders; 1991.
3
[4] Timo L; Correlation properties and complexity of preoperative RR interval dynamics in coronary artery bypass surgery patients; Anaesthesiology 2000; 93: 69–80.
4
[5] Korpelainen J: Dynamic behavior of heart rate in ischemic stroke; American Heart Association-Stroke 1999; 30: 1008–1013.
5
[6] Small M: Uncovering nonlinear structure in human ECG recordings; Chaos Solitons & Fractals 2002; 13: 1755-1762.
6
[7] Haefner J; Modelling Biological Systems: Principles and Applications; Chapman and Hall; 1996.
7
[8] Small M; Nonlinear analysis of human ECG during sinus rhythm and arrhythmia; Computers in Cardiology 2000; 27: 147 150.
8
[9] Minami K; Real time discrimination of ventricular tachyarrhythmia with Fourier transform neural network; IEEE Trans on Biomedical Engineering 1999; 46: 179–185.
9
[10] Eberhart R; Chaos theory for the biomedical engineer; IEEE Eng in Med and Biology 1998; 8:41–45.
10
[11] Small M; Testing time series for nonlinearity; Statistic and Computing 2001; 11:257–268.
11
[12] Povinelli R; Are nonlinear ventricular arrhythmia characteristics lost as signal duration decreases?; Proc Computers in Cardiology 2002; 29: 221-224.
12
[13] Parker T; Chaos: a tutorial for engineers; Proc of IEEE 1987; 75(8): 982–1008.
13
[14] Small M; Surrogate test for pseudo periodic time series data; Physics Review Letters 2001; 87(18): 1–4.
14
ORIGINAL_ARTICLE
تشخیص نوع زردی و پیش بینی ابتلا به آن توسط شبکه های عصبی
زردی یکی از بیماری های شایع دوران نوزادی است. این بیماری در اکثر موارد خطر جدی نداشته و عموما با فتوتراپی و یا در موارد وخیم تر با تعویض خون بهبود می یابد. لکن در شرایط خاص، مقادیر بالای بیلیروبین سرم از سد خونی- مغزی می تواند عبور کند تا متعاقبا موجب آسیب عصبی، از دست دادن شنوایی و حتی تشنج و مرگ خواهد شد. مدلسازی بیماری در زمینه تشخیص و یا پیش بینی به صورت مجزا و یا توام، مقوله ای است که در سال های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. در این مقاله، ضمن مروری بر مدل های ارایه شده قبلی در رابطه با زردی نوزاد، بر اساس داده های جمع آوری شده از نوزادان داخل کشور، مدل هایی جهت تشخیص نوع بیماری و همچنین پیش بینی ابتلا به زردی برای اولین بار ارایه گردیده است. همچنین، طرح درمان آن در ایران در قالب جدولی تدوین شده است. در این مدلسازی از شبکه های عصبی جلوسو سه لایه استفاده شده است. از نتایج این مدلسازی می توان در جهت کاهش هزینه های اضافی درمان و جلوگیری از صدمات احتمالی به نوزاد بهره گرفت.
https://www.ijbme.org/article_13487_0a2e724031c2c766dd53a2042dfb34d0.pdf
2007-05-22
63
69
10.22041/ijbme.2007.13487
زردی نوزاد
مدلسازی بیماری
بیلیروبین سرم
تشخیص زردی
پیش بینی زردی
آزاده
اهورایی
1
واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی
AUTHOR
فرزاد
توحیدخواه
towhidkhah@aut.ac.ir
2
دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
LEAD_AUTHOR
فاطمه
حاجی ابراهیم تهرانی
3
دانشکده پزشکی، دانشگاه شاهد
AUTHOR
رسول
خیاطی
4
دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شاهد
AUTHOR
[1] Behrman RE, Kliegman, RM, Jenson HB; Jaundice and Hyperbilirubinemia in the Newborn, 16th Edit, Textbook of Pediatrics 2000; 513–519.
1
[2] Bhutani VK, Gourley GR, Saul A, Bili K, Chris D, Lois H; Noninvasive measurement of total serum bilirubin in a multiracial predischarge newborn population to assess the risk of severe hyperbilirubinemia; Pediatrics 2000; 106.
2
[3] Fanaroff AA, Martin RG, Neonatal Jaundice and Liver Disease 2002, 7th Edit; 1343–1439.
3
[4] http://truespectra.fullerton.edu:60/?TSimg=/tszoom/ts_ examples/zoommx_gen.html.
4
[5] http://www.ifs.tuwien.ac.at/~silvia/pub/publications/se y_medinfo2001.pdf.
5
[6] American Academy of Pediatrics, Practice parameter: Management of hyperbilirubinemia in the healthy term newborn; Pediatrics 1994, 94: 558–565.
6
[7] Bottini M, Meloni GF, Gloria-Bottini, F; Seasonal Pattern of Phototherapy: A study in the Sardinian population; Biological Rhythm Research 2003, 34(1): 13–21.
7
[8] Stevenson DK, Fanaroff AA, Maisels MJ, Young BWY, Wong RJ, Vreman HJ, MacMahon JR, Yeung CY, Seidman DS, Gale R, Oh W, Bhutani VK, Johnson LH, Kaplan M, Hammerman C, Nakamura H, Prediction of Hyperbilirubinemia in Near Term and Term Infants; Pediatrics 2001;108.
8
[9] خیاطی رسول؛ مدلسازی پروسه درمان زردی نوزاد با استفاده از stateflow؛ یازدهمین کنفرانس مهندسی پزشکی ایران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 1382، 50.
9