فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال شانزدهم شماره 1 (بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/14
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مرضیه علیرضایی علویجه، علی مالکی* صفحات 1-9
    امروزه استفاده از سیستم رابط مغز-رایانه مبتنی بر پتانسیل های برانگیخته ی بینایی حالت ماندگار به دلیل مزایایی مانند صحت قابل قبول و نیاز حداقلی به آموزش کاربر، رو به افزایش است. با وجود این مزایا، نویزهای ناخواسته ای که SSVEP را تحت تاثیر قرار می دهد از مسایلی است که می تواند سبب کاهش کارایی چنین سیستم هایی شود. در این مقاله از الگوریتم EMD در مرحله ی ابتدایی و از روش های CCA یا LASSO برای بازشناسی فرکانس تحریک استفاده شده است. در گام اول، الگوریتم EMD اعمال شده است تا سیگنال غیرایستان SSVEP به توابعی نوسانی تجزیه شده و امکان استخراج ویژگی های بامعنی از سیگنال SSVEP فراهم شود. در بین IMF-های به دست آمده از روش EMD، تنها IMF-هایی انتخاب شده که دامنه ی طیف فرکانسی آن ها در محدوده ی فرکانسی مربوط به تحریک بیش تر بوده است. با این گزینش می توان سیگنال های حاوی نویز و فاقد اطلاعات ارزشمند را کنار گذاشت. در ادامه دو روش تشخیصی CCA و LASSO روی مجموع سیگنال های انتخابی اجرا شده است تا به کمک آن ها فرکانس تحریک شناسایی شود. نتایج شبیه سازی، صحت بازشناسی 76/81 و 26/82 درصد را به ترتیب برای روش های EMD-CCA و EMD-LASSO نشان داده در حالی که دو روش پایه ی CCA و LASSO به ترتیب دارای صحت های 10/78 و 72/78 درصد می باشند.
    کلیدواژگان: واسط مغز-رایانه، پتانسیل های برانگیخته ی بینایی حالت ماندگار، تجزیه ی حالت تجربی، تحلیل همبستگی کانونی
  • هادی تقی زاده*، فائزه امینی صفحات 11-21
    آترواسکلروز یکی از بیماری های شایع در سیستم قلب و عروق و از عوامل اصلی مرگ و میر است. هم چنین اکثر سکته های قلبی به دلیل پارگی پلاک آترواسکلروز و تشکیل آمبولی رخ می دهند. بر این اساس تشخیص میزان آسیب پذیری پلاک، فاکتور کلیدی در پیش گیری از پیامد های حاد ناشی از پارگی پلاک است. با وجود این که مکانیسم های درگیر در پارگی پلاک به طور کامل درک نشده است، اما روی نقش مهم فاکتورهای بیومکانیکی از قبیل بارهای مکانیکی در تشکیل، پیش رفت و پارگی پلاک اتفاق نظر وجود دارد. از این رو در این مطالعه اثرات بیومکانیکی تغییر در ماهیت پلاک از لیپیدی به کلسیفه و نیز تغییرات ضخامت پوشش فیبری پلاک مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه ی مقطع یک شریان کرونر مبتلا به آترواسکلروز از تصاویر هیستولوژی استخراج شده و در راستای محور شریان به صورت سه بعدی شبیه سازی شده است. در این شبیه سازی ها از تابع انرژی کرنشی هولزاپفل به عنوان یک مدل ریزساختاری کارامد برای توصیف رفتار مکانیکی رگ و پوشش فیبری پلاک بهره گرفته شده است تا جهت گیری فیبرهای کلاژن نیز در رفتار مکانیکی قابل مشاهده باشد. با توجه به نامتقارن بودن مقطع عروق مبتلا به آترواسکلروز، برای اعمال دقیق جهت گیری فیبرهای کلاژن از در نظر گرفتن رگ به صورت استوانه اجتناب شده و به کمک سیستم مختصات گسسته راستاهای محیطی، محوری و شعاعی برای هر المان به صورت جداگانه ایجاد گردیده است. با کلسیفه شدن و نزدیک شدن خواص مکانیکی پلاک به دیواره ی سالم، به نظر می رسد که پلاک به پایداری بیش تری رسیده و توزیع تنش یک نواخت تری را در مجاورت خود ایجاد می کند. از طرف دیگر ضخامت پوشش فیبری پلاک برای مهار تمرکز تنش در اطراف هسته ی نرم پلاک نقش بسیار مهمی داشته و بیشینه ی تنش ها را به سایر نواحی مقطع رگ منتقل می کند. دو پارامتر مورد بررسی، اطلاعات مفیدی از توزیع بارهای مکانیکی در اطراف ضایعه ی آترواسکلروز و نواحی خطر ارایه می دهند. به کمک این شبیه سازی های ریزساختاری می توان پاسخ های بافت زنده از قبیل تقویت و تضعیف ساختار فیبری ماتریس خارج سلولی و روند ایجاد یک هموستاز جدید را از نظر بیومکانیکی ارزیابی نمود.
    کلیدواژگان: آترواسکلروز، پارگی پلاک شریانی، تحلیل تنش، تابع انرژی کرنشی هولزاپفل، جهت گیری فیبر کلاژن، روش اجزای محدود
  • حسین میرزائی، غزاله گرایلی*، فاطمه سیدرضایی، علی کاظمیان صفحات 23-32
    در رادیوتراپی هنگامی که حجم هدف پیچیده است از چندین میدان پرتویی برای پوشش دهی بافت سرطانی استفاده می شود. از این رو انطباق میدان های مجاور و به حداقل رساندن تابش دهی به بافت های سالم از اهداف مهم رادیوتراپی است. هدف از این مطالعه، ارایه ی یک روش کلی برای تطابق میدان های پرتویی مجاور و هم چنین بررسی این روش در تکنیک های درمانی از قبیل پرتودهی مغزی نخاعی، پرتودهی پستان فوق ترقوه ای با میدان کامل و میدان نیمه است. در این روش یک سیستم متعامد راست گرد که مرکز آن در ایزوسنتر بوده و هم چنین دو میدان فرضی با نام های میدان شماره ی یک و میدان شماره ی دو در نظر گرفته شده است. سپس با استفاده از روش های ارایه شده، زاویه های محدود کننده، تخت، گانتری و هم چنین اندازه ی دهانه ی محدود کننده برای هر دو میدان فرضی جهت تطابق بین صفحات کناری آن ها محاسبه شده است. مقایسه ی نتایج به دست آمده با سیستم طراحی درمان نشان می دهد که تکنیک پرتودهی مغزی نخاعی فقط در اندازه گیری زاویه ی محدود کننده دارای خطا بوده که مقدار آن برابر با 198/0 درصد اندازه گیری شده است. بیش ترین خطای به دست آمده در دو تکنیک فوق ترقوه ای با میدان کامل و نیمه در محاسبه ی اندازه ی دهانه ی محدود کننده ی میدان فوق ترقوه ای حاصل شده که به ترتیب برابر با 05/21 و 6/18 درصد محاسبه شده است. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده می توان از این روش جهت بهبود تطابق میدان ها در تمام حالت هایی که از میدان های درمانی مجاور هم استفاده می شود، با میزان خطای قابل قبول و هم چنین بدون تغییر در اندازه ی میدان استفاده کرد تا توزیع دوز یکسان حاصل شود.
    کلیدواژگان: انطباق میدان های مجاور، سیستم طراحی درمان، پرتودهی پستان، پرتودهی فوق ترقوه ای، پرتودهی جمجمه
  • امین محمدیان*، اکرم قربعلی، مریم اسدالله تویسرکانی، راضیه کاوه، کیان شاهی صفحات 33-50
    تحلیل گران مصاحبه‏ به تشخیص فریب موضوعی نیاز دارند که زمینه ی ارایه ی راه کارهایی برای توانمندسازی آن ها را فراهم کرده است به طوری که می توان از طریق پایش فعالیت‏های ناآشکار، گنگ و یا متناقض سوژه حین مصاحبه، به شخص خبره و تحلیل‏گر مصاحبه کمک کرد. این مطالعه با هدف ترکیب اطلاعات کمی و کیفی در جهت کمک به بهبود تشخیص فریب انجام شده است. بدین منظور در کنار بهره‏گیری از ظرفیت روش‏های تحلیل کلامی و غیرکلامی، از فناوری‏ تصویربرداری حرارتی و روش‏های نوین تحلیل پویایی بروز الگوهای حرارتی کمک گرفته شده است تا به بهبود تشخیص آگاهی مخفی شده در افراد کمک کند. سپس بر اساس طراحی انجام شده، دادگانی شامل 48 فرد راست گو و دروغ گوی شرکت کننده در یک سناریوی ساختگی تهیه شده است. در ادامه با استفاده از دو شیوه ی کیفی تحلیل اطلاعات کلامی و غیرکلامی شامل تحلیل محتوای معیار مدار (CBCA) و مصاحبه ی تحلیل رفتار (BAI) به تشخیص افراد دروغ گو و راست گو  پرداخته‏ شده و در تکمیل نتایج به دست آمده بر مبنای این دو روش، با به کارگیری روش تحلیل ارتباطات موثر، تحلیل شبکه ی فیزیولوژیک ارتباط بین نواحی مختلف چهره در تصاویر حرارتی افراد انجام شده است. در نتیجه ی ترکیب اطلاعات کمی و کیفی، دقت نهایی تشخیص افراد از متوسط 61/73 به 17/79 درصد افزایش پیدا کرده است. بررسی تحلیل‏ توافقی بین روش‏ها توسط ضریب کاپا و تحلیل اطلاعات ماتریس آشفتگی بیان گر وجود اطلاعات مکمل در روش‏های مختلف کمی و کیفی جهت بازشناسی آگاهی مخفی شده در افراد است.
    کلیدواژگان: آگاهی مخفی شده، ارتباطات موثر، تصاویر حرارتی، تحلیل رفتاری کلامی و غیرکلامی
  • محمدرضا نظری، محمدرضا دلیری*، علی مطیع نصرآبادی صفحات 51-62

    توجه بینایی به عنوان یک فاکتور شناختی در پردازش اطلاعات ذهنی مرتبه ی بالاتر که در مغز اتفاق می افتد، نقشی اساسی دارد و بر فعالیت مغزی نواحی مختلف قشر بینایی اثرگذار است. در میان ثبت های مختلف مغزی، سیگنال پتانسیل میدانی محلی به دلیل ثبات، استحکام و محتوای فرکانسی، در مطالعات ساختار مغز، فرایندهای شناختی و سیستم های BCI مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین استخراج و تفسیر اطلاعات سیگنال LFP در طول توجه بینایی یکی از مسایل مهم برای کنترل فعالیت های شناختی است. امروزه تزویج متقابل فرکانس به عنوان یکی از استراتژی های کدگذاری اطلاعات در مغز مطرح است که می تواند نقش مهمی در ادراک، حافظه و توجه داشته باشد. با این حال نقش عمل کردی آن به منظور رمزگشایی توجه بینایی با استفاده از LFP کم تر مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش رمزگشایی توجه بینایی با استفاده از LFP ثبت شده از ناحیه ی تمپورال میانی مغز میمون مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از ویژگی های تزویج فاز-فاز و فاز-دامنه و الگوریتم های یادگیری ماشین بهره گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که با ویژگی های بهینه ی انتخاب شده و طبقه بند ماشین بردار پشتیبان، بهترین عمل کرد رمزگشایی حاصل شده است (36/90%). هم چنین از میان ویژگی های انتخاب شده، تزویج گاما-دلتا، گاما-آلفا و بتا-دلتا حاوی بیش ترین اطلاعات شناختی و موثرترین ویژگی ها در بهبود عمل کرد رمزگشایی توجه بینایی می باشند. نتایج نشان می دهد که تزویج بین باندهای فرکانسی سیگنال های LFP حاوی اطلاعات قابل توجهی در حوزه ی توجه بینایی است و می تواند جایگزین مناسبی برای ویژگی های زمان-فرکانس سیگنال های مغزی در سیستم های BCI شناختی باشد.

    کلیدواژگان: رمزگشایی توجه بینایی، پتانسیل میدانی محلی، تزویج متقابل فرکانس، ماشین بردار پشتیبان
  • الهام محمدی، عباس نصیرایی مقدم* صفحات 63-74
    تصویربرداری زمان واقعی MRI با استفاده از اخذ شعاعی با نرخ نمونه برداری پایین می تواند برای ارزیابی های دینامیک قلب به کار گرفته شود. چالش اساسی در این کار وجود آرتیفکت های شدید در بخش پیرامونی تصویر در نرخ های بالای کاهش نمونه برداری است. در این پژوهش به منظور بهبود کیفیت بصری نواحی پیرامونی تصاویر، رویکرد جدیدی برای اخذ اطلاعات تصاویر متوالی، با ثبت داده روی یک مسیر شعاعی چرخش یافته در فضای فرکانس مکانی ارایه شده است. بر این اساس با ترکیب اطلاعات اخذ شده ی فریم های متوالی، امکان بازسازی تصاویر با رزولوشن مکانی بالا و پایین فراهم شده است. در رویکرد پیشنهادی، مشخصا به دلیل به کارگیری روش بازسازی تبدیل فوریه ی قطبی می توان از تصاویر بازسازی شده با دو رزولوشن مختلف به منظور کاهش آرتیفکت های بصری ناشی از نمونه برداری پایین استفاده کرد. در این مقاله به طور خاص برای افزایش کارایی و دقت اندازه گیری حرکت چرخش بطن چپ، از این روش پیشنهادی برای تصویربرداری زمان واقعی تشدید مغناطیسی نشان گذاری شعاعی استفاده شده است. بر اساس نتایج شبیه سازی، معیار شباهت ساختاری تصاویر از 6/0 به 8/0 بهبود یافته است. هم چنین در ثبت داده ی زمان واقعی با رزولوشن زمانی 46 میلی ثانیه برای افراد سالم نیز نشان داده شده که در عین حال که رزولوشن زمانی اطلاعات چرخشی به خوبی حفظ شده ، تصاویر با کیفیت بصری مطلوبی نیز بازسازی شده است.
    کلیدواژگان: چرخش بطن چپ، تصویربرداری زمان واقعی، رزولوشن زمانی، نشان گذاری شعاعی، اخذ شعاعی، بازسازی تبدیل فوریه ی قطبی
  • محمدداود خلیلی، وحید ابوطالبی*، حمید سعیدی سورک صفحات 75-94

    مغز انسان جزو شبکه های پیچیده و ناهمگن محسوب می شود و سیگنال های مغز حاوی اطلاعات زیادی هستند، از این رو محققان این حوزه همواره درصدد یافتن راه حل هایی مناسب برای انتخاب ویژگی های معنادار و کاهش بعد مناسب این اطلاعات هستند تا به طبقه بندی بهتر منجر گردد. دو مورد از ابزارهای نوین برای پردازش سیگنال های مغزی، پردازش سیگنال روی گراف (GSP) و روش های فراابتکاری و تکاملی هستند. در روش پیشنهادی این مقاله، دو ساختار هندسی و ترکیبی برای گراف مغز در نظر گرفته شده که در ساختار ترکیبی، وزن یال ها، ترکیب وزن دار دو معیار فاصله ی هندسی و همبستگی است. به منظور کاهش بعد گرافی، از معیار درجه ی وزن دار و ترکیب روش کاهش کرون با تبدیل فوریه روی گراف (KG) استفاده شده تا به نحو مناسبی اطلاعات تمام ریوس گراف در ریوس منتخب حفظ گردد. استخراج ویژگی توسط تخمین لدویت-وولف و روش نگاشت فضای مماسی انجام شده و برای کاهش بعد ویژگی های مستخرج، از روش تحلیل مولفه های اصلی (PCA) و انتخاب ویژگی بر اساس تکامل تفاضلی (DE) استفاده شده است. ویژگی های منتخب به چندین طبقه بندی کننده‎ی معروف حوزه ی یادگیری ماشین داده شده اند . برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی، از دادگان IV-a مسابقات III-BCI بهره گیری شده است. نتایج نشان می دهد که میانگین صحت طبقه بندی روش پیشنهادی KG-PCA با طبقه بندهای ماشین بردار پشتیبان با تابع پایه شعاعی (SVM-RBF) و درخت تصمیم (DT)، در گراف ساختاری و گراف ساختاری-عملکردی، نسبت به روش G-PCA در مطالعات پیشین، بالاتر بوده و طبقه بند DT به میانگین درصد صحت 17/1 15 ±/91 دست یافته است. همچنین طبق نتایج به دست آمده، عملکرد روش پیشنهادی KG-DE در مقایسه با KG-PCA نیز بهتر بوده و در بهترین حالت، متوسط درصد صحت طبقه بند SVM-RBF برابر با 27/1 50 ±/95 به دست آمده است.

    کلیدواژگان: الکتروانسفالوگرام، واسط مغز-رایانه، پردازش سیگنال روی گراف، کاهش کرون، تکامل تفاضلی
|
  • Marzie Alirezaei Alavijeh, Ali Maleki * Pages 1-9
    Nowadays, brain-computer interface system based on steady-state visual evoked potentials is increased due to advantages such as accepted accuracy and minimal need for user training. Despite these benefits, the unwanted noise that affects SSVEP is one of the issues that can reduce the efficiency of such systems. This paper uses the EMD algorithm in the initial phase and CCA or LASSO for the recognition of the stimulation frequency. In the first step, the EMD algorithm is applied so that non-stationary SSVEP signal breaks into oscillating functions and meaningful information are extracted. Among the IMFs obtained from the EMD method, only IMFs whose amplitude of the frequency spectrum in the frequency ranges corresponding to the excitation is higher were selected. With this selection, noisy signals and unprofitable information can be omitted. In the proposed method, two CCA and LASSO diagnostic methods were performed on the sum of selected signals to identify the frequency of stimulation. The simulation results show the recognition accuracy of 81.76% and 82.26% for the proposed method EMD-CCA and EMD-LASSO, respectively. While detection accuracy is 78.10% and 78.72% for conventional methods of CCA and LASSO.
    Keywords: Brain-Computer Interface, Steady-State Visual Evoked Potentials, Empirical Mode Decomposition, Canonical Correlation analysis
  • Hadi Taghizadeh *, Faezeh Amini Pages 11-21
    Atherosclerosis, a common cardiovascular disease, is among the leading causes of death. Many of the heart attacks results from ruptured atherosclerotic lesion and emboli formation. Then, the susceptibility of the lesion is a key factor in preventing negative outcomes of the rupture. Mechanisms of plaque rupture are under debate. However, a general agreement on the bold contribution of hemodynamic factors including the blood pressure is established. In the current study, biomechanical impacts of plaque calcification procedure and the changed thickness of fibrous cap were investigated. To do so, a cross-section of the constricted coronary artery is reconstructed from the histological images and extruded in the axial direction of the artery to produce the three dimensional configuration of the coronary model. Holzapfel strain energy density function is utilized for mechanical description of the arterial tissue and the fibrous cap which enables us to adopt collagen fiber orientation into the mechanical model. Furthermore, since the constricted vessel configuration is asymmetrical, instead of simplified cylindrical coordinates for collagen orientation, a discrete coordinate system is assigned to every element and respective circumferential, axial and radial directions were assigned. With calcification, plaque is more stable and produces monotonic stress patterns in its vicinity. Also, the fibrous cap thickness plays an important role as a barrier to inhibit stress concentration from soft lipid core and disturb the mechanical loads to the neighboring regions. These two parameters, provide useful insight on mechanical load distribution around an atherosclerotic lesion and the pathway of arterial tissue toward a new homeostasis.
    Keywords: Atherosclerosis, Plaque rupture, Stress analysis, Holzapfel strain energy, Collagen fiber orientation, finite element analysis
  • Hossein Mirzaei, Ghazale Geraily, *, Fatemeh Seyyedrezaei, Ali Kazemian Pages 23-32
    In radiotherapy treatments, there are some situations where the shape of the target volume is complicated, so multiple radiation fields are used to cover the whole tumoral tissue. Therefore, adjusting adjacent fields and minimizing radiation dose to healthy tissues is an important goal in radiotherapy. The aim of this study is to introduce a general mathematical solution for matching adjacent radiation fields and also to evaluate this solution in therapeutic techniques such as Craniospinal irradiation and breast with a supraclavicular full-field and half-field irradiation. This method considers a right-handed system with its center located in the isocenter and two hypothetical fields named field number one and field number two. Then, the angles of collimators, couch, gantry, and the jaw aperture for both hypothetical fields are calculated to match between their side plates using the presented methods. Comparison of the measurements with the treatment planning system shows that the Craniospinal radiotherapy technique has an error only in measuring the collimator angle; this error is 0.198%. The maximum errors were obtained in two supraclavicular techniques with full- and half-field in calculating the size of the jaw aperture of the supraclavicular field, which were 21.05% and 18.6%, respectively. In conclusion, according to the results, this method can improve the field alignment in all cases where adjacent treatment fields are used, with the acceptable error rate and without changing the field size, to achieve the same dose distribution.
    Keywords: Matching adjacent fields, Treatment planning system, Breast irritation, Breast supraclavicular irritation, Cranial irritation
  • Amin Mohammadian *, Akram Ghorbali, Maryam Asadolah Tooyserkani, Razieh Kaveh, Kian Shahi Pages 33-50
    The interview analyst’s need to detect deception is a topic that has provided the conditions for providing solutions to empower them. So that, the experts and interview analysts can be assisted by automatically monitoring the subject's unsalient, unknown, or counterintuitive activities during the interview. The aim of this study was to combine quantitative and qualitative information to help improve the detection of deception. For this purpose, in addition to using the capacity of verbal and non-verbal analysis methods, thermal imaging technology and new methods of spatiotemporal analysis of the thermal patterns have been used to detect concealed information in individuals. Then, based on the study design, the database consisting of 48 truth-tellers and liars who participated in a mock scenario was collected. Then, two qualitative methods of verbal and non-verbal information analysis, including standard criteria-based content analysis (CBCA) and behavioral analysis interview (BAI) scoring, were used to identify liars and truth-tellers. In order to complete the obtained results based on these two methods, using effective connectivity analysis method, physiological network analysis of communication between different areas of the face was performed in thermal images of individuals. As a result of combining quantitative and qualitative information, the final accuracy of individuals' diagnosis increased from an average of 73.61% to 79.17%. The investigation of the agreement analysis between methods by kappa coefficient and analysis of confusion matrix information indicated the existence of complementary information in various quantitative and qualitative methods to identify concealed information in individuals.
    Keywords: Concealed information, Effective Connectivity, Thermal image, Verbal, nonverbal behavioral analysis
  • MohammadReza Nazari, MohammadReza Daliri *, Ali Motie Nasrabadi Pages 51-62

    Visual attention as a cognitive factor plays a significant role in the processing of higher-order mental information that happens in the brain and affects brain activity in various areas of the visual cortex. Among the various recording systems, local field potentials, due to their stability, robustness, and frequency content have received interest in brain structure and cognitive processing research, as well as brain-computer interface (BCI) systems. Hence, the extraction and interpretation of information from local field potential (LFP) signals during visual attention has been considered to control cognitive systems. Cross-frequency coupling (CFC) as one of the information encoding strategies in the brain plays a functional role in perception, working memory, and visual attention tasks. However, the role of CFC as informative features for spatial attention decoding has not been adequately investigated. This paper aims to examine spatial attention decoding using LFP signals recorded from the monkey middle temporal area (MT). For this purpose, phase-phase and phase-amplitude coupling features and machine learning algorithms have been employed. The results show that the highest decoding performance was achieved by applying selected optimal features and the support vector machine classifier (90.36%). Moreover, among the selected features, gamma-delta, gamma-alpha, and beta-delta coupling contain the most cognitive information and the most effective features to improve the decoding performance of spatial attention in the visual system. Generally, the results suggest that cross-frequency coupling of LFP signals contains significant information in spatial attention tasks, and can be used as a suitable alternative to the time-frequency features of brain signals in cognitive BCI systems.

    Keywords: Visual attention decoding, Local Field Potential, Cross-frequency coupling, Support Vector Machine
  • Elham Mohammadi, Abbas Nasiraei Moghaddam * Pages 63-74
    Real-time MRI using highly undersampled radial acquisition can be used for dynamic assessments of the heart. The main challenges, however, are the presence of severe undersampling artifacts in the periphery of the images. In this study, to improve the visual quality of the final real-time images, a new method for the acquisition of successive frames based on a radial trajectory with the turned arrangement is presented. Accordingly, by combining the information obtained from successive frames, it is possible to reconstruct images with high and low spatial resolution. In the proposed method, specifically due to the use of the Polar Fourier Transform reconstruction method, reconstructed images with two different resolutions can be combined to reduce the visual effects of undersampling artifacts. In this paper, the proposed method has been used especially for the real-time radially tagged images to increase the efficiency and accuracy of measuring left ventricular rotation motion. According to the simulation results, the structural similarity measure is improved from 0.6 to 0.8. Real-time imaging with a time resolution of 46 ms of healthy individuals also shows that while the temporal resolution of the rotational information is well preserved, the visual quality of images is improved.
    Keywords: Left ventricle rotation, Real-time imaging, Temporal resolution, Radial tagging, Radial acquisition, Polar Fourier Transform
  • MohammadDavood Khalili, Vahid Abootalebi *, Hamid Saeedi Sourck Pages 75-94

    The human brain is one of the most complex and heterogeneous networks, and brain signals contain a lot of information, so researchers in this field are always looking for proper solutions to select meaningful features and reduce the dimension of this information appropriately to lead to better classification. Two of the new tools for brain signal processing are Graph Signal Processing (GSP) and Meta-heuristic and Evolutionary methods. In this paper, a geometric structure and a mixed structure are considered for the brain graph and the weights of the edges in the mixed structure are calculated by a combination of two measures: geometric distance and correlation. To reduce the graph dimension, the weighted degree metric and a combination of the Kron reduction method and Graph Fourier Transform (KG) are used to properly preserve the information of all vertices of the graph into the selected vertices. Feature extraction is performed by Ledoit-Wolf shrinkage estimation and Tangent Space Mapping (TSM) method. For dimension reduction of extracted features, Principal Component Analysis (PCA) method and feature selection based on Differential Evolution (DE) are used. The selected features are given to several well-known machine learning classifiers. To evaluate the performance of the proposed method, dataset IVa from BCI Competition III has been used. The results show that the average classification accuracy of the proposed KG-PCA method with SVM-RBF and DT classifiers, in the structural graph and the functional-structural graph, is higher than the G-PCA method expressed in previous studies, and the DT classifier has achieved an average accuracy of 91.15 ± 1.17. Also, according to the obtained results, the performance of the proposed KG-DE method has been better compared to KG-PCA and in the best case, the average accuracy of the SVM-RBF classifier is equal to 95.50 ± 1.27.

    Keywords: Electroencephalogram, Brain-Computer Interface, Graph Signal Processing, Kron Reduction, Differential Evolution