فهرست مطالب

مهندسی پزشکی زیستی - سال نهم شماره 4 (زمستان 1394)

فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال نهم شماره 4 (زمستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/11/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مقاله کامل پژوهشی
  • محمد نیکخو *، سجاد نجف زاده، رومینا کارگر صفحات 317-326

    درک مکانیزم تخریب مصنوعی دیسک به کمک مدل های حیوانی می تواند در مطالعه روش های احیایی به امید یافتن استراتژی های درمانی، مورد استفاده قرار گیرد. زیرا برای احیای بافت در مدل های حیوانی ابتدا نیاز به مدل تخریب شده بافت است. فرآیند تخریب دیسک می تواند در مدلهای حیوانی به روش ایجاد جراحت با سوزن سرنگ شبیه سازی شود. این در حالی است که تاکنون پاسخ دقیق مکانیکی دیسک تخریب شده به این روش تحت بارگذاری فیزیولوژیک روزانه به خوبی در ادبیات تحقیق مطالعه نشده است. از این رو در این تحقیق، آنالیز های اجزاء محدود معکوس در ترکیب با تست های آزمایشگاهی استفاده گردید تا به کمک آنها خصوصیات مکانیکی دیسک های سالم (8 نمونه) و دیسک های تخریب شده به وسیله سوزن سرنگ (8 نمونه) استخراج گردد. پس از آن، مدل های توسعه داده شده برای هر کدام از 16 نمونه، تحت بارگذاری دینامیکی روزانه تحلیل شدند. نتایج مبین آن بود که تغییرات جابجایی محوری، فشار بین دیسکی و جابجایی کلی سیال بعد از 24 ساعت در گروه دیسک های سالم بالاتر از دیسک های تخریب شده بوده است. اما ماکزیمم استرس محوری داخل دیسک، در گروه آسیب دیده بالاتر بوده است. نتایج بدست آمده همبستگی مناسبی با نتایج دیسک تخریب شده طبیعی جسد انسان دارد. بنابراین نتیجه گیری می شود که تخریب دیسک بین مهره ای با سوزن سرنگ سایز 16 روشی ساده و مقرون به صرفه است که می تواند در شبیه سازی مکانیزم تخریب دیسک در مدل های حیوانی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: دیسک بین مهره ای، تخریب دیسک، تست آزمایشگاهی، روش اجزاء محدود، بهینه سازی، بارگذاری دینامیکی روزانه
  • حمید حیدری نژاد، هادی دلاوری * صفحات 327-339

    بیماران دیابت نوع 1 نیاز به کنترل پیوسته و دقیق گلوکز خون دارند زیرا تولید و مصرف انسولین در بدن آنها دچار اختلال شده و در نتیجه سطح گلوکز خون افزایش می یابد. در این مقاله کنترل کننده های مدلغزشی مرتبه کسری و مدلغزشی مرتبه کسری تطبیقی برای پایداری مقاوم سطح گلوکز خون در بیماران دیابتی نوع 1 در حضور اغتشاشات متعدد و نامعینی های پارامتری پیشنهاد شده است. کنترل کننده های پیشنهادی بر اساس مدل مینیمال برگمن طراحی شده اند. ساختار کنترل کننده پیشنهادی برای ساخت پمپ های تزریق انسولین در کنترل حلقه بسته دیابت مناسب است و همچنین اثر چترینگ را حذف می کند. کنترل کننده مدلغزشی تطبیقی، کنترل کننده را در مقابل اغتشاشات و نامعینی ها حفاظت می کند و حسابان مرتبه کسری عملکرد مقاوم را فراهم می نماید. در نهایت نتایج با برخی روش های دیگر از جمله کنترل کننده های مدلغزشی پسگام، مدلغزشی پسگام مرتبه کسری و نوعی دیگر از کنترل کننده مدلغزشی مرتبه کسری تطبیقی مقایسه می شود. شبیه سازی ها نشان می دهد که کنترل کننده پیشنهادی در حذف نامعینی ها و اغتشاشات موفق بوده و سیگنال کنترل با حذف چترینگ همراه است.

    کلیدواژگان: تنظیم گلوکز خون، مدل مینیمال برگمن، حسابان مرتبه کسری، کنترل مدلغزشی، تئوری پایداری لیاپانوف، کنترل تطبیقی
  • محمود رضا آذغانی، شراره کیان بستان اباد، لیلا رهنما صفحات 341-350

    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 زمینه ی 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، مدل های پیش بینی کننده برای فعالیت ابداکشن در نیروی 50-0 درصد از بیشترین انقباض ارادی فرد در افراد سالم و نیروی 100-50 درصد در افراد مبتلا ارائه گردید. 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: اولتراسوند، عضله ی مولتی فیدوس گردنی، ابعاد عضله، مدل های پیش بینی کننده، روش رویه ی پاسخ
  • آزاده قجرجزی، سید حجت سبزپوشان، نیلوفر شهیدی صفحات 351-360

    نوسانات غیر طبیعی پتانسیل عمل (AP) در سلول عضله ی بطنی موجب بروز بیماری های قلبی می گردد. نوعی از این نوسانات که اصطلاحا پس دی پولاریزاسیون زود هنگام (EAD) نامیده می شود موضوع تحقیقات گسترده ای در زمینه تشخیص و درمان بیماری های قلبی است. امروزه اگر چه مدل های سلول بطنی بسیاری ارایه شده است اما ویژگی های دینامیکی EAD همچنان از مسایل ناشناخته ای است که تحقیقات بیشتری را طلب می کند. در این تحقیق با استفاده از تجزیه و تحلیل صفحه ی فاز یک مدل کمینه ی سلول بطنی نشان خواهیم داد که وقوع EAD می تواند ناشی از وقوع دوشاخگی های هاف همبستر باشد. همچنین نشان خواهیم داد که در طی یک دوره ی قلبی (سیکل قلبی)، در گذر از یک حالت بدون EAD به یک حالت با EAD، شواهدی از وقوع پدیده ی آشوب مشاهده می شود. این یافته بیانی نو برای رفتاری غیرطبیعی در عضله قلبی است و دینامیک EAD را مطابق با یافته های تجربی توضیح می دهد. این تحقیق اگر چه بر روی سلول عضله بطنی انجام گرفته اما نتایج به دست آمده می تواند بر دیگر سیستم های تحریک پذیر نیز تعمیم داده شده وقوع نوسانات در اثر تغییر پارامترهای سیستم را پیش بینی نماید.

    کلیدواژگان: مدل سلول بطنی، پس دی پولاریزاسیون زود هنگام، دوشاخگی، آشوب
  • غزاله سلیمانی، مهران عمادی اندانی، حمید رضا مراتب، فریبا بهرامی صفحات 361-374

    راه رفتن از پرکاربردترین حرکات انسانی است. از همین رو مطالعه ی عوامل اثرگذار بر این حرکت، همواره مورد توجه بوده است. از آن جا که سرعت بعنوان یک اختلال فیزیکی، ابعاد مختلف راه رفتن را تحت تاثیر قرار می دهد، در این مطالعه هدف بررسی وتحلیل تاثیر سرعت بر ویژگی های فیزیکی و فیزیولوژیکی می باشد. این تحلیل بر مبنای پردازش اطلاعات به دست آمده از یک گام قرار گرفته است. مطالعه بر روی 32 آزمودنی سالم با میانگین سنی 40/20 ± 56/27 سال، میانگین وزنی 59/20 ± 89/54 کیلوگرم و میانگین قدی 83/20 ± 19/158 سانتی متر انجام شد که %59 از آزمودنی ها زن بودند. اطلاعات کینتیکی، کینماتیکی و الکترومایوگرافی هر یک از آزمودنی ها در پنج سرعت مختلف ثبت شده است. هدف اصلی، بررسی تاثیر سرعت بر جنبه های مختلفی از سیستم کنترل حرکت تعریف شده است. بدین منظور تاثیر سرعت بر 46 ویژگی از اطلاعات زمانی- مکانی، سینرژی عضلانی، نرمی حرکت، شکل حرکات مفاصل و همبستگی بین جابه جایی اندام های تحتانی، هم چنین همبستگی بین الگوی فعالیت الکتریکی عضلات بررسی شده است. در بین ویژگی های معرفی شده در این مطالعه، ملهم از مطالعات حوزه ی حرکت از ویژگی های جدیدی نظیر سینرژی عضلانی، نرمی حرکت، همبستگی در اندام های تحتانی و شکل حرکات تولیدی توسط مفاصل، استفاده شد که تا کنون در توصیف اثرگذاری سرعت بر راه افراد سالم مورد استفاده قرار نگرفته است. برای مثال استفاده از مفهوم سینرژی نشان داد که سرعت های بیشتر موجب افزایش سایز فضای سینرژی می شود. همین امر می تواند به عنوان نشانه ای از استراتژی پیچیده تری باشد که توسط سیستم اعصاب مرکزی، اتخاذ شده تا در شرایط ناپایدار که در سرعت های بالا رخ می دهد، در وضعیت مطلوبی باقی بماند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که سرعت نقش مهمی در راه رفتن ایفا می کند. روش های مورد بررسی در این مقاله را می توان بر روی آزمودنی-های بیشتر و بیماران درگیر با نقص حرکتی نیز بررسی نمود.

    کلیدواژگان: راه رفتن، سرعت، کینتیکی، کینماتیکی، الکترومایوگرافی
  • مینا جعفری، بهنام قوامی*، وحید ستاری صفحات 375-386

    استنتاج شبکه تنظیم کننده ژن (GRN) با استفاده از داده های بیان ژن جهت درک وابستگی و نحوه تنظیم ژن ها، درک فرآیندهای زیست شناسی، نحوه رخداد فرآیندها و همچنین جلوگیری از رخداد برخی فرآیندهای ناخواسته (بیماری)، حائز اهمیت است. ساخت صحیح GRN، نیازمند استنتاج صحیح مجموعه پیش بینی کننده می باشد. به طور کلی، مهمترین محدودیت در مورد استنتاج صحیح مجموعه پیش بینی کننده، حجم عظیم ژن ها، کم بودن تعداد نمونه ها و امکان نفوذ نویز در داده های بیان ژن می باشد؛ بنابراین، ارائه روش هایی کارا جهت استنتاج پیش بینی کننده ها با قابلیت اطمینان بالا یک نیاز جدی می باشد. در این مقاله، با استفاده از الگوریتم جستجوی گرانشی(GSA)، یک روش کارا جهت استنتاج مجموعه پیش بینی کننده ارائه شده است. به ازای هر ژن هدف، یک الگوریتم GSA جهت استنتاج زیر مجموعه پیش بینی کننده آن ژن استفاده شده است. در هر جمعیت، یک جرم نشان دهنده زیر مجموعه پیش بینی کننده مرتبط با آن ژن هدف می باشد. جمعیت اولیه به ازای هر ژن هدف براساس ضریب همبستگی پیرسون تولید می شود. جهت هدایت الگوریتم GSA، از معیار ارزیابی میانگین آنتروپی شرطی (MCE) استفاده شده است. نتایج تجربی حاصل از به کارگیری این روش بر روی داده های زیست شناسی نشان می دهد که روش پیشنهادی دقت بالایی جهت استنتاج مجموعه پیش بینی کننده دارد. به علاوه، نتایج بر روی داده های زیست شناسی با مقیاس کوچک و بزرگ نشان می دهند که میزان دقت روش پیشنهادی جهت استنتاج GRN در مقایسه با روش های مشابه، بیشتر است.

    کلیدواژگان: شبکه تنظیم کننده ژن (GRN)، ژنومیک، میانگین آنتروپی شرطی (MCE)، الگوریتم جستجوی گرانشی (GSA)، ضریب همبستگی پیرسون
  • فرشته سلیمیان ریزی، وحید ابوطالبی، محمدتقی صادقی صفحات 387-397

    آشکارسازی پتانسیل های وابسته به رخداد یک پیش نیاز مهم در سیستم های واسط مغز و کامپیوتر (BCI)) مبتنی بر ERP است. در این سیستم ها به منظور افزایش درصد صحت طبقه بندی، ازروش های فیلتر ینگ مختلف استفاده می شود تا نرخ سیگنال به نویز بهبود یابد و در نتیجه تشخیص و طبقه بندی پتانسیل های وابسته به رخداد تسهیل گردد. پیش از این عملکرد فیلترهای الگوی مکانی مشترک (CSP) و الگوی زمانی مشترک (CTP) که به ترتیب فیلتر های مکانی و زمانی هستند، در آشکار سازی مولفه P300 مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش ها فیلترها به صورتی آموزش داده می شوند که واریانس یک کلاس حداکثر و به صورت همزمان واریانس کلاس دیگر حداقل شود. نتایج نشان داده است که در سیستم P300 Speller عملکرد فیلترهای زمانی CTP بهتر از فیلترهای مکانی CSP است. در این مطالعه به منظور بهبود عملکرد روش CTP، الگوریتم ترکیبی الگوی زمانی مشترک وزن دار (WCTP) پیشنهاد شده است. در این روش به هر دسته ویژگی وزنی متناسب با اهمیت مقادیر ویژه مربوطه داده می شود. در واقع در این روش ویژگی های تولیدی توسط فیلترهای ابتدایی و انتهایی CTP وزن بیشتری در تصمیم گیری دارند. در روش ترکیبی به کار رفته در این الگوریتم از طبقه بندی کننده های LDA استفاده شده است. با توجه به آزمایش های انجام شده بر روی دو سوژه مورد بررسی و در حالت 5 ثبت میانگین گیری شده، دسته ویژگی بدست آمده توسط WCTP با میانگین درصد صحت طبقه بندی 2/90 بهترین عملکرد را از خود نشان داد که نشانگر بهبود تقریبا 4 درصدی نسبت به CTP است.

    کلیدواژگان: مولفه P300، الگوی مکانی مشترک (CSP)، الگوی زمانی مشترک (CTP)، الگوی زمانی وزن دار (WCTP)
  • یادداشت کوتاه پژوهشی
  • سعید شاکری صفحات 399-410

    افتادن یکی از اصلی ترین دلایل مصدومیت افراد مختلف، به خصوص در سالمندان است. اطلاع رسانی سریع و دقیق از افتادن می تواند مقدار زیادی از خطرات آسیب دیدگی ناشی از آن را کاهش دهد. در این پژوهش سعی بر آن شده است تا سیستمی معرفی و پیاده سازی شود که به بتواند دو وظیفه ی اساسی را به درستی و در مدت زمان اندکی انجام دهد، در مرحله اول بتواند افتادن را از سایر فعالیت های روزمره تشخیص دهد و به دنبال آن بتواند اطلاعات لازم و موثر از افتادن فرد را در اختیار دیگران بگذارد. سیستم موردنظر در این پژوهش قابلیت پیاده سازی بر روی تلفن های همراه هوشمند را داراست. برای شناسایی افتادن از حسگرهای شتاب سنج و میکروفن موجود در تلفن های همراه استفاده شده است. حسگر شتاب سنج قابلیت ثبت شتاب دستگاه در سه جهت را دارد و می توان از آن برای دریافت اطلاعات شتاب حرکت فرد استفاده کرد. علاوه بر این، با تحلیل صداهای محیط عملکرد سیستم شناسایی بهبود داده شده است. با بهره گیری از این دو حسگر، افتادن آشکارسازی شده و پیام هشدار که شامل اطلاعات مکانی و زمانی افتادن فرد است، اطلاع رسانی می شود. برای ارزیابی سیستم طراحی شده، از دو معیار حساسیت و اختصاصیت استفاده شده که مقادیر آن ها به ترتیب 96% و 77% بدست آمده است.

    کلیدواژگان: افتادن، آشکارساز افتادن، تلفن همراه هوشمند، شتاب سنج، میکروفن، موقعیتیابی، سالمندان
|
  • Mohammad Nikkhoo*, Sajjad Najafzadeh, Romina Kargar Pages 317-326

    Understanding the mechanism of artificial disc degeneration using animal models is useful to study the regenerative techniques in hope of finding potential therapeutic strategies. For any type of potential therapeutic techniques, first we need to have the degenerated model. Disc degeneration can be mimicked in animal studies using needle puncture. However, the detailed mechanical response of the artificial degenerated disc using needle puncture under physiological diurnal activities has not been analyzed well. Hence, reverse finite element analyses combined with in-vitro experiments were used in this study to find the mechanical properties of intact (N=8) and injured discs using needle puncture (N=8). Afterward, specimen-specific FE models for 16 discs were simulated during physiological diurnal activity. The results showed that the variation of axial displacement, intradiscal pressure, and total fluid exchange in intact discs were significantly higher than the injured ones after 24h. But the maximum axial stress within disc was significantly higher in injured group. The achieved results are correlated with previous human cadaver data for natural disc degeneration. Therefore, it is concluded that the G-16 needle puncture injury is a simple and cost-effective methodology which can be used to mimic the degeneration mechanism in animal models.

    Keywords: Intervertebral Disc, Disc Degeneration, In-Vitro Experiment, finite element method, optimization, Daily Dynamic Loading
  • Hamid Heydari Nejad, Hamid Heydari Nejad Pages 327-339

    The patients with Type 1 diabetes need strict blood glucose level control because the body’s production and use of insulin are impaired and hence this increases the blood glucose level. In this paper, a fractional order sliding mode control and an adaptive fractional order sliding mode control are proposed to regulate the blood glucose in the presence of the parameter variations and meal disturbance. The Bergman minimal model is used to design the proposed controllers. The proposed controllers are appropriate for making the insulin delivery pumps in closed loop control of diabetes. The proposed controllers attenuate the effect of chattering. The fractional adaptive sliding mode control makes the controller immune to disturbance and uncertainties and the fractional calculus provides robustness performance. Finally the results are compared with some other methods such as backstepping sliding mode control and fractional order sliding mode control methods. Simulation results show that the proposed controllers are able to reject both uncertainties and disturbance with a chattering free control law.

    Keywords: Blood glucose regulation, Bergman minimal model, Fractional calculus, sliding mode control, Lyapunov stability Theorem, Adaptive Control
  • Sharare Kian-Bostanabad, Mahmoud Reza Azghani *, Leila Rahnama Pages 341-350

    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, predictive models were provided for abduction activity in 0-50% of maximum voluntary contraction (MVC) for healthy subjects and 50-100% for patients with data clustering. 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: ultrasound, cervical multifidus muscle, muscle dimensions, predictive models, Response surface methodology
  • Azadeh Ghajarjazy, S.H. Sabzpoushan, Niloofar Shahidi Pages 351-360

    Abnormal oscillations of ventricular cell action potential can lead to cardiac arrhythmias. Early afterdepolarizations (EADs) is one kind of these oscillations that have been widely studied in the field of cardiac arrhythmias diagnosis and therapies. Nowadays although ventricular cell models have been developed, yet dynamical mechanisms of EADs remain unknown that need more researches. In this paper, using phase plane analysis of a minimal model of ventricular cell, we show that EADs are occurred as a result of Hopf and homoclinic bifurcations in ventricular cell. we also show that during period pacing, chaos happens at the transition from no EAD to EADs. This result provides a distinct explanation for the EAD behavior of the cardiac cells and also explains EADs dynamics in accordance with experiment results. While this research was performed for ventricular cells, but the achieved results can be extend to other excitable systems and used in the prediction of oscillation due to the changes of system parameters.

    Keywords: Ventricular cell model, Early afterdepolarization, Bifurcation, Chaos
  • Ghazaleh Soleimani, Mehran Emadi Andani, Hamid Reza Marateb, Fariba Bahrami Pages 361-374

    Walking is one of the most widely used movements affecting life quality. Therefore, the study of factors affecting human gait has always been an important issue. Walking speed, as a physical perturbation, affects the quality of human walking. The purpose of this study is to estimate the effects of walking speed on the short-time gait parameters. Thirty-two healthy subjects (mean SD, age: 27.56 ± 20.4 years; body height: 158.19 ± 20.83 cm; body weight: 54.89 ± 20.59 kg; gender: 59% female) participated in this study. Kinetic, kinematic and electromyographic data were recorded at the following five walking speed categories: very slow, slow, medium, fast and very fast. The effect of speed on spatio-temporal parameters, muscle synergy space, walking smoothness, representation of joints displacement and the correlation between lower limb displacement and also correlation between muscles activation patterns were studied. Having being used physical perturbation, 46 predictors were extracted from one gait cycle information, some of which were proposed for the first time in the literature for example size of muscle synergy, minimum angular jerk, lower limb contributions and skewness, kurtosis and curvature of joints movements . Using muscle synergies showed that increasing walking speed leads to increase the size of synergy space. It could be concluded that central nervous system tries to adopt more organaized strategy for recruiting muscles and remaining stable at fast speeds. Our results showed that, speed plays a crucial role in human gait characteristic. We can investigate our methods among more subjects and also patients with gait disorders. We can evaluate other indices like gait stability based on short-term data recording.

    Keywords: Gait, Speed, Kinetic, Kinematic, Electromyographic
  • Mina Jafari, Behnam Ghavami *, Vahid Sattari Naeini Pages 375-386

    The inference of Gene Regulatory Network (GRN) using gene expression data is significantly important in order to understand gene dependencies, regulatory functions among genes, biological processes, way of process occurrence and avoiding some unplanned processes (disease). The accurate inference of GRN needs the accurate inference of predictor set. Generally, the main limitations of the predictor set inference are the small number of samples, the large number of genes and also the possibility influence of noise in gene expression data. Hence, providing efficient methods to infer predictor set with high reliability is a serious need. In this paper, an efficient method is proposed to infer predictor set using Gravitational Search Algorithm (GSA). A GSA is used for each target gene to infer the predictor subset of the gene. In a population, a mass represents a predictor subset of the associated gene. The initial population per target gene is generated by Pearson Correlation Coefficient (PCC). In order to guide the GSA, Mean Conditional Entropy (MCE) is used as the assessment criterion. Experimental results show that the proposed method has a good ability to infer the predictor set with high reliability. In addition, we also compared the proposed algorithm with a recent similar method based on genetic algorithm. Comparison results reveal the advantage of the proposed algorithm on biological datasets with small data volumes and large network scales.

    Keywords: Gene Regulatory Network (GRN), Genomics, Mean Conditional Entropy (MCE), Gravitational Search Algorithm (GSA), Pearson Correlation Coefficient
  • Vahid Abootalebi *, Fereshte Salimian Rizi, Mohammad Taghi Sadeghi Pages 387-397

    Detection of Event Related Potentials (ERP) is an important prerequisite in the ERP-based Brain-Computer Interface (BCI) systems. In order to increase the classification accuracy in these systems, different filtering methods are used for improving the signal to noise ratio. This improvement facilitates the diagnosis and classification of the ERPs. In a number of studies, the performance of P300 detection systems which are based on common spatial pattern (CSP) and common temporal pattern (CTP) has been investigated. The former uses spatial filters while the latter is based on temporal filters. In these methods the filters are trained such that they maximize variance of one class and simultaneously minimize the other class variance. The associated results show that in P300 speller systems, the temporal filters outperform the spatial filters. In this study, in order to improve the performance of the CTP based systems, a Weighted Common Temporal Pattern (WCTP) algorithm which is a combined method is proposed. In this algorithm, each category of features has a weight based on the importance of its eigenvalues. In fact, the features produced by the initial and final CTP filters have more weight in the decision making process. In the combined method used in this algorithm, the LDA classifiers are used. It is shown that the set of features obtained by the WCTP method leads to an average classification accuracy of 90.2 percent which is about 4 percent better than the CTP method. The experiments are performed considering two different subjects on 5 trials.

    Keywords: P300 component, a common spatial pattern (CSP), a common temporal pattern (CSP), weighted common temporal pattern (WCTP)
  • Saeid Shakeri Pages 399-410

    Falls are one of the main reasons to injury, especially in the elderly people. These injuries can be reduced by quick and accurate response or reaction, but this is not possible often in elderly people because they usually live alone and after injury caused the falling, cannot call for help. This paper presents a fall detection system to do two major tasks properly and quickly; firstly, it should detect fall from other daily activities and secondly, transmit falling person’s necessary information to help. This system is implemented on Android-based smartphone and it used tri-axial accelerometer and microphone to fall detection. Everyday interaction with the smartphone makes our system more familiar to the user. The accelerometer is used to record variations of acceleration in three directions. This system is improved with detecting the noise caused the falling, by analyzing environmental sounds. After fall detection, a warning text message that contains information about time and location of the falling will be sent to the caregivers. A comprehensive evaluation with 18 volunteers shows that the proposed system has sensitivity of 96% and specificity of 77% for different types of fall in quiet and noisy environments.

    Keywords: fall, fall detection, smartphone, acceleration, microphone, elderly