• ورود کاربران دانشگاهی

  • ثبت نام(مطالعه آنلاین پایان نامه ها)

  • کاربر مهمان
    چهار شنبه 29 شهریور 1396| 54.162.181.75 :Your IP

    سامانه دسترسی به پایان نامه های دانشگاه اصفهان



    عنوان :
    ارزیابی الگوی فضایی تحریک فیبرهای عصبی با جریان های تداخلی از طریق یک مطالعه ی مبتنی بر شبیه سازی
    انتشارات : دانشگاه اصفهان
    سال :1392
    زبان : Persian
    شماره سند : 10910
    موضوع :مهندسی پزشکی گرایش بیوالکتریک
    پژوهشگر : مهسا آقا رضایی قینانی
    توصیفگر لاتین : Electrotherapy ? Simulation of electrical stimulation ? Nerve fiber ? Interferential current ? Amplitude modulation
    توصیفگر فارسی : الکتروتراپی ◄ شبیه سازی تحریک الکتریکی ◄ فیبر عصبی ◄ جریان تداخلی ◄ مدولاسیون دامنه
    دانشکده : دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی پزشکی
    مقطع : کارشناسی ارشد

    استاد راهنما : امین مهنام
    استاد مشاور :
    سال دفاع : 1392
    شماره رکورد : 10910
    شماره راهنما : BIOMED2 19
    فهرست : فهرست مطالب
    عنوان صفحه

    فصل اول: مقدمه 1
    فصل دوم: پیش زمینه 4
    2-1- مقدمه 4
    2-2- معرفی جریان¬های تداخلی و کاربردهای آن 4
    2-2-1- پیشینه¬ی تاریخی 5
    2-2-2- تعریف جریان¬های تداخلی 5
    2-2-3- تداخل 5
    2-2-4- جریان¬های متناوب با فرکانس متوسط 7
    2-2-5- مدولاسیون دامنه 9
    2-2-6- عمق مدولاسیون 10
    2-2-7- روش¬های تولید جریان تداخلی 11
    2-2-8- جریان دریافت شده توسط فیبر عصبی 19
    2-2-9- مقایسه¬ی جریان تداخلی حقیقی و از پیش مدوله شده 21
    2-2-10- علت استفاده از دو جریان متناوب با فرکانس متوسط به جای یک جریان فرکانس¬پایین 22
    2-2-11- کاربردهای جریان تداخلی 23
    2-3- اثرات فیزیولوژیک جریان¬های متناوب بر هدایت فیبرهای عصبی 30
    2-3-1- پدیده جمع 30
    2-3-2- خستگی فرکانس بالا 31
    2-3-3- پدیده¬ی آتش چندگانه 31
    2-3-4- انسداد هدایت عصب 32
    2-4- انواع مختلف فیبرهای اعصاب محیطی 35
    2-4-1- فیبرهای نوع A 36
    عنوان صفحه
    2-4-2- فیبرهای نوع B 38
    2-4-3- فیبرهای نوع C 39
    2-5- مدل MRG برای فیبرهای عصبی مایلین¬دار پستانداران 40
    2-5-1- ویژگی¬های خاص مدل MRG 40
    2-5-2- مشخصات هندسی و الکتریکی مدل MRG 41
    2-5-3- معادلات جریان¬های یونی در مدل MRG 43
    فصل سوم: مروری بر کارهای گذشته 47
    3-1- مقدمه 47
    3-2- بررسی نفوذ و انتشار جریان تداخلی در بافت¬های مختلف 47
    3-3- تأثیر جریان¬های تداخلی مختلف بر روی آستانه¬ی تحریک اعصاب 51
    3-4- مقایسه¬ی جریان¬های تداخلی حقیقی و جریان¬های تداخلی از پیش مدوله شده 55
    3-5- پارامترهای بهینه برای تحریک با جریان¬های متناوب 56
    3-6- مطالعات کمی مبتنی بر شبیه¬ سازی 61
    3-7- جمع¬بندی 62
    فصل چهارم: شبیه¬ سازی¬ها در محیط همگن نامحدود و نتایج حاصل 65
    4-1- مقدمه 65
    4-2- روش کار 66
    4-3- بحث و نتایج 69
    4-3-1- اثر موقعیت فیبر بر پاسخ آن به تحریک 69
    4-3-2- رفتار فیبر وقتی 10 گره از آن در راستای شعاعی و بقیه در راستای محور استوانه است 77
    4-3-3- رفتار فیبر وقتی از صفحه¬ی الکترودها شروع می¬شود 78
    4-3-4- بررسی اثر تغییر زاویه¬ی بین محورهای تحریک 79
    4-3-5- اثر فرکانس مدولاسیون دامنه 84
    4-3-6- اثر فرکانس حامل 85
    عنوان صفحه
    4-3-7- اثر تغییر قطر فیبر بر نتایج 87
    4-4- جمع¬بندی 87
    فصل پنجم: شبیه سازی¬ها در محیطی با مشخصات هدایتی بافت زنده و نتایج حاصل 89
    5-1- مقدمه 89
    5-2- روش کار 90
    5-2-1- مشخصات هندسی بافت شبیه سازی شده 91
    5-2-2- مشخصات هدایت الکتریکی بافت شبیه سازی شده 94
    5-2-3- توزیع پتانسیل به ازای تزریق جریان واحد 95
    5-2-4- مشخصات فیبرهای حسی و حرکتی مورد تحریک 96
    5-3- بحث و نتایج 97
    5-3-1- تحریک انتخابی یک فیبر حرکتی هم¬زمان با مسدود شدن فیبر حسی 97
    5-3-2- بررسی الگوی مکانی فیبرهای حسی و حرکتی در پاسخ به تحریک 100
    5-3-3- اثر عمق بر آستانه¬ی تحریک فیبرهای حرکتی 108
    5-3-4- مقایسه¬ی جریان تداخلی حقیقی و جریان تداخلی از پیش مدوله شده 109
    5-3-5- اثر شکل موج تحریک 110
    5-3-6- اثر فرکانس مدولاسیون 110
    5-4- جمع¬بندی 114
    فصل ششم: جمع¬بندی 116
    6-1- مقدمه 116
    6-2- مروری بر نتایج این مطالعه 117
    6-2-1- نتایج شبیه سازی در محیط همگن و نامحدود 117
    6-2-2- نتایج شبیه سازی در محیطی با مشخصات هدایتی بافت زنده 122
    6-3- پیشنهادات 124
    فهرست مراجع ...............................................................................................................................................................................126


    چکیده :
    چکیده جریان¬های تداخلی یکی از محبوب¬ترین جریان¬های مورد استفاده در الکتروتراپی است و کاربردهای بسیار متنوعی دارد. با وجود این محبوبیت بالینی، مطالعات تجربی و آزمایشگاهی محدودی وجود دارد که به طور دقیق به بررسی مکانیزم تحریک با این جریان¬ها و ارزیابی تأثیر پارامترهای تحریک پرداخته باشند. این تحقیق قصد دارد تا از طریق یک مطالعه¬ی مبتنی بر شبیه سازی، به ارزیابی الگوی فضایی تحریک فیبرهای عصبی توسط جریان¬های تداخلی بپردازد. به این منظور ابتدا با استفاده از نرم¬افزار NEURON، مدل MRG که یک مدل بسیار دقیق از فیبر عصبی مایلین¬دار است، پیاده سازی شد و اثر تحریک خارج سلولی در یک محیط همگن و نامحدود مورد بررسی قرار گرفت. در این محیط، الگوی فعالیت فیبرهای عصبی در محل¬های مختلف نسبت به الکترودهای تحریک، اثر تغییر زاویه¬ی بین محورهای تحریک، اثر فرکانس¬های مدولاسیون مختلف بر الگوی فعالیت فیبر و نیز اثر فرکانس حامل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی¬ها نشان داد، در راستای محورهای تحریک، نزدیک به سطح، فیبر پس از مدت کوتاهی از آغاز تحریک مسدود می¬شود. این در حالی است که فیبرهای عمیق¬تر در پاسخ به تحریک به صورت پیوسته فعال می¬شوند. نتایج پیشنهاد می¬کند، چنانچه هدف، تحریک یک بافت عمقی باشد، قرار دادن محورهای تحریک در زاویه¬ی 45 ¬نسبت به هم، یا قراردن آن¬ها به طور موازی، نسبت به محورهای تحریک متعامد، بهینه¬ و مناسب¬تر است زیرا کاهش آزردگی بیمار در اثر اعمال جریان را سبب می¬شود. بررسی اثر فرکانس مدولاسیون نشان داد، مطابق با نظریات کلاسیک، فرکانس مدولاسیون، تعیین¬کننده¬ی فرکانس آتش شدن فیبر عصبی است و بر الگوی فعالیت فیبر نیز اثر گذار است. بررسی اثر فرکانس حامل پیشنهاد کرد، استفاده از فرکانس¬های حامل کوچک¬تر بهینه و مناسب¬تر است. زیرا ضمن آن که تغییری در الگوی فعالیت فیبر ایجاد نمی¬کند، سبب می¬شود فیبر با جریان¬های کوچک¬تری فعال گردد، که این هم خطر آسیب به بافت و هم آزردگی بیمار در اثر اعمال یک جریان الکتریکی با شدت بالا را کاهش می¬دهد. پس از انجام شبیه¬ سازی¬ها در محیط همگن و نامحدود، تحریک الکتریکی فیبرهای عصبی در یک محیط ناهمگن و محدود که دارای مشخصات هدایتی بافت زنده است، شبیه سازی شد. به این منظور از مدل MRG در نرم¬افزار NEURON برای مدلسازی فیبر عصبی مورد تحریک و از ماژول AC/DC در نرم¬افزار COMSOL Multiphysics برای یافتن توزیع پتانسیل ناشی از اعمال تحریک استفاده گردید. در این قسمت، الگوی مکانی فعالیت فیبرهای حسی و حرکتی در پاسخ به جریان تداخلی، اثر عمق بر آستانه¬ی فعال شدن فیبر و نیز اثر شکل موج تحریک (سینوسی، مربعی متقارن و مربعی نامتقارن) مورد بررسی قرار گرفت. هم¬چنین جریان تداخلی حقیقی و جریان تداخلی از پیش مدوله شده با هم مقایسه شدند. نتایج حاصل از شبیه¬سازی¬ها نشان داد، می¬توان با اعمال جریان تداخلی بر روی سطح پوست، به طور انتخابی فیبرهای حرکتی واقع در بافت عمقی را فعال و به طور هم-زمان فیبرهای حسی که از زیر الکترودهای تحریک می¬گذرند را مسدود کرد. این نتیجه می¬تواند ادعاهای سنتی مبنی بر قابلیت استفاده از جریان تداخلی برای تحریک بافت عمقی و کم¬تر بودن آزردگی ناشی از اعمال این جریان را تا حدی توجیه کند. با افزایش عمق، آستانه¬ی فعال شدن فیبر افزایش یافت. هم¬چنین در یک عمق مشخص، آستانه¬ در مکان¬هایی بیشینه بود. مقایسه¬ی جریان تداخلی حقیقی و جریان تداخلی از پیش مدوله شده، پیشنهاد کرد که احتمالاً این دو جریان از نظر عمق نفوذ با هم تفاوتی ندارند. اما مسدود شدن فیبر حسی با اعمال جریان تداخلی حقیقی تا حدی توانست، ادعای کم¬تر بودن آزردگی اعمال این جریان را در مقایسه با جریان تداخلی از پیش مدوله شده، توجیه کند. بررسی اثر شکل موج توصیه کرد که در تحریک تداخلی از میان سه شکل موج سینوسی، مربعی متقارن و مربعی نامتقارن، استفاده از جریان مربعی نامتقارن بهینه¬تر است، زیرا با کاهش بار تزریقی، خطر آسیب به بافت را کاهش می¬دهد. کلمات کلیدی: الکتروتراپی، شبیه¬ سازی تحریک الکتریکی، فیبر عصبی، جریان تداخلی، مدولاسیون دامنه.

    چکیده انگلیسی :
    Abstract Interferential current (IFC) is one the most popular electrical currents used in electrotherapy. Despite its clinical popularity, there have been limited studies assessing its mechanism of action and claimed benefits. This project aims to evaluating the spatial pattern of the nerve fibers excitation in response to interferential current stimulation via a simulation study. For this purpose in the first, the MRG model that is a precise model of peripheral nerve fibers was implemented by using the NEURON software and the currents were applied in an infinite homogeneous medium. In this medium, the activation pattern of the fiber was studied for different fiber positions relative to the electrodes. The effect of the angle between the stimulation axes, the effect of different amplitude modulation frequencies and different carrier frequencies was also evaluated. The results showed, the fibers placed along the stimulation axes and near the surface, are blocked but the deeper fibers fire continuously in response to the stimulation. The results suggest that in the case of stimulating deep tissues, using of the stimulation axes in 45 degree related to each other or parallel stimulation axes is more efficient because it causes to decrease patient discomfort due to applying the stimulus current. The results showed, consistent with the traditional claims, the firing frequency of the nerve fibers is determined by the amplitude modulation frequency. The results of this study suggest that using of smaller carrier frequencies in IFC devices is more efficient because decreasing the risk of tissue damages and also patient discomfort caused by applying a high intensity current. The electrical stimulation of the nerve fibers in a finite inhomogeneous medium with electric properties of biological tissue was also simulated. The MRG model in NEURON software was used for modeling the stimulated fibers and the AC/DC module of the COMSOL Multiphysics software was used to find the electric potential distribution due to the stimulus currents. In this medium, the spatial activation pattern of the sensory and motor nerve fibers in response to interferential stimulation, the effect of depth on the excitation threshold, the effect of stimulus waveform (sinusoidal, symmetric and unsymmetric square waves) was assessed. True IFC and premodulated IFC were also compared with each other. The results showed by applying the interferential current, the motor fibers are selectively activated and the sensory fibers that pass beneath the electrodes are blocked. By increasing the depth, the excitation threshold was also increased and in a certain depth, thresholds were maximum at some places. True IFC and premodulated IFC had no difference in depth efficiency in terms of excitation threshold but the results can explain the claimed benefits of the Ture IFC to reduce patient discomfort. The results suggest in the interferential stimulation, using of unsymmetric square wave is more efficient because decreasing the risk of tissue damages by decreasing the injected electric charge. Keywords: Electrotherapy, Simulation of electrical stimulation, Nerve fiber, Interferential current, Amplitude modulation.


    کلید واژه ها :
    الکتروتراپی ◄ شبیه سازی تحریک الکتریکی ◄ فیبر عصبی ◄ جریان تداخلی ◄ مدولاسیون دامنه,Electrotherapy ◄ Simulation of electrical stimulation ◄ Nerve fiber ◄ Interferential current ◄ Amplitude modulation

    1392
    0

    صفحه اول : University of Isfahan Faculty of Engineering Department of Biomedical Engineering M.Sc. Thesis Simulation study of the spatial pattern of fiber activation in response to interferential currents stimulation Supervisor: Dr. Amin Mahnam By: Mahsa Agharezaee Ghaynani September 2013
    فصل اول : 1-3
    فصل دوم : 4-46
    فصل سوم : 47-64
    فصل چهارم : 65-88
    فصل پنجم : 89-115
    فصل ششم : 116-129