مهندسی پزشکی زیستی
سال:1386 | دوره:1 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

در این تحقیق فیلتر جدیدی برای حذف نویزهای لکه ای از تصاویر سونوگرافی طراحی شده است. فیلتر طراحی شده فیلتری با قابلیت های یادگیری شبکه های عصبی، تطبیق اطلاعات با قالب فازی و بهینه شدن متغیرها بر اساس الگوریتم ژنتیک تک عضوی است. شبکه عصبی به کار رفته یک شبکه چهار لایه رو به جلو با وزن های باینری است. ورودی در پنجره ای از همسایگی های پیکسل مورد پردازش فازی شده و به کمک قواعد ساده فازی مناسب آن اصلاح می شود. پهنای توابع عضویت و وزن های شبکه متغیرهایی اند که توسط الگوریتم ژنتیک بر خط (با یک عضو) و فقط با استفاده از عملگر جهش بهینه می شوند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که این فیلتر سریع و هوشمند نسبت به فیلترهای استاندارد مانند میانه و وینر قدرت حذف نویز بالاتری دارد. همچنین با مقایسه این فیلتر با فیلتر فازی عصبی با الگوریتم یادگیری ژنتیک با 50 عضو جمعیت مشاهده شد که قابلیت کاهش نویز در هر دو نوع فیلتر مشابه بوده است هر چند سرعت یادگیری در فیلتر طراحی شده بسیار بیشتر است.

مدل سازی جریان خون و جداره شریان در شریان های بزرگ از جمله شریان کاروتید و استفاده از اندازه گیری های التراسونیک، امکان ارزیابی بالینی غیرتهاجمی متغیرهای همودینامیکی را فراهم می سازد. برای دستیابی به این هدف مدل غیر خطی ریاضی برای جریان پالسی شریان با استفاده از تئوری تقریبی «جریان موضعی» پیشنهاد شده است. در مدل پیشنهادی، با اندازه گیری شعاع لحظه ای و سرعت خون در خط مرکزی شریان می توان پروفیل سرعت جریان خون، گرادیان فشار و ضریب الاستیسیته را محاسبه کرد. در این تحقیق، یک مدل ریاضی گرادیان فشار، در یک رگ الاستیک باریک شونده، با استفاده از سرعت خط مرکزی جریان خون ارایه شده است که با استفاده از یک حل کننده معادلات ناویر- استوکس تراکم ناپذیر برای سیال نیوتنی، با مدل الاستیک یا ویسکوالاستیک پیوست شده و حل شده اند. نتایج مدل سازی و شبیه سازی نشان می دهد که با استفاده از داده های داپلر التراسوند، می توان الاستیسیته شریان را برآورد کرد. توافق خوبی میان نتایج مدل و اندازه گیری های تجربی، مشاهده شد. اجرای روش حاضر به صورت بالینی نسبتا ساده بود و با استفاده از متغیرهای قابل اندازه گیری در تصاویر حاصل از سیستم های داپلر اولتراسوند، می توان تغییرات موضعی شریان را به خوبی ارزیابی کرد.

در این تحقیق اثر غلظت های مختلف NaH2PO4.2H2O بر زمان گیرش و استحکام فشاری سیمان استخوانی بر پایه هیدروکسی آپاتیت بررسی شد. سیمان هیدروکسی آپاتیت دسته ای از سیمان های استخوانی کلسیم فسفاتی است که می تواند به عنوان جایگزین بافتهای سخت مطرح شود. قسمت پودری این سیمان از ترکیبات مختلف کلسیم فسفاتی نظیر تری کلسیم فسفات (TCP)، کربنات کلسیم (CaCO3) و مونتیت (CaHPO4) تهیه شد و فاز مایع آن نیز غلظت های مختلفی از سدیم دی هیدرژن فسفات را شامل گردید. زمان های گیرش اولیه و نهایی و استحکام فشاری سیمان در نسبت های مختلفی از فاز مایع به جامد L/P(ml/g) بررسی شد. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که در غلظت های معینی از فاز مایع، این سیمان از شرایط بالقوه ای برای کاربردهای پزشکی برخوردار است.

در این مطالعه به منظور بررسی رژیم جریان خون در ناحیه انشعاب بای پس، شبیه سازی عددی جریان سه بعدی و پالسی خون با استفاده از نرم افزار فلوئنت 2, 3, 5 برای %50 گرفتگی انجام شد. فرض نیوتنی و همگن بودن خون و همچنین صلب بودن جداره عروق از جمله فرضیات اساسی در این تحقیق به شمار می روند. در این مطالعه رژیم های جریان خون در دو نوع بای پس آئورت- کرونری و کرونری- کرونری با یکدیگر مقایسه شدند. مشاهده نشدن جریان های ثانویه در بای پس کرونری- کرونری در زوایای مختلف پیوندی بر خلاف بای پس آئورت- کرونری، مشاهده برگشت کامل جریان، سه بار در طول یک موج کرونری در بای پس کرونری- کرونری و مشاهده نشدن این پدیده در بای پس آئورت- کرونری از مهمترین نتایج حاصل از این مطالعه به شمار می روند. همچنین بالا بودن نرخ نوسانات زمانی و مکانی تنش برشی در بای پس آئورت- کرونری نسبت به بای پس کرونری- کرونری و پایین بودن مقادیر تنش برشی اعمال شده بر جداره عروق در بای پس کرونری- کرونری نسبت به بای پس آئورت- کرونری نیز از دیگر نتایج مهم به دست آمده است.

سلول های ساده کورتکس اولیه بینایی به قطعات لبه یا خط دارای جهت مشخص موجود در میدان دریافتشان پاسخ شدید می دهند. در این مطالعه، با استفاده از مدل محاسباتی این سلول ها، روش جدیدی برای آشکارسازی لبه ارایه شده است. در این روش، ابتدا پاسخ های مربوط به مدل محاسباتی سلول ساده در تعدادی جهت ترجیحی مختلف محاسبه می شود و سپس بردار گرادیان شدت روشنایی در هر نقطه تصویر با محاسبه جمع وزندار این پاسخ ها به دست می آید. پارامترهای مربوط به مدل محاسباتی سلول ساده به گونه ای تنظیم شده که عملگر حاصل در آشکارسازی، تعیین دقیق موقعیت و پاسخ یگانه به لبه پله آغشته به نویز سفید گوسی به صورت بهینه عمل کند. مجموعه این عوامل و ویژگی های موجود در تصاویر پزشکی سبب گردید تا عملگر حاصل برای آشکارسازی لبه در تصاویر پزشکی مناسب باشد. به منظور ارزیابی کمی روش پیشنهادی، تصاویر ساختگی و پزشکی به همراه نقشه مرجع لبه های مربوط به این تصاویر مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش های مرسوم آشکارسازی لبه (نظیر روش کنی) از کارایی بهتری برخوردار بوده و در مقابل تغییرات پارامترهای ورودی پایدارتر است.

به دلیل مهلک بودن و عواقب وخیم صدمات ستون گردنی، بررسی رفتار بیومکانیکی اجزای آن حین صدمه حایز اهمیت است. رایج ترین نوع صدمات مهره دوم گردنی، شکستگی زائده دندانه ای است که در این میان شکستگی نوع دوم بیشترین درصد صدمات را به خود اختصاص می دهد.در این مقاله پس از ارایه مدل دقیق سه بعدی مهره اکسس به تحلیل المان محدود آن پرداخته شده است. به منظور مطالعه شکستگی زائده دندانه ای شرایط مختلف بارگذاری شامل برخورد زائده دندانه ای با کمان قدامی مهره اطلس، توده های طرفی مهره اطلس و لیگامان عرضی، مدلسازی شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که در این شرایط بارگذاری، تمرکز تنش در محل اتصال زائده دندانه ای با جسم مهره ای وجود دارد که به معنای احتمال بروز شکستگی نوع دوم در صورت برخورد زائده دندانه ای با کمان قدامی مهره اطلس، توده های طرفی مهره اطلس و لیگامان عرضی می باشد.

هیدروکسی آپاتیت کاربرد فراوانی در پزشکی و دندانپزشکی و از جمله جایگزین سازی، بازسازی و خلق دوباره بافت استخوانی و پوشش دهی کاشتنی های بدن دارد. هیدروکسی آپاتیت نانوبلورین، خواص مکانیکی بالاتر و زیست سازگاری مطلوب تری نسبت به نمونه های میکرومتری در محیط بدن نشان می دهد. هنگامی این خواص بهینه خواهد بود که ذرات نانومتری هیدروکسی آپاتیت از اندازه و شکل یکنواخت و کمترین میزان کلوخه شدن برخوردار باشند.هدف از پژوهش حاضر، تولید هیدروکسی آپاتیت نانوبلورین به روش رسوب دهی زیستی بود. بدین منظور از یک سویه بومی باکتری سراشیا (باکتری سراشیا مارسسنس سویه (PTCC 1187 برای تولید پودر هیدروکسی آپاتیت نانوبلورین استفاده شد. این سویه باکتریایی در شرایط مناسب رشد داده شد. سپس توده زیستی آن جمع آوری و با محلول حاوی گلیسرول 2- فسفات و کلرید کلسیم به عنوان منابع کلسیم و فسفات مخلوط شد. پس از گرمخانه گذاری در دمای 37oC به مدت 14 روز رسوب حاصل جمع آوری شد. پودر تولید شده پس از انجام عملیات تکلیس در دمای 600oC با استفاده از روش های میکروسکوپ الکترونی رویشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، آزمون پراش پرتوی ایکس و آزمون طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه مشخصه یابی و ارزیابی شد. نتایج نشان داد که پودر هیدروکسی آپاتیت نانوبلورین با بلورینگی مناسب تولید شده است. ارزیابی ها حاکی از آن بود که ذرات پودر تولیدی تک بلور بوده و اندازه ذرات 25 تا 30 nm است. همچنین ذرات از اندازه و شکل یکنواخت تر و میزان کلوخه شدن کمتری نسبت به نمونه های تولید شده به روش های معمول تولید هیدروکسی آپاتیت برخوردارند. به دلیل خواص ویژه پودر تولیدی همچون میزان پایین کلوخه بودن و تک بلور بودن ذرات، از این پودر می توان در ترمیم ضایعات استخوانی، ساخت کاشتنی های مورد استفاده در پزشکی و دندانپزشکی و در رسانش محصولات زیستی در بدن استفاده کرد.