انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-20081120070522Transducer Design For Ultrasound-Induced Hyperthermia Of Cancerous Tissuesطراحی تراگردان به منظور متمرکز کردن امواج فراصوتی برای گرما درمانی بافت های سرطانی181348110.22041/ijbme.2007.13481FAفرزان قالیچیدانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی برق، گروه مهندسی پزشکیسهراب بهنیاگروه فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارومیهJournal Article20150629The methods of focusing ultrasonic waves in order to apply hyperthermia cancer therapy have studied and a transducer capable of focusing waves on cancerous tissues with the aid of its piezoelectricelements has introduced. The amount of absorbed energy was computed by solving numerically the acoustic pressure equation using Rayleigh-Summerfield Integral, with the intention to determine the optimum spatial array of piezoelectric elements for energy concentration. In order to control the treatment procedure, the numerical solution of Bio-heat Transfer Equation (BHTE), along with the finite-element simulation of thermal energy distribution in a cervix cancerous tissue is considered.<span id="ContentPlaceHolder1_lblAbstract"><span lang="FA">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.</span></span>انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-20081120070522Fluid Flow And Heat Transfer Analysis Of Hemorheological Viscometer Using Computational Fluid Dynamics (Cfd) Simulationتحلیل جریان و انتقال حرارت در ویسکومتر همورئولوژیکی با استفاده از شبیه سازی به روش دینامیک سیالات محاسباتی9171348210.22041/ijbme.2007.13482FAناصر فتورائیآزمایشگاه تحقیقاتی مکانیک سیالات بیولوژیکی، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر0000-0002-5714-027Xمجتبی قلی پورسمرغاوهJournal Article20150629Blood is one of the vital fluids of the human body. Measurement of its viscosity and other properties is very important in detecting and understanding different cardiovascular diseases. In this study, the blood flow in a concentric cylinder viscometer was simulated numerically. The blood flow patterns were analyzed by applying different rotational speed of inner cylinder. Creation of a Couette flow, end effects and suitable rotational speed limit were analyzed. The amount of the torque applied to the inner cylinder which prevents the generation of the Taylor vortices was also predicted. From the obtained results, one can conclude that these vortices were not as important as the end effects were. In order to keep the blood sample temperature within a constant and acceptable range a thermal bath was used. Heat removal rate with different inflow rates of coolant was also predicted numerically.<span id="ContentPlaceHolder1_lblAbstract"><span lang="FA">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.</span></span>انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-20081120070522In Vitro Evaluation Of Escherichia Coli K–12 Bacteria Adhesion Onto Co2 And Krf Laser-Treated Polyethylene Terephthalate (Pet)چسبندگی باکتری اشرشیاکلی در شرایط آزمایشگاهی به سطح پلی اتیلن ترفتالات تابش دیده با لیزرهای دی اکسید کربن و کریپتون فلوئوراید19271348310.22041/ijbme.2007.13483FAروح اله مهدی نوازمقدمدانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیرحمید میرزادهدانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر -
پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایرانمرتضی دلیری جوپاریمرکز تحقیقات مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژیعلیرضا زارعپژوهشگاه لیزر، سازمان انرژی اتمی ایرانJournal Article20150629Recently there are studies in developing new methods to increase bacterial adhesion onto polymeric surfaces that are used in biological application such as cell-based biosensors. In this study the surface of polyethylene terephthalate (PET) films were irradiated using CO<sub>2</sub> and KrF excimer pulsed lasers and adhesion behavior of Escherichia coli k-12 (E. coli K-12) bacteria onto the irradiated surfaces was studied in vitro. The changes in the surface properties due to laser irradiation were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and contact angle measurement. The results showed that laser treatment changes surface morphology and surface hydrophilicity. The number of bacteria that were adhered onto the surfaces was quantitatively investigated by fluorescent staining, microscopic observations and counting through Image Proplus software. The results showed that the number of adhered E. coli K-12 bacteria onto the irradiated surfaces by both CO<sub>2</sub> and KrF lasers in comparison with unmodified surfaces was increased.<span id="ContentPlaceHolder1_lblAbstract"><span lang="FA">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 </span><span dir="ltr">(PET)</span><span lang="FA"> در معرض نور لیزر های اکسایمر کریپتون فلوئوراید </span><span dir="ltr">(<span class="SpellE">KrF</span>)</span><span lang="FA"> و دی اکسید کربن </span><span dir="ltr">(CO<sub>2</sub>)</span><span lang="FA"> ضربه ای قرار گرفت و رفتار چسبندگی باکتری اشرشیاکلی </span><span dir="ltr">(E-coli K-12)</span><span lang="FA"> روی سطوح پرتو دهی شده در شرایط آزمایشگاهی </span><span dir="ltr">(in <span class="SpellE">virto</span>)</span><span lang="FA"> بررسی شد. تغییرات خواص سطح </span><span dir="ltr">PET</span><span lang="FA"> حاصل از پرتو دهی لیزر، توسط میکروسکوپ الکترونی رویشی </span><span dir="ltr">(SEM)</span><span lang="FA"> و اندازه گیری زاویه تماس مشخص شد. نتایج نشان داد که آمایش لیزری باعث تغییر مورفولوژی و همچنین آبدوستی سطح </span><span dir="ltr">PET</span><span lang="FA"> می شود. تعداد باکتری های </span><span dir="ltr">E-coil K-12</span><span lang="FA"> که به سطح </span><span dir="ltr">PET</span><span lang="FA"> چسبیده بودند به طور کمی توسط رنگ آمیزی فلورسنت، مشاهدات میکروسکوپی و شمارش از طریق نرم افزار </span><span dir="ltr">Image <span class="SpellE">Proplus</span></span><span lang="FA"> بررسی شد. نتایج نشان داد که تعداد باکتری های </span><span dir="ltr">E-coil K-12</span><span lang="FA">چسبیده به سطوح پرتو دهی شده با لیزر های کریپتون فلورئورید و دی اکسید کربن در مقایسه با سطوح اصلاح نشده افزایش یافت.</span></span>انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-20081120070522Parameter Identification Of A Nonlinear Model For The Hemodynamic System In Functional Magnetic Resonance Imagingشناسایی پارامترهای یک مدل غیرخطی از سیستم همودینامیک در تصویربرداری عملکردی تشدید مغناطیسی29371348410.22041/ijbme.2007.13484FAسید محمد شمسقطب علمی کنترل و پردازش هوشمند، دانشکده برق و کامپیوتر، پردیس دانشکدههای فنی، دانشگاه تهران -
گروه پردازش سیگنال و تصویر، پژوهشکده علوم شناختی، پژوهشگاه دانشهای بنیادیغلامعلی حسینزادهقطب علمی کنترل و پردازش هوشمند، دانشکده برق و کامپیوتر، پردیس دانشکدههای فنی، دانشگاه تهران -
گروه پردازش سیگنال و تصویر، پژوهشکده علوم شناختی، پژوهشگاه دانشهای بنیادیمحمد مهدی کریمیقطب علمی کنترل و پردازش هوشمند، دانشکده برق و کامپیوتر، پردیس دانشکدههای فنی، دانشگاه تهرانJournal Article20150629In order to analyze the functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) data, the parameters of a nonlinear model for the hemodynamic system, so called Balloon model, were characterized and estimated. Two different approaches were applied to estimate these parameters. In the first step of both approaches, the voxels which show neural activity were identified. Then, the parameters of the balloon model for these active voxels were estimated by both steepest descent algorithm, and through genetic algorithm. Proposed approaches were applied on experimental fMRI data and the parameters of nonlinear Balloon model were estimated for different brain voxels. Accuracy of these characterizations was assessed via comparing the measured time series at each voxel with the modeled time series. Also, it was shown that the results of the parameter-estimation are consistent with the results obtained from system characterization via Volterra Kernels (which were reported in previous studies). It was concluded that the suggested approaches could accomplish a nonlinear system characterization through numerical methods, whereas they avoid theoretical complexities and they have acceptable speed (especially steepest descent algorithm).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.انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-20081120070522Synthesis And Dissolution Kinetics In A Simulated Bone Resorption Medium Of Amorphous Carbonated Calcium Phosphatesسنتز کلسیم فسفات های آمورف کربناتی و بررسی سینتیک انحلال در محیط شبیه سازی شده سلول های جذب استخوان39511348510.22041/ijbme.2007.13485FAعبدالرضا شیخ مهدی مسگردانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکیزهرا محمدیدانشگاه علم و صنعت ایرانفتح اله مضطرزادهدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکیمهتاب اشرفی خوزانیدانشگاه علوم پزشکی ایرانزینب سادات محمدیدانشگاه تربیت معلمJournal Article20150629Amorphous carbonated calcium phosphates (ACCPs) with different carbonate contents and Ca/P ratios were reproducible synthesized by the reaction parameters as low temperature, high pH value, using initial solutions of calcium and phosphate at low concentrations, and various amounts of carbonate, as well as freeze drying of the precipitates. The addition of carbonate to the solutions led to form precipitates with higher Ca/P ratios with respect to the initial solutions. Heat treatment of freezedried ACCPs at 500 °C had no influence on their amorphous structure. The results of elemental carbon and thermal analysis showed that the carbonate may be eliminated in a wide range of temperature (500−1150<sup>o</sup>C). Dissolution rate of ACCPs in the simulated bone resorption medium was dependent to the contents of carbonate and remaining water. Dissolution rate of the specimens with higher carbonate contents was controlled by the carbonate content, but the amount of remaining water had major influence on the dissolution rate of the precipitates with lower carbonate contents. The dissolution kinetics was found to follow a shrinking-core model, with product layer as the ratedetermining step. Formation of an amorphous calcium phosphate and/or thermodynamically desirable dicalcium phosphate dihydrate as possible product layer prevents complete resorption of ACCPs under bone resorption conditions, and promotes osteoblastic activation process through nucleation and growth of biological apatite.<span id="ContentPlaceHolder1_lblAbstract"><span lang="FA">در این تحقیق، سنتز تکرارپذیر کلسیم فسفات آمورف کربناتی از طریق استفاده از محلول های حاوی کلسیم و فسفات با غلظت پایین، دمای پایین، </span><span dir="ltr">pH</span><span lang="FA"> 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 </span><span dir="ltr">Ca/P</span><span lang="FA"> متفاوت، مشابه فاز معدنی استخوان، امکان پذیر خواهد بود به طوری که با افزایش مقدار کربنات ورودی به محلول سنتز، نسبت </span><span dir="ltr">Ca/P</span><span lang="FA"> 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 </span><span dir="ltr">500-1150°C</span><span lang="FA"> اتفاق می افتد. انحلال کلسیم فسفات آمورف کربناتی در محیط شبیه سازی شده سلول های جذب استخوان </span><span dir="ltr">(pH 4.4-5.5)</span><span lang="FA"> 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.</span></span>انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-20081120070522Discrimination Of Ventricular Fibrillation Based On Chaotic Characteristics Of Electrocardiogram Signalsجداسازی سیگنال فیبریلاسیون بطنی بر مبنای مشخصات آشوبگون سیگنال های قلبی53621348610.22041/ijbme.2007.13486FAمحمد رضا نوروزیدانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیرمحمد جواد یزدان پناهگروه مهندسی برق و کامپیوتر، دانشکده فنی، دانشگاه تهرانJournal Article20150629Ventricular Fibrillation (VF) is a dangerous abnormality in the heart activity. During the VF, well known shape of electrocardiogram (ECG) signal changes to a pseudo-noise waveform. Recent researches have depicted that VF is not a noisy signal. The characteristics of VF and chaotic signals are the same. In this research, these characteristics were studied and used for discriminating the VF signal from the other electrocardiogram signals. Three types of electrocardiogram signals including VF, Tachycardia and Normal ECG were used for training and testing a back propagation neural network. We used these signals in three stages. At the first stage, the power spectrum of signals was used for training and testing the neural network. Time Series signals were used in the second stage. The result of the first experience was better than the second. At the third stage, we used surrogate technique to enrich the training signals in the time domain. The surrogate technique is a method which has been used in the chaotic systems. By using these new generated signals for training the neural network, the results of classification were extremely improved. Furthermore, the results of simulations showed that the chaotic dynamic of VF signal is a time dependant one.<span id="ContentPlaceHolder1_lblAbstract"><span lang="FA">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.</span></span>انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-20081120070522Classification And Prediction Of Neonatal Jaundice Using Neural Networksتشخیص نوع زردی و پیش بینی ابتلا به آن توسط شبکه های عصبی63691348710.22041/ijbme.2007.13487FAآزاده اهوراییواحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامیفرزاد توحیدخواهدانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیرفاطمه حاجی ابراهیم تهرانیدانشکده پزشکی، دانشگاه شاهدرسول خیاطیدانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شاهدJournal Article20150629Jaundice (hyperbilirubinemia) is a common disease in newborn babies. Under certain circumstances, elevated bilirubin levels may have detrimental neurological effects. In some cases, phototherapy is needed to lower the level of total serum bilirubin, which indicates the presence and severity of jaundice. Recently, diagnosis and treatment modeling of disease have been considered by many researchers. In this paper, we present two models for classification and prediction of neonatal jaundice. The models are based on recorded data of Iranian Neonates. This study is oriented on the basis of following procedures: a short review on physiology of Jaundice, and then description of the models. Two three-layer feed forward neural networks were used in the modeling. The neural network model for classification is able to specify the type of jaundice, and the model for prediction can evaluate the risk of jaundice for newborns. These models can be used to decrease the risk in the critical cases as well as the cost of treatment.<span id="ContentPlaceHolder1_lblAbstract"><span lang="FA">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.</span></span>