فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال نهم شماره 3 (پاییز 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/12/15
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مقاله کامل پژوهشی
  • سارا محمدی، قاسم عازمی صفحات 215-227
    یکی از مهم ترین اختلالات سیگنال های EEG نوزادان، عدم همزمانی بین کانال ها می باشد که مطالعات کلینیکی نشان داده است می تواند به نتایج عصبی و جسمی نامطلوبی در بزرگسالی منجر شود. هدف اصلی این مقاله، معرفی یک روش جدید برای تشخیص خودکار همزمانی فاز در سیگنال های EEG چندکاناله ی نوزادان است. در روش پیشنهادی، ابتدا فاز لحظه ای هر کانال از سیگنال EEG نوزاد با استفاده از تبدیل هیلبرت تخمین زده شده است. به دلیل چند جزئی بودن سیگنال های EEG، قبل از استخراج فاز لحظه ای، اجزای سیگنال با استفاده از مجموعه ای از فیلترهای میان گذر روی باندهای فرکانسی EEG، استخراج می شوند. سپس با استفاده از معیاری مبتنی بر اطلاعات متقابل بین فازهای لحظه ای مولفه های استخراج شده، میزان همزمانی کانال های مختلف در سیگنال به صورت کمی اندازه گیری می شود. در ادامه، از روش پیشنهادی در این مقاله برای بررسی همزمانی کانال های سیگنال های EEG نوزادان در دوره های تشنجی-غیرتشنجی و الگوهای B-S استفاده می شود. جهت نمایش عملکرد روش پیشنهادی از منحنی ROC استفاده شده است. همچنین عملکرد روش پیشنهادی با روش مبتنی بر کواینتگریشن مقایسه شده است. نتایج بدست آمده براساس آنالیز سیگنال های EEG پنج نوزاد نشان می دهند که روش پیشنهادی عملکرد بهتری در اندازه گیری همزمانی فاز تعمیم یافته نسبت به روش های موجود دارد. همچنین با توجه به نتایج، مقدار همزمانی فاز تعمیم یافته در طول هر دو دوره ی تشنجی و غیرتشنجی بزرگ تر از صفر است که این نتیجه بیانگر وجود اتصالاتی در نیم کره های مغز نوزادان در هر دو حالت می باشد. همچنین نتایج نشان می دهند که دوره های تشنجی نسبت به دوره های غیرتشنجی همزمان تر هستند. از بررسی همزمانی فاز در الگوهای B-S مشاهده می شود که دوره های Burst همزمان تر از دوره های Suppression هستند و در هردو حالت همزمانی فاز وجود دارد.
    کلیدواژگان: همزمانی فاز تعمیم یافته، اطلاعات متقابل تعمیم یافته، فاز لحظه ای، EEG نوزاد، سیگنال های چندمتغیره
  • سعید سیری، ملیکه نبئی، ناصر فتورایی صفحات 229-241
    از آنجا که هر ارگان با توجه به احتیاجات متابولیک (سوخت و سازی) و عملکردی خود ممکن است به مقادیر متفاوتی از جریان خون نیازمند باشد، تنظیم خودکار پدیده ای مهم محسوب می شود. پدیده تنظیم خودکار تنش برشی به عنوان توانایی ذاتی یک ارگان برای ثابت نگه داشتن شرایط همودینامیک در مقابل تغییرات ضربان قلب و فشار پرفیوژن تعریف می شود؛ برای مثال با تغییر ضربان قلب در بدن، شریان ها با توجه به نرخ جریان مورد نیاز و در جهت ثابت نگاه داشتن نیروها و تنش های همودینامیک، دچار اتساع یا انقباض شریانی می شوند.
    موضوع تحقیق در مقاله حاضر اختصاص به مکانیسم های محلی برای کنترل خودکار دارد. مکانیسم های تنظیم کننده محلی، مستقل از مکانیسم های کنترلی خارجی، مانند اعصاب سمپاتیک و هورمون های سیار، عمل می کنند. از این رو می توان آن ها را ایزوله در نظر گرفت. یعنی همان طور که ذکر شد تنظیم خودکار ویژگی ذاتی ارگان های بدن است و اندام های تحت پرفیوژن، تحت تأثیر مکانیسم ها عصبی و هورمونی قرار نمی گیرند.
    از آنجا که در مدل سازی های عددی به کار بردن شرایط مرزی صحیح از اهمیت ویژه ای برخوردار است، استفاده از مدل سازی درخت شریانی برای به دست آوردن شرایط مرزی مناسب، امری ضروری به نظر می رسد، لذا در مقاله حاضر ابتدا مدلی از نوع صفر بعدی (پارامتر فشرده) و گسترده ارائه شده است. سپس از این مدل برای به دست آوردن شرایط مرزی در شریان کاروتید معمولی استفاده شده و تنظیم تنش برشی به عنوان یکی از پراهمیت ترین پارامترهای همودینامیک در مدلی سه بعدی از این شریان مدل سازی گردیده است. نتایج حاصل نشانگر نحوه تغییرات خواص مکانیکی دیواره و لذا ابعاد شریان به جهت برگرداندن مقادیر تنش برشی وارد بر دیواره به محدوده نرمال است.
    کلیدواژگان: مدل پارامتر فشرده، تعامل سیال و سازه، شریان مغزی، تنش برشی، انقباض و انبساط شریانی
  • مهدی ذوالفقارزاده کرمانی، محمد علی خلیل زاده، مجید قشونی، پیمان هاشمیان صفحات 243-251
    ارزیابی و اندازه گیری پارامترهای مرتبط با ولع مصرف متآمفتامین می تواند یک ابزار با ارزش در برنامه های درمانی و مداخله ای مربوط به سوءمصرف کنندگان بشمار آید. باور ما بر این است که کمی سازی سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) می تواند انقلابی در شناخت زیرساخت های عصبی مرتبط با پردازش ولع مصرف به ارمغان آورد. بنابراین این مطالعه، با هدف طراحی و ارائه روشی جدید برای سنجش ولع مصرف در بیماران وابسته به مت آمفتامین با استفاده از سیگنال الکتروانسفالوگرام (EEG) در روند نوروفیدبک برای تفکیک میان سه حالت، میل به مصرف خفیف، میل به مصرف متوسط و میل به مصرف شدید دنبال شده است. به منظور اجرای این مطالعه، 10 سوء مصرف کننده مت آمفتامین که در مرکز اجتماع درمان مدار در شهر مشهد نگهداری می شدند و زیر نظر روانپزشک تحت درمان نوروفیدبک قرار داشتند، انتخاب شدند. کلیه بیماران 10 جلسه درمان نوروفیدبک با پروتکل آلفا- تتا را دریافت کردند. در طول دوره درمان با نوروفیدبک، قبل و بعد از هر جلسه آموزش، EEG ثبت گرفته شد. برای برچسب زدن سیگنال های مغزی از پرسشنامه سنجش ولع مصرف مت آمفتامین DDQ استفاده شد. ویژگی های زمانی، فرکانسی و آشوب گونه سیگنال EEG استخراج شد و با استفاده از تحلیل همبستگی ، ویژگی های بهینه و تاثیرگذار انتخاب و به طبقه بندی کننده فازی داده شد. صحت تفکیک مبتنی بر ویژگی های منتخب برای داده آموزش 96.67% و داده آزمایش 75.15% بدست آمده است. از مزایای قابل توجه روش ابداعی این تحقیق علاوه بر تخمین ولع مصرف پایه در سوءمصرف کنندگان متآمفتامین با استفاده از کمی سازی سیگنال EEG، می توان به بهینه سازی تعداد جلسات آموزش برای شرکت کنندگان در فرآیند درمانی نوروفیدبک، اشاره کرد.
    کلیدواژگان: مت آمفتامین، ولع مصرف، الکتروانسفالوگرام، ارزیابی، نوروفیدبک
  • حسن صیادی، سید حمید زارع صفحات 253-265
    این تحقیق بر روی طراحی بهینه یک مفهوم هیبرید از دمپر مغناطیسی دورانی با روتور T شکل با سطح قوس دار به عنوان پروتز زانو متمرکز است. در پروتز بیومکانیکی زانوی مورد بحث از سیال مغناطیسی جهت ایجاد گشتاور ترمزی متغیر وابسته به میدان مغناطیسی استفاده شده است. با اعمال میدان مغناطیسی، ویسکوزیته سیال بطور فعال به منظور دستیابی به گشتاور ترمزی موردنظر کنترل می شود. پس از توضیح مختصری در مورد پیکربندی دمپر مغناطیسی دورانی مورد نظر، فرمولهای گشتاور قابل دستیابی ارائه شده است. در ادامه مسئله بهینه سازی با هدف پیدا کردن مقدار بهینه برای ابعاد هندسی دمپر به منظور به حداکثر رساندن گشتاور ترمزی فعال در حالی که گشتاور حالت غیرفعال و وزن دمپر در حد مجاز باشند، به انجام میرسد. با توجه به نوع کاربرد دمپر مورد اشاره، حداکثر گشتاور ترمزی در حالت فعال به همراه به حداقل رساندن گشتاور حالت غیر فعال و وزن دمپر و همچنین دستیابی به چگالی شار یکنواخت هدف این مقاله می باشد. نتایج حاصل از دمپر مغناطیسی دورانی بهینه شده با دمپر مرجع مقایسه شده و سپس در مورد بهبود عملکرد آن توضیح داده خواهد شد.
    کلیدواژگان: دمپر مغناطیسی دورانی هیبریدی، طراحی بهینه، پروتز زانو، دیسک T شکل، سطح قوس دار
  • آزاده قجرجزی، سید حجت سبزپوشان صفحات 267-282
    ثابت زمانی مفهومی فیزیکی است که از آن معنا و مفهوم سرعت پاسخ دهی و یا سرعت عکس العمل استنباط می گردد. یافته های تجربی، وابستگی سرعت حرکت دریچه های یونی به ولتاژ غشاء را نشان داده است. در این تحقیق با الهام از رفتار وابسته به ولتاژ دریچه های یونی، مدلی برای ثابت زمانی ولتاژ غشا در نورون ارایه شده است. مدل پیشنهادی در این تحقیق ابتدا در قالب یک قضیه مطرح و سپس قضیه مذکور اثبات گردیده است. این قضیه نشان می دهد که می توان مورفولوژی های گوناگون سیر زمانی پتانسیل عمل در یک نورون را با تنظیم پارامترهای مدل پیشنهادی شبیه سازی نمود. درستی قضیه مطرح شده با ارایه مثال هایی از شبیه سازی سیر زمانی پتانسیل عمل در چند نورون و سلول نمونه، اعتبارسنجی گردیده است. با توجه به کلیت قضیه ی ارایه شده، مدل پیشنهادی برای ثابت زمانی نه تنها برای سیستم های زیستی بلکه برای شبیه سازی در هر سیستم فیزیکی دیگر نیز می تواند بکار رود.
    کلیدواژگان: کانال یونی، ثابت زمانی، مدل سازی
  • محمود رضا آذغانی، شراره کیان بستان آباد، لیلا رهنما صفحات 283-291
    عضله ی مولتی فیدوس گردنی به عنوان یکی از عضله های عمقی اکستنسور گردن شناخته می شود که اختلال در عملکرد آن در افراد مبتلا به گردن درد گزارش شده است. باتوجه به وجود محدودیت ها در ثبت الکترومایوگرافی این عضله، در سال های اخیر از اولتراسوند برای پی بردن به چگونگی فعالیت آن استفاده شده است. هدف این مطالعه، ارزیابی چگونگی تغییرابعاد این عضله در شش جهت حرکتی مفصل شانه در افراد سالم و مبتلا به گردن درد مزمن و ارائه ی مدل های پیش بینی کننده می باشد. برای این منظور رابطه ی بین نیروی مفصل شانه در طول انقباض با تغییر بعد قدامی-خلفی، بعد جانبی، سایز و نسبت شکل عضله ی مولتی فیدوس در ابتدا برای افراد و فعالیت ها و سپس با بلاک کردن افراد در فعالیت ها بصورت مجزا با استفاده از روش رویه ی پاسخ مورد ارزیابی قرارگرفت. درنهایت با کلاسه بندی داده ها در دو گروه بالای 50 درصد و کمتر از 50 درصد از بیشترین انقباض ارادی فرد ، مدل های پیش بینی کننده در طول فعالیت ابداکشن برای عضله ی سمت راست ارائه گردید. طبق یافته های بدست آمده، بعد قدامی-خلفی عضله نسبت به سایر عامل ها همبستگی بیشتری با نیروی ایجادشده نشان داد. مقدار R2 برای بعد قدامی-خلفی عضله قبل و بعد از کلاسه بندی داده در افراد سالم بترتیب برابر 552/0 و 66/0 و در افراد مبتلا بترتیب برابر 339/0 و 505/0 است. باتوجه به ضریب همبستگی مدل ها و افزایش آن با کلاسه بندی داده ها، به نظرمی رسد بررسی تغییر بعد قدامی-خلفی این عضله در طی فعالیت ابداکشن ایزومتریک شانه با نیروی 50-0درصد از بیشترین انقباض ارادی فرد برای افراد سالم و 100-50 درصد برای افراد مبتلا به گردن درد مزمن می تواند اطلاعات مفیدتری از چگونگی عملکرد آن ارائه دهد.
    کلیدواژگان: مدل سازی بیومکانیکی، مدل های رگرسیونی، عضله ی مولتی فیدوس گردنی
  • سعید بهرامی، فرامرز فیروزی صفحات 293-303
    تنش برشی دیواره(WSS) و شاخص برش نوسانی(OSI) از جمله عوامل همودینامیکی هستند که ارتباط قوی با توسعه پلاک های آترواسکلروتیک (AS) دارند. WSSدر برخی زمان ها قادر به بیان گرفتگی عروق نمی باشد، در حالی که OSI تنش برشی را بدون در نظر گرفتن میانگین زمانی بردار تنش برشی بیان می کند. بیشتر شبیه سازی های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در هندسه دوشاخه شدن کرونر چپ اصلی می باشد و تاکنون به بررسی کل درخت کرونر چپ پرداخته نشده است. در این مطالعه یک مدل سه بعدی کامل از درخت کرونر چپ شامل کرونر چپ اصلی، کرونر نزولی قدامی چپ و انشعابات آن، سیرکمفلکس چپ و انشعابات آن تولید شد. اثرات حرکت قلب بر روی دیواره عروق کرونر چپ اعمال گردید. تجزیه و تحلیل المان محدود از معادلات جریان ناویه استوکس برای جریان ضربانی و رفتار غیرنیوتنی از خون صورت گرفت. نتایج بدست آمده از این تحقیق توزیع تنشهای برشی و توزیع OSI روی دیواره عروق بود. مقایسه این نتایج با اطلاعات کلینیکی نشان داد که مناطق با تنش برشی متوسط 1.50 [Pa] و کمتر از آن در حضور OSI بیشتر از 0.3 می تواند مناطق پر خطر در تشکیل پلاکهای AS محسوب شود. بنابراین می توان پیشگویی کرد که علاوه بر ناحیه انشعاب LCxA-LMCA (که در بسیاری از تحقیقات اعلام شده)، نواحی دیگری در درخت شریانی کرونر چپ ازجمله ناحیه LAD بعد از انشعاب سوم و ناحیه انشعاب LCxA-OM نواحی با خطر بالا خواهند بود.
    کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، گرفتگی عروق، نوسانات تنش برشی، درخت کرونر چپ
  • یادداشت کوتاه پژوهشی
  • علی معظمی گودرزی، روح الله ثامری ندافی، علیرضا فتحی صفحات 305-316
    تعریف مسئله: بررسی های آماری نشان می‏دهند که بیماری ها، تصادفات، سوانح و جنگها از عوامل پای های در افزایش معلولان در جهان می‏باشند. از آن میان بخش عمده‏ای از معلولیتهای نقص عضو در اندامهای حرکتی و بخصوص در اعضای زیر زانو مشاهده می‏شود. چاقی مفرط، کم تحرکی و انجام ندادن حرکات ورزشی مناسب و همچنین ابتلا به برخی بیماری ها، نیز از جمله عواملی هستند که موجب ضعف زانو و عوارضی از این دست می شود که عدم تحمل گشتاورهای بالا در مفصل زانو از جمله پی آمدهای آن می باشد. در این تحقیق ضمن بررسی رفتار دینامیکی اجزاء یک پای سالم در هنگام حرکت در گیت قدم زدن و توان مکانیکی مورد نیاز برای توانمندسازی زانوی ضعیفی تعیین می گردد که عضلات آن تنها قادر هستند تا 50 درصد از حد اکثر گشتاور لازم برای قدم زدن همچون یک پای سالم، را اعمال نمایند.
    راه حل: برای توانبخشی زانوی مورد اشاره، یک اورتز زانو طراحی شده است که از نوع کنترل فعال می باشد. در طرح پیشنهادی، اورتز از ترکیب یک عملگر الکترومکانیکی و یک عامل الاستیک تشکیل شده است که در یک سازه سبک وزن چهار میله ای مفصل بندی شده با همدیگر همبند شده اند.
    نتایج
    با بررسی طرحهای مختلفی که در آنها تنها ضریب کشسانی عامل الاستیک متفاوت است بهترین طرح برگزیده و مدول کشسانی فنر آن با توجه به قیود هندسی و مکانیکی طرح 7 کیلو نیوتون بر متر تعیین شد. در این شرایط حد اکثر گشتاور قابل اعمال توسط زانو 34 درصد افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: اورتز زانو، عملگر سری الاستیک، توانبخشی، مدل دینامیکی، قدم زدن
|
  • Sara Mohammadi, Ghasem Azemi Pages 215-227
    One of the most important newborn EEG abnormalities is the synchrony between different channels which, according to the clinical studies, can lead to neurological and neurodevelopmental outcomes in adulthood. This paper introduces a new method for automated detection of phase synchrony in multivariate signals with applications to newborn EEG signals. In this method, first the instantaneous phase of each channel of the signal is estimated using Hilbert transform. In the case of EEG signals, due to their multicomponent nature, components of the signal are needed to be extracted using a bank of band-pass filters. The synchronization between different channels of the signal is then quantitatively measured using a criterion based on the mutual information between instantaneous phases of the components of the signal. The proposed method in this paper is then used to analyze, from synchronization point of view, multichannel EEG signals acquired from 5 newborns which include seizure-nonseizure periods and burst-suppression (B-S) patterns. Reciever operating curves (ROCs) are used to illustrate the performance of the method. The performance of the proposed method is also compared with that of the existing one based on the cointegration concept. Experimental results prove that the proposed method outperforms the existing one in measuring the generalized phase synchrony in multichannel newborn EEG signals. Also, results of analyzing seizure and nonseizure segments show that for all segmants there is a phase synchronization among EEG channels which is due to the connections between brain hemispheres in both cases. The results also show that seizure periods are more synchronous than nonseizure periods. The phase synchrony assessment of B-S patterns indicates that burst patterns are more synchronous than suppression patterns and there is a phase synchrony in both cases.
    Keywords: generalized phase synchronization, generalized mutual information, instantaneous phase, newborn EEG, multivariate signals
  • S.Siri, M.Nabaei, N.Fatouraee Pages 229-241
    Every organ has its own metabolic and functional requirements and needs a variable amount of blood; hence, autoregulation is an important phenomenon. Shear stress induced autoregulation is defined as the innate ability of an organ to keep its hemodynamic conditions stable against changes in heart rate and perfusion pressure. For example, when heart rate changes arterial vessels undergo vasodilation or vasoconstriction in order to stabilize the hemodynamic forces and stresses with respect to the flow needed. The current study examines the local mechanisms employed in automatic control. Local regulatory mechanisms function independently of external control mechanisms, such as sympathetic nerves and endocrine hormones. Therefore, they can be considered isolated mechanisms.The application of boundary conditions in numerical modeling is of utmost importance, hence, using arterial tree modeling to achieve appropriate boundary conditions seems necessary. Thus, we have presented a zero-dimensional (lumped parameter) extensive model first. Then, we used this model to achieve boundary conditions for the common carotid artery. As one of the most important hemodynamic parameters, shear stress regulation will then be modeled in an axisymmetric model of this artery.
    Keywords: Lumped parameter model, fluid, structure interaction, cerebral artery, shear stress, arterial vasodilation, vasoconstriction
  • Mahdi Zolfagharzadeh Kermani, Mohammad Ali Khalilzadeh, Majid Ghoshuni, Peyman Hashemian Pages 243-251
    Evaluation and measurement of parameters associated with methamphetamine craving can be a valuable tool in the management and intervention programs related to methamphetamine use and dependence. We believe that quantitative electroencephalography (EEG) have brought about a revolution in identification the neurologic infrastructure of craving processing. This study has been conducted aimed to design and develop a new method to measure baseline craving in methamphetamine-dependent patients using EEG signals in neurofeedback therapy for separation of the three modes of low, medium, and high craving. For this purpose, 10 methamphetamine abusers were selected by available method in terms of age, sex and IQ. All patients received 10 sessions of neurofeedback therapy with alpha-theta protocol. During the period of treatment with neurofeedback, before and 60 minutes after each training session, at rest state, on Pz, for 2 minutes and 10 seconds EEG was recorded. To labeling EEG signals we have used Desire for Drug Questionnaire (DDQ). After collecting the required data from signals, time, frequency and nonlinear features were extracted. Then by calculating the linear correlation coefficient of the two variables and variance analysis on three levels optimized and effective features were selected. Finally, using fuzzy classifier, those features were separated into three classes of low, medium and high craving. According to the results, separation accuracy of EEG signals in three classes by K-fold Cross-Validation (KCV) method was 96.67% and test data was 75.15%. This study showed in addition to estimating baseline craving in methamphetamine abusers by quantifying EEG we can optimize the number of training sessions for participants.
    Keywords: Methamphetamine, Craving to Use, Electroencephalogram, Evaluation, Neurofeedback
  • Hasan Sayadi, Seysd Hamid Zareh Pages 253-265
    The study focuses on the optimal design of a hybrid rotary MR (Magneto Rheological) with waveform boundary T-shaped rotor as prosthesis knee. In the biomechanical prosthesis knee MR fluid to create a variable braking torque depending on the magnetic field is used. By applying a magnetic field, the viscosity of the fluid is actively controlled to achieve the desired braking torque. After a brief description of the configuration of the rotary damper; achievable braking torque formulas is presented. In the following, optimization problem aims to find the optimal geometry in order to maximize the on-state braking torque while off-state torque and weight are within the permitted range. Depending on the application of the referred damper, the maximum braking torque, minimizing torque at off-state, minimizing damper’s weight and have uniform flux density are under consideration. The results of the optimized rotary damper are compared with the reference brake. Then, the performance improvement of the optimized MR brake is discussed.
    Keywords: hybrid MR brake, optimal design, prosthetic knee, T, shaped drum, waveform boundary
  • Azadeh Ghajarjazy, Seyed Hojat Sabzpoushan Pages 267-282
    Time constant is a physical concept that one may deduce the speed of response or reaction of a system from it. Experimental findings confirm the dependency of the speed of opening-closing of ionic channels to the membrane voltage. In this paper with the reasoning of the voltage dependency of ionic channels and gates, a model for time constant of membrane voltage in neurons has been presented. At first, the presented model has been established as a theorem and then the theorem has been proved. According to the presented theorem, one can simulate different morphology and time course of action potential (AP) in neurons by tuning the model parameters. The validation of the presented theorem (model) has been shown by simulation examples of some kinds of neurons and cells APs. Regarding the generality of the presented theorem, our model not only can be applied in biomedical systems but also it may be used in any physical systems.
    Keywords: Ion channel, Time constant, Modelling
  • Sharareh Kian Bostanabad, Mahmood Reza Azghani, Leila Rahnama Pages 283-291
    The cervical multifidus muscle is known as one of the deep neck extensor muscles that its dysfunction have been reported in people with neck pain.With regard to the limits on the evaluation of this muscle activity using electromyography, ultrasound was used to find out its function recently. The aim of this study is evaluation of this muscle dimansions change during six shoulder joint activities in healthy subjects and people with chronic neck pain and providing predictive models. So The relationship between strength of shoulder joint during contraction with the changes of anterior-posterior dimension, lateral dimension, shape ratio and size of the cervical multifidus muscle were assessed using of Response Surface Method in the first step for subjects and activities and then for activities with subject blocking. Finally, data classification in two groups of over 50% and less than 50% of maximum voluntary contraction and predictive models were provided for abduction activity in right side. The anterior-posterior dimension showed a higher correlation with the shoulder joint strength than other factors. R2 values for this dimension in healthy subjects before and after data clustering is 0.552 and 0.66 and in patients is 0.339 and 0.505 respectively. Given the models correlation coefficient and its enhance by data clustering, it seems that evaluation of anterior-posterior dimension of this muscle during isometric abduction activiy of shoulder joint with the sttrength of 0-50% MVC for healthy subjects and 50-100% for patients with neck pain can be provide useful information about its function.
    Keywords: Biomechanical modeling, regression models, cervical multifidus muscle
  • Saeed Bahrami, Faramarz Firouzi Pages 293-303
    It is accepted that wall shear stress (WSS) and Oscillatory Shear index (OSI) are strong hemodynamic factors to development of atherosclerotic (AS) plaque. Sometimes, OSI has an important effect on AS plaque formation, because WSS doesnt make it happen alone. Most computational fluid dynamic (CFD) simulations were performed on left main coronary bifurcation geometry, and whole left coronary artery tree has not been investigated by now. In this paper, a thorough three-dimensional model of left coronary artery tree was considered, including left main coronary, left anterior descending and its branches, left circumflex artery and its branches. Effects of cardiac motions on vessel wall of left coronary were considered. The governing Navier–Stokes equations for pulsatile flow and incompressible non-Newtonian blood was analyzed with finite element method. The study concentrates on shear stress distribution and OSI distribution on the vessel wall. Comparing the results of this study with previous clinical investigations shows that the regions with low wall shear stress (equal to and less than 1.5[Pa]) along with high OSI value (equal to and more than 0.3) have potential to development of AS plaque. So it can be predicted that the LAD region after D3 and the bifurcation of LCxA-OM have high potential to development of AS, in addition to the bifurcation of LCxA-LMCA which had been specified before.
    Keywords: Computational fluid dynamic, Artery stenosis, oscillatory Shear stress, Left coronary tree
  • A. Moazemi Goudarzi, R.Sameri Nadafi, A.R.Fathi Pages 305-316
    The statistical studies indicate that diseases, accidents and wares are the principal causes to increase the number of amputees in the world. These studies also show that the most of mutilation disabilities are related to musculoskeletal. Obesity, sedentary, lack of proper exercise as well as the risk of some diseases, cause weaken in knee muscles and other difficulties of this hand. As a consequence, the knee muscles can`t apply a mighty torque to accomplish knee motion. The objective of this study is to propose a proper solution to improve the life quality of those who suffer from weak knees.in this study, by investigating the biomechanical behavior of a healthy foot in a normal gait, the indispensable power which can enforce a 50% weak Knee to achieve the same gait can be calculated. To naturalize the mentioned knee, a new control-active orthosis is designed. The proposed design is specified by an electromechanical actuator and an elastic component articulated in a light weight four-bar mechanism. Its mechanical behavior is tested in a simulated walking gait and the optimum value of elastic coefficient is estimated as 7KN/m. In this case, the maximum torque applicable to knee joint has increased by 34 per cent.
    Keywords: Knee orthosis, series elastic actuator, rehabilitation, dynamics model, gait