کیوان معقولی
-
مجله پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تبریز، سال چهل و ششم شماره 3 (پیاپی 171، امرداد و شهریور 1403)، صص 275 -293زمینه
بیماری پارکینسون یک اختلال عصبی است که در اثر اختلال در عملکرد هسته های قاعده ای و به ویژه جسم سیاه و کاهش سطوح دوپامین در مدارهای عصبی این بخش ایجاد می شود.
روش کاردر این مقاله برای بررسی تاثیر تحریک اپتوژنتیک در سیستم های عصبی پارکینسونی برای اولین بار مدل کامل BG (شامل تمامی نورون های موثر) برای شبیه سازی نورون های هسته های قاعده ای انتخاب شده و برای بیماری پارکینسون و اعمال تحریک اپتوژنتیک سه و چهار حالته توسعه داده شده است. برای این منظور، اپسین های ChETA، ChRwtوNpHR به دو حالت تحریک سه و چهار حالته و شرایط تحریک مختلف به ازای پارامترهای مختلف در مدل BG مورد بررسی قرار گرفته است.
یافته هابرای راستی آزمایی مدل توسعه یافته، نتایج به دست آمده با نتایج مطالعات آزمایشگاهی مقایسه شده است. میزان مطابقت به ازای شرایط مختلف تحریک و ژن های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. برای ارزیابی عملکرد مدل BG برای هر ژن در شرایط تحریک سه و چهارحالته با مقادیر مختلف پارامترها شاخص خطا محاسبه شده و شرایط تحریکی که شاخص خطا برابر با صفر را ایجاد کرده اند به عنوان شرایط بهینه معرفی شده است. براساس نتایج بدست آمده، فرکانس های 20 و 200 هرتز در مدل چهار حالته ChRwt و فرکانس 80 هرتز در مدل سه حالته ChETA به عنوان ژن ها، فرکانس ها و مدل های بهینه معرفی شده اند.
نتیجه گیریپاسخ نورون های GPe با نتایج آزمایشگاهی مطابقت داشته و پاسخ دیگر نورون ها نیز مشابه با پاسخ نورون هایGPe می باشد. در شرایط بهینه، نورون های STN ورودی تحریکی و نورون های GPe ورودی مهاری مناسب به GPi اعمال می کنند و نورون های GPi قادر به اعمال ورودی مهاری مناسب به TH شده و در نتیجه عملکرد آن بهبود یافته و اثرات پاتولوژیکی بیماری پارکینسون از بین می رود.
پیامدهای عملیدر این پژوهش سعی شده است که با تحریک اپتوژنتیک با انتخاب اپسین های مناسب عملکرد هسته های قاعده ای را بهبود داده و علائم پاتولوژیکی بیماری پارکینسون را از بین برد.
کلید واژگان: بیماری پارکینسون, تحریک اپتوژنتیک, مدل شبکه عقده های قاعده ایBackgroundParkinson’s disease (PD) is a neurological disorder caused by the dysfunction of the basal nuclei, especially the substantia nigra, and a decrease in dopamine levels in the neural circuits of this part. In this paper, to investigate the effects of optogenetic stimulation on parkinsonian nervous systems, a complete model of basal ganglia (BG, including subthalamic nucleus [STN], globus pallidus interna [GPi], globus pallidus externa [GPe], and thalamus [TH] neurons) was first selected to simulate the neurons of the basal nuclei and was developed for PD using three- and four-state optogenetic stimulation.
MethodsFor this purpose, channelrhodopsin-2 (ChETA), ChRwt, and halorhodopsin (NpHR) opsins were evaluated in three-state and four-state stimulation modes, and different stimulation conditions according to different parameters in the BG model were taken into consideration.
ResultsTo verify the developed model, the obtained results were compared with the results of experimental studies. The amount of compliance for different stimulation conditions and various genes underwent investigation. The value of the error index was calculated to evaluate the performance of the BG model for each gene in three- and four-state stimulation conditions with different values of basic parameters, and the stimulation conditions that created the error index equal to zero were introduced as optimal conditions. Based on the results, the frequencies of 20 Hz and 200 Hz in the four-state ChRwt model and the frequency of 80 Hz in the three-state ChETA model have been suggested as optimal genes, frequencies, and models.
ConclusionThe response of GPe neurons was consistent with the experimental results, and the response of other neurons was also similar to the response of GPe neurons. In optimal conditions, STN and GPe neurons could provide excitatory input and appropriate inhibitory input to GPi, respectively, and GPi neurons could provide appropriate inhibitory input to TH, and as a result, its function improved and the pathological effects of PD disappeared.
Practical ImplicationsIn this research, it has been attempted to improve the function of the basal nuclei of the brain by using optogenetic stimulation and the elimination of the pathological symptoms of PD.
Keywords: Parkinson’S Disease, Optogenetic Stimulation, BG Network Model -
زمینه و هدف
با افزایش آمار ابتلا و مرگ و میر کووید-19، این نیاز احساس می شود که با استفاده از ابزارهای هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، در جهت تشخیص سریع و به موقع ویروس کرونا اقدام نمود. در این مطالعه با استفاده از تصاویر اشعه ایکس قفسه سینه و شبکه عصبی عمیق VGG-16، یک سیستم خودکار برای تشخیص موارد ابتلا به کووید-19 طراحی و پیاده سازی شد.
روش هادر این پژوهش، از تصاویر اشعه ایکس قفسه سینه که از پایگاه داده Kaggle اخذ شده است، استفاده گردید. طراحی این مطالعه به ترتیب شامل این موارد بود: نمونه گیری داده ها، تقسیم بندی آموزش ها، ساخت دایرکتوری ها، انتقال تصاویر به پوشه های مخصوص به خود، کلاسه بندی تصاویر، ساخت مدل پیشنهادی VGG-16 در بستر زبان برنامه نویسی پایتون و کتابخانه های Keras و Tensorflow، ارزیابی مدل پیشنهادی و در نهایت ساخت ماتریس درهم ریختگی و تحلیل و تفسیر آنها.
یافته هامیزان صحت و دقت مدل پیشنهادی برای کلاس کووید مثبت به ترتیب، 91 و 93 درصد بود. همچنین میزان بازیابی و امتیاز F1 برای موارد مبتلا به کووید-19، به ترتیب 94 و 88 درصد به دست آمد.
نتیجه گیریبه علت دقت و صحت بالای مدل پیشنهاد شده، می توان از آن در جهت تشخیص کووید- 19 و تفکیک موارد مبتلا به کووید-19 از موارد سالم استفاده کرده و همچنین به عنوان یک ابزار کمکی در جهت کمک به پزشک در تشخیص این بیماری بهره جست.
کلید واژگان: کووید-19, ویروس کرونا, تشخیص کووید-19, تصاویر اشعه ایکس, قفسه سینه, یادگیری عمیقBackground and AimWith the increase in the number of infections and deaths of covid-19, the need is felt to use artificial intelligence and machine learning tools to diagnose the corona virus quickly and on time. In this study, using chest x-ray images and VGG-16 deep neural network, an automatic system was designed and implemented to detect cases of covid-19.
MethodsIn this research, chest x-ray images obtained from the Kaggle database were used. The design of this study included: data sampling, training division, creating directories, transferring images to their own folders, classifying images, creating the proposed VGG-16 model in Python programming language and Keras and Tensorflow libraries, evaluation of the proposed model and finally the creation of the confusion matrix and their analysis and interpretation.
ResultsThe accuracy and Precision of the proposed model for the positive Covid-19 class were 91 and 93%, respectively. Also, the recall rate and F1-Score for cases with covid-19 were 94% and 88% respectively.
ConclusionDue to the high accuracy and precision of the proposed model, it can be used to diagnose covid-19 and separate COVID-19 cases from healthy cases and also be used as an auxiliary tool to help doctors diagnose this disease.
Keywords: COVID-19, Corona Virus, Detecting Of COVID-19, X-Ray Images, Chest, Deep Learning -
هدف
بیماری هپاتیت B مزمن در طولانی مدت منجر به فیبروز کبد، از کارافتادگی آن و مرگ بیمار می شود. میزان سطح پیشرفت فیبروز کبد بیماران براساس نشانگرهای بیوشیمیایی قابل تشخیص است. هدف این پژوهش پیش بینی سطح فیبروز کبد برای بیماران مبتلا به هپاتیت B مزمن و تعیین احتمال جابه جایی بیمار از سطح کنونی به سایر سطوح دیگر فیبروز کبد است.
مواد و روش ها:
پژوهش حاضر یک مطالعه مقطعی است که در سال 1399 انجام شد. از پارامترهای سن، مقدار پلاکت خون و آنزیم های AST و ALT به عنوان ورودی های مدل های پیش بینی کننده استفاده شد. مدل های پیش بینی کننده شامل مدل های درخت تصمیم گیری، Naïve Bayes، ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی بودند. ماتریس انتقال برای محاسبه احتمال جابه جایی بیمار از سطح کنونی به سایر سطوح دیگر فیبروز کبد استفاده شد. روش اعتبارسنجی متقابل 10 برابری برای اطمینان از تعمیم پذیری مدل های پیش بینی استفاده شد.
یافته ها:
بر اساس نتایج به دست آمده درخت تصمیم گیری با دقت، فراخوانی و صحت 100% بهترین الگوریتم پیش بینی کننده سطح فیبروز کبد در بیماران مبتلا به هپاتیت مزمن B بود. سپس شبکه عصبی با صحت 60/0±35/99 و مقدار متوسط خطا 025/0±058/0 بهترین عملکرد را داشت. مدل ماشین بردار پشتیبان کم ترین مقدار دقت، فراخوانی و صحت را به خود اختصاص داد. بر اساس نتایج ماتریس انتقال، بیمارانی که در وضعیت فیبروز ناچیز هستند با احتمال خیلی کمی به وضعیت التهاب شدید کبد مبتلا می شوند.
نتیجه گیری:
با بهره گیری از روش های محاسباتی می توان بدون استفاده از روش های تهاجمی با دقت بالایی میزان فیبروز کبد را برای بیماران مبتلا به هپاتیت B مزمن پیش بینی کرد.
کلید واژگان: هپاتیت مزمن B, فیبروز, یادگیری ماشین, درخت تصمیم گیریKoomesh, Volume:24 Issue: 5, 2022, PP 639 -647IntroductionChronic hepatitis B (CHB) leads to liver fibrosis, its failure, and death in the long term. The stage of fibrosis in CHB patients can also be detected based on the biochemical markers. The aim of this study was to predict the state of liver fibrosis in CHB patients and determine the possibility of patients shifting from a given state to another one.
Materials and MethodsThis study is a cross-sectional study conducted in 2021. Age, blood platelet count, AST, and ALT enzymes were used as the input variable to create predictive models. Predictive models were Decision Tree (DT), Naïve Bayes, Support Vector Machine (SVM), and Neural Network (NN). The probability of a patient shifting from a given stage of fibrosis to another was calculated using the transition matrix. The 10-fold cross-validation was used to ensure the generalization of predictive models.
ResultsThe DT had the best precision, recall, and accuracy (100%) among developed algorithms to predict the stage of fibrosis in CHB patients. The NN was the second most efficient algorithm. Its accuracy and mean square error was 99.35±0.60 and 0.058±0.025, respectively. Besides, SVM had the lowest recall, precision, and accuracy values. Based on the transition matrix results, there is a very low probability that the patients with non-significant fibrosis state shifted to the cirrhosis state.
ConclusionComputational approaches like machine learning algorithms are the non-invasive way to predict the fibrosis state in CHB patients efficiently.
Keywords: Chronic Hepatitis B, Fibrosis, Machine learning, Decision Tree -
هدف
قوز قرنیه یک نوع تخریب پیشرونده قرنیه بدون التهاب است که در آن قرنیه نازک و در نهایت بیرون زده و شکلی مخروطی به خود می گیرد. قوز قرنیه باعث آستیگماتیسم نامنظم شده و کیفیت بینایی را تحت تاثیر قرار می دهد. هدف اصلی این پژوهش مدل کردن کارکرد اپتیکی چشم بیمار با استفاده از داده های توپوگرافی قرنیه است.
روش و بررسیبا استفاده از داده های توپوگرافی کلینیکی قرنیه، شامل شعاع انحنا و ارتفاع، یک مدل سه بعدی بر اساس روش تعقیب پرتو و قانون اسنل برای بررسی عملکرد اپتیکی چشم مبتلا به قوز قرنیه قبل و بعد از عمل کاشت رینگ توسعه داده شد. برای محاسبه ابیراهی های مختلف از روش بسط بر حسب چند جمله ای های زرنیک استفاده شد. علاوه بر این، برای اعتبارسنجی مدل از نقشه های کلینیکی ابیراهی بیمار استفاده شد.
یافته هابا تابش یک جبهه موج تخت به چشم بیمار، خطای جبهه موج و همچنین دیاگرام لکه روی شبکیه بازسازی شدند. دیاگرام لکه روی شبکیه نشان داد که در این شرایط ابیراهی های مرتبه بالاتر نیز ظاهر می شوند. با استفاده از ضرایب زرنیک مقدار ابیراهی های مختلف بررسی شد. نتایج مربوط به ابیراهی کلی چشم تطابق خوبی با داده های کلینیکی داشتند.
نتیجه گیریمدل 3 بعدی پیشنهاد شده اختلاف مسیر اپتیکی برای هر پرتو، خطای جبهه موج و انواع نقشه های ابیراهی چشم را محاسبه می کند. با استفاده از این مدل و روش های پیش بینی توپوگرافی قرنیه بعد از عمل کاشت رینگ می توان پزشکان را در انتخاب رینگ مناسب قبل از عمل کمک کرد.
کلید واژگان: قوز قرنیه, توپوگرافی قرنیه, روش تعقیب پرتو, خطای جبهه موج, ابیراهی -
تولید مجموعه داده ساختگی برای تصاویر توموگرافی انسجام نوری دارای ناهنجاری تخریب ماکولای وابسته به سنمجله دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد، سال شصت و پنجم شماره 2 (پیاپی 182، خرداد و تیر 1401)، صص 493 -504مقدمه
توموگرافی انسجام نوری نقش مهمی در چشم پزشکی دارد و آنالیز خودکار این تصاویر از اهمیت زیادی برخوردار است، نیاز به برچسب گذاری و بخش بندی دستی این دادگان توسط چشم پزشک و مشکل دیتای محدود یک چالش در زمینه تصاویر پزشکی است و به تعداد زیادی از آنها برای آموزش الگوریتم های مبتنی بر یادگیری عمیق و نیز ارزیابی عملکرد الگوریتم های پردازش تصویر نیاز است.
مواد و روش هاداده های این طرح شامل مجموعه دادهOCT در حضور ناهنجاری شبکیه در بیماری تخریب ماکولای وابسته به سن ، اخذ شده از دستگاه AREDS2 Ancillary در دانشگاه دوک می باشد. برای آموزش الگوریتم از هفتاد Bاسکن که به طور تصادفی از مجموعه فوق انتخاب می شوند، استفاده میگردد. مدل شکل فعال برای تولید مرزهای مصنوعی بکار رفته است و تصاویر جدید مشابه شکل های مجموعه آموزش تولید می شوند.
یافته هابا در نظر گرفتن ویژگی های آناتومیکی تصاویر موجود مانند تعداد و ضخامت لایه ها و همچنین روشنایی مربوط به آن ها، دادگانی با مشابهت بالا در حضور ناهنجاری تولید میگردند. برای ارزیابی نتایج داده های ساختگی توسط چشم پزشک مورد بررسی قرارگرفت.
نتیجه گیریمدل پیشنهادی با استفاده از ویژگی های مهمی مانند مرز لایه های اصلی شبکیه و بافت تخریب شده در اثر بیماری، برای پر کردن خلا موجود در تولید داده های مصنوعیOCT درحضور ناهنجاری طراحی شده و میتواند به عنوان مجموعه داده برای آموزش الگوریتم های مبتنی بر یادگیری عمیق و همچنین ارزیابی عملکرد الگوریتم های بخش بندی مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: توموگرافی انسجام نوری, تخریب ماکولا وابسته به سن, داده مصنوعی, مدل شکل فعالIntroductionToday, retinal optical coherence tomography (OCT) plays an important role in ophthalmology and automated analysis of OCT images is very important, The need for labeled data and manual segmentation of these data by the ophthalmologist and limited labeled data are challenges in the field of medical imaging and a large number of labeled data is needed to train deep learning algorithms as well as to evaluate the performance of image processing algorithms.
MethodsThe data of this project include OCT dataset in the presence of retinal abnormality in age-related macular degeneration disease, obtained from AREDS2 Ancillary device at Duke University. Seventy B scans that are randomly selected from the above set are used to train the algorithm. The active shape model is used to generate synthetic boundaries, and new images are produced similar to the shapes in the training set.
ResultsConsidering the anatomical features of the existing images such as the number and thickness of the layers as well as the brightness related to them, data with high similarity are produced in the presence of anomalies. Synthetic data were reviewed by an ophthalmologist to evaluate the results.
ConclusionThe proposed model is designed to fill the gap in the production of OCT Synthetic data in the presence of anomalies, using important features such as the boundary of the main layers of the retina and disease-damaged tissue, and can be used as a data set for training deep learning-based algorithms as well as performance of segmentation algorithms.
Keywords: Optical coherence tomography, synthetic data, age related macular degeneration, active shape model -
مقدمه
یکی از عارضه های شایع در عیوب قرنیه بیماری قوز قرنیه است. در نتیجه پیشرفت سریع و گسترده علم در دهه های اخیر، عمل کاشت حلقه به روشی موفق برای درمان بیماری قوز قرنیه (کراتوکونوس) تبدیل شده ولی انتخاب بیمار در موفقیت این عمل بسیار حایز اهمیت است. در پژوهش حاضر پیش بینی وضعیت قرنیه و یا به عبارت دقیق تر، پیش بینی اندیس های توپو گرافی قرنیه پس از عمل جراحی کاشت حلقه مورد توجه قرار گرفته است.
مواد و روش هاشبکه های عصبی مصنوعی روشی بهینه برای الگوسازی و پیش بینی هستند. در این پژوهش برای نخستین بار به پیش بینی اندیس های توپوگرافی قرنیه بیماران، شش و دوازده ماه پس از عمل جراحی کاشت حلقه با استفاده از شبکه عصبی جلوسوی چند لایه پرداخته شده است. در این پژوهش با بهره گیری از نرم افزار متلب بر پیش بینی اندیس هایی از توپوگرافی قرنیه تمرکز شده است که مستقیما در تشخیص و پیشروی بیماری قوز قرنیه موثر هستند. از این رو داده های آماری تعدادی از بیماران، شامل اندیس های موثر توپوگرافی قرنیه پیش و پس از عمل کاشت حلقه جمع آوری شدند.
یافته هابا استفاده از داده های جمع آوری شده، الگو هایی از شبکه عصبی ایجاد شدند و اندیس های موثر توپوگرافی قرنیه بیماران شش و دوازده ماه پس از عمل کاشت حلقه های کرارینگ و مایورینگ پیش بینی شدند. از چهار الگوی شبکه عصبی آموزش یافته، خطای میانگین 7/22% حاصل شد.
بحث و نتیجه گیریانتخاب کاندیدای مناسب برای انجام عمل جراحی کاشت حلقه یکی از دغدغه های مهم چشم پزشکان است. بر مبنای نتایج حاصل شده، به منظور کمک به چشم پزشکان در انتخاب کاندیدای مناسب می توان از قابلیت و توانایی بالای شبکه های عصبی در پیش بینی اندیس های توپو گرافی قرنیه پس از جراحی کاشت حلقه بهره برد.
کلید واژگان: قوز قرنیه (کراتوکونوس), توپوگرافی قرنیه, جراحی کاشت حلقه, پیش بینی اندیس ها, شبکه های عصبیYafteh, Volume:22 Issue: 3, 2021, PP 118 -129BackgroundKeratoconus is a common complication among corneal defects. As a result of expeditious and extensive progress of medical science in recent decades, corneal ring implantation has turned into a successful surgical procedure to correct the vision of Keratoconus patients; however, selecting the right patient is essential in the success of the operation. The prediction of corneal condition or, more precisely, the prediction of corneal topographic indices after implanting the ring has been taken into consideration in the present study.
Materials and MethodsNeural network framework is one of the optimal methods for the modeling and prediction. In this study, corneal topographic indices of patients have been predicted 6 and 12 months after the ring implantation for the first time using the multilayer feed forward neural network. The study has focused on predicting corneal topographic indices that are applicable to Keratoconus diagnosis and progression using MATLAB software. Therefore, the statistical data of a number of patients, including the effective indices of the cornea topography before and after implanting the ring, were collected.
ResultsUsing the collected data, neural network models have been developed and the corneal topographic indices have been predicted 6 and 12 months after the implantation of keraring and myoring rings. The mean error of 7.22% is achieved for the four trained neural network models.
ConclusionChoosing the right surgical candidate is one of the primary concerns of ophthalmologists. The results indicate the great capability of neural networks in assisting ophthalmologists to select right surgical candidates through predicting corneal topographic indices after the ring implantation.
Keywords: Keratoconus, Corneal topography, Ring implantation, Indices prediction, Neural networks -
هدف
شناسایی بیماری کراتوکونوس از چشم سالم و هم چنین چشم مشکوک به بیماری.
روش پژوهشپارامترهای معینی از دستگاه های OCT (کاسیا)، کرویس و پنتاکم برای سه گروه سالم، مبتلا به کراتوکونوس و مشکوک به کراتوکونوس استخراج شدند. این مطالعه بر روی 340 چشم مبتلا به کراتوکونوس، 310 چشم طبیعی و 350 چشم مشکوک به بیماری کراتوکونوس صورت گرفت. روش پردازش شامل هم جوشی ویژگی های استخراج شده از این سه دستگاه با استفاده از روش انتخاب ویژگی و الگوریتم ژنتیک (GA) بود و از روش های نرمالیزاسیون Z-score، حداقل-حداکثر، Softmax و مقدار حداکثر جهت نرمالیزه کردن پارامترها استفاده شد. طبقه بندهای مورد استفاده نیز ماشین بردار پشتیبان چندکلاسه (MSVM)، پرسپترون چندلایه (MLP) و K- نزدیک ترین همسایه (KNN) بودند. در روش GA، بهترین حالت در طبقه بندی MSVM و نرمالیزاسیون حداقل- حداکثر با متوسط صحت و انحراف معیار 5/2±5/87 درصد نشان داده شد.
یافته هانتایج جداسازی سه کلاس کراتوکونوس، مشکوک به کراتوکونوس و سالم با دو روش GA و MSVM با میانگین صحت و انحراف معیار 5/2±5/87 درصد را نشان داد.
نتیجه گیریاین مطالعه برتری روش تحلیل مولفه های اصلی را برای هم جوشی پارامترهای مشتق شده از سه دستگاه پنتاکم، کاسیا و کرویس و صحت MSVM را در جداسازی این سه کلاس مشخص کرد.
کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, کراتوکونوس, هم جوشی پارامترهاPurposeTo diagnose keratoconus from healthy eyes, as well as suspected keratoconus.
MethodsCertain parameters were extracted from Casia, Corvis, and Pentacam HR devices for 3 groups of healthy, with keratoconus, and suspected keratoconus. This study was performed on 340 eyes with keratoconus, 310 normal eyes, and 350 suspected keratoconus. The processing method involved the fusion of features derived from 3 devices using optimal and superior feature selection method and Genetic Algorithm (GA). Common methods of z-score normalization, minimum-maximum, Softmax, and maximum value normalization were used to normalize the parameters. The classifiers used were also Multiclass Support Vector Machine (MSVM), Multilayer Perceptron (MLP), and K-Nearest Neighbor (KNN). In the GA method, the best case was shown in MSVM classification and minimum-maximum normalization with mean accuracy and a standard deviation of 87.5±2.5%.
ResultsThe results showed the separation of three classes of keratoconus, keratoconus suspected and healthy with two methods of GA and MSVM with mean accuracy and standard deviation of 2.5 ± 87.5%.
ConclusionThis result demonstrates the superiority of the principal component analysis method for the fusion of parameters derived from the three Pentacam HR, Casia, and Corvis ST devices and the robustness of the MSVM in separating these three classes.
Keywords: Fusion of Features, Genetic Algorithm, Keratoconus -
مقدمه
قوز قرنیه (کراتوکونوس) بیماری شایع قرنیه است که با نازکشدن، اتساع و برجستهشدن قرنیه مشخص میشود. پیشرفت این بیماری با کاهش شدید کیفیت دید و تقویت آستیگماتیسم نامنظم قرنیه و در نتیجه کاهش کیفیت زندگی بیماران همراه است. عمل جراحی کاشت حلقه داخل قرنیه یکی از راههای موثر درمان این بیماری است. هدف این پژوهش پیشبینی مشخصه های بینایی در بیماران قوز قرنیه پس از عمل جراحی کاشت حلقه برای کمک به چشم پزشکان در انتخاب کاندیدای مناسب عمل جراحی است.
مواد و روش هامشخصه های بینایی که با استفاده از روش شبکه های عصبی و با بهر ه گیری از نرم افزار متلب پیش بینی می شوند، شامل دید بدون اصلاح نمره چشم (دید بدون عینک)، میزان نزدیکبینی یا دوربینی، آستیگماتیسم، محور آستیگماتیسم و دید با اصلاح نمره چشم میشوند. بدین منظور از مجموعه دادههای گردآوری شده از آزمون سنجش بینایی بیماران پیش و پس از عمل جراحی کاشت حلقه های کرارینگ و مایورینگ استفاده کردیم.
یافته هادر این پژوهش برای نخستین بار مشخصههای بینایی چشم در بیماران قوز قرنیه را شش و دوازده ماه پس از عمل جراحی کاشت حلقه با استفاده از راهکاری نوین مبتنی بر روش شبکههای عصبی با خطای میانگین 9/51%پیشبینی نمودیم.
بحث و نتیجه گیرینتایج حاصل بر دقت و صحت الگو های شبکه عصبی پیشنهادی در پیشبینی مشخصههای بینایی چشم در بیماران قوز قرنیه پس از عمل کاشت حلقه دلالت دارند. بر مبنای مشخصههای بینایی پیشبینیشده، چشمپزشک میتواند کاندیدای مناسب را برای عمل جراحی کاشت حلقه از بین بیماران خود با دقت بیشتری انتخاب نماید.
کلید واژگان: قوز قرنیه (کراتوکونوس), پیشبینی مشخصههای بینایی, آزمون سنجش بینایی, عمل کاشت حلقه, روش شبکه عصبیYafteh, Volume:22 Issue: 2, 2020, PP 11 -21BackgroundKeratoconus is a common disease characterized by progressive corneal slimming and steepening. The disease progression is generally accompanied by the significant decline in the vision, aggravation of irregular corneal astigmatism and the resultant decrease in the patientchr('39')s quality of life. One of the successful treatments for Keratoconus is the corneal ring implantation. The prediction of post-surgical visual characteristics has been considered in this study to assist the ophthalmologist in appropriately choosing surgery candidates.
Materials and MethodsIn this study, the set of data collected from numerous tests of visual characteristics performed before and after implanting the keraring and myoring rings has been utilized. By using MATLAB software, the visual characteristics of keratoconus patients after implant ing the rings have been estimated through correct training of the proposed neural networks. The characteristics include: uncorrected visual acuity (UCVA), sphere (SPH), astigmatism (Ast), orientation of astigmatism (Axis), and best corrected visual acuity (BCVA).
ResultsIn this research, for the first time, the visual characteristics of keratoconus patients six and twelve months after implanting the corneal ring have been predicted with the mean error of 9.51% manipulating a novel neural-network-based method.
ConclusionThe results indicate the precision and accuracy of the proposed method in predicting the visual characteristics of keratoconus patients after implanting the corneal rings. The ophthal mologist could precisely choose the right candidate for surgery amongst his patients based on the estimated characteristics.
Keywords: Keratoconus, Visual characteristics, Prediction of characteristics, Tests of visual characteristics, Ring implantation, Neural network method -
مقدمهپیش بینی اکتازی قرنیه بعد از جراحی رفرکتیو با استفاده ضرایب زرنیک استخراج شده از تصاویر توپوگرافی قبل از عمل و ارائه قواعدی جهت کمک به تشخیص صحیح تر چشم پزشکان در رابطه با انجام جراحی لیزیک.روش بررسیافراد بررسی شده در این مطالعه همگی تحت جراحی LASIK قرار گرفته بودند و بعد از 6-3 سال مجددا مورد ارزیابی قرار گرفتند. ما این افراد را به چهار گروه تقسیم بندی کردیم: 1- کسانی که قبل از عمل وضعیت نرمالی داشتند و بعد از آن نیز علائمی از اکتازی قرنیه در آن ها مشاهده نشده بود. 2-کسانی که قبل از عمل مشکوک به کراتوکونوس بودند اما بعد از عمل دچار اکتازی قرنیه نشدند. 3-کسانی که قبل از عمل نرمال بودند اما بعد از آن دچار اکتازی قرنیه شده بودند. 4-کسانی که قبل از عمل مشکوک به کراتوکونوس بودند و بعد از آن دچار اکتازی قرنیه شدند. تصاویر توپوگرافی قبل از عمل تمامی این افراد جمع آوری و اندازه ضرایب زرنیک از این تصاویر استخراج شد. سپس از یک طبقه بند درخت تصمیم گیری برای طبقه بندی افراد در این چهار گروه استفاده و قواعدی برای کمک به تصمیم چشم پزشکان ارائه شد.یافته هاطبقه بندی 4 گروه افراد مورد مطالعه با صحت 16/99 درصد انجام شد. قواعد به دست آمده جهت پیش بینی وضعیت افراد پس از جراحی رفرکتیو بر اساس confidence و support و تعداد ویژگی های موجود در بخش مقدم قواعد، مرتب شدند. برای گروه های اول، دوم، سوم و چهارم به ترتیب 4، 17، 23 و 12 قاعده با confidence بالای 70 درصد به دست آمد.نتیجه گیریضرایب مرتبه بالای چند جمله ای زرنیک که از تصاویر توپوگرافی قبل از لیزیک استخراج شد، ویژگی های بسیار مناسبی برای پیش بینی وضعیت اکتازی بعد از جراحی بودند. استفاده از این ضرایب و طبقه بند درخت تصمیم گیری C5.0 منجربه تولید قواعدی با صحت بالا شد به طوری که علاوه بر معیارهای تشخیصی موجود، به چشم پزشکان در تصمیم گیری بهتر برای انجام جراحی لیزیک و پیشگیری از اکتازی قرنیه بعد از لیزیک کمک می کند.کلید واژگان: توپوگرافی, اکتازی پس از لیزیک, چند جمله ای زرنیک, درخت تصمیم گیری
-
هدفمدلسازی در تحقیقات عملی اجتناب ناپذیر است، بخصوص در مواقعی که هدف، توسعه یک الگوریتم پردازشی سیگنالهای واقعی به منظور استخراج ویژگی ها و پارامترهای خاصی از سیگنال یا بررسی رفتاری سیگنال است. چنین الگوریتم هایی معمولا از طریق مقایسه مقادیر واقعی پارامترها و مقادیر حاصل از الگوریتم بهینه می شوند. فقط به وسیله مدلسازی می توان امکان دسترسی و کنترل مقادیر پارامترهای موثر در پردازش را فراهم نمود. این التزام در بررسی سیگنالهای حیاتی به خصوص الکترومایوگرام سطحی (sEMG) بیشتر نمایان است.مواد و روش هادر این مقاله سعی شده است که مدل شبیه سازی شده ای از سیگنال sEMG به منظور بررسی الگوریتم های استفاده کننده از این سیگنال (مانند الگوریتم تجزیه) طراحی و پیاده سازی شود. همچنین سعی شده است که پارامترهایی که بیشترین تاثیر را در خصوصیات این سیگنال دارا می باشند، در نظر گرفته شوند. از جمله این پارامترها می توان به انتشار و توزیع دقیق از پتانسیل (با معرفی ساختار بافتها از طریق پارامترهای الکتریکی در مدل فیبر و یک محیط غیرهمگن و غیرایزوتروپ چهار لایه ای در مدلهای حجمی)، اثر چینش و اندازه الکترودهای ثبت، زاویه فیبرها نسبت به سیستم آشکارساز و تغییرات پارامترهای آماری اشاره کرد.نتایجبا استفاده از این روش یک سیگنال الکترومایوگرام سطحی نسبتا طبیعی طولانی مدت به دست آمد که انتظار می رود برای ارزیابی الگوریتم جداسازی سیگنال کارآمدی باشد.
PurposeSimulation models are unavoidable in experimental research when the point is to develop new processing algorithms to be applied on real signals in order to extract specific parameter values or behaviors. Such algorithms have to be optimized generally by comparing true parameter values to those deduced from the algorithm. Only a simulation model can allow the user to access and control the actual process parameter values. This constraint is especially true when dealing with biomedical signals like surface electromyogram (SEMG) is taken into account.Materials And MethodsThis work is an attempt to produce an efficient SEMG simulation model as a help for assessing algorithms related to SEMG features description (such as decomposition algorithm). It takes into account the most important parameters, which could influence these characteristics. Precise propagation and distribution of potential (influences of tissue structure by electrical network parameters in fiber model and nonhomogeneous - anisotropic medium (4 layer) in volume conductor model, Respectively) are considered as such parameters. The effects of electrode configuration, electrode size, inclination of the fiber with respect to the detection system and statistical parameters changes are also included in the model.ResultsUsing this model we obtain a long term SEMG, which with an additive noise can be used for evaluating decomposition algorithms.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.