فهرست مطالب
فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال هفتم شماره 3 (پاییز 1392)
- تاریخ انتشار: 1392/09/01
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحات 187-200مطالعه آریتمی های قلبی به جلوگیری و درمان یکی از مهمترین عوامل مرگ انسان ها کمک می کند. برای مطالعه آریتمی های قلبی نیاز به مدلی از پتانسیل عمل سلولی است که علاوه بر نمایش فعالیت الکتریکی طبیعی سلول، قادر به نمایش رفتارهای غیر طبیعی آن نیز باشد. مدل هایی که تاکنون در این زمینه ارایه شده دارای جزییات و حجم محاسباتی زیادی هستند و این موضوع سبب کاهش سرعت شبیه سازی آنها شده است. در این مقاله مدل کمینه ای با دو متغیر حالت ارایه شده است. این مدل علاوه بر نمایش خصوصیات طبیعی سلول بطنی مانند تحریک پذیری، شکل ظاهری پتانسیل عمل، خاصیت جبران و نمایش اثر محدود کردن جریان های غشا، می تواند رفتار غیر طبیعی (EAD)را نیز شبیه سازی کند. این مدل ساختاری هدایتی (کندوکتانسی) دارد و شامل دو جریان برایند است که یکی نماینده کل جریان های ورودی و دیگری نماینده کل جریان های خروجی از سلول است. تنظیم پارامترهای مدل، با استفاده از الگوریتم تکرار شونده و معیار کمینه مجموع مربعات خطا انجام شده و گستره های مستعد پارامترها برای بروز رفتار غیرطبیعی EADبا استفاده از روش های تحلیل سیستم های دینامیکی غیرخطی تعیین شده است. نتایج به دست آمده منطبق با یافته های الکتروفیزیولوژیک است. سرعت شبیه سازی مدل مذکور در آرایه ای تک بعدی از ده سلول، در مقایسه با مدل های الکتروفیزیولوژیک، بین 34 تا 112 بار سریع تر تخمین زده شده است.کلیدواژگان: مدل سلول بطنی، مدل کمینه، پتانسیل عمل قلبی، Early after depolarization
-
صفحات 201-207در این تحقیق اثر درجه حرارت و همچنین نسبت کلسیم به فسفر مواد اولیه بر نوع و مقدار فازهای تشکیل شده از روش سنتز به صورت واکنش حالت جامد بررسی شده است. کربنات کلسیم و دی کلسیم فسفات به عنوان مواد اولیه تهیه و با نسبت های مختلف طوری مخلوط شدند که نسبت نهایی کلسیم به فسفر در بچ های مختلف بین 1.50 تا 1.67 بود. سپس هر یک از این مخلوط ها در دمای 800 تا 1200 درجه سانتیگراد به مدت 3 ساعت حرارت دهی شدند. شناسایی فازها با روش XRD و ارزیابی کمی فازهای موجود در هر نمونه با روش RIR و استفاده از رابطه چانگ Chung انجام شد. نتایج نشان داد که در تمام نسبتها و دماهای مورد ارزیابی کمتر از 1100 درجه سانتی گراد بتا تری کلسیم فسفات فاز غالب است و هیدروکسی آپاتیت به عنوان فاز دوم در ترکیب حضور دارد. در نمونه هایی که در دمای 1200 درجه سانتیگراد حرارت دهی شدند فاز بتا تری کلسیم فسفات به مقدار قابل توجهی به آلفا تبدیل می شود و در نمونه هایی که نسبت Ca/P در آنها 1.62 و1.67 است هیدروکسی آپاتیت فاز اصلی تشکیل دهنده ماده سنتز شده در این دما است.کلیدواژگان: بیوسرامیک ها، تری کلسیم فسفات، هیدروکسی آپاتیت، استخوان، نسبت کلسیم به فسفر
-
صفحات 209-217پیشرفت های اخیر در سیستم های سه بعدی PETموجب شده قدرت تفکیک مکانی به مقدار 2-5 میلی متری پهنای کامل نصف ماکسیمم (FWHM)برسد. با چنین رشدی در قدرت تفکیک فضایی حتی مقدار کمی از حرکت در تصویربرداری PETمنبعی مهم برای کاهش قدرت تفکیک به شمار می رود.در این پژوهش در سطحی وسیع به بازنگری و بحث الگوهای اصلاحی پیشرفته برای نمونه هایی از حرکات ناخواسته بیماران، حرکت بواسطه چرخه های قلبی و حرکت بواسطه چرخه های تنفسی پرداخته شده است. در ادامه با استفاده از NCATدو فانتوم زن و مرد طراحی شد. هدف از طراحی دو فانتوم مرد و زن مقایسه نتایج به دست آمده برای هر یک از آنها با توجه به ساختار متفاوتشان بود. سپس با واسطه نرم افزار Sim SETتصاویر PETبا در نظر گرفتن حرکت قفسه سینه و بدون در نظر گرفتن آن، برای چرخه تنفسی 4 ، 5 و6 ثانیه و برای هر دو فانتوم به طور جداگانه به دست آورده شد و در انتها مدل حرکتی بر مبنای چرخه تنفسی 5 ثانیه، با تبدیل موجک استخراج شد که حرکت ناشی از چرخه تنفسی و در نتیجه آرتیفکت ایجاد شده در تصویر را می تواند به نوعی اصلاح کند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد در فریم های زمانی ابتدایی و انتهایی چرخه تنفسی، با توجه به اختلاف بسیار ناچیز بین تصاویر بدون حرکت و تصاویر دارای حرکت تنفسی، می رساند که مدل نتیجه بهتری را در بر نداشته است؛ حال آنکه در فریم های زمانی دیگر مدل توانسته است تخمین مناسبی از حرکت را ارایه کند. تصاویر حاصل از مدل که منجر به حذف حرکت تنفسی شده، توانسته است در مقایسه با تصاویر دارای حرکت تنفسی شباهت بیشتری را چه از نظر مجموعه مربعات خطا و چه از نظر ضرایب همبستگی به تصویر بدون حرکت ارایه کند. در مقایسه با سایر روش های موجود می توان مشاهده کرد که مدل یاد شده علاوه بر ارایه تخمینی مناسب برای حرکت، از خطاهای ناشی از الصاق نشانگر و نیز به کار بردن سخت افزارهای پایش مبری است.کلیدواژگان: آرتیفکت حرکتی، مدل حرکت ریوی، تبدیل موجک، بازسازی تصاویر
-
صفحات 219-236تحلیل تومورهای مغزی در تصاویر چندپارامتری تشدید مغناطیسی امری مهم است. اگر کاربر این کار به صورت دستی انجام دهد، علاوه بر اتلاف زمان زیاد، سبب کاهش دقت و قابلیت تکرارپذیری تحلیل می شود. خودکار کردن این تحلیل به دلیل تنوع زیاد در ظاهر بافت توموری بیماران مختلف، ساختار پیچیده بافت های توموری و همچنین شباهت بافت های توموری و سالم امری چالش برانگیز است. در این مقاله راهکاری برای به حداقل رساندن نقش کاربر در تحلیل تصاویر تشدید مغناطیسی به منظور استخراج تومورهای مغزی Glioblastoma Multiform (GBM)- که از بدخیم ترین انواع تومورهای مغزی هستند- ارایه شده است. در این مقاله، از 12 بیمار دارای تومور GBM تصویربرداری به عمل آمد. سپس با استفاده از روشی مستقل از کاربر و بدون نیاز به پارامترهای ابتدایی، ناحیه توموری از تصاویر با وزن T1 بعد از تزیق ماده حاجب Gd، با دقت زیادی استخراج شد. در روش ارایه شده در هیچ مرحله ای به حضور کاربر نیاز نیست و تمام پیکسل های ناحیه روشن ((Gd-enhanced بدون توجه به محل ابتدایی آنها استخراج می شوند. مقایسه ناحیه Gd-enhanced استخراج شده در این روش با ناحیه انتخاب شده توسط فردی ماهر نشان دهنده کارایی زیاد روش است (R2= 0.97). به منظور ارزیابی روش پیشنهادی در کاربردی عملی، از آن در پیش بینی آثار درمان تومورهای مغزی GBM با استفاده از بواسیزوماب استفاده شد. بواسیزوماب (Bevacizumab) یکی از داروهایی است که به دلیل توانایی زیاد در متوقف کردن رشد تومور و حتی کاهش اندازه تومور به آن بسیار توجه شده است. در این راستا از 12 بیمار دارای تومور GBM در مرحله قبل و مدتی پس از درمان تصویربرداری به عمل آمد. میزان کاهش نسبی حجم ناحیه Gd-enhanced استخراج شده در تصاویر با وزن T1 بعد از تزیق ماده حاجب Gd، معیاری از پاسخ بیماران به دارو در نظر گرفته شد. سپس با استفاده از طبقه بندی کننده KNN تصاویر سری اول به اجزای ماده سفید، ماده خاکستری و مایع مغزی- نخاعی تجزیه شدند و از آنها برای تشکیل تصاویر ویژه استفاده شد. این کار سبب حذف نقش کاربر در تشکیل تصاویر ویژه و افزایش قابلیت تکرارپذیری روش شد. در ادامه با استفاده از تحلیل هیستوگرام، ویژگی های مناسب از ناحیه Gd-enhanced استخراج شدند؛ سپس معادلات پیشگویی پاسخ بیماران به داروی مذکور برحسب ویژگی های به دست آمده در قسمت قبل محاسبه شدند. در بهترین حالت ضریب همبستگی 0.91 به دست آمد که نشان دهنده امکان پیش بینی نتیجه درمان بواسیزوماب برای بیماران دارای GBM با استفاده از تصاویر تشدید مغناطیسی در روشی با حداقل نقش کاربر است. مقایسه نتایج به دست آمده در این روش با پژوهش های قبلی نشان دهنده کارایی زیاد روش در کنار مستقل بودن آن از کاربر است.کلیدواژگان: Gliablastoma Multiform، بخش بندی، بواسیزوماب، پیش بینی، پیش پردازش، تصاویر ویژه، هیستوگرام، رگرسیون
-
صفحات 237-254بیماری عروق تغذیه کننده قلب (عروق کرونر) عامل بیش از نیمی از مرگ های ناشی از بیماری های قلبی و عروقی و بزرگترین بیماری کشنده درجهان است. بدیهی است شناسایی اولیه، روشی عالی برای کنترل بیماری این عروق است که با اندازه گیری و امتیازبندی حرکت عمومی و ناحیه ای بطن چپ قلب (عادی،کم حرکت و بی حرکت) تشخیص داده می شود. متداول ترین روش تصویربرداری از قلب به کمک امواج فراصوت است که اکوکاردیوگرافی نامیده می شود. با استفاده از این روش می توان نمایی دقیق را از دیواره های قلبی ، دریچه ها و ابتدای سرخرگ های بزرگ بدست آورد. به دلیل دوره آموزشی طولانی برای تفسیر این تصاویر، زمان بر بودن و ایجاد خطا در روش های دستی، نیاز به یک روش تحلیل خودکار بسیار احساس می شود. به منظور دستیابی به این هدف، در این مقاله به محاسبه میدان جابه جایی حرکت قلبی در چرخه ای از تصاویر دوبعدی اکوکاردیوگرافی پرداخته شده است. برای انجام این کار فریمی به عنوان مرجع انتخاب شد و سپس تمام تصاویر در یک چرخه با استفاده از معادله ای ریاضی به آن نگاشته شد و با استفاده از آن میدان جابه جایی حرکت قلبی در چرخه تخمین زده شد. ایده اصلی پیدا کردن مدل پارامتری مکانی-زمانی نیمه محلی برای تغییر شکل ایجاد شده در یک چرخه قلبی با تطبیق غیرصلب با استفاده از توابع بی اسپلاین، به عنوان یک مساله بهینه سازی است که به طور موثر تفاوت ناشی از حرکت را با کمینه کردن تفاوت بین فریم جاری و فریم مرجع، تصحیح می کند. دقت تخمین حرکت با استفاده از فاکتور مجموع مربعات تفاضل اندازه گیری شد. از الگوریتم کاهش دهنده گرادیان شیب دار و روش چنددقتی نیز برای بدست آوردن ضرایب در مدل حرکتی استفاده شد. دقت روش مطرح شده با استفاده از یک توالی شبیه سازی شده چرخه قلبی واقع گرایانه با نرم افزار Field IIارزیابی شد. این الگوریتم برای تحلیل ناحیه ای بطن چپ به صورت بالینی به کار برده شد و پارامترهای جابه جایی و مقدار آستانه برای امتیازدهی هر بخش استخراج شد. این الگوریتم تفاوت قابل ملاحظه ای را بین بخشی از قلب سالم و قلب دچار بیماری نشان می دهد که نشان دهنده کاربردهای بالینی روش ارایه شده است.کلیدواژگان: اکوکاردیوگرافی، عروق کرونر، Field 2، توابع بی اسپلاین، مدل مکانی -زمانی
-
صفحات 255-264ساختار مجاری هوایی دستگاه تنفسی انسان پیچیده و در عین حال کاملا متغیر است. بسیاری از مواد درمانی که به منظور درمان بیمار ی های ریوی استفاده می شوند، بصورت ذرات ایروسل وارد مجاری هوایی ریه می شوند. چنین فرایند درمانی نیازمند حرکت و جذب ذرات در نواحی مشخصی از ریه است. در مطالعه حاضر، مدل شامل سه نسل اول از مجاری هوایی هدایتی دستگاه تنفسی انسان بر اساس اطلاعات مدل هورسفیلد، ساخته شده است. با استفاده از روش تولید شبکه ساختاریافته برای مدل های پیچیده، به منظور افزایش دقت و کاهش هزینه های محاسباتی، برای این مدل -که مدلی نامتقارن و پیچیده است- شبکه ساختاریافته تولید شد. جریان آرام و سه بعدی به ازای دبی lit/s0.18 و lit/s0.41 در ورودی مدل مطالعه شد. این محدوده دبی به منظور آرام ماندن جریان انتخاب شد که مربوط به حالت استراحت تا فعالیت سبک انسان است. الگوی سرعت یکنواخت در حالت پایا شرط مرزی ورودی مساله است. توزیع ذرات بر اساس الگوی سرعت اولیه ورودی با تعداد ذرات 18000 عدد استفاده شده است. به منظور مطالعه حرکت و جذب ذرات از عدد بی بعد استوکس استفاده شد. مساله برای رینولدزهای 800، 1201، 1486 و 1800 و در اعداد استوکس مختلف 0.025، 0.051، 0.076 و 0.102 حل شد. به منظور کاهش آثار شرط مرزی بالادست و پایین دست، مطالعه برای نسل دوم مجاری انجام شد. برای حل میدان جریان از نرم افزار فلوینت و برای ردیابی ذرات از کد ردیاب نوشته شده، استفاده شد. در نهایت رابطه ای برای راندمان کلی جذب ذرات در نسل دوم مجاری بر اساس اعداد بی بعد رینولدز و استوکس به دست آمد.کلیدواژگان: مجاری ریه، مدل هورسفیلد، شبیه سازی عددی، شبکه ساختاریافته، انتقال و جذب ذرات، فلوئنت
-
صفحات 265-276همواره سرعت بخشیدن روند رساندن اطلاعات به کارگروه مراقبت پزشکی از مهمترین اهدافی است که به منظور افزایش بازده تشخیص و درمان دنبال می شود. امروزه با دست یابی به فناوری های جدید انتقال اطلاعات و با توجه به وجود محدودیت هایی در روش های قدیم، بکارگیری این فرایندها روز به روز در حال گسترش است. در این تحقیق پیشنهاد شده است برای انتقال سیگنال الکتروکاردیوگرام ابتدا سیگنال را به صورت دنباله ای از ضرایب کد کرده، سپس از بلوتوث برای انتقال این ضرایب از دستگاه مبدا به دستگاه مقصد استفاده شود. کد کردن سیگنال در ذخیره سازی و ارسال تاثیر بسزایی دارد. این دنباله ضرایب شامل تعداد نمونه های سیگنال،تعداد اختلاف های تاثیرگذار، محل وقوع و مقدار آن ها، تعداد و نوع اکسترمم ها و نیز محل وقوع آنها است؛ که در این پژوهش برای اولین بار ارایه شده است. برای تکمیل عملیات از کدینگ حسابی به عنوان کدینگ مکمل استفاده شده، به طوری که ورودی آن دنباله ضرایب استخراج شده و خروجی آن کدهای حسابی دنباله است. برخلاف اکثر روش های موجود، در روش پیشنهادی هر نمونه در خروجی تولید شده در یک بایت ذخیره و ارسال می شود که این موضوع در همگام سازی بسته های ارسالی با سخت افزار مورد استفاده، تاثیر زیادی دارد. برای انتقال ضرایب کدینگ از ماژول های بلوتوث SD-200 محصول شرکت سنا، (از معتبرترین تولیدکنندگان ماژول های بی سیم) استفاده شد. ضرایب استخراج شده از فرستنده ارسال، و با گیرنده دریافت شد؛ سپس سیگنال اولیه بازسازی شد. به منظور آزمون و ارزیابی روش، از بانک اطلاعاتMIT-BIH استفاده شد. با استفاده از روش پیشنهادی، برای میانگین خطای مجذور مربعات تفاضلی 5.93٪، میانگین نرخ فشرده سازی برابر 8.69 و میانگین همبستگی عرضی برابر 99.8٪ و برای میانگین خطای 10.21٪، میانگین نرخ فشرده سازی برابر 13.03 و میانگین همبستگی عرضی برابر 99.47٪ بود.کلیدواژگان: کدینگ، فشرده سازی، سیگنال الکتروکاردیوگرام، ارسال بی سیم، پزشکی از راه دور
-
صفحات 277-285
در این مقاله به شرح سیستمی پرداخته شده است که دست یابی به آهنگ تنفس و ضربان قلب بیماران به صورت بی سیم را میسر می کند. بدین منظور از سیگنال حجم نگار نوری (PPG) نوک انگشتی استفاده شده است. سیگنال PPG با استفاده از پروب متصل به انگشت بیمار ثبت شده؛ پس از عبور از بخش پردازش گر با فرستنده به صورت بی سیم به بخش گیرنده ارسال می شود. در مجموع 16 واحد فرستنده در آن واحد می توانند داده های خود را از طریق یک گیرنده مشترک به رایانه مرکزی ارسال کنند. رایانه مرکزی، آهنگ های ضربان قلب وتنفس هر بیمار را استخراج می کند و از طریق صفحه نمایش، نشان می دهد.
کلیدواژگان: بی سیم، حجم نگاری نوری (PPG)، ضربان قلب، آهنگ تنفس
-
Pages 187-200The study of cardiac arrhythmia is a great help for prevention of the major reason of human death. To study the arrhythmias, we need cell models that not only mimic AP’s normal behavior, but also show their abnormal activity. The usual electrophysiological models contain a lot of details and hence complicate mathematics which lowers the computational efficiency. In this paper, a minimal 2-state variables model is presented that not only simulates normal characteristics of human ventricular cells like excitability, AP morphology, restitution and effects of currents block, but also replicates early after depolarization (EAD) which is an abnormal activity of cardiac cells. The presented model is a conductance based one, incorporating two currents; inward and outward that delighting all the membrane inward and outward currents respectively. The adjustment and regulation of parameters were performed using an iterative algorithm that minimizes mean squares error between model responses and real APs. The effective range of parameters for initiation of the EAD is determined by the use of dynamical system analysis theory. The simulation results are in agreement with electrophysiological realities. The computing time of the model for an one-dimensional array of 10 cells is estimated to be between 34 to 112 times faster than some well-known electrophysiological models.Keywords: Ventricular cell modeling, minimal model, cardiac action potential, Early after depolarization
-
Pages 201-207In this research, effect of temperature and calcium to phosphorus (Ca/P) ratio of raw materials on the type and the amounts of formed phases were investigated by solid state method. Calcium carbonate and dicalcium phosphate were provided as raw materials and mixed with different percentages in a way that final (Ca/P) ratio was between 1.50 to 1.67 in different batches. Then each of these mixtures was heated at temperatures of 800 to 1200 ° C for 3 hours. Phases were identified with XRD technique and quantitative assessment of phases was evaluated by RIR method and Chung relation. Results showed that in all relations and desired temperatures sintered below 1100 ° C beta tri-calcium phosphate is the dominant phase and hydroxyapatite present as second phase in the composition. In samples which sintered at 1200° C, beta TCP is transferred significantly to alpha TCP. In samples with Ca/p ratio: 1.62, 1.67, hydroxyapatite is dominant phase at 1200° C.Keywords: Bioceramics, Tricalcium phosphate, Hydroxyapatite, bone, Ca, P ratio
-
Pages 209-217Recent developments in three-dimensional (3D) PET systems have enabled the spatial resolution to reach the 2- to 5-mm full-width-at-half-maximum (FWHM) range. With such improvements in spatial resolution, even small amounts of motion during PET imaging become a significant source of resolution degradation. In other words, increased spending on new-generation scanners can be fully justified only when appropriate motion correction methods are considered, to achieve the true resolution of the scanner. Motion correction methods developed for single photon emission CT (SPECT) are not necessarily applicable to PET because they may rely on the time-dependence of projections in SPECT (due to a rotating head or heads), which is not the case in PET. Nevertheless, a number of other methods implemented in SPECT are equally applicable to PET. In this work has been broadly categorized into the review and discussion of advanced correction methods for the cases of unwanted patient motion, motion due to cardiac cycles, and motion due to respiratory cycles. After reviewing some current methods, the model is introduced which was developed with the help of NCAT phantom and Sim SET. Two phantoms were extracted, male and female, from NCAT to see the differences between the results with the changes in the anatomy of these two phantoms. Then PET images were produced using Sim SET for all the phantoms available (with respiratory motion and without respiratory motion and for respiratory cycles of 4, 5 and 6 seconds for both male and female phantoms). The new model is introduced which is designed based on the respiratory cycle 5 seconds, using wavelet transforms. This model can track and compensate motion due to respiration. The results show that for the first frame and the last one because of very smooth and slight motions the images with motion are not that different from the images without motion, so the proposed model is not responding better than the images with motion. However, for the rest of the frames the model provides better images compare to the images with motion. Comparing to other methods, this model not only provides a good estimation for motion but also it doesn’t include the errors caused by markers and monitoring systems.Keywords: Motion Artifact, Respiratory Motion Model, Wavelet Tramnsform, Image reconstruction
-
Pages 219-236Segmentation of tumors in magnetic resonance images is an important task. However, it is quite time consuming and has low accuracy and reproducibility when performed manually. Automating the process is challenging, due to high diversity in appearance of tumor tissue in different patients and in many cases, similarity between tumor and normal tissues. This paper presents semi-automatic approach for analysis of multi-parametric magnetic resonance images (MRI) to segment a highly malignant brain tumor called Glioblastoma multiform (GBM). MRI studies of 12 patients with GBM tumors are used. To show that the proposed method identifies Gd-enhanced tumor pixels from T1-post contrast images minimal user interactions. They are also used to illustrate that the segmentation results obtained by the proposed approach are close to those of an expert, by showing excellent correlations among them (R2=0.97). In order to evaluate the proposed method in practical applications, effects of treatment of GBM brain tumors using Bevacizumab are predicted. Bevacizumab is a recent therapy for stopping tumor growth and even shrinking tumor through inhibition of vascular development (angiogenesis). To this end, two image series of 12 patients before and after treatment and relative changes in the volumes of the Gd-enhanced regions in T1-post contrast images are used as measure of response. The proposed method applies signal decomposition with KNN classifier to minimize user interactions and increase reproducibility of the results. Then histogram analysis is applied to extract statistical features from Gd-enhanced regions of tumor and quantify its micro structural characteristics. Predictive models developed in this work have large regression coefficients (maximum R2=0.91) indicating their capability to predict response to therapy. The results obtained by the proposed approach are compared with those of previous work where excellent correlations are obtained.Keywords: Gliablastoma Multiform)GBM), Segmentation, Bevacizumab, prediction, Preprocess, Eigenimage, Histogram, Regression
-
Pages 237-254Coronary artery diseases cause more than half of all deaths in the world. Obviously, early identification is an important way to control coronary artery disease that is diagnosed by measurement and scoring general and regional movement of left ventricle of heart (Normal, Hypokinetic and Akinetic). The most common method of imaging the heart using ultrasound is called echocardiography. Using this method accurate view of the heart walls, valves and beginning of main arteries can be obtainbed. Due to the difficulty for the interpretation of these images, time consumption and errors in manual analysis methods, an automated analysis method is required. In this paper we calculate the displacement field in a cycle of heart motion from two-dimensional echocardiography images. To do this, a frame is usually chosen as the reference frame and then all images in a cycle are mapped to it with a mathematical equation. The main idea is to find a semi-local spatiotemporal parametric model for deformation created in a cardiac cycle with nonrigid registration using B-spline functions; as an optimization problem that effectively corrects differences due to movements by minimizing the difference between current frame and a reference frame. Motion estimation accuracy is measured using the sum of squares differences. We use gradient-descend algorithm and multiresolution method to acquire the coefficients in the motion model. The accuracy of the proposed method is assessed using a synthesis sequence of cardiac cycles produced with the simulation software Field II. This algorithm can be applied for the clinical analysis of regional left ventricle then movement parameters and threshold values for the scoring of each section can be extracted. The algorithm represents significant difference between a part of the normal heart and unhealthy heart that shows potential of clinical applications of the proposed method.Keywords: Echocardiography, Field II, B-Spline Functions, Registration, Spatiotemporal model
-
Pages 255-264Knowledge regarding particle deposition processes in the pulmonary system is important in aerosol therapy and inhalation toxicology applications. The present work describes a computational model of human lung airway consisting of the three-generation pathway from the trachea down to segmental bronchi. In order to more appropriately model human air passage, an asymmetric geometry (i.e. three generation airway) is extracted from the 1th to 3th branches of the Hoursfield model and on dealing with the complexities of simulations (e.g. computation time) structured mesh is developed which also leads to more accurate computations. The fully three-dimensional incompressible laminar Navier– Stokes equations and continuity equation have been solved using CFD home code on generated mesh. Computations are carried out in the Reynolds number range of 800–1800, corresponding to mouthair breathing rates ranging from 0.18 to 0.41 l/s, representative. The study leads to establishing relations for overall particle deposition efficiency in the second generation of bronchial tree as a function of two dimensionless groups of Reynolds and Stocks numbers. Furthermore, interpretation of correlations are enlightened the fact of that in the initial generations of bronchial trees, consideration of asymmetric geometry has a significant influence on the particle deposition pattern. The results of the paper are valuable in aerosol therapy and inhalation toxicology.Keywords: Lung Airway, Horsfield model, CFD, Structured Mesh, particle deposition, Fluent
-
Pages 265-276One of the most important goals for increasing the recognition and treatment revenue is transmitting the vital data to medical care team, more quickly. Nowadays, use of new technologies for transmission of data is extending every day. In this research, for transmitting electrocardiogram, first we code the signal into a matrix of codes, then we will use bluetooth technology to transmit data from offset device to target device. Signal coding will affect in sending and storing data. This suite of codes that form for the first time in this method, include number and type of extermumes, time of occurring them, samples of signal and etc. We complete the coding, using arithmetic coding. The input of arithmetic coding is the extracted suite of coefficients and the output is arithmetic codes. We use SD-200 serial bluetooth modules produced by SENA™ in transmission of coding coefficients. The transmitter sends extracted coefficients and receptor receives them and reconstructs the primary signal. For testing and evaluating the method, we use MIT–BIH arrhythmia database. In our method, when average Percentage of Root Mean Square Differential (PRD) is equal to 5.93%, Compression Ratio (CR) and Cross Correlation (CC) is equal to 8.69 and 99.8%, respectively. Beside, when PRD is about 10.21%, CR and CC is 13.03 and 99.47%, respectively. The maximum standard deviation of compression ratio in two states is 4.17.Keywords: Coding, compression, Electrocardiogram, Wireless data transmission, Bluetooth, Telemedicine
-
Pages 277-285
In this article a wireless patient monitoring system for vital signs (respiratory rate and heart beat) is presented. The recorded biosignal is the photoplethysmogram using a probe attached to the patient's finger. This signal is amplified, filtered and digitized by an on-board processor unit before finally being sent wirelessly via a transmitter. The capacity of the current system is 16 patients whose data can be received through a common receiver by a central server which measures and displays the heart beat and respiratory rate for each patient on the monitor.
Keywords: Wireless, Photoplethysmogram, Heart Rate, Respiratory rate
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.