فهرست مطالب

مهندسی پزشکی زیستی - سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1400)

فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • یاسمن امیری، بهمن وحیدی* صفحات 99-110

    ریزسوزن ها نوعی سوزن با ابعاد میکرونی هستند که بعد از تحویل دارویی از طریق دهانی و تزریقی سومین سیستم تحویل پرکاربرد هستند. باتوجه به هزینه ی بالای ساخت ریزسوزن، شبیه سازی عددی نفوذ ریزسوزن در پوست می تواند برای بررسی استحکام ریزسوزن و هم چنین اثر آن روی پوست در حین نفوذ مفید باشد. در این پژوهش ابتدا یک روش شبیه سازی جدید در نرم افزار آباکوس با روش صریح، با استفاده از المان های کوهسیو برای بررسی نفوذ ریزسوزن در پوست ساعد دست انسان ارایه شد. پوست به صورت مدل هایپرالاستیک اوگدن و دولایه در نظر گرفته شد. ریزسوزن به عنوان جسم صلب در نظر گرفته شد و به آن سرعت ثابت 6/0 میلی متر بر ثانیه اعمال شد. ریزسوزن دارای بالک با عنوان های زیست الهام بررسی و پارامترهای مهم آن مانند ارتفاع، تیزی و زاویه بالک ارزیابی گردید. در انتها چند مدل پیشنهادی از ریزسوزن ها به همراه شیارهای طولی برای افزایش تمرکز تنش روی پوست و جلوگیری از اصطکاک ارایه شده است. مقایسه ریزسوزن بالک دار طراحی شده با ریزسوزن بدون بالک نشان می دهد که ریزسوزن بالک دار تمرکز تنش بیشتری حدود دوبرابر روی پوست ایجاد می کند، اما نیروی نفوذ را به اندازه ی 15 درصد کاهش می دهد، که در نتیجه ی آن راحت تر در پوست نفوذ می کند. نتایج حاصل بیان می کند شیارهای طولی کاهشی تا حدود 10 درصد تنش ایجاد شده در پوست را افزایش داده ولی تاثیر ناچیزی برروی نیروی نفوذ در پوست دارند. نتایج این پژوهش می تواند در زمینه دارورسانی، نمونه برداری، جوان سازی به وسیله ریزسوزن و همچنین برای ساخت چسب های پزشکی و ریزسوزن های مورد استفاده در ثبت سیگنال زیستی مانند الکتروکاردیوگرافی، الکترومایوگرافی و الکتروانسفالوگرافی نیز مفید باشد.

    کلیدواژگان: زیست الهام، ریزسوزن، المان های کوهسیو، روش اجزا محدود
  • مریم مقدم، فرزاد توحیدخواه*، گلناز بغدادی صفحات 111-125

    در فیزیولوژی شناختی و علوم اعصاب، حافظه مکانی بخشی از حافظه است که مسیول ثبت و بازخوانی اطلاعات درباره ی اجزای محیط و جهت گیری و ناوبری است. اعمال شناختی مغز از جمله ناوبری، از طریق فعالیت های دارای همبستگی و دنباله ای نواحی مختلف مغز شکل گرفته و اجرا می شوند. طبق تحقیقات انجام شده، فرآیند ناوبری عمدتا به عملکرد هیپوکمپ و بخش گیجگاهی میانی مرتبط است و بازیابی حافظه مکانی از این نواحی تحت کنترل ناحیه پیشانی و مشخصا قشر پیش پیشانی میانی انجام می شود. با توجه به خلا وجود یک مدل شناختی و محاسباتی جامع از فرآیند ناوبری در مسیر یاد گرفته شده و مبهم بودن اطلاعات انتقالی بین واحدها و همچنین دور بودن بسیاری از مدل های ارایه شده با واقعیت آنچه در تبادل اطلاعات در این فرآیند شناختی در مغز اتفاق می افتد، در این مقاله تلاش ما بر ارایه مدلی شناختی از این فرایند بر اساس رویکردهایی از مفاهیم محاسباتی و با تمرکز بر تعامل دوطرفه بین HPC و mPFC بوده است. مدل پیشنهادی مهم ترین نواحی مغزی فعال در ناوبری با استفاده از نقشه شناختی را در خود دارد و بر اساس نحوه عملکرد و تعاملات بین نواحی مختلف مغزی، توصیف هایی را بر مبنای مفاهیم سنکرونی بین نوسانگرها ارایه می کند. در این مدل بر اساس فرایند سنکرونی در انتقال اطلاعات و ماهیت عملکرد مبتنی بر قواعد واحد mPFC در کنترل واحدهای گیجگاهی میانی، ایده استفاده از مجموعه های نورونی وندرپل و پایگاه قواعد کنترلی را مطرح نموده ایم. همچنین با تحلیل و ارایه شواهد نشان داده ایم که این مدل در راستای توجیه اختلالات عملکردی و شناختی در ناوبری و طراحی و پیش بینی اثر پروتکل های درمانی و توان بخشی در بیماری های مرتبط با این عملکرد شناختی نظیر آلزایمر می تواند مفید و کاربردی باشد.

    کلیدواژگان: ناوبری، تعامل، هیپوکمپ، قشر پیش پیشانی میانی، وندرپل، پایگاه قواعد
  • امیر ویسی، هادی دلاوری* صفحات 127-139

    بیماری کرونا ویروس، یا کووید 19 یک بیماری واگیردار است، که توسط ویروس کرونا ایجاد شده است و یک تهدید و نگرانی برای سلامت و اقتصاد کشورها است. اگرچه تولید و توزیع واکسن این بیماری هم اکنون در حال انجام است، اما مداخلات غیر دارویی همچنان به عنوان یک استراتژی مهم و اساسی برای کنترل شیوع این ویروس در کشور های جهان در حال اجراست. هم اکنون با توجه به شرایط موجود، داشتن یک مدل دینامیکی مناسب از این بیماری، اطلاعاتی را در مورد نحوه رفتار، شیوع، سرعت انتقال و سایر پارامتر ها را در اختیار مسیولان ذی ربط قرار خواهد داد. روش های مختلف مدل سازی ریاضی برای تجزیه و تحلیل الگوهای انتقال این بیماری جدید پیشنهاد شده است. در این مقاله، با استفاده از حسابان کسری، دینامیک کووید 19 مورد بررسی قرار خواهد گرفت. یکی از مزیت های مهم حسابان کسری که در مدل سازی و کنترل بیماری های همه گیر می تواند بسیار کارآمد باشد، داشتن حافظه بلند مدت است. با داشتن مدل دینامیکی انتقال و شیوع ویروس، تمرکز بر یک استراتژی کنترلی بر اساس مداخلات غیر دارویی می تواند حایز اهمیت باشد. در این مقاله یک روش کنترل مدلغزشی مرتبه کسری تطبیقی جدید جهت اتخاذ تصمیمات غیر دارویی پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی در این مقاله جهت کنترل مداخلات غیر دارویی، یک کنترل کننده مدلغزشی فعال مرتبه کسری تطبیقی جدید است، که به علت مقاوم بودن در برابرنامعینی های پارامتری و اغتشاشات سیستم می تواند عملکرد مناسبی را داشته باشد.

    کلیدواژگان: کووید 19، مدل مرتبه کسری SEIR، حسابان کسری، کنترل کننده مدلغزشی، قانون تطبیق مرتبه کسری
  • سید مهران آیتی نجف آبادی، علیرضا هاشمی اسکویی*، سید مسعود رفیعایی صفحات 141-150

    حفظ تعادل در حرکت های روزمره از جمله حرکت روی پله، یکی از مشکلات افراد دارای اختلاف طول پا است. این افراد برای جبران تفاوت طول دوپا، الگوی حرکت خود را از حالت عادی تغییر می دهند. در اثر تغییر الگوی حرکت، مختصات مرکزجرم بدن که یکی از عوامل مهم در حفظ تعادل است، تغییر می کند. برای تصحیح الگوی حرکت، استفاده از روش های اصلاحی مانند بکار بردن کفی جبران کننده تجویز می شود. هدف از این مطالعه بررسی تغییرات مرکز جرم، با و بدون استفاده از کفی در افراد دارای اختلاف طول پا در بالا رفتن از پله است. در این مطالعه، حرکت 20 شرکت کننده در هنگام بالا رفتن از پله در دو گروه افراد سالم و افراد دارای کوتاهی پا توسط سیستم سه بعدی آنالیز حرکت ثبت گردید. تغییرات زوایای مفاصل لگن، زانو و مچ پا با مدل 7 عضوی از روش اویلر محاسبه گردیدند. سپس ماتریس های دوران و انتقال اندام ها بدست آمدند و با استفاده از آن ها بازوی ممان های عضوها تعیین شدند. تغییرات مرکزجرم در سه جهت از روش مجموع ممان های کل بدن بدست آمدند. تغییرات بین گروه آزمون وکنترل با استفاده از آزمون آماری t مستقل و زوجی در سطح اطمینان 95% مقایسه شدند. نتایج نشان داد جابجایی مرکز جرم در هر سه جهت برای افراد دارای اختلاف طول پا از نظر آماری به طور معناداری متفاوت ازافراد سالم بود (p<0.05) تنها دامنه حرکتی مرکز جرم افراد دارای عارضه در محور عمودی تفاوت معنی داری از خود نشان نداد (p>0.05). بر اساس یافته های این تحقیق می توان نتیجه گرفت که در بالا رفتن از پله، استفاده از کفی جبران کننده توسط افراد دارای اختلاف طول پا به تنهایی نمی تواند تغییرات مرکزجرم به عنوان یکی از شاخصه های سنجش تعادل را مانند افراد عادی گرداند.

    کلیدواژگان: اختلاف طول پا، کفی جبران کننده، مرکز جرم، پله
  • پدرام اخلاقی، ستاره خورشیدپرست، غلامرضا روحی*، حمیدرضا باریکانی صفحات 151-159

    پایداری اولیه ایمپلنت عبارت است از درگیری اولیه مکانیکی میان ایمپلنت و استخوان، که یک پیش نیاز اساسی برای ارزیابی موفقیت ایمپلنت گذاری است. پایداری اولیه به صورت برون تنی با اندازه گیری سفتی و بار بیشینه سازه استخوان-ایمپلنت، قابل بررسی است. فرآیندهایی مانند ایمپلنت گذاری و اعمال بار بر روی ایمپلنت، سبب ایجاد آسیب در استخوان شده و منجر به کاهش پایداری اولیه می شود. هدف این مطالعه، یافتن تاثیر آسیب های ایجاد شده در استخوان بر پایداری اولیه سازه استخوان-ایمپلنت در بارگذاری-باربردای فشاری دوره ای است. بدین منظور، پس از آماده سازی نمونه استخوان-ایمپلنت، آزمون مکانیکی بارگذاری-باربرداری فشاری دوره ای به صورت مرحله به مرحله و جابجایی کنترل بر روی سازه انجام و در هر مرحله، از نمونه تصاویر میکروسی تی (µCT) گرفته شد. در نهایت سفتی سازه و بارنهایی از آزمون مکانیکی و توزیع کرنش پلاستیک در استخوان با مقایسه تصاویر µCT در هر مرحله با استفاده از روش همبستگی حجمی دیجیتال (DVC) محاسبه شدند. نتایج این تحقیق نشان داد، افزایش مرحله به مرحله ی دامنه بارگذاری از صفر تا 96/ 0 میلی متر، سبب کاهش %40 سفتی سازه نسبت به سفتی اولیه و افزایش کرنش پلاستیک در استخوان اطراف ایمپلنت می شود. از نتایج این تحقیق می توان در بهینه سازی طراحی ایمپلنت های دندانی با رویکرد افزایش پایداری اولیه استفاده کرد.

    کلیدواژگان: پایداری اولیه، سفتی سازه ایمپلنت-استخوان، آزمون برون تنی، تصویر برداری میکروسی تی، روش همبستگی حجمی دیجیتال، کرنش پلاستیک
  • گیسو فتحی، پیوند قادریان* صفحات 161-174

    بیماری پارکینسون یکی از رایج ترین بیماری های پیش رونده ی تدریجی است که با تاثیر بر سیستم عصبی مرکزی، سبب بروز اختلالات راه رفتن می گردد. ازآنجایی که این بیماری قابل درمان نیست، تشخیص صحیح و به موقع آن، می تواند به آهسته کردن سیر پیشرفت بیماری، کاهش آسیب های جسمی و ارتقای کیفیت زندگی بیماران، کمک شایانی نماید. در این راستا توسعه ی سیستم های تشخیصی با عملکرد سریع، کم هزینه و قابل اعتماد حایز اهمیت است. برای حل این مسئله در این تحقیق، یک روش تشخیصی با استفاده از سیگنال نیروی عکس العمل عمودی زمین که یک شاخص غیر تهاجمی و مفیدی از نحوه کنترل حرکتی فراهم می آورد، ارایه شده است. این روش تشخیصی، براساس تجزیه تعمیم یافته مقدار تکین سیگنال و طبقه بندهای k-نزدیک تر ین همسایگی (KNN) و شبکه عصبی احتمالی (PNN) است. عملکرد این الگوریتم با استفاده از سیگنال راه رفتن 93 بیمار پارکینسونی و 73 فرد سالم مورد ارزیابی قرارگرفته است. نتایج به دست آمده نشان می-دهد که ویژگی جدید متقارن ارایه شده، قادر است بیماری پارکینسون را به کمک روش طبقه بندی k-نزدیک ترین همسایگی و شبکه عصبی احتمالی به ترتیب با صحت 96/19 درصد و 95/67 درصد، حساسیت 97/02، 93/35 و اختصاصیت 95/02، 97/33تشخیص دهد. از سوی دیگر این روش در تشخیص شدت بیماری نیز موفق به ارایه صحت 98/23 درصد و 98/51درصد، حساسیت 93/5 درصد و 100 درصد و اختصاصیت 100 درصد و 96/53 درصد برای این دو طبقه بند، شده است. نتایج با صحت بالای به دست آمده نشان از قابلیت مناسب روش غیرتهاجمی و کم هزینه ارایه شده در تشخیص بیماری پارکینسون و تفکیک شدت آن دارد که استفاده از آن را در کاربردهای کلینیکی ممکن می سازد.

    کلیدواژگان: بیماری پارکینسون، k-نزدیک ترین همسایگی، شبکه عصبی احتمالی، ویژگی متقارن، نیروی عکس العمل عمودی زمین
  • محسن کاملیان راد، محمدعلی احمدی پژوه*، مهرداد ساویز صفحات 175-186

    تحریک الکتریکی روی پوستی تارهای اعصاب محیطی، همواره یکی از زمینه های مهم پژوهشی بوده است. مطالعات زیادی قابلیت مسدودسازی هدایت تارهای عصبی توسط بکارگیری جریان-های متناوب فرکانس بالا (5 تا 20 کیلوهرتز) را نشان می دهند. با توجه به اینکه همواره تحریک تارهای باریک تر، با آتش کردن و همراهی تارهای قطورتر همراه است، در این پژوهش با الهام گرفتن از این قابلیت، فضاهای جریانی برای تحریک انتخابی دسته تارهای مختلف عصبی، بدون فعال شدن دیگر تارها به دست آمده است. منظور از فضای تحریک، بخشی از نمودار شدت جریان-فرکانس است؛ که با انتخاب پارامترهای تحریک در این ناحیه، تنها تارهای به خصوصی تحریک می شوند. برای انجام شبیه سازی ها از مدل تار عصبی McIntyre استفاده شده است؛ که مدل پمپ سدیم-پتاسیم نیز به آن افزوده شده و اثرات آن بررسی شده اند. از یک الکترود تک قطبی که جریانی نقطه ای در فواصل مختلف از تارهای عصبی ایجاد می کند، استفاده شده است.ناحیه ی مناسب فرکانسی برای تحریک تارهای مختلف بالاتر از 5 کیلوهرتز بوده و جریان مناسب برای تحریک انتخابی تارهای Aδ و Aβ به ترتیب با دو معادله ی درجه 2 و 3 که بر فضای میانی آستانه ی تحریک و انسداد هر تار عصبی برازش شده اند، به دست می آید؛ همچنین جریان تحریک برای تارهای Aδ از حدود 0.8 تا 1.8 میلی آمپر و برای تارهای Aβ از حدود 0.55 تا 0.95 میلی آمپر بسته به فرکانس متغیر است. در تمامی شبیه سازی ها نیز از شکل موج سینوسی استفاده شده است.

    کلیدواژگان: تحریک انتخابی، تار عصبی، تحریک سینوسی فرکانس بالا، شبیه سازی کامپیوتری، پمپ سدیم-پتاسیم
|
  • Yasaman Amiri, Bahman Vahidi * Pages 99-110

    Microneedles are a type of micron-sized needle that is the third most widely used delivery system after oral and injectable drug delivery, used in a variety of fields including drug release and rejuvenation. Optimizing the geometry of microneedles to reduce pain and inflammation has been important in recent years. Due to the high cost of microneedle fabrication, numerical simulation of microneedle penetration into the skin can be useful to evaluate the microneedle strength as well as its effect on the skin during penetration. In this study, first a new simulation method in Abaqus software with explicit method using cohesive elements to investigate the penetration of microneedles in the skin of the human forearm was presented. The skin was considered as Ogden and bilayer hyperelastic models. The microneedle was considered as a rigid body and a constant velocity of 0.6 mm/s was applied to it .The microneedle with bulk with bio-inspired titles was examined and its important parameters such as height, sharpness and bulk angle were evaluated. Finally, some proposed models of microneedles with longitudinal grooves are presented to increase the concentration of stress on the skin and prevent friction. A comparison of the designed microneedle with the barbless microneedle shows that the barbed microneedle concentrates more than twice as much stress on the skin, but reduces the penetration force by as much as 15%, making it easier to penetrate the skin. The results show that the reduction longitudinal grooves increase the tension created in the skin by about 10%, but have little effect on the penetrating force on the skin.

    Keywords: bioinspiration, Microneedle, cohesive element, finite element method
  • Maryam Moghadam, Farzad Towhidkhah *, Golnaz Baghdadi Pages 111-125

    In cognition physiology and neuroscience, spatial memory is responsible for the maintenance and recall of information related to environmental details, orientation, and spatial navigation. The brain’s cognitive functions including navigation are executed through correlated and sequential activities of different regions. According to previous research, navigation is largely related to the activities of the Hippocampus(HPC) and the medial temporal lobe(MTL), and retrieval of spatial memories from these regions is controlled by the frontal region and specifically medial prefrontal cortex(mPFC). In this paper we attempt to provide a navigation cognitive model based on computational concepts focusing on bidirectional interaction between HPC and mPFC. This model is provided Considering 1. the lack of a comprehensive cognitive model of navigation on a previously learned path and ambiguities regarding the information transferring between the regions, and 2. disagreement between available models and the currently known actual information flow occurring within the brain. The model is inclusive of the active brain regions engaged in navigation using the cognitive map. Furthermore, we propose a computational model based on van-der-pol neuron pools and controlling rule-base, which is naturally related to the actual brain activity through the synchrony mechanism for information transfer and the mPFC rule-based control of the medial-temporal lobe. Finally, by analyzing and presenting evidence, we have shown that the model can be beneficial and practical for describing cognitive and functional disorders in navigation, also for design and prediction of the outcomes of therapeutic and rehabilitation protocols in diseases related to spatial navigation, such as the Alzheimer’s disease.

    Keywords: Navigation, Interaction, Hippocampus, Medial Prefrontal cortex, Vanderpol, Rules base
  • Amir Veisi, Hadi Delavari * Pages 127-139

    Coronavirus, or Covid 19, is a contagious disease caused by the coronavirus and is a threat to the health and economy of countries. Although vaccine production and distribution are currently underway, but non-pharmacological interventions are still being implemented as an important and fundamental strategy to control the spread of the virus in countries around the world. Now, according to the existing conditions, having a suitable dynamic model of this disease will provide information to the relevant authorities about the behavior, prevalence, speed of transmission, and other parameters. Various mathematical modeling methods have been proposed to analyze the transmission patterns of this new disease. In this paper, using fractional calculus, the dynamics of Covid 19 will be investigated. One of the major advantages of fractional calculus, which can be very effective in modeling and controlling epidemics, is its long-term memory property. With a dynamic model of virus transmission and prevalence, focusing on a control strategy based on non-pharmacological interventions can be important. In this paper, a new adaptive fractional order sliding mode controller is proposed for non-pharmacological decisions. The proposed method in this paper for controlling non-pharmacological interventions is an adaptive fractional order active sliding mode control, which can have a good performance due to its robustness against parameter uncertainty and system disturbances.

    Keywords: COVID 19, Fractional order SEIR model, Fractional calculus, sliding mode control, Fractional Adaptation law
  • Seyed Mehran Ayati Najafabadi, Alireza Hashemi Oskouei *, Seyed Masoud Rafiaei Pages 141-150

    Balance in daily movements like as stair ascending is a challenge for the people with leg lengths discrepancy (LLD). These people change their pattern of movement to compensate the difference between legs’ length. Due to the changes in movement patter, body's center of mass which is one of the important factors in maintaining balance can be varied. Compensatory insoles are used to compensate for short legs. The aim of this study is to investigate changes in the center of mass, with and without using insoles in people with leg length when climbing stairs. In this practical cross-sectional study, the movement of 20 participants while climbing stairs in two groups of healthy people and people with LLD was recorded by a three-dimensional movement analysis system. Changes in pelvic, knee and ankle joint angles were calculated with the 7-member Euler method. Then the rotation and transferring matrixes were defined by using the joint angles to determine the torque arm of the limbs. By the total body torque method, the center of mass changes in three directions were obtained. Then, these changes were compared between the experimental and control groups using independent and paired t-test at 95% confidence level. The results showed that the displacement of the center of mass in all three directions was significantly higher for people with different leg length differences when comparing with healthy people (p<0.05). The results also showed that range of movement no significant different in the Vertical axis between normal and LLD people (p>0.05) when using insole. Based on the findings of this study, it can be concluded that the use of compensatory insoles alone cannot make changes in the center of mass as one of the indicators to measure the balance in climbing stairs like normal people.

    Keywords: Leg length discrepancy, Compensatory insoles, Center of mass, stair
  • Pedram Akhlaghi, Setareh Khorshidparast, Gholamreza Rouhi *, Hamidreza Barikani Pages 151-159

    Primary stability is the initial mechanical engagement of the implant with its neighboring bone, which is a prerequisite for successful implantation. Primary stability of dental implants can be investigated through in-vitro assessment of stiffness and the ultimate load of the bone-implant complex. Implantation and the following loading on an implant could cause mechanical damage in the peripheral bone, and subsequently, reduce the primary stability of the implant. This study aimed at finding the effects of damage induced in the bone through exerting compressive loading-unloading cycles on the primary stability of the bone-implant system. For this purpose, a dental implant was inserted into a bone sample extracted from the proximal part of a bovine tibia. The implant was undergone step-wise displacement-controlled loading-unloading cycles, and µCT images of the neighboring bone were obtained at each loading-unloading step. Then, the stiffness of the bone-implant structure was calculated after unloading the specimen in each step and the first maximum endured force during loading was considered as the ultimate load of the structure. The distribution of plastic stain in the bone due to loading-unloading of the construct was calculated using digital volume correlation, through correlating the µCT images after unloading in each step. Results of this work showed that increasing the step-wise displacement amplitude from zero to 0.96 mm caused a stiffness reduction of 40%, compared to the initial stiffness, and induced higher plastic strains in peri-implant bone. The results of this study can be used in optimizing the design of dental implants, with the approach of increasing primary stability.

    Keywords: Primary stability, Bone-implant stiffness, In-vitro test, µ, CT imaging, Digital volume correlation, Plastic strain
  • Gisoo Fathi, Peyvand Ghaderyan * Pages 161-174

    Parkinson’s Disease (PD) is one of the most common neurodegenerative diseases that cause abnormal gait patterns by affecting central nervous system. Since this disease is incurable, the reliable diagnosis can lead to slowing disease progression, reducing the risk of physical injuries and improving the quality of patient's life. In this regard, the development of fast, cost-effective and reliable detection systems is essential. This study has therefore proposed a detection method using vertical ground reaction force signals, which provide a non-invasive and useful index of the motor control function. It is based on generalized singular value decomposition, K-Nearest Neighbor (KNN) and Probabilistic Neural Network (PNN). The performance of the algorithm has been evaluated by gait signal of 93 individuals with PD and 73 healthy controls. The results have demonstrated that the proposed new symmetric feature is able to achieve 96.19% and 95.67% accuracy rates, 97.22% and 93.35% sensitivity rates, 95.02% and 97.33% specificity rates using the KNN and PNN classifiers, respectively. Furthermore, average accuracy rates of 98.23% and 98.51%, sensitivity rates of 93.5% and 100%, specificity rates of 100% and 96.53% have been obtained for stage classification using these two classifiers. The obtained high average accuracy rates have confirmed the promising capability of the proposed non-invasive and cost-effectiv

    Keywords: Parkinson&rsquo, s Disease, K-Nearest Neighbor, Probabilistic Neural Network, Symmetric Feature, Vertical Ground Reaction Force
  • Mohsen Kamelianrad, Mohammad Ali Ahmadi-Pajouh *, Mehrdad Saviz Pages 175-186

    Transcutaneous electrical stimulation of peripheral nerve fibers has always been an important field of research. Many studies indicate the possibility to block the conduction of nerve fibers by using high frequency alternating currents (HFAC). According to the fact that the stimulation of narrower fibers is always accompanied by activation of thicker fibers, in this study, current regions for selective stimulation of different nerve fibers without activating other fibers have been obtained. This success is achieved through the nerve conduction block using HFAC (5-20 KHz). Stimulation current regions is a part of the intensity-frequency diagram which by choosing the excitation parameters in this area, only some target fibers are stimulated according to their diameters. The McIntyre nerve fiber model was used to perform these simulations; The sodium-potassium pump model has also been added to it and its effects have been investigated. A unipolar electrode is considered which acts as a point current source at different distances from the nerve fibers, and selective excitation spaces are obtained for the Aδ and Aβ fibers. the appropriate frequency range for excitation of different fibers is 5 kHz and above, while the desired current for selective excitation of Aδ and Aβ fibers is given by two polynomial equations of order 2 and 3, respectively, which are fitted to the middle of selective parameter space of each nerve fiber. also, the excitation current varies from about 0.8 to 1.8 mA for Aδ fibers and from about 0.55 to 0.95 mA for Aβ fibers. in all of the simulations mentioned in this article, the sinusoidal waveform is used.

    Keywords: Selective Stimulation, nerve, High Frequency Sinusoidal Stimulation, Computational simulation, Sodium-potassium pump