مهندسی پزشکی زیستی
سال:1383 | دوره:1 | شماره:2 |تعداد مقالات:16

یکی از عوارض مهم و شایع در بیماری دیابت، زخم کف پای این افراد است که در اثر توزیع نامناسب فشار در کف پا اتفاق افتاده و در نهایت منجر به قطع پای بیماران می گردد. ب طور کلی، تحقیقات صورت گرفته در زمینه کفی های طبی در سطح یک مدلسازی دو بعدی و در قسمت محدودی از کفی بوده است. این مدل ها برای برسی توزیع تنش در کل کفی کافی نبوده و نیاز به یک مدل سه بعدی که بتواند موقعیت توزیع تنش و کرنش را در تمام قسمت های کفی به طور دقیق تر نشان دهد، احساس می شد. در این تحقیق، به موازات تهیه مدلی سه بعدی از یک کفی کفش و با بهره گیری از نرم افزار Ansys و تحلیل خطی و غیر خطی به روش اجزای محدود، ماده سیلیکون ژل، که درساخت کفی کفش بیماران دیابتی کاربرد فراوانی دارد، مورد بررسی قرار گرفت. برای ساخت مدل سه بعدی با هندسه غیر خطی از المان های هایبرید، جامد، سه بعدی، چهار وجهی، دارای10 گره و هر گره با سه درجه آزادی استفاده شد. با بررسی نتایج به دست آمده در شش منطقه کف پا و در دو حالت بارگذاری خطی و غیر خطی گرفته شد که سیلیکون ژل در ناحیه دارای بیشترین فشار یعنی زیر انگشت بزرگ پا، در جهت Y بیشترین کرنش را نشان می دهد.

در این مقاله، یک سیستم CAD به منظور شناسایی و تشخیص خوشه های میکروکلسیفیکاسیون در تصاویر ماموگرافی معرفی شده است. الگوریتم معرفی شده مرکب از سه مرحله اساسی است. در مرحله اول، تبدیل موجک روی تصاویر ماموگرافی اعمال شده و دو ضریب موجک به همراه دو ویژگی آماری به عنوان ویژگی های متمایز کننده پیکسل ها از نظر تعلق به یک دانه میکروکلسیفیکاسیون استخراج می گردد. سپس با استفاده از یک شبکه عصبی، دسته بندی اولیه پیکسل ها انجام می شود. در مرحله دوم الگوریتم، پس از حذف پیکسل های نویزی حاصل از مرحله اول، اجسام باقیمانده از نظر مطابقت با یک دانه میکروکلسیفیکاسیون مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور، از 18 ویژگی تعریف شده برای هر دانه میکروکلسیفیکاسیون، و یک دسته بندی کننده غیرخطی استفاده شده و دانه های میکروکلسیفیکاسیون با دقت خوبی شناسایی می شود. برای آموزش این دسته بندی کننده، از 16 ناحیه حاوی میکروکلسیفیکاسیون های بدست آمده از تصاویر پایگاه داده ای که مجموعا شامل 379 میکروکلسیفیکاسیون بودند استفاده شده است. در مرحله سوم، با استفاده از 5 ویژگی مربوط به خوشه های میکروکلسیفیکاسیون و یک شبکه عصبی، در مورد بدخیمی خوشه های میکروکلسیفیکاسیون قضاوت به عمل می آید. برای آموزش این شبکه عصبی از 22 خوشه که از 14 خوشه خوش خیم و 8 خوشه بدخیم تشکیل شده بودند استفاده شد. برای سنجش کارآیی سیستم نیز 22 خوشه دیگر که در مرحله آموزش از آنها استفاده نشده بود و شامل 10 خوشه خوش خیم و 12 خوشه بد خیم بودند، به سیستم اعمال شد. با اعمال تصاویر فوق، این سیستم در مقدار آستانه 0.45 مقدار حساسیت 100% و مقدار خصوصیت 91.6% از خود نشان داد. با توجه به این مقادیر می توان قابلیت مناسب الگوریتم ایجاد شده را تایید نمود.

در زندگی صنعتی امروز، تقاضا برای پیوند قلب رو به افزایش است. به همین دلیل نیاز به وسایل کمکی کاشتنی در بدن به منظور استفاده طولانی مدت بیشتر شده است. یکی از جدیدترین این وسایل، از نوع کسیه ای آن است که قابلیت کاشتن در بدن را داشته و مولد جریان ضربانی می باشد. در تحقیق حاضر، سه مدل مختلف از وسیله کمکی بطن چپ قلب از نوع کیسه ای به صورت عددی تحلیل شده است. در مدل 1، حرکت دیواره متحرک وسیله کمکی به صورت ساده فرض شده است. در مدل 2، به منظور بررسی اثر شکل مرز متحرک در جریان، این حرکت به صورت مواج در نظر گرفته شده است. در مدل 3، شرایط مرزی فشار به مدل 2 اضافه شده تا تاثیر شرایط فشار واقعی موجود در بدن بر الگوی جریان عبوری بررسی شود. نتایج حاصل از بررسی تنش های اعمال شده توسط جریان خون به غشا کیسه ای در مدل های مختلف و مقایسه آنها نشان می دهد ترم ویسکوز تنش اعمال شده از سیال در مقایسه با ترم فشار آن قابل صرف نظر کردن است. هم چنین الگوی حرکتی دیواره متحرک و اعمال فشار سیال در شرایط مرزی باعث تغییر عمده ای در الگوی جریان خون عبوری نمی شود.

رفتار تبلور و زیست فعالی در شرایط آزمایشگاهی در شیشه های زیست فعال سیستم MgO – CaO – P2O5 - SiO2  مورد تحقیق قرار گرفته است. تبلور شیشه ها باعث ایجاد ترک های بزرگی در محصل متبلور می شود. رسوب بلورهای الیافی ولاستونیت که به صورت عمود بر سطوح خارجی شیشه ها رشد کرده اند، عامل ایجاد این ترک ها هستند. تبلور شیشه های پودری شکل فشرده، محصولاتی متبلور، متراکم و بدون ترک ایجاد می نماید. با کاهشP2O5  افزایش  SiO2تغییری در نوع فازهای تشکیل شده به وجود نمی آید، بلکه مقدار فاز آپاتیت، کاهش و مقدار فاز ولاستونیت افزایش می یابد. عملیات حرارتی نمونه ها در دمای بالا موجب تشکیل فاز بتا– ویتلوکیت می شود. بررسی آزمایشگاهی زیست فعالی شیشه و شیشه– سرامیک های مورد بررسی در مایع شبیه سازی شده بدن، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و تکینک تجزیه با توزیع انرژی پرتو ایکس، تشکیل لایه غنی از کلسیم و فسفر را روی سطح نمونه ها تایید کرده است.

هدف از این مطالعه، دستیابی به یک مدل ریاضی برای محاسبه نیروی بین سیم و لیگاچور الاستومری در حرکت لغزشی دندان است. با استفاده از این مدل ریاضی می توان اصطکاک را از زوایای مختلف، از نقطه نظر کیفی و کمی تحلیل نمود. در اثر کشش لیگاچور، نیروی فشاری بین سطوح تماس لیگاچور و سیم ارتودنسی ایجاد می شود، از این رو، هنگام حرکت دندان، نیروی اصطکاک بین این سطوح ایجاد می گردد. در این بررسی، آن قسمت از نیروی اصطکاک که در سطوح تماس سیم و لیگاچور ایجاد می شود مورد توجه قرار گرفته است. مابین نیروی کششی لیگاچور و نیروی اصطکاک بین لیگاچور و سیم و هم چنین سیم و براکت، رابطه مستقیم وجود دارد. از این مدل می توان رابطه بین نیروی اصطکاک با جنس، ضریب کشسانی، ابعاد و تغییر طول لیگاچور و نیز ابعاد براکت، قطر و جنس سیم ارتودنسی را مشخص نمود.

در این مطالعه، چندین مدل المان محدود خطی و غیر خطی از ستون مهره در حالت سالم و تثبیت شده مورد تحلیل قرار گرفته است. مدل سالم با استفاده از تصاویر سی تی اسکن توسعه یافته و پس از بررسی اعتبار آن، عمل تثبیت با استفاده از دو نوع ایمپلنت رایج شبیه سازی شده است. نتایج مدل ها، شامل رفتار بار- تغییر مکان و توزیع تنش در ساختارهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین اثر تغییر در پارامترهای هندسی پدیکل، خطای جایگذاری و خصوصیات پیوند استخوانی بر نحوه توزیع تنش در ساختارها ستون مهره و اجزای ایمپلنت، با استفاده از یک مدل پارامتری بررسی شده است. نتایج حاصله بر مزیت ایمپلنت های تیتانیومی نسبت به ایمپلنت های فولادی، لزوم استفاده از یک پیوند استخوانی قدامی و افزایش احتمال شکست پیچ در اثر پوکی استخوان در مجموعه های تثبیت شده تاکید می کنند. هم چنین بر مبنای نتایج مطالعه، استفاده از پیچ هایی با قطر بزرگتر برای پدیکل هایی که دارای طول قدامی– خلفی هستند و پرهیز از خطاهای جایگذاری، به منظور کاهش احتمال شکست پیچ های پدیکل به جراحان توصیه شده است.

میکرواسفرهای پلی یورتانی به منظور استفاده در سیستم های انتقال کنترل شده دارو، با روش تبخیر حلال و با استفاده از روغن کرچک، پلی کاپرولاکتون، هگزا متیلن دی ایزوسیانات (HMDI) و اتیلن دی آمین سنتز شدند. رفتار رهایش از میکرواسفرها با بهره گیری از رنگ برموکرسول پرپل مورد بررسی قرار گرفت. از روش های FTIR، SEM، میکروسکوپ نوری، دستگاه Dissolution و اسپکتروفتومترUV به ترتیب برای بررسی فرآیند پلیمریزاسیون، مورفولوژی سطحی، تعیین اندازه ذرات، تعیین سرعت رهایش و اندازه گیری غلظت رنگ آزاد شده استفاده گردید. نتایج بیانگر آن است که پیوندهای یورتانی در cm-1 3400-3300 و cm-1 1700-1650 تشکیل شده اند. تصاویرSEM نشان دهنده سطحی ناهموار است که نتیجه ای از فرآنید تبخیر حلال به شمار می رود. میکروذرات پلی یورتانی بر پایه روغن کرچک / HMDI دارای ابعاد بزرگتری نسبت به ذرات بر پایه پلی کاپرولاکتون / HMDI هستند و در هر دو مورد، با افزایش نسبت NCO/OH، اندازه ذرات و رهایش ماده رنگی برموکرسول پرپل افزایش می یابد.

از سیم های نایتینول تجاری برای ردیف کردن دندان های نامنظم استفاده می شود. خاصیت ابر کشسان، سبب اعمال ممتد نیروهای خمشی، فشاری و کششی برای ایجاد نظم در دندان های نامرتب می شود. اعمال مداوم نیرو از نظر پزشکی حایز اهمیت است، زیرا اولا، طول دوره درمان را می کاهد و ثانیا، کیفیت معالجه را بهبود می بخشد، اما از دیدگاه مهندسی، خواص آلیاژ را تنزل داده و از کارآیی آن می کاهد. آخرین تحقیقات انجام شده درباره تاثیر خمش بر خواص مکانیکی، ریز ساختار و دماهای تغییر حالت چهار نمونه آلیاژ نایتینول تجارتی حاکی از باریک شدن پهنای پسماند، افزایش درصد فاز مارتنزیت و امکان ایجاد فاز R تحت تنش در اثر اعمال تغییر شکل سرد در آلیاژ است. نتایج تحقیق نشان می دهد امکان تغییر خواص آلیاژ از ابر کشسان به سمت حافظه دار در صورت انجام عملیات حرارتی پس از کار سرد وجود دارد. مطالعات فازشناسی و تعیین دماهای تغییر حالت، نشان از وقوع استحاله فاز R در جوار مارتنزیت دارد. این نتایج حاکی از ارتباط رفتار ابرکشسانی با پسماند تنشی کوچک مربوط به تشکیل و از بین رفتن فاز R می باشد.