انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-2008-1120041022A New Method For Selective Stimulation In Cochlear Implant Using Non-Simultaneous Multi Electrode Stimulationروش جدید تحریک انتخابگر در کاشت حلزونی با استفاده از تحریک چند الکترودی غیر همزمان3141351210.22041/ijbme.2004.13512FAحامد ساجدیدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده برق، مرکز تحقیقات الکترونیکسید احمد معتمدیدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده برقسید محمد فیروزآبادیدانشگاه تربیت مدرس، گروه فیزیک پزشکیJournal Article20150630Auditory nerve fibers stimulating using electrical current with implanted electrodes are the basis of cochlear implant system. Therefore, expansion of current spread in volume conductor will change the electrical potential in a larger region. This expansion causes larger region stimulation and decreases the accuracy and resolution of the stimulation in both the possibility of investigation of a particular region at Neural Response Telemetry (NRT) tests and also in hearing stimulation. Therefore, narrowing the width of stimulated region is the main goal in the selective stimulation. The conventional multi polar stimulation methods use lateral inhibitory electrode to form the spatial pattern of the electrical potential distribution for narrowing the stimulated region, but it needs to simultaneous stimulation of the electrodes, which is not available in implanted systems. In this paper, a new non-simultaneous multi-electrode stimulation method has been presented, which is based on applying the inhibitory pre-pulses by lateral electrodes. Inhibitory effect of the lateral electrodes pulses changes the initial conditions of the fibers and their thresholds. The results of simulations show that this method will solve the problem of simultaneous stimulation in conventional tri-polar stimulation methods and also is effective at controlling of stimulation area, comparing with tri-polar stimulation area, qualitatively and quantitatively.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.انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-2008-1120041022Sensitivity Analysis Of Muscle Activation-Joint Position Using Computer Simulation Of A Model For The Thumb And Index Fingerبررسی کمی میزان تاثیر عضلات دست انسان بر موقعیت مفاصل انگشت اشاره و شست با استفاده از یک مدل استاتیکی سه بعدی15231351310.22041/ijbme.2004.13513FAعلی استکیدانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، گروه مهندسی و فیزیک پزشکیJournal Article20150630Computer simulation of a three dimensional model of the thumb and index finger was used to perform a sensitivity analysis of each joint position to individual muscle activation level. The results were used to study the effect of each muscle on hand posture and select specific muscles to get a desired posture of the hand to assist the implementation of FNS systems. The hand was treated as a multi-body system including rigid segments connected by joints. Each joint was subjected to a total moment including muscle active and joint passive components. The forward approach, in which the equilibrium equations are solved for joint positions as a function of muscle moments, was used. The results showed that at the base joint of the index finger, flexion effect of the extrinsic flexor muscles was about two times of that of the intrinsic muscles. It was also shown that each muscle of the extensor system is individually more effective than the extrinsic flexor muscles. At the more distal joints, intrinsic muscles acted as feeble extensors. At the base joint of the thumb, extensor muscles were much more powerful than the flexor and flexor effect of adductor muscles. Also, abductor muscles were much more effective than the adductors. It was revealed that flexor muscles of the more distal joints are as strong as the extensor muscles. The conclusions are that: the minimum required muscles for appropriate positioning of the hand and for grasp and applying force to objects are limited.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.انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-2008-1120041022Detection Of The Cognitive Components Of Brain Potentials Using Wavelet Coefficientsآشکار سازی مولفه های شناختی سیگنال مغز با استفاده از ضرایب ویولت25451351410.22041/ijbme.2004.13514FAوحید ابوطالبیدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی
پژوهشکده پردازش هوشمند علائم0000-0003-3163-6653محمدحسن مرادیدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکیمحمدعلی خلیلزادهپژوهشکده پردازش هوشمند علائم
دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد، گروه مهندسی پزشکیJournal Article20150630P300 is the most predominant cognitive component of the brain signals. In this study, the single trial event related potentials recorded from the scalp, were decomposed to their time-frequency components using discrete wavelet transform. These quantities were later analyzed as the features related to the cognitive activities of brain. Study on these features showed that cognitive processes of the brain of ten reflected in the feature of δ and θ bands. The aim of this study, as a primary step for "lie detection using brain signals (EEG - Polygraphy)", was to design a system for discriminating between single trials involved P300 and those without it. In the first approach, an optimal discriminant function based on 9 features was designed using "Stepwise Linear Discriminant Analysis". Detection accuracy was 75% in training data and 71% in test data. More study on this method showed that almost similar accuracy could be obtained from the features of Pz channel alone. In the second approach, the modular learning strategy - based on principal component analysis and neural networks - was used. After training the systems, the maximum classification accuracy was 76% in train data and 72% in test data.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.انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-2008-1120041022Synthesis Of Amorphous Calcium Phosphate And Its Solubility Behavior In Simulated Osteoclastic Activity Conditionsسنتز کلسیم فسفات آمورف و بررسی انحلال پذیری در محیط شبیه سازی شده آکتیویته استئوکلاستی47551351510.22041/ijbme.2004.13515FAعبدالرضا شیخ مهدی مسگردانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکیزهرا محمدیدانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مکانیکJournal Article20150630The conditions for synthesis of amorphous calcium phosphates (ACPs) according to the crystallization principles were described. By selecting reaction parameters correctly (low temperature, high pH, immediate removing of water and using solutions containing calcium cations and phosphate anions at low concentrations), full ACPs can be reproducibly synthesized. The X-ray diffraction patterns of synthesized amorphous specimens were showed a characteristic broad peak. The Ca/P ratio of the resulting precipitates was weakly dependent on the initial Ca/P ratio. Solubility of synthesized specimens in simulated osteoclastic activity conditions was showed that the rate of dissolution would be decreased with increasing crystallinity level. The synthesized amorphous calcium phosphates showed the highest dissolution rate in the simulated solution, and can be a suitable candidate for using in the field of hard tissue engineering applications.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.انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-2008-1120041022Fabrication Of A Porous Composite Scaffold For Bone Tissue Engineering Based On Gelatin And Hydroxyapatite, Part I: Cell Culture Resultsساخت داربست کامپوزیتی متخلخل برای مهندسی بافت استخوان بر پایه ژلاتین و هیدروکسی آپاتیت، قسمت اول: نتایج کشت سلولی57641351610.22041/ijbme.2004.13516FAکریم عسگرزاده تبریزیدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکیفریبا اورنگدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی، گروه بیومتریالJournal Article20150630Gelatin is a protein which is derived from the organic constituent of bone (collagen). Combination of this protein with the inorganic constituent of bone (hydroxyapatite) may provide closer properties to the natural bone. In this study, a biodegradable composite scaffold based on gelatin and hydroxyapatite was prepared as a substitute for bone tissue. To increase the biocompatibility of this, composite, its fabrication was carried out without using any organic solvent. Porosities obtained were spontaneously achieved without any porogen. The pore morphology indicated a high interconnectivity with diameters ranging from 50 to 200 micrometers, which seems appropriate for bone tissue engineering applications. In order to study the biocompatibility of the scaffolds, mouse fibroblastic cells were used. After 24-hour cell culture period in vitro, suitable cell attachment was observed showing high biocompatibility for all the samples. Further examinations demonstrated that the best biocompatibility is obtained for the composite of 50 wt% hydroxyapatite and 50 wt% gelatin.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.انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-2008-1120041022Effects Of Depolarizing Prepulses With Different Parameters On The Selective Stimulation Of Myelinated Fibers And Suggestion Of A New Prepulse Waveform With Superior Performance Based On Simulation Ofتاثیر پارامترهای پیش پالس کاتدی در تحرک انتخابی فیبرهای مایلین دار و استخراج شکل موج جدیدی برای تحریک الکتریکی انتخابی به کمک شبیه سازی تحریک الکتریکی65761351710.22041/ijbme.2004.13517FAامین مهنامدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکیسید محمد فیروزآبادیدانشگاه تربیت مدرس، دانشکده پزشکی، گروه فیزیک پزشکیسید محمدرضا هاشمی گلپایگانیدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکیJournal Article20150630In recent years, various methods have been suggested to improve selectivity in electrical stimulation of neural fibers or cells. One of these methods is the use of depolarizing under-threshold prepulse to selectively stimulate fibers far from the electrode, without excitation of nearer fibers. In this paper, by implementing a nonlinear model of neural fiber and simulating electrical stimulation of the model, the effect of changes in various parameters of rectangular and stepwise prepulses on the range of applicability of this technique in selective stimulation of fibers in different distances from the electrode and with different diameters has been studied. This study has led to suggest a new waveform for the prepulse; ramp prepulse. The applicability of this prepulse has been studied also. The superiority of this prepulse in comparison with previous suggested ones has been shown. Using this prepulse, it is possible to stimulate selectively fibers in broader range of distances and diameters. Therefore in stimulating neural fibers in spinal cord or peripheral fibers or even neural fibers of special senses, the use of this prepulse can improve distinguishability of fibers in their stimulation.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.انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-2008-1120041022New Combined Electrochemical Path Modeling Of The Heart Based Membrane Ionic Channelsیک مدل الکتروشیمیایی جدید برای مسیر مرکب قلبی بر مبنای جزییات کانالهای یونی غشا77921351810.22041/ijbme.2004.13518FAفرهاد طباطبایی قمشهدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی، گروه بیومکانیکاحمدرضا عرشیدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی، گروه بیومکانیکمسعود محمودیاندانشگاه علوم پزشکی ایران، دانشکده پزشکی، گروه فارماکولوژیمهیار جاناحمدیدانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، دانشکده پزشکی، گروه فیزیولوژیJournal Article20150630Effective pharmacological analysis encompassing both the pharmacodynamics and the pharmacokinetics of the heart, dictates the necessity for responses made by the main channel receptors, to be appropriately modelled. This approach is of critical value when the pharmacological responses of the organ during pathological states are under investigation. To this effect, the electrochemical phenomenon in the heart was simulated using a specifically simplified three dimensional model based on the cellular physiological concepts. Various advanced models for different types of heart cells were combined to produce a three dimensional model capable of describing the electrophysiological, electrochemical and geometric characteristics of a heart in a non-pathological state. Various cell type models such as central and peripheral SA node, AV node, atrial myocyte, ventricular myocyte, and specialized cells for rapid conductance like purkinje fibres were included in the 3D model. The cellular architecture in the model follows the non-heterogeneity of the heart structure accompanied by gap junctions representing cellular interconnections. Here the transport of Na<sup>+</sup>, Ca<sup>++,</sup> K<sup>+</sup> and CL<sup>-</sup> was primarily governed by such factors as electrical and chemical potential gradients along with other energetic mechanisms. The simplified heart geometry is introduced through 18 layers with 25 cells in each layer. Model equations were solved to simulate a one second using a 2.6 GHz Pentium IV PC. The simulation was performed utilizing MA TLAB programming language which provides effective visualization capabilities. The CEP model could be adopted as a preliminary basis towards individualizations in pharmacology and electrophysiology.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.انجمن مهندسی پزشکی ایراننشریهی علمی مهندسی پزشکی زیستی5869-2008-1120041022Skin Response To Applied Pressure In Model Of Guinea Pigپاسخ پوست به نیروهای فشاری اعمال شده در مدل خوکچه هندی931001351910.22041/ijbme.2004.13519FAگیتی ترکماندانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم پزشکی، گروه فیزیوتراپیعلی اکبر شرفیدانشگاه علوم پزشکی ایران، گروه رادیولوژیعلی فلاحدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکیحمیدرضا کاتوزیاندانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکیمحمود مفیددانشگاه علوم پزشکی بقیه الله، دانشکده پزشکی، گروه علوم تشریحJournal Article20150630Pressure ulcers are areas of tissue necrosis that tend to develop when tissue is compressed between a bony prominence and an external surface. Normal structure and physiological function of tissue viability are recognized but mechanism of tissue breakdown is unknown. In this study, an attempt has been made to recognize the tissue mechanical changes after pressure application using 61 male albino guinea pigs, 4-6 months old, weighing 300-450 g. A computer controlled indentor system was developed to induce pressure sore. This system is capable of monitoring and adjusting the applied pressure, friction and shearing force throughout the experiment. The applied force remained within ±10g of desired target force. The applied pressures were at 291 and 387 mmHg for 1,3 or 5 hours over the trochanter region of animal hind limb. The tissue was removed and blood was taken immediately, 2 and 7 days after pressure release. Uniaxial tensile test was performed using deformation rate of 20 mm/min. In this test, the contralateral site on the experimental animal served as intra-animal control. Full- thickness biopsy was taken and stained with H & E, trichrome and orcein for histological examination. Results of tensile tests showed that the maximum tensile strength (F<sub>max</sub>), stress and the area under load-deformation curve (work) have decreased significantly 7 days after pressure application (P<0.05). Histological study immediately and 2 days after force release, showed an increase in cellularity and inflammatory cells infiltration. Muscle necrosis and reduction of the skin fibers density were observed 7 days after load release. Serum CPK (2 days after) was increased. The amount of lactic acid as well as phosphorus immediately and 2 days after pressure also increased (P<0.05). Finally it was distinguished that pressure changed the biomechanical properties of skin and muscle. Decrease of tissue resistance was consistent with the histological findings as well as elevation of muscle specific enzymes in blood. It was also observed that pressure resulted in the tissue ischemia and breakdown.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.