انجمن مهندسی پزشکی ایران
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
9685-8006
-1
1
2004
10
22
روش جدید تحریک انتخابگر در کاشت حلزونی با استفاده از تحریک چند الکترودی غیر همزمان
3
14
FA
حامد
ساجدی
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده برق، مرکز تحقیقات الکترونیک
sadjedi@shahed.ac.ir
سید احمد
معتمدی
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده برق
سید محمد
فیروزآبادی
دانشگاه تربیت مدرس، گروه فیزیک پزشکی
pourmir@modares.ac.ir
10.22041/ijbme.2004.13512
تحریک فیبرهای عصبی شنوایی با اعمال جریان الکتریکی توسط الکترودهای کاشته شده، اساس کار سیستم کاشت حلزونی است. انتشار جریان الکتریکی در هادی حجمی حلزونی، باعث گسترش پتانسیل الکتریکی و تحریک ناحیه وسیع تری می شود. این گسترش، از ظرافت و دقت تحریک می کاهد و امکان بررسی یک ناحیه خاص را در تستهای بالینی تحریک و ثبت پاسخ عصبی کاهش می دهد و در تحریک به منظور ایجاد شنوایی، با افزایش تداخل بین کانالها، ظرافت بازنمایی فرکانسی سیگنال صوتی را کاهش می دهد. در تحریک انتخابگر، هدف اصلی، کاهش گسترش عرضی ناحیه تحریک است به گونه ای که افزایش جریان الکتریکی با هدف تحریک تعداد بیشتری فیبر عصبی در مقابل الکترود، منجر به گسترش عرضی ناحیه تحریک نشود. در روشهای متداول تحریک چندالکترودی، با اعمال همزمان جریان مهاری به الکترودهای کناری با علامت معکوس، جریان الکترود مرکزی، الگوی توزیع پتانسیل شکل دهی می شود. اشکال این روش، نیاز آن به تحریک همزمان است که در سیستمهای موجود کاشت حلزونی، این امکان به لحاظ تجهیزاتی فراهم نیست. در این مقاله، روش جدیدتری بر اساس تحریک چندالکترودی غیرهمزمان ارائه شده است که در آن با اعمال پیش پالس مهاری توسط الکترودهای کناری، شرایط اولیه و آستانه تحریک برای جریان تحریک الکترود اصلی تغییر می کند و با افزایش آستانه در محور عرضی، گسترش ناحیه تحریک محدود می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی های انجام شده روی مدل فیبر عصبی نشان می دهد این روش ضمن رفع مشکل تحریک همزمان، در کنترل ناحیه تحریک، کارآیی قابل توجهی به لحاظ کیفی و کمّی در مقایسه با روش تحریک چند قطبی داراست.
تحریک الکتریکی,کاشت حلزونی,پاسخ فیبر عصبی شنوایی,تحریک انتخابگر,تحریک چند الکترودی
https://www.ijbme.org/article_13512.html
https://www.ijbme.org/article_13512_9432ff669de4487b363db2ab9633dc23.pdf
انجمن مهندسی پزشکی ایران
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
9685-8006
-1
1
2004
10
22
بررسی کمی میزان تاثیر عضلات دست انسان بر موقعیت مفاصل انگشت اشاره و شست با استفاده از یک مدل استاتیکی سه بعدی
15
23
FA
علی
استکی
دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، گروه مهندسی و فیزیک پزشکی
aesteki@sbmu.ac.ir
10.22041/ijbme.2004.13513
میزان دقیق تاثیر عضلات دست بر زوایای انگشتان به واسطه پیچیدگی سیستم حرکتی دست انسان روشن نیست. این امر جهت بازیابی عملکرد حرکتی از دست رفته با استفاده از تحریک الکتریکی عملکردی ضروری است. در این مطالعه، با استفاده از یک مدل سه بعدی از شست و انگشت اشاره، میزان تاثیر سطح تحریک هر یک از عضلات موثر خارجی و داخلی دست انسان بر موقعیت هر یک از مفاصل آن به صورت کمی بررسی گردید. کف دست، شست و انگشت اشاره به عنوان یک زنجیره از اجسام صلب که توسط مفاصل با یک یا دو درجه آزادی چرخشی به یکدیگر متصل هستند مدل شد. به هر مفصل، گشتاور حاصل از نیروی عضله و گشتاور غیرفعال مفصل اعمال گردید. معادلات تعادل استاتیکی مفاصل بر اساس سطح تحریک هر عضله از صفر تا صد در صد با استفاده از روش مکانیک مستقیم به صورت عددی حل شدند که در آن، موقعیت هر مفصل به عنوان تابعی از میزان تحریک هر عضله محاسبه گردید. نتایج نشان داد در مفصل متصل کننده انگشت اشاره به دست، اثر فلکسیونی عضلات خارجی تقریبا دو برابر اثر عضلات داخلی است و هر یک از عضلات سیستم اکستنسور به تنهایی قوی تر از عضلات فلکسور خارجی هستند. در مفصل های دیستال انگشت اشاره، عضلات داخلی به عنوان اکستنسورهای ضعیفی عمل می نمایند. در مفصل متصل کننده شست به دست، عضلات اکستنسور قوی تر از عضلات فلکسور و اثر فلکسوری عضلات اداکتور می باشند و عضلات ابداکتور و موثرتر از عضلات اداکتور هستند. عضلات فلکسور در مفاصل دیستال شست هم پایه عضلات اکستنسور عمل مینمایند. در افرادی که از تحریک الکتریکی عضلات جهت بازیابی حرکت دست استفاده می کنند، مناسب ترین و حداقل عضلات لازم برای ایجاد زوایای مورد نظر و نیز جهت گرفتن و اعمال نیرو به اجسام تعیین گردید.
مدلسازی,شبیه سازی,تحریک الکتریکی عملکردی,انگشت اشاره,شست
https://www.ijbme.org/article_13513.html
https://www.ijbme.org/article_13513_d708e8d7fdedec0b8ad8b7a92d780961.pdf
انجمن مهندسی پزشکی ایران
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
9685-8006
-1
1
2004
10
22
آشکار سازی مولفه های شناختی سیگنال مغز با استفاده از ضرایب ویولت
25
45
FA
وحید
ابوطالبی
0000-0003-3163-6653
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
پژوهشکده پردازش هوشمند علائم
abootalebi@yazd.ac.ir
محمدحسن
مرادی
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
mhmoradi@aut.ac.ir
محمدعلی
خلیلزاده
پژوهشکده پردازش هوشمند علائم
دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد، گروه مهندسی پزشکی
makhalilzadeh@mshdiau.ac.ir
10.22041/ijbme.2004.13514
مولفه P300 یکی از مهمترین سیگنال های الکتریکی مرتبط با فعالیت های شناختی مغز است. در این تحقیق، با استفاده از تبدیل ویولت گسسته، سیگنال های تک ثبت گرفته شده از روی سر، به مولفه های مختلف فرکانسی تجزیه گردیده و از ضرایب به دست آمده به عنوان ویژگی های مرتبط با فعالیتهای شناختی مورد مطالعه استفاده شده است. بررسی ویژگی ها نشان می دهد اغلب پردازش های شناختی مورد بررسی در ویژگی های مربوط به باندهای دلتا و تتا بروز یافته اند و هر دسته شامل چند ویژگی، مربوط به یکی از زیرپردازش های درگیر در طی تولید P300 هستند. هدف از این تحقیق، به عنوان یک گام اولیه برای طراحی روشی برای دروغ سنجی با استفاده از امواج مغزی، پیاده سازی سیستمی بوده که بتواند از روی این ویژگی ها، تک ثبت های حاوی موج P300 را از تک ثبت های فاقد این موج تفکیک نماید.برای این منظور در مرحله اول با استفاده از "تحلیل تفکیکی قدم به قدم" یک تابع تفکیک بهینه به صورت ترکیب خطی نه عدد از این ویژگی ها طرح شد که قادر است با دقت حدود 75 درصد در دادگان آموزش و 71 درصد در دادگان آزمون، تک ثبت های مربوط به تحریک های هدف و غیرهدف را از یکدیگر جدا کند. بررسی های بیشتر نشان داد تنها با استفاده از سیگنال ثبت شده در کانالPz نیز می توان تقریبا به همین میزان تفکیک رسید. در مرحله بعد، برای دسته بندی داده ها از یک استراتژی یاد گیری مدولار متکی به آنالیز مولفه های اصلی و شبکه های عصبی استفاده شد. در نهایت با تعلیم این سیستم با ثبت های موجود، در بهترین وضعیت از حالات پیاده سازی شده، حداکثر دقت تفکیک حدود 76 درصد روی دادگان آموزش و حدود 72 درصد روی دادگان آزمون به دست آمد.
سیگنال های الکتریکی مغز,فعالیت های شناختی,P300,دروغ سنجی,تبدیل ویولت گسسته,تحلیل تفکیکی خطی,استراتژی یادگیری مدولار
https://www.ijbme.org/article_13514.html
https://www.ijbme.org/article_13514_879affa45c42a4bd98b857c8b863020d.pdf
انجمن مهندسی پزشکی ایران
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
9685-8006
-1
1
2004
10
22
سنتز کلسیم فسفات آمورف و بررسی انحلال پذیری در محیط شبیه سازی شده آکتیویته استئوکلاستی
47
55
FA
عبدالرضا
شیخ مهدی مسگر
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
asmesgar@yahoo.com
زهرا
محمدی
دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مکانیک
mohamadiz@ut.ac.ir
10.22041/ijbme.2004.13515
در این مقاله، شرایط سنتز تکرار پذیر کلسیم فسفات آمورف با رعایت مبانی کریستالیزاسیون تشریح گردیده است. دمای پایین،pH بالا، خروج فوری آب و استفاده از محلولهای حاوی کاتیون کلسیم و آنیون فسفات با غلظت مشخص، از جمله شرایط دستیابی به فاز کاملا آمورف کلسیم فسفات به شمار می رود. الگوی پراش اشعه ایکس نمونه های آمورف تهیه شده نشانگر حضور یک تک پیک پهن مشخصه مواد آمورف است. با افزایش نسبت Ca/P در محلول، مقدار این نسبت در محصول افزایش می یابد هر چند که آهنگ افزایش این تغییر نسبت در محصول، در مقایسه با محلول به مراتب کمتر است. بررسی انحلال پذیری کلسیم فسفاتهای سنتز شده در محیط شبیه سازی شده آکتیویته استئوکلاستی حاکی از آن است که کلسیم فسفات آمورف از انحلال پذیری بالایی برخوردار است. با افزایش بلورینگی، میزان انحلال در نمونه های متبلور کاهش می یابد. به کارگیری کلسیم فسفاتهای آمورف سنتز شده می تواند به تنهایی یا همراه با سایر کلسیم فسفاتهای بلورین به شکل سیمان، پاسخ مناسبی به چالش سرعت جذب کم بیومواد در حوزه مهندسی بافت سخت باشد.
کلسیم فسفات آمورف,مهندسی بافت سخت,انحلال پذیری,آکتیویته استئوکلاستی,سنتز مواد آمورف,سیمان کلسیم فسفات
https://www.ijbme.org/article_13515.html
https://www.ijbme.org/article_13515_e5a7f89456bbe2084d55e6ad413c575d.pdf
انجمن مهندسی پزشکی ایران
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
9685-8006
-1
1
2004
10
22
ساخت داربست کامپوزیتی متخلخل برای مهندسی بافت استخوان بر پایه ژلاتین و هیدروکسی آپاتیت، قسمت اول: نتایج کشت سلولی
57
64
FA
کریم
عسگرزاده تبریزی
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
فریبا
اورنگ
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی، گروه بیومتریال
orang@aut.ac.ir
10.22041/ijbme.2004.13516
ژلاتین، پروتئین مشتق شده از جز آلی استخوان (کلاژن) است که تلفیق آن با جز معدنی استخوان (هیدروکسی آپاتیت) می تواند خواصی بسیار نزدیک به خواص استخوان طبیعی فراهم آورد، لذا در این تحقیق داربست کامپوزیتی ژلاتین و هیدروکسی آپاتیت به عنوان جایگزین تخریب پذیر استخوانی پیشنهاد گردیده است. ساخت این داربست ها از طریق فرآیند ریخته گری حلال (بدون استفاده از هیچگونه حلال آلی به منظور افزایش درجه زیست سازگاری) صورت پذیرفت. تخلخل حاصله بدون کمک عوامل تخلخل ساز بدست آمد و نشانگر حفره های به هم مرتبط با ابعادی در محدوده 50 تا 200 میکرومتر بود. به منظور بررسی میزان زیست سازگاری داربست ها، از سلولهای فیبروبلاستی موش استفاده شد کهآزمایشات کشت سلولی در طی مدت 24 ساعت نشان دهنده اتصال سلولی مناسب و زیست سازگاری عالی بود. بررسی های تکمیلی موید آن است که بهترین نتایج اتصال سلولی مربوط به کامپوزیت حاصل از 50% هیدروکسی آپاتیت و 50% ژلاتین است.
مهندسی بافت استخوان,ژلاتین,هیدروکسی آپاتیت,اتصال سلولی,تخلخل
https://www.ijbme.org/article_13516.html
https://www.ijbme.org/article_13516_55a03d6d9338770f268d8912ce53fc46.pdf
انجمن مهندسی پزشکی ایران
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
9685-8006
-1
1
2004
10
22
تاثیر پارامترهای پیش پالس کاتدی در تحرک انتخابی فیبرهای مایلین دار و استخراج شکل موج جدیدی برای تحریک الکتریکی انتخابی به کمک شبیه سازی تحریک الکتریکی
65
76
FA
امین
مهنام
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
mahnam@eng.ui.ac.ir
سید محمد
فیروزآبادی
دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده پزشکی، گروه فیزیک پزشکی
pourmir@modares.ac.ir
سید محمدرضا
هاشمی گلپایگانی
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
hashemi_g@morva.net
10.22041/ijbme.2004.13517
در سال های اخیر، تحقیقات بسیاری در زمینه تحریک الکتریکی سلول های عصبی انجام شده است تا به طریقی قابلیت "انتخاب" سلول های هدف توسط تحریک افزایش یابد. از جمله روش های پیشنهادی برای تحریک انتخابی فیبرهای دور از الکترود و همچنین فیبرهای باریک، استفاده از شکل موج های خاص از جمله شکل موج شامل پیش پالس مستطیلی کاتدی است. در مقاله حاضر، ابتدا با استفاده از مدل غیر خطی فیبر عصبی و شبیه سازی تحریک الکتریکی آن، تاثیر پارامترهای مختلف پیش پالس های کاتدی بر قابلیت انتخاب فیبرهای مایلین دار مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه، تحریک با شکل موج جدیدی که شامل پیش پالس "شیب" است مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از این شبیه سازی ها نشان می دهند که با استفاده از پیش پالس "شیب"، فیبرهای عصبی مختلف در محدوده ای وسیع تر قابل انتخاب هستند. به این ترتیب در تحریک فیبرهای عصبی نخاع- اعصاب محیطی و یا اعصاب حواس ویژه می توان با استفاده از پیش پالس شیب به قابلیت انتخاب بهتری در تحریک سلول های عصبی هدف دست یافت.
تحریک الکتریکی انتخابی,شکل موج تحریک,پیش پالس زیر آستانه کاتدی,پیش پالس شیب,شبیه سازی تحریک الکتریکی
https://www.ijbme.org/article_13517.html
https://www.ijbme.org/article_13517_81a6405b0c5c57c3c00b68a7aecca476.pdf
انجمن مهندسی پزشکی ایران
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
9685-8006
-1
1
2004
10
22
یک مدل الکتروشیمیایی جدید برای مسیر مرکب قلبی بر مبنای جزییات کانالهای یونی غشا
77
92
FA
فرهاد
طباطبایی قمشه
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی، گروه بیومکانیک
احمدرضا
عرشی
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی، گروه بیومکانیک
arshi@aut.ac.ir
مسعود
محمودیان
دانشگاه علوم پزشکی ایران، دانشکده پزشکی، گروه فارماکولوژی
مهیار
جاناحمدی
دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، دانشکده پزشکی، گروه فیزیولوژی
janahmadi@sbmu.ac.ir
10.22041/ijbme.2004.13518
در این مقاله، یک مدل جدید برای قلب ارایه شده است که نحوه تولید و گسترش زمانی و مکانی پتانسیل عمل از بخشهای مرکزی و محیطی ضربان ساز تا کل قلب را بر مبنای رفتار کانالهای یونی غشا های تحریک پذیر سلولهای متنوع قلبی مشخص می نماید. این چنین مدلی می تواند بستر و زمینه مناسبی برای پاسخگویی به طیف گسترده تری از ضرورتهای پژوهشی و آموزشی در فیزیولوژی، الکتروفیزیولوژی، فارماکولوژی و مهندسی پزشکی با استفاده از مدلسازی الکتروشیمیایی توده ای از سلولهای متنوع قلبی و ارتباط بین بافتها و سلولهای گوناگون قلبی فراهم آورد. مدل الکتروشیمیایی سه بعدی ساده شده ای که برای قلب در این مقاله ارایه شده است مدل مسیر مرکب قلبی یا به اختصار، مدل CEP نامیده می شود. این مدل شامل مدلهای سلولهای مختلف قلبی و برهمکنش آنها با یکدیگر است. مدل CEPنسخه 2.08 در یک نمای کلی، خصوصیات الکتروفیزیولوژیکی و الکتروشیمیایی قلب در شرایط فیزیولوژیکی را بیان می کند. این مدل یک شکل هندسی ساده شده قلبی را توصیف می کند و دارای 18 لایه 25 سلولی است. برای شبیه سازی معادلات مدل، برنامه کامپیوتری جامعی طراحی شد که در محیط نرم افزار MATLAB اجرا می شود و امکانات گرافیکی وپردازشی مناسبی را در اختیار می گذارد. در این مقاله، نحوه گسترش زمانی و مکانی پتانسیل عمل در قلب با استفاده از مدل CEP نشان داده شده است.
قلب,الکتروفیزیولوژی,ضربان ساز,ناهمگونی ناحیه ای,مدلسازی کامپیوتری
https://www.ijbme.org/article_13518.html
https://www.ijbme.org/article_13518_62a1212be709c51316ec207219ba252b.pdf
انجمن مهندسی پزشکی ایران
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
9685-8006
-1
1
2004
10
22
پاسخ پوست به نیروهای فشاری اعمال شده در مدل خوکچه هندی
93
100
FA
گیتی
ترکمان
دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم پزشکی، گروه فیزیوتراپی
torkamg@modares.ac.ir
علی اکبر
شرفی
دانشگاه علوم پزشکی ایران، گروه رادیولوژی
sharafi@iums.ac.ir
علی
فلاح
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
a_fallah@aut.ac.ir
حمیدرضا
کاتوزیان
دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
katoozian@aut.ac.ir
محمود
مفید
دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله، دانشکده پزشکی، گروه علوم تشریح
mofidmmail@yahoo.com
10.22041/ijbme.2004.13519
اعمال فشار بر بافت به خصوص در محل برجستگیهای استخوانی سبب ایسکمی و نکروز بافت می شود. ساختمان طبیعی پوست و فرآیند فیزیولوژیک، مسوول نگهداری و حفظ سلامت بافت شناخته شده است، اما مکانیزم شکست بافتی در زخمهای فشاری به خوبی مشخص نیست. در پژوهش حاضر سعی شده است اثر فشار بر پارامترهای بیومکانیکی بافت بررسی شود. این مطالعه روی 61 خوکچه هندی نر 4-6 ماهه از نژاد آلبینو، با وزن 300-450 گرم انجام شد. ابتدا دستگاهی مجهز به کنترل کامپیوتری همراه با پس خور طراحی و ساخته شد که کنترل و ثبت همزمان فشار اعمال شده را با حداکثر خطای 10± گرم از مقدار تعیین شده در طول آزمایش فراهم نمود. دو فشار 291 و 387 میلی متر جیوه به مدت 1، 3 یا 5 ساعت بر ناحیه برجستگی استخوان ران اندام عقبی حیوان اعمال شد و پس از آن در سه مرحله بلافاصله، دو و هفت روز بعد از اعمال فشار، نمونه خون حیوان از طریق قلب و سپس نمونه بافتی برای آزمایشهای کشش تک محوری و مطالعات بافت شناسی برداشت شد. میزان آنزیم AST و CPK با اعمال فشار افزایش یافت که این افزایش در مورد ASTنسبت به دو روز و بلافاصله بعد از اعمال فشار معنادار بود (p<0.05). میزان اسید لاکتیک و فسفر خون به ترتیب در نمونه های بلافاصله و دو روز بعد از فشار نیز معنادار بود (p<0.05). نتایج آزمایش کشش، کاهش حداکثر نیرو و تنش تحمل شده بافت (6<sub>max</sub>, F<sub>max</sub>)و کار انجام شده یا سطح زیر منحنی نیرو - تغییر طول را در روز هفتم پس از اعمال فشار نشان داد. این نتایج با بخشی از یافته های بافت شناسی مطابقت داشت. در نمونه های روز هفتم (با زمان اعمال فشار 3 و 5 ساعت)، نکروز عضله و کاهش دانسیته فیبرهای کلاژن مشهود بود. نهایتا مشخص شد اعمال فشار بر بافت، سبب تغییر آرایش، تخریب و نکروز المانهای تحمل کننده فشار در پوست و عضله زیزین شده است. با توجه به عدم انطباق کامل یافته های بیومکانیکی و بافت شناسی بهتر است در بررسی روند ایجاد و ترمیم زخم این دو روش به طور توام در ارزیابیها مورد استفاده قرار گیرد.
زخم فشاری,آزمایش کششی تک محوری,ایسکمی,نکروز بافتی,خوکچه هندی
https://www.ijbme.org/article_13519.html
https://www.ijbme.org/article_13519_584329a6510591d1d3d822046aff3cbe.pdf