مهندسی پزشکی زیستی
سال:1386 | دوره:1 | شماره:4 |تعداد مقالات:7

در این مقاله مدل المان محدود سه بعدی دقیق مهره اول ستون فقرات گردنی، شامل استخوان قشری و استخوان متخلخل، بر اساس تصاویر سی-تی اسکن، در محیط نرم افزار آنسیس9  توسعه یافت. هدف بررسی تاثیر استخوان متخلخل بر توزیع تنش بیشینه و میانگین در مهره اطلس و ارزیابی تاثیر تغییر خواص مواد بر مقادیر این تنش هاست. طبق نتایج به دست آمده، خواص استخوان متخلخل تاثیر چندانی بر موضع تنش بیشینه و الگوی تنش های میانگین در مقاطع کمان قدامی، محل اتصال کمان خلفی با توده طرفی و شیار مهره ندارد، هرچند وجود استخوان متخلخل سبب افزایش مقدار تنش بیشینه و تنش میانگین می شود. تاثیر شرایط مرزی بر این افزایش قابل توجه است. تغییر خواص مواد استخوان متخلخل، تحت بارگذاری محوری و اکستانسیون شدید فقط بر تنش متوسط در استخوان متخلخل توده های طرفی انجامید، این در حالی است که تغییر خواص مواد استخوان قشری به تغییر تنش متوسط در هر دو ناحیه و نیز جابجایی جانبی توده های طرفی منجر شد. همچنین این تحقیق تاثیر متقابل تغییر خواص مواد دو بافت استخوانی را بر تنش های متوسط آشکار ساخت.

به منظور دستیابی به مدل مناسب برای توجیه رفتار بیومکانیکی مغز و تغییر شکل و جابجایی بطن ها، دو نوع مدلسازی کامپیوتری کرنش صفحه ای الاستیک و هایپرالاستیک بافت مغز بر اساس تحلیل المان محدود به کار گرفته شده و مورد مقایسه قرار گرفته اند. اسکن بیمار مبتلا به هماتوم اپی دورال، با فرض کرنش صفحه ای الاستیک و هایپرالاستیک مدلسازی شد. سپس با اعمال پارامترهای مکانیکی نسجν) ، E، C01 و (C10 و تغییر فشار داخل بطنی، میزان جابجایی نقاط مشابه در بطن مدلسازی شده، با بطن واقعی مقایسه شد و نهایتا مقادیری با کمترین میزان خطا را به دست می داد، مشخص گردید. این شبیه سازی ها در بارگذاری های متفاوت با فشار داخل بطنی مختلف نشان داد که عدم توجه به افزایش فشار داخل بطنی نتایج غیر قابل قبولی خواهد داشت. به طور خاص، در بارگذاری کرنشی یک طرفه با ΔP=0 دیواره های بطن سمت هماتوم به نحو قابل ملاحظه ای روی هم قرار می گیرد. بهترین نتایج برای مدل الاستیک با افزایش فشار ΔP=1.25 kpa و برای مدل هایپرالاستیک با ΔP=1.00 kpa به دست آمد که با شرایط بالینی بیمار مورد مطالعه سازگار بود. بنابراین مدلسازی بیومکانیکی کرنش صفحه ای در بارگذاری های کرنشی یک طرفه (شرایطی که مشابه کاربرد سیستم های ناوبری در جراحی است)، بدون توجه به هندسه و تغییرات فشار داخل بطن ها نتایج قابل قبولی به دست نمی دهد. با در نظر گرفتن پارامترهای فوق، استفاده از مدل های الاستیک (با دقت نسبی متوسط 88.7%) در مقایسه با هایپرالاستیک (با دقت نسبی متوسط 86.9%) نتایج بهتری در توجیه رفتار مکانیکی مغز در ضایعه هماتوم اپی دورال به همراه خواهد داشت.

تصدیق امضای پویا بر پایه ویژگی های زمانی علاوه بر بهره جستن از ویژگی های مکانی الگوی ترسیمی، به دلیل استفاده از ویژگی های پویای محلی و کلی مبتنی بر سیگنال های سرعت، شتاب، فشار و زاویه قلم نسبت به روش ایستا، که فقط از ویژگی های تصویری سود می جوید، از دقت افزونتری برخوردار است. در این مطالعه با استفاده از نقش محوری سرعت در فرایند کنترل حرکات ماهرانه به ویژه الگوهای ترسیمی- تحریری، الگوی امضا را تقطیع و سپس ویژگی های سیگنالی استخراج می شود. به منظور براورد شباهت سیگنال های زمانی از پنج معیار فاصله تعمیم یافته همراه با پنج روش وزن دهی، استفاده و نشان داده شد که معیار فاصله همبستگی کمترین خطا را در ارزیابی شباهت سیگنال ها دارد. با اعمال روش پیشنهادی به پایگاه دادگان مشتمل بر افراد فارسی، چینی و انگلیسی زبان خطای EER برای جاعلان ماهر برابر 0.87% و 1.24% به ترتیب برای سطح آستانه فردی و عمومی حاصل شده است.

استخراج الکتروکاردیوگرام جنین (FECG) از سیگنال های الکتریکی ثبت شده به وسیله الکترودهای قرار داده شده بر روی بدن مادر با توجه به اهمیتی که برای بررسی سلامت جنین دارد، از مسائل مطرح در مهندسی پزشکی و پردازش سیگنال های حیاتی است و بنابراین روش جداسازی کور منابع سیگنال که در آن لازم است یک یا چند سیگنال مطلوب صرفا از اطلاعات ترکیبات اندازه گیری شده آنها به وسیله چند گیرنده بدون در اختیار بودن مشخصات کانال انتقال استخراج گردد، یکی از روش های اساسی برای حل این مساله به شمار می آید. بیشتر الگوریتم های جداسازی کور منابع پیشنهاد شده برای جداسازی ECG جنین و ECG مادر بر پایه فرض استقلال این سیگنال هاست (تحلیل مولفه های مستقل). این مقاله روش جدیدی را با در نظر گرفتن فرض واقعی تر همبسته بودن سیگنال ها با یکدیگر پیشنهاد می دهد. روش موردنظر بر اساس اصل تجزیه والد به استخراج داده های مطلوب از داده های ثبت شده پرداخته و با به کارگیری الگوریتمی بر پایه آمارگان های مرتبه دوم، تخمینی از سیگنال های موردنظر را به دست می آورد. نتایج شبیه سازی بر روی سیگنال های الکتروکاردیوگرام، موثر بودن روش پیشنهادی را نشان می دهد.

یکتایی الگوی توزیع رگ های خونی شبکیه به عنوان راهکاری برای شناسایی هویت افراد مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله روش مناسبی برای شناسایی هویت افراد بر اساس تصویر شبکیه ارائه شده است. این روش نسبت به چرخش، تغییر مقیاس و انتقال غیرحساس است. برای استخراج ویژگی های مطلوب تصاویر شبکیه از تبدیل فوریه- ملین و ممان های تصویر استفاده شده است. برای جبران چرخش که عموما ناشی از موقعیت های گوناگون اسکنر شبکیه نسبت به چشم خواهد بود، جبران ساز چرخش طراحی شده است. در تحلیل تصاویر شبکیه از مرکز دیسک نوری به عنوان یک نقطه ثابت و مرجع استفاده و برای تعیین آن از موجک هار و مدل مارها بهره گرفته شد. نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی درصد خطایی نزدیک به صفر را نشان می دهد.

حافظه اپیزودیک شامل خاطرات گذشته ای است که در یک مکان و زمان خاص برای یک فرد روی داده است. در این تحقیق به آشکارسازی فعالیت حافظه اپیزودیک با استفاده از پتانسیل های وابسته به رخداد مغزی (ERP) پرداخته شده است. برای این منظور طی آزمایشی از آزمودنی ها خواسته شده است، تصاویر بی معنایی را که طی فاز آموزش مشاهده کرده اند (قدیمی) از تصاویری که تاکنون ندیده اند (جدید) تفکیک کنند. برای استخراج ویژگی های مرتبط با فعالیت حافظه اپیزودیک، در دو حوزه زمان و زمان- فرکانس ویژگی هایی از سیگنالERP ، استخراج شده است. برای استخراج ویژگی های حوزه زمان- فرکانس از تبدیل ویولت استفاده شده است. برای بررسی میزان تفکیک پذیری با استفاده از ویژگی های استخراج شده ازERP های ظاهر شده در پاسخ به تحریک جدید و قدیم، از تحلیل آماری آزمون t بهره برده شده است. همچنین با استفاده از تحلیل تفکیکی قدم به قدم و تابع تفکیک خطی به تفکیکERP ها بر اساس دو نوع تحریک جدید و قدیم پرداخته شده است. در انتها نیز به منظور تفکیک بهترERP ها از شبکه عصبی چند لایه پرسپترون و برای انتخاب ویژگی های بهینه که بیشترین میزان تفکیک را داشته باشد، الگوریتم ژنتیک به کار برده شده است. در بهترین حالت با استفاده از ویژگی های بهینه انتخاب شده از کانال Pz در حوزه زمان، با صحت 100% در دادگان آموزش و آزمون، ERPهای حاصل از پاسخ به تحریک جدید ازERP هایی که در پاسخ به تحریک قدیمی ظاهر می شوند، تفکیک شده اند.

در این مقاله برای بیماران مبتلا به سرطان پستان که در مرحله III قرار دارند, برای رژیم ترکیبی دوکسوروبیسین و سیکلوفسفامید (AC) در شیمی درمانی کمکی قبل از عمل جراحی، "دز" دارویی بهینه ای طراحی می شود. مهمترین هدف پزشک معالج از اجرای این شیمی درمانی برای بیماران مبتلا به سرطان پستان مرحله ,III رساندن اندازه تومور به اندازه ای مطلوب برای انجام عمل جراحی و برداشتن تومور, بدون آسیب رساندن به پستان بیمار است. رژیم های دارویی بهینه طراحی شده در این مقاله بر اساس شرایط خاص هر بیمار که پزشک معالج برآن واقف است و با در نظر گرفتن مقاومت سلول های سرطانی بیمار نسبت به رژیم دارویی اعمال شده، حاصل شده است. این امر به شکستن سناریوی تجویز مقدار داروی مساوی در مراحل مختلف شیمی درمانی نیز منجر می شود. با توجه به این امر در مقاله حاضر شیمی درمانی کمکی پیش از عمل جراحی به گونه ای فرمولبندی ریاضی می شود که علاوه بر از بین بردن سلول های سرطانی در پایان درمان به بهترین نحو ممکن, سلول های سالم بدن در پایان درمان به بهترین شکل ممکن حفظ شوند یا حالات مختلف قرار گرفته بین این دو مورد از نظر اهمیت را در بر گیرد. در این مقاله با کمینه کردن تابع هزینه ای که شامل دینامیک رشد سلول های سالم و سلول های سرطانی و نیز ضرایب وزنی پیشنهادی پزشک معالج است, رژیم دارویی AC بهینه برای بیماران مبتلا به سرطان پستان مرحله ,III به وسیله کنترل کننده بهینه طراحی و محاسبه می شود.