2024-03-29T03:33:55Z
https://www.ijbme.org/?_action=export&rf=summon&issue=3481
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1394
9
2
یک چارچوب پیشنهادی برای تشخیص هویت بر اساس خط محیطی دندانها
فریبرز
محمودی
فرایین
آیینی
با توجه به مقاوم بودن، منحصربهفردمنحصربهفرد بودن و در دسترس بودن سوابق پزشکی دندانها امروزه شاخهی جدیدی از پژوهشها برای تشخیص هویت افراد بر اساس تصاویر رادیوگرافی دندانها در دست انجام است. این شیوه تشخیص هویت در حوادثی نظیر جنگ، آتشسوزی، سونامی و غیره که سایر ویژگیهای بایومتریک بهشدتبهشدت آسیب میبینند از اهمیت ویژهای برخوردار میشود. بدین منظور در این مقاله نیز یک چارچوب کاری برای تشخیص هویت افراد بر اساس ویژگیهای دندانها پیشنهاد شده است. این چارچوب کاری پیشنهادی شامل دو مرحله است: مرحله اول دستهبندی و شمارهگذاری دندانها و مرحله دوم بازشناسی دندانها. در این پژوهش ویژگیهای جدیدی برای هر یک از این دو مرحله پیشنهاد شده است: عرض مزیودیستال طوق و طول تاج آناتومیک برای مرحله اول و نمونهبرداری وزندار از خط محیطی دندان برای مرحله دوم. روش پیشنهادی قادر است مشکلاتی نظیر تشخیص دندانهای خلفی، دستهبندی دندانهای خلفی، تشخیص تعداد و نوع دندانهای کشیده شده که در کارهای گذشته نادیده گرفتهشده و یا با فرضهای ساده کنار گذاشته شدهاند را به طرز اصولی و خودکار حل نماید. برای ارزیابی روشهای پیشنهادی، آزمایشاتی بر روی مجموعهای از تصاویر بایتوینگ، پریاپیکال و پانورامیک انجام شده است. نتایج عملی بهبودی 8 درصدی دقت در مرحله دستهبندی و شمارهگذاری و همچنین بهبود 27 درصدی دقت در مرحله نهایی بازشناسی دندانها، در مقایسه با روشهای پیشین را نشان میدهد.
تشخیص هویت
دستهبندی دندانها
شمارهگذاری دندانها
بازشناسی دندانها
خط محیطی دندان
عرض مزیودیستال
2015
07
23
113
131
https://www.ijbme.org/article_15200_622af3d927888298043f2662f839613c.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1394
9
2
بررسی عددی عملکرد یک پمپ کمک قلبی با مقایسهی سه نوع ایرفویل متفاوت به منظور بهبود بازده وکاهش آسیبهای خونی
عرفان
نمکی
هانیه
نیرومند اسکویی
فرزان
قالیچی
مجتبی
کوچکی
بیماریهای حاد قلبی در سراسر جهان رو به افزایش است و پیوند قلبی به دلیل نبود اهداکنندگان کافی، راه حل مناسبی برای درمان تمامی بیماران قلبی نیست؛ بنابراین استفاده از پمپهای کمک قلبی میتواند جایگزین مناسبی برای پیوندهای قلبی حتی در درمانهای طولانی مدت باشد. یک پمپ کمک قلبی علاوه بر برآورده کردن نیازهای بیولوژیکی مانند دبی و هد مناسب، باید از لحاظ آسیبهای خونی نیز در ناحیه ایمن قرار بگیرد. از مهمترین چالشها در زمینهی طراحی پمپهای کمک قلبی میتوان به کاهش آسیبهای خونی، ابعاد و زمان ماندگاری و به شبیهسازی جریان قلب طبیعی اشاره کرد. یکی از مهمترین عواملی که در تعیین میزان آسیبهای خونی در پمپ تأثیر گذار است، نوع پرههای قسمتهای مختلف پمپ است. مطالعاتی که در زمینهی پمپهای قلبی انجام شدهاند، نشان میدهند که میتوان با تغییر نوع پرههای ایمپلر پمپ و جایگزین نمودن ایرفویل مناسبتر، بازدهی پمپ را افزایش داده و نقاط سکون سیال درون پمپ که منجر به ترومبوسیز میگردد را کاهش داد. هدف از انجام این پژوهش، مقایسهی عملکرد چندین ایرفویل برای پرههای ایمپلریک پمپ کمک قلبی به منظور بهینهسازی عملکرد و بازدهی پمپ و همچنین کاهش آسیبهای خونی است.
پمپ خون
ایمپلر
دینامیک سیالات محاسباتی
همولیز
بازده
2015
07
23
133
142
https://www.ijbme.org/article_19437_10fa4d33d216a36c2ed75be316dd6506.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1394
9
2
مدلسازی و شبیهسازی فرآیند رشد عروقی تومور
مهدیه
روغنی یزدی
نادیا
نقوی
فریده السادات
حسینی
تومور در مرحلة رشد غیرعروقی نمیتواند بدون منبع خونرسانی بیش از چند میلیمتر رشد کند و برای رشد بیشتر باید فرآیند رگزایی را آغاز کند. از سوی دیگر، تومور عروقی که عروق خونی در آن نفوذ کرده است، با فراهم شدن اکسیژن بهسرعت رشد میکند. در این مطالعه، مدل ریاضی گسستهای از فرآیند رگزایی تومور همراه با اثرات جریان خون در شکلگیری شبکة دوبعدی موردنظر ارائهشده است. این ساختار با یک مدل وفقی مکانیابی جوانههای عروقی در طول رگ اصلی، در ابتدای فرآیند رگزایی ترکیبشده است و سپس پیشروی جوانههای عروقی در ماتریس خارج سلولی و نفوذ آنها به داخل تومور و همچنین نفوذ جریان خون ازطریق ساختار مویرگی مدل شده است. در این مدل سه مرحلة مکانیابی جوانهها در طول رگ اصلی، پیشروی آنها و جریان خون باهم ترکیب شدهاند. سپس براساس شبکة عروقی بهدست آمده، انتقال اکسیژن و بقیة مواد لازم برای رشد بیشتر تومور شبیهسازیشده است. همچنین فرضشده است رشد تومور درنتیجة تکثیر سلولهای تومور اتفاق میافتد. مراحل رشد تومور و رگزایی بهوسیلة تغییرات محیط میکرو شامل تراکم اکسیژن، فاکتور رگزایی تومور و ماتریس خارج سلولی باهم ترکیب شدهاند. همچنین سعی شده است تا تطبیق مکانی و زمانی مناسبی در پارامترهای مدل ایجاد شود.
رگزایی تومور
جوانهزنی وفقی
جریان خون
رشد عروقی تومور
روش تفاضل محدود
2015
07
23
143
161
https://www.ijbme.org/article_20249_9e8107b42df157ef1973d0bcf9b9bc1f.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1394
9
2
شاخص هورست چندگانة اصلاح شده برای ارزیابی میزان آشوبناک بودن در کاربرد طبقهبندی آریتمیهای قلبی
مینا
همتیان
علی
مالکی
قلب انسان سیستمی آشوبناک است؛ ازاینرو برای شناسایی انواع آریتمیهای قلبی از بعد فرکتال استفاده میشود. آریتمیهای قلبی یکی از شایعترین بیماریها هستند که شناسایی آنها بسیار مهم است. نمای هورست معیاری برای ارزیابی میزان آشوبناکی سیستمها و کمیسازی بعد فرکتال سیستمهای آشوبناک است، که با روش تحلیل دامنة بازمقیاس محاسبه میشود. براساس مطالعات انجام شده، نمای هورست کلاسیک ویژگی مناسبی برای طبقهبندی آریتمیهای قلبی نیست؛ زیرا از یکسو، انتخاب و تعیین مقدار پارامترها بهشدت بر مقدار محاسبه شده برای نمای هورست تاثیر میگذارد و از سوی دیگر، این روش وابستگی بسیاری به نرخ ضربان قلب دارد. در این مقاله، شاخص هورست چندگانة اصلاح شده برای طبقهبندی آریتمیهای قلبی پیشنهادشده است که نسبت به نمای هورست کلاسیک، ویژگیهای مناسبتری برای طبقهبندی آریتمیهای قلبی فراهم میسازد و نسبت به تغییرات نرخ ضربان قلب نیز مقاوم است. بررسیهای انجام شده با استفاده از این روش روی 80 سیگنال، شامل ریتم نرمال و آریتمیهای انسداد دستة شاخة راست (RBBB)، انسداد دستة شاخة چپ (LBBB) و انقباض زودرس دهلیزی(APC) از پایگاه دادة MIT-BIH، توانسته است با استفاده از طبقهبندیکنندههای LDA ، نزدیکترین همسایه و شبکة عصبی بهترتیب به صحت طبقهبندی 75/88 %، 25/96 % و 100 % منجر شود.
آشوب
بعد فرکتال
طبقهبندی آریتمیهای قلبی
نمای هورست
2015
07
23
163
178
https://www.ijbme.org/article_20227_af0cb4f0e5ec074987523f5dacdff65a.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1394
9
2
بررسی محاسباتی اثر ضخامت و سختی بسترکلاژنی بر پاسخ سلولهای بنیادی مزنشیمال در محیط کشت
مهدی
مرادخانی
بهمن
وحیدی
بررسی تحریکات مکانیکی موثر بر سلول بنیادی در شرایط طبیعی بدن و همچنین شرایط کشت آزمایشگاهی، موضوعی بسیار مهم درجهت دستیابی به توانایی کنترل بر رفتار و پاسخهای سلولی همچون رشد، تکثیر و تمایز میباشد. درمورد عوامل بیومکانیکی دخیل در این پدیده پژوهشهای فراوانی انجامشده است. امروزه ثابتشده است که عواملی همچون مورفولوژی سلول، آرایش اجزای زیرسلولی، هندسة داربست، سختی بستر و تحریک مکانیکی اعمالی از جانب آن و یا جریان سیال تاثیر بسزایی در پاسخهای سلولی دارند. در پژوهش حاضر سعیشده است تا با استفاده از تحلیل اجزای محدود، یکی از عوامل مذکور در تحریک مکانیکی موثر بر سلول بنیادی مزنشیمال یعنی اثر سختی و ضخامت بستر و پاسخ سلول از جنس تنش و کرنش به این عامل ارزیابی شود. برای این منظور از بسترهای پایه کلاژنی بهعنوان ماتریس خارجسلولی مصنوعی استفاده شد و شرایط کشت سلول درون یک بیوراکتور و در حضور جریان سیال شبیهسازی شد. با بهکارگیری روش برهمکنش سیال و سازه برای شبیهسازی و حل آن به شیوة جفتشوندگی دوطرفة معادلات سیال و جامد، تاثیر افزایش سختی بستر و ضخامت آن به ترتیب در افزایش و کاهش تنشهای وارده بر سلول از جانب بستر به میزان حداکثر 15 درصد در نتایج مشاهده شد. همچنین مشاهده شد که تغییر سختی بستر تنها در بازهی 1/0 تا 100 کیلو پاسکال میتواند در تغییر رفتار سلول درمقابل تحریک خارجی موثر باشد. نتایج بهدست آمده از این تحقیق در کنار سایر تحقیقات مشابه میتوانند یک راهنما برای محققان جهت بهینهسازی شرایط ریزمحیطی سلول بنیادی در محیط کشت آزمایشگاهی و درنهایت دستیابی به نتایج کارآمدتر در پژوهشهای مرتبط با مهندسی سلولهای بنیادی محسوب شود.
تحریک مکانیکی سلول
تحلیل اجزای محدود
برهمکنش سیال و سازه
سختی و ضخامت بستر
کلاژن
سلول بنیادی
2015
07
23
179
190
https://www.ijbme.org/article_19662_85bd2bc58406e13e87e1e2d9d79ddb36.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1394
9
2
روشی نوین برای مدلسازی ریاضی سیستم اسکلتی بدن انسان: لحاظ نمودن ویژگیهای سینماتیکی مفاصل زیستی و اثر زنجیرههای سینماتیکی پیچیدهی سیستم اسکلتی
حسین
احسانی
مصطفی
رستمی
محمد
پرنیان پور
در مطالعهی حاضر، روشی نوین برای بهدست آوردن معادلات حاکم بر سیستم اسکلتی بدن انسان ارائه شدهاست. در این روش، رویکردی نوین برای وارد کردن ویژگیهای سینماتیکی مفاصل زیستی و همچنین اثر زنجیرههای پیچیدهی سینماتیکی سیستم اسکلتی در معادلات حرکت ارائه شدهاست. روش پیشنهادی در این مقاله با استفاده از حساب دیفرانسیل توابع ماتریسی، معادلات حاکم بر سیستم اسکلتی را بهصورت معادلات دیفرانسیل معمولی تحصیل میکند. علاوه بر این، ازآنجا که معادلات حاصل بهصورت بازگشتی ارائهشدهاند، این روش برای بهدست آوردن معادلات دیفرانسیل حرکت سیستم اسکلتی بدن انسان، رویکردی کارا از نظر محاسباتی پیشنهاد میکند. بهمنظور بررسی صحت روابط پیشنهادشده در این مقاله، مکانیزمی استاندارد شامل سه حلقهی سینماتیکی بسته موردتوجه قرار گرفت. نتایج حاصل از حل دینامیک مستقیم این مکانیزم با استفاده از روش پیشنهادی، با نتایج ارائهشده در سایر مراجع معتبر مقایسه شدند و روش پیشنهادی صحتسنجی شد. بهعلاوه، بهمنظور بررسی کاربرد روش پیشنهادی در شبیهسازی سیستم اسکلتی بدن انسان، مدلسازی دینامیکی کمربند شانهای در حضور ریتم شانه در دستور کار قرار گرفت. برای توصیف ریاضی ریتم شانه از دو مدل ریاضی استفاده شد: مدل اصلی و مدل سادهشده. تفاوت میان نتایج شبیهسازی این دو مدل بر ضرورت استفاده از دادههای آزمایشگاهی اصلی برای مدلسازی ریتم شانه تأکید میکرد. ازآنجا که علت علاقهمندی محققان به استفاده از دادههای سادهشدهی ریتم شانه ناشی از محدودیت در فرمولهای موجود برای مدلسازی سیستم اسکلتی میشود، با استفاده از روش پیشنهادی در این مقاله این مشکل مرتفع میگردد.
سیستم اسکلتی
مدلسازی ریاضی
ریتم شانه
2015
07
23
191
203
https://www.ijbme.org/article_19419_153f83d0c1dbdd4d50155aa62c4923fa.pdf
نشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی
مهندسی پزشکی زیستی
5869-2008
5869-2008
1394
9
2
ارزیابی عملکرد الگوریتمLASSO با فاز تصحیحشده در سیستمهایBCI مبتنی بر SSVEP
محمدعلی
منوچهری
وحید
ابوطالبی
امین
مهنام
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.
واسط مغز و کامپیوتر (BCI)
پتانسیل برانگیختة بینایی حالت پایدار (SSVEP)
شناسایی فرکانس
روش LASSO
روش LASSO با فاز تصحیحشده
2015
07
23
205
214
https://www.ijbme.org/article_19885_27dcbe563b0d892404e3455b7ac1cb75.pdf