فهرست مطالب

مهندسی پزشکی زیستی - سال نهم شماره 1 (بهار 1394)

فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال نهم شماره 1 (بهار 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/04/12
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مقاله کامل پژوهشی
  • مجتبی شهاب، بهزاد سیفی، ناصر فتورایی*، امیرسعید صدیقی صفحات 1-15
    ناهنجاری های هندسی ستون فقرات، عموما با دردهای مزمن کمری و گردنی همراه می باشند. در این ناهنجاری ها انحنای ستون مهره در فضای سه بعدی دستخوش تغییراتی می شود که در بسیاری از موارد ضمن کاهش میزان بازشدگی قفسه سینه، باعث بروز اختلالات تنفسی و اثرات منفی بر روی سیستم قلبی می شود. برای تصحیح این ناهنجاری ها و جلوگیری از پیشرفت آن ها در حالت حاد، جراحان از جراحی فیوژن خلفی ستون مهره ها استفاده می کنند. قبل از انجام عمل جراحی به منظور تشخیص وضعیت بیمار و انتخاب نحوه مناسب عمل، استخراج برخی پارامترهای کلینیکی مهم ستون فقرات ازجمله انحناها، زوایای کوب، انحراف جانبی، زوایای مهره ها و میزان چرخش آن ها در صفحات مختلف ضروری است. در این پژوهش ابتدا با استفاده از تصاویر توموگرافیک ویرایش شده در نرم افزار میمیکس، مدل سه بعدی ستون مهره ها در قالب ابر نقاط آماده شد. سپس ضمن تفکیک و جداسازی مهره ها به کمک روش های خوشه بندی مختلف ازجمله روش شبکه عصبی خودسازمان ده، روش k-میانگین و روش سلسله مراتبی اطلاعات هندسی مهم مقاطع ستون مهره ها ازجمله انحناهای ستون مهره ها و زوایای آن با استفاده از الگوریتم های تخصیص منحنی، به صورت خودکار استخراج شد. علاوه بر این ضمن پیاده سازی الگوریتم های مشخص، سایر ویژگی های کلینیکی هریک از مهره ها ازجمله کمینه و بیشینه ارتفاع مهره در سه بعد، طول و عرض جسم مهره ای و همچنین جابجایی نسبی مهره ها به صورت خودکار محاسبه گردید. به منظور اعتبارسنجی روش های ارائه شده و اندازه های استخراج شده، مقادیر به دست آمده در هر مرحله بار دیگر به صورت دستی در نرم افزار میمیکس محاسبه شدند. با مقایسه مقادیر متناظر، اعتبار نتایج و کارایی بالای الگوریتم های پیشنهادی تایید گشت.
    کلیدواژگان: ناهنجاری های هندسی ستون فقرات، زاویه کوب، روش های خوشه بندی، اسکولیوز، آنتروپومتری مهره
  • مریم حاجی زاده، علیرضا هاشمی اسکویی*، فرزان قالیچی، فرهاد طباطبایی قمشه، محمد رازی، گیزلا سولو صفحات 17-31
    افراد با ناکارآمدی لیگامان صلیبی قدامی زانو برای حفظ پایداری خود در غیاب لیگامان از یک سری مکانیزم های جبرانی حرکتی در حین انجام فعالیت های مختلف بهره می گیرند. هدف از انجام این مطالعه بررسی تفاوت های درون گروهی سینماتیکی و نقاط اوج نیروی عکس العمل زمین هنگام بالارفتن از پله در این گروه افراد می باشد. در این مطالعه 8 فرد با آسیب یک طرفه لیگامان صلیبی قدامی شرکت کردند. پای سالم افراد آسیب دیده به عنوان گروه کنترل در نظر گرفته شد و تمامی مقایسه ها بین پای سالم و پای آسیب دیده انجام گرفت. سیستم آنالیز حرکت VICON به همراه دو صفحه نیرو برای ثبت فعالیت حرکتی افراد هنگام بالارفتن از پله با دو ارتفاع متفاوت به کار گرفته شد. محاسبات سینماتیکی تیبیافمورال با تکنیک جدید OSSCA انجام شد که ترکیبی از رویکرد SARA برای تعیین محور فانکشنال زانو، SCoRE برای تعیین مرکز مفصل ران و OCST برای کاهش آرتیفکت های حرکتی مارکرها می باشد. نتایج این مطالعه نشان دادند که افراد با آسیب لیگامان صلیبی در دو ارتفاع 17 و 20 سانتی متری پله مکانیزم های انطباقی سینماتیکی و نقطه اوج نیرویی متفاوتی داشتند. در ارتفاع 17 سانتی متری در ابتدای فاز گردشی پای آسیب دیده زاویه واروس کمتر، چرخش محوری خارجی بیشتر و نقطه اوج ضربه کمتری (p=0.05) از پای سالم را تجربه کرد. در ارتفاع 20 سانتی متری پای آسیب دیده زاویه اکستنشن بیشتر، والگوس بیشترو چرخش محوری خارجی بیشتری ( p<0/05) را در فاز اکستنشن نهایی ایستایش نسبت به پای سالم داشت. در هر دو ارتفاع پله تقدم رسیدن به نقطه اوج اکستنشن در پای آسیب دیده نسبت به پای سالم مشاهده شد. نتایج این مطالعه تایید می کند که افراد با آسیب لیگامان قدامی درجات آزادی چرخشی تیبیافمورال و نیروی عکس العمل متفاوتی نسبت به پای سالم خود دارند. این مکانیزم های جبرانی در نهایته به تغییر بارگذاری زانو فرسایش غضروف و ابتلا به آرتروز زودرس این افراد منجر می شود.
    کلیدواژگان: لیگامان صلیبی قدامی زانو، سینماتیک، نیروی عکس العمل زمین، بالارفتن پله، آنالیز حرکت
  • مجید محمدی مقدم*، محسن عابدی، محمد فیروزآبادی صفحات 33-48
    در این مقاله به شبیه سازی رفتارهای بیمارگونه در گام برداشتن بیماری های مغزی و نخاعی و تاثیر تکنیکهای توانبخشی در آنها پرداخته شده است. این شبیه سازی ها به شکل قابل توجهی موجب ارتقاء سطح دانش محققان در حوزه توانبخشی عصبی درباره مبنای عصب شناختی ترمیم سامانه عصبی بیماران مغزی و نخاعی در اثر تکنیکهای توانبخشی می شود. با این وجود این شبیه سازی ها تاکنون بسیار محدود بوده و اغلب آنها به صورت موردی به مطالعه برخی از آثار بیماری های مغزی و نخاعی پرداخته اند. اما در این مقاله تلاش شده است که با وارد نمودن اثر اختلالات داده های مغزی رفتارهای بیمارگونه در بیماران مغزی و نخاعی با عمق بیشتری مورد مطالعه قرار گیرد. برای این منظور در سامانه عصبی-عضلانی از معماری مشترک عکس العمل و مولد الگوی مرکزی استفاده شده که روی دو مدل اسکلتی-عضلانی دو پا با یک بند و یک پا با دو بند پیاده شده است. سپس مدل های راه رفتن فلج یک سویه و فلج پایین تنه با ایجاد اختلال در داده مغزی مولد الگوی مرکزی استخراج شده است. همچنین با استفاده از این مدلها اثر تکنیکهای توانبخشی در بیماران فلج پایین تنه بررسی و با داده های تجربی مقایسه شده اند که هم خوانی قابل قبولی را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: شبیه سازی راه رفتن، گام برداشتن بیمارگونه، فلج یک سویه، فلج پایین تنه
  • فرزان قالیچی*، مهران اشرفی، بهنام میرزاکوچکی صفحات 49-57
    لیگامنت پریودنتال بافت نرم فیبروزی می باشد که بین دندان و استخوان آلوئولار قرار گرفته است. با توجه به اینکه این بافت نرم تر از بافت های مجاور اطراف می باشد، حرکت دندان ناگزیر از پی حرکت این بافت نرم می باشد. هدف از این مطالعه مقایسه رفتار مجموعه پریودنتیوم مربوط به دندان های تک ریشه ای و دو ریشه ای، در اثر اعمال بار های مختلف می باشد. برای این منظور به کمک تکنیک تصویربرداری میکروسیتی مدل سازی هندسی واقعی سه بعدی دندان های اینسایزر و پرمولار انجام شده و با در نظرگرفتن خواص هایپرالاستیک لیگامنت پریودنتال، توزیع تنش و کرنش در اثر اعمال نیروهای مختلف بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی المان محدود بیانگر این نکته بود که جابجایی دندان تحت بارگذاری های مختلف لزوما در جهت بار اعمالی نمی باشد. توزیع تنش نیز نشان داد که لیگامنت پریودنتال، تنش های وارده را جذب کرده و درنتیجه استخوان تنش کمتری را متحمل می شود. توزیع کرنش در لیگامنت پریودنتال و نیز تنش وارده به استخوان، نشان دهنده ی توزیع یکنواخت تر نیرو در دندان دو ریشه ای بود. مقایسه بین نتایج نشان دهنده ی تطابق نتایج این مطالعه با مطالعات گذشته می باشد.
    کلیدواژگان: لیگامنت پریودنتال، اینسایزر، پرمولار، تحلیل اجزای محدود، تکنیک تصویربرداری میکروسیتی
  • صالح لشکری، محمد علی خلیل زاده*، سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی صفحات 59-69
    استفاده از روش های مبتنی بر دینامیک پویای غیرخطی همچون قطع پوانکاره، در آشکارسازی دینامیک سامانه های زیستی می تواند راهگشا باشد. انتخاب صفحه قطع مناسب، مرحله ای تعیین کننده در تحلیل داده ها است. اغلب پیدا کردن محل مناسب برای صفحه قطع به تنظیم پارامترهای مختلفی نیازمند است. درصورتی که هندسه صفحه پوانکاره اطلاعات وابسته به قبض و بسط پدیده را برداشت کند، تفکیک بهتر حالت های سیستم انجام می پذیرد. ازاین رو در این مطالعه، به بررسی تاثیر درجه صفحه و محل مقطع در تشخیص حمله صرعی از وضعیت طبیعی پرداخته می شود تا درنهایت معادله مقطع بهینه که منجر به حداقل شدن خطای طبقه بندی می شود، تعیین گردد. پس از بازسازی فضای فاز قطعه های EEG در سه بعد، به ازای 400 حالت مختلف درجه مقطع، قطع بر روی داده ها انجام پذیرفت. سپس ویژگی های استخراجی از مقطع پوانکاره به دسته بندی کننده SVM اعمال می گردد. در ادامه برای شناسایی رفتار طبقه بندی کننده همبستگی میان درجه مقطع و صحت تفکیک سنجیده شد. مشاهده شد خروجی دسته بندی کننده، رفتار مشخصی با افزایش درجه صفحه بروز می دهد. به این ترتیب که الگوی افزایشی و سپس کاهشی با بالا بردن درجه صفحه در دو راستای مقطع، مشاهده شد. نتایج نشان می دهد معادله مقطع بهینه به ازای m=12 و n=6 صحت تفکیک 96.6 درصد را به دست می دهد.
    کلیدواژگان: قطع پوانکاره، تشخیص حمله صرعی، فضای فاز، همبستگی، الکتروانسفالوگرام، SVM
  • امیراحسان لشکری*، محمد فیروزمند، فاطمه پا صفحات 71-84
    سرطان سینه رایج ترین نوع سرطان در بین زنان میباشد. مطالعات پاتولوژیک نشان داده اند بیش از80% ناهنجاری های سینه در مراحل اولیه خوش خیم بوده، فلذا کلیدی ترین مساله در درمان آن تشخیص زودهنگام می باشد. ترموگرافی مادون قرمز سینه یک روش تصویرگیری مبتنی بر ثبت الگوهای توزیع دمایی بافت سینه بوده و در مقایسه با ماموگرافی سینه به دلیل غیرتهاجمی، غیرتماسی، غیرفعال بودن و عدم استفاده از تابش یونیزان روشی بسیار مناسب درتشخیص زودهنگام سلول های سرطانی می باشد. در این مقاله روشی به منظور آشکارسازی خودکار نواحی مشکوک در تصاویر ترموگرام سینه با هدف یاری رساندن به پزشکان در تشخیص زودهنگام این سرطان ارائه شده به نحوی که دقت را افزایش و درصد پذیرش اشتباه را کاهش میدهد. الگوریتم شامل 4 بخش اصلی پردازش تصویر، استخراج ویژگی، انتخاب ویژگی و طبقه بندی می باشد. در مرحله پردازش، ابتدا براساس عملیاتی تمام اتوماتیک، ناحیه مطلوب تعیین و کیفیت تصاویر ارتقاء یافته و سپس سینه راست و چپ از یکدیگر جدا می شوند. سپس درایه های ماتریس تصویر نرمال سازی شده و نواحی نسبی مشکوک تعیین می شوند. پس از آن در مرحله استخراج ویژگی، ویژگی های آماری، ویژگی هایی مبتنی بر هیستوگرام، ویژگی هایی مبتنی بر ماتریس هم وقوعی (GLCM)، ویژگی هایی بر اساس مورفولوژی نواحی مشکوک و ویژگی هایی در حوزه فرکانس از هر یک از نواحی بخش بندی شده سینه راست وچپ استخراج می شود. در ادامه برای دستیابی به بهترین ویژگی ها، روش های انتخاب ویژگی (mRMR)، (SFS)، (SBS)، (SFFS)، (SFBS) و (GA) به کار گرفته می شود. نهایتا جهت طبقه بندی و تعیین THها، روش های مختلف طبقه بندی مانند AdaBoost، (SVM)، (KNN) (NB) و (PNN) مورد ارزیابی قرار گرفته تا از مناسب ترین آن به منظور طبقه بندی ویژگی ها استفاده شود. نتایج به دست آمده روی پایگاه داده بومی، بیان کننده ی کارایی قابل توجه روش پیشنهادی است. با توجه به نتایج، ترکیب mRMR با AdaBoost با ماکزیمم دقت 92%، و ترکیب SFFS با AdaBoost با ماکزیمم دقت 88%، بهترین ترکیبات به دست آمده روی تصاویر سینه راست و چپ ارزیابی شدند.
    کلیدواژگان: سرطان پستان، ترموگرافی پستان، ترموگرام، انتخاب ویژگی، طبقه بندی، TH
  • مجتبی شریفی، حسن سالاریه، سعید بهزادیپور، فرزام فرهمند* صفحات 85-98
    در این پژوهش به منظور کنترل سیستم های جراحی رباتیک عملیات از راه دور، یک روش کنترل امپدانس دوجانبه تطبیقی غیرخطی به همراه شناسایی بلادرنگ پارامترهای مدل بافت نرم ارائه شده است. از یک مدل ویسکوالستیک خطی با یک جرم (اینرسی) اضافه در مدلسازی دینامیکی بافت در تعامل با ربات استفاده شده است. هدف این کنترلر دوجانبه تطبیقی، از یک طرف تنظیم امپدانس عملگر نهایی ربات راهبر بر اساس پارامترهای امپدانسی بافت نرم که به صورت بلادرنگ در سمت ربات پیرو شناسایی می شود، می باشد و از طرف دیگر نیز تعقیب مسیر ربات راهبر توسط ربات پیرو می باشد. اثبات پایداری سیستم عملیات از راه دور بهمراه اثبات عملکردهای تعقیب مسیر و تعقیب نیرو با در نظر گرفتن کنترلر دوجانبه و با استفاده از تئوری لیاپانوف انجام شده است. روش کنترلی مطرح شده می تواند سیستم های عملیات از راه دور (مثل سیستم های جراحی از راه دور، توان بخشی از راه دور و یا سونوگرافی از راه دور) که با بافت نرم در تعامل هستند را به صورت دوجانبه کنترل نماید. با استفاده از شبیه سازی بر روی یک ربات دو درجه آزادی با دینامیک غیرخطی، عملکرد کنترلر ارائه شده در تعقیب نیرو، تعقیب موقعیت و همچنین شناسایی پارامترهای بافت نرم بررسی شده است.
    کلیدواژگان: کنترل تطبیقی دوجانبه شفاف، جراحی رباتیک از راه دور، مدلسازی ویسکوالاستیک بافت، شناسایی بلادرنگ بافت نرم، بازتاب امپدانس بافت
  • یادداشت کوتاه پژوهشی
  • سمیه ملکی بالاجو، داوود آسمانی *، حمید سلطانیان زاده صفحات 99-111
    اگرچه بررسی های گسترده ایی در زمینه ی نقش تغییرات بافت مغزی به دلیل افزایش سن در بسیاری از مطالعات گرفته است. با این حال بررسی تاثیر روند پیری بر تغییرات ارتباطات شبکه های کارکردی نیازمند بررسی های بیشتر می باشد. هنگامیکه مغز یکسری تغییرات را در انجام یک فعالیت شناختی تجربه می کند، تاثیر این تغییرات بر ارتباطات شبکه های کارکردی می تواند توسط مطالعات تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی مورد ارزیابی قرار گیرد. در این مطالعه، ما سعی در بررسی تاثیر روند پیری بر تغییرات ارتباطات سه شبکه کارکردی مهم شامل شبکه حرکت، بینایی و شبکه ناهمبسته با فعالیت در افراد بزرگسال سالم در مقایسه با گروه کنترل داریم. برای این منظور از داده های تصویربرداری کارکردی مرتبط با یک آزمون ساده بینایی و حرکتی استفاده می شود. در طی این مطالعه شبکه های ارتباطات کارکردی مرتبط با حرکت، بینایی و شبکه ناهمبسته با فعالیت برای هر فرد محاسبه می شود. سپس قدرت ارتباطات کارکردی برای گروه های مختلف سنی مورد ارزیابی و مقایسه قرار می گیرد. این مطالعه سه فرضیه در ارتباط با تاثیر افزایش سن بر تغییرات ارتباطات کارکردی را مورد ارزیابی قرار داده است: 1- درگیری نواحی قدامی مغز در شبکه ارتباط کارکردی مرتبط با حرکت در جبران کاهش فعالیت و ارتباطات عصبی در نواحی خلفی به وقوع می پیوندد. 2- فعالیت و گستره ارتباطی شبکه ناهمبسته با فعالیت کمتر کاهش می یابد. 3- گستره ارتباطی در نواحی خلفی مرتبط با شبکه کارکردی بینایی کاهش می یابد. بنا به نتایج حاصل از این مطالعه دو فرضیه اولی تائید و پذیرفته شدند ولی تغییرات شبکه ارتباطی کارکردی مرتبط با بینایی متفاوت بود. همچنین نتایج نشان داد شبکه های ارتباطی کارکردی در افراد مسن در مقایسه با جوانان تغییر نموده است. شبکه های ارتباط کارکردی در بزرگسالان بطور متوسط دارای قدرت ارتباطی قویتری نسبت به جوانان می باشد.
    کلیدواژگان: پیری، شبکه ی ارتباط کارکردی، مطالعات تصویربرداری کارکردی
|
  • M. Shahab, B. Seyfi, N. Fatouraee*, A. Seddighi Pages 1-15
    Spinal deformities are generally associated with lumbar and cervical chronic pain and additionally they disturb the health. In these deformities, lumbar spinal curvature undergone changes in three dimensional space and in most cases, they cause reduction of lung capacities, breathing problems and negative effects on cardiovascular system. In critical deformity cases, in order to correct the deformity and prevent its progression, surgeons determine to perform posterior spinal fusion. As a result, they need to extract some important clinical parameters of spine such as Cobb angle, sagittal and coronal balance, spinal curvature, vertebraes angles and their rotations. In this study, edited tomographic images in MIMICS, were used to prepare a three dimensional model of the spine. Then by using curve fitting techniques and different clustering methods such as self-organization nueral network, k-means and hierarchical method, vertebras were separated and important geometrical data such as curvature of the spine and vertebras angle were obtained. In addition, through implementation of certain algorithms, other clinical features of each vertebra, including minimum and maximum height, length and width of the vertebral body and the relative displacement of vertebras were calculated automatically. In order to validate the proposed methods, measures and angles; derived values obtained automatically at each stage, were again calculated manually in MIMICS. Automatic values were verified by being compared with these manual results. In conclusion the reliability, accuracy and performance of the proposed automatic algorithms were demonstrated.
    Keywords: Spinal deformities, Cobb angle, Clustering methods, Scoliosis, Vertebral anthropometry
  • M. Hajizadeh, A. Hashemi Oskouei*, F. Ghalichi, F. Tabatabai Ghomshe, M. Razi, Gisela Sole Pages 17-31
    Patients with ACL deficiency (ACLD) have to use different compensatory mechanisms to maintain their stability during daily activities. The aim of this study is to determine the differences in 3D kinematics and peak ground reaction forces (GRF) between ACL deficient legs and healthy contralateral legs during stair ascent. Eight subjects with unilateral ACL deficiency participated in this study. Healthy contralateral legs were considered as control group for further comparisons to ACL deficient legs. A six camera VICON motion analysis system and 2 portable force plates were used to record the locomotion while walking up custom-made stairs with two different step heights. Advanced OSSCA technique was used to assess tibiofemoral knee kinematics, a combination of symmetrical axis of rotation (SARA), symmetrical center of rotation estimation (SCoRE) and optimal common shape technique (OCST). The results of this study show that participants with ACLD experienced different kinematics and peak GRFs in different step heights (p
    Keywords: anterior cruciate ligament, kinematics, GRF, stair ascent, gait analysis
  • M. Abedi, M. Mohammadi Moghaddam*, S. M. P.Firoozabadi Pages 33-48
    In this paper the simulation of pathological behavior in gait locomotion of central nervous system (CNS) diseases and effects of rehabilitation techniques are investigated. These simulations noticeably deepen the knowledge of researches in neurorehabilitation realm about the neuroscientific basis of CNS treatment after a neural disorder. However, only a limited number of these simulations have been proposed in the previous works that issued some aspects of CNS diseases. Due to this limitation, in this paper, a more efficient simulation has been done on pathological behavior of neural disorders with including the brain signal disruption in the models. To do this, combinations of neural reflexes and central pattern generator (CPG) has been incorporated in the neuromuscular system and examined on two different msculoskeletal system containing two leg-one segment and one leg-two segment systems. Then, the locomotion of hemiplegia and paraplegia patients are simulated by inserting a malfunction in the supraspinal signal coming into the CPG. Moreover, the effects of rehabilitation effects on paraplegia patients have been investigated and compared to the experimental data.
    Keywords: Gait simulation, Pathological gait, Hemiplegia, Paraplegia
  • M. Ashrafi, F. Ghalichi*, B. Mirzakouchaki Pages 49-57
    Periodontal ligament (PDL) is a soft fibrous tissue which is located between tooth and alveolar bone. Because the tissue is softer than the surrounding tissue, tooth movement is forced to follow the movement of the soft tissue. The goal of this study is comparison of periodentium related to single and two root teeth behavior with applying different loads. The modeling of the real 3D geometry of incisor and premolar periodentium is carried out using micro CT scan. PDL is considered as hyperelastic material and stress-strain distribution was investigated by applying different loads. The results of finite element simulation show that tooth displacement with different loading is not necessarily in direction of loading and also stress distribution show that PDL absorbs the stresses, consequently alveolar carry less stresses. Strain distribution in PDL and alveolar bone stress represents uniform distribution of force in two root tooth. The analogy of results shows the accommodation with pervious studies.
    Keywords: periodontal ligament, incisor, premolar, finite element simulation, micro CT scan technique
  • S. Lashkari, M. A. Khalilzadeh*, S. M. R. Hashemi Golpayegani Pages 59-69
    Using methods based on nonlinear dynamics such as Poincare Section, can be useful in detecting dynamic biological systems. Selecting a suitable Poincare surface is a critical step in data analysis. Often finding an appropriate Position for Poincare Section needs to set different parameters. When the geometry of Poincare Surface picks the information related to the Stretching and folding, a better discrimination can be performed for the system states. The objective of this paper is to study the effect of position and degree of Poincare surface in Epileptic Seizure Detection. The Poincare surface resulting in the best classification is selected as the optimal section. Accordingly, the phase space of the EEG Segments Reconstructed in three dimension, firstly. Then, a set of Poincare surfaces with 400 different conditions of degree selected to cut the trajectory and Geometric features Extracted from the points of intersection on each surface. Afterward, extracted features from the Poincare section are applied to SVM classifier. Pearson correlation analysis was performed to analyze the relationship between the classification performance and degree of Poincare section. Certain behavior can be observed by increasing the Surface degree in output classifier. In this way, the increasing and then decreasing pattern were observed by increasing the Surface degree in two Directions of Surface. The results showed that the equation of optimal Poincare Section for m=12 and n=6 gives the accuracy of 96.6%.
    Keywords: Poincare Section, Epileptic Seizure detection, correlation, Electroencephalogram, SVM
  • A.A. Lashkari*, F. Pak, M. Firouzmand Pages 71-84
    Breast cancer is the most common type of cancer among women. The important key to treat the breast cancer is early detection of it because according to pathological studies 80% of all abnormalities are still benign at primary stages. Infra-red thermography is an imaging technique based on temperature distribution patterns of breast tissue. Compared with mammography, thermography is more suitable because it is noninvasive, non-contact, passive and free ionizing radiation. Here, a full automatic high accuracy technique for classification of suspicious areas in thermogram images with the aim of assisting physicians in early detection of breast cancer presented. Proposed algorithm consists of four main steps: pre-processing & segmentation, feature extraction, feature selection and classification. At the first step, using full automatic operation, region of interest (ROI) determined and the quality of image improved. Using thresholding and edge detection techniques, both right and left breasts separated from each other. Then relative suspected areas become segmented and image matrix normalized due to the uniqueness of each person's body temperature. At feature extraction stage, 23 features, including statistical, morphological, frequency domain, histogram and Gray Level Co-occurrence Matrix (GLCM) based features are extracted from segmented right and left breast obtained from step 1. To achieve the best features, feature selection methods such as mRMR, SFS, SBS, SFFS, SFBS and GA have been used at step 3. Finally to classify and TH labeling procedures, different classifiers such as AdaBoost, SVM, kNN, NB and PNN are assessed to find the best suitable one. The results obtained on native database showed the best and significant performance of the proposed algorithm in comprise to the similar studies. mRMR combined with AdaBoost with the maximum accuracy of 92%, and SFFS combined with AdaBoost with a maximum accuracy of 88%, are the best combination of feature selection and classifier.
    Keywords: Breast Cancer, Breast Thermography, Thermogram, Feature Selection, Classification, TH
  • M.Sharifi, S. Behzadipour, H. Salarieh, F. Farahmand* Pages 85-98
    In this paper, a transparent bilateral controller is developed for the control of telesurgery systems that have physical interactions with soft tissue. In this control method, the parameters of a viscoelastic model of the soft tissue are estimated during its interaction with the slave robot using an on-line identification method. These estimated parameters are used in an impedance control of the master robot which is in contact with the surgeon. Also, the slave robot tracks the master robot position using a tracking controller. Accordingly, it is shown that the transparency of the teleoperation system is obtained by estimating and realizing the dynamic parameters of the tissue for the master robot and providing the position tracking performance for the slave robot. The stability, and the position and force tracking performances are proved using the Lyapunov theorem. Moreover, the effectiveness of the proposed transparent bilateral controller is investigated by simulations performed on a piece of beef (as the soft tissue) using a two DOF robot with nonlinear dynamics. The proposed control strategy can be used in telesurgery, telesonography and telerehabilitation systems in which the robot interacts with soft tissues.
    Keywords: transparent bilateral control, telesurgery robotic system, parameters identification, soft tissue interaction, haptic feedback
  • S. Maleki, Balajoo, D. Asemani*, H. Soltanian, Zadeh Pages 99-111
    Although the cognitive deficits due to age-related brain differences have been largely analyzed, the altered connectivity of task related functional networks in aging requires more studies. As the brain of old adults experience some alterations in task performance during cognitive challenges, the related effects on connectivity of functional networks are here evaluated using event-related functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). The fMRI data have been acquired for simple visual and motor tasks from 18 subjects (8 young and 10 elderly). For each subject, several Functional Connectivity (FC) networks including, motor, visual and the default mode networks are firstly calculated using a conventional voxel-wise correlation analysis with predefined region of interest. Then, the strength of functional connectivity is assessed and compared for different age groups. The current study has evaluated three hypotheses on FC of aging brain: the frontal regions involved with motor network try to compensate for declines in the posterior regions, default-mode network are less suppressed and, the posterior regions involved with visual network exhibit less connectivity. The first two hypotheses are accepted by analysis results but visual network behaves differently. Also, results show that the task related functional connectivity is considerably altered in old adults compared to young adults. Old adults demonstrate higher connectivity strength on average with a slightly smaller variance than young adults.
    Keywords: Aging, Functional Network Connectivity, Task, fMRI