دانلود پایان نامه

HC05 و RS232 53
شکل 4-17: پياده سازي دماسنج LM35 با کمک پروتئوس 60
شکل 4-18: يک نمونه طراحي PCB با کمک Protel 61
شکل 4-19: ويولت مادر Haar 73
شکل 4-20: فلوچارت روند کاري تشخيص تشنج 78
شکل 4-21: معماري سيستم 79
شکل 5-1: مجموعه سيگنال ها در سه محور شتابسنج، (الف) تشنج، (ب) دويدن، (ج) بالا رفتن از پله، (د) پياده روي 85
شکل 5-2: ميانگين سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 87
شکل 5-3: واريانس سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 88
شکل 5-4: انرژي سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 89
شکل 5-5: توان سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 90
شکل 5-6: جذر ميانگين مربع سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 91
شکل 5-7: کشيدگي سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 92
شکل 5-8: آنتروپي سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 93
شکل 5-9: نرخ عبور از صفر سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 94
شکل 5-10: ميانگين تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 95
شکل 5-11: واريانس تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 96
شکل 5-12: انرژي تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 98
شکل 5-13: توان تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 99
شکل 5-14: جذر ميانگين مربع تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 100
شکل 5-15: کشيدگي تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 101
شکل 5-16: آنتروپي تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 102
شکل 5-17: نرخ عبور از صفر تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف 103
شکل 6-1: PCB ميکروکنترلر، ADC0804 و ماژول MMC 111
شکل 6-2: PCB شتابسنج، رسانايي پوست و بلوتوث 111
شکل 6-3: نصب سنسور تشخِص تشنج بر روي بازو 112
شکل 6-4: طرح PCB سنسور تشخيص تشنج 112

فصل اول :
کليات پژوهش

1ـ1 مقدمه
وقتي مغز بطور طبيعي كار كند يك سري امواج الكتريكي از خود ايجاد مـ?نمايد كه اين امواج مانند الكتريسيته در مسير اعصاب عبور مـ?كند. در حالت تشنج يك جرقه الكتريسيته ايجاد مي شود كه اين جرقه و طوفان الكتريكي بسته به محل خود در مغز، علائم، نوع تشنج و صرع را تعيين مـ?نمايد[1]. صرع يا epilepsy در نورولوژي به حالتي گفته مي‌شود که شخص، بدون عامل محرک خاصي مثل افت قند خون، تب، کمبود کلسيم و يا مواردي از اين دست، مکرراً دچار حملات تشنج شود. در کودکان و افراد جوان، صرع اغلب به ضربه زمان تولد، ناهنجاريهاي مادرزادي يا اختلالات ژنتيکي تاثير گذار بر مغز نسبت داده م?شود. در افراد ميانسال و سالمندان، سکتههاي مغزي، تومورها و بيماري عروق مغزي در اغلب موارد علل بروز صرع است[2]. صرع يکي از شايع ترين بيماريهاي عصبي مهم و خطرناک است، که تقريباً 60 ميليون نفر در جهان (نزديک به 1?) درگير اين مسئله هستند و 5/2 ميليون مورد جديد هر سال به اين آمار اضافه مـ?شود. براي 30-25? از بيماران، هيچ ترکيب درماني استاندارد (دارو يا جراحي) براي کنترل تشنج آنها وجود ندارد. اين بيماران از صرع مقاوم به درمان يا مقاوم به دارو رنج مـ?برند [3] [4].
در سراسر جهان، 10.5 ميليون کودک زير 15 سال مبتلا به صرع فعال تخمين زده مي شود، که در حدود 25 درصد از جمعيت کل بيماران صرعي مي باشند. از 3.5 ميليون نفر که سالانه دچار صرع مي شوند، 40 درصد کمتر از 15 سال هستند، و بيش از 80? آنان در کشورهاي در حال توسعه زندگي مي کنند. مطالعات مبتني بر جمعيت صرع در دوران کودکي نشان مي دهد نرخ بروز سالانه 61- 124 نفر در 100000 نفر در کشورهاي در حال توسعه، و 41-50 نفر در 100000 نفر در کشورهاي توسعه يافته مي باشد [5]. صرع شايع ترين اختلال عصبي دوران کودکي است. تقريبا نيمي از موارد صرع در دوران کودکي رخ مي دهد.کودکان مبتلا به صرع و والدين آنها با بسياري از مشکلات اجتماعي و رواني مواجه هستند. مشکلات جامعه پذيري، اضطراب، اختلال شناختي و اختلالات رفتاري به ترتيب در 39.8?، 45.8?، 49.4?، و 42.2? کودکان درگير با بيماري صرع ديده شد [6].
طبق آمار رسمي سايت صرع حدود 60 ميليون نفر در جهان مبتلا به صرع هستند که هر سال به طور متوسط بين 125000 تا 150000 به اين آمار افزوده مي شود و از اين تعداد در حدود 30% مربوط به کودکان است. يک نفر از بين 10 نفر، حداقل يکبار در طول زندگي دچار تشنج مي شود [7]. آمار افراد مبتلا به صرع در ايران در حدود 1 ميليون نفر اعلام شده است [8].
1ـ2 درمان صرع
تاکنون روشهاي درماني متعددي براي صرع پيشنهاد شده است، که در بيشتر موارد موثر بوده و به قطعيت م?توانند صرع را درمان کنند که در ادامه به آنها اشاره م?کنيم. يکي از روشهاي متداول، داروها هستند، بيش از دهها داروهاي ضد تشنج (AEDs1) براي درمان صرع در دسترس هستند. اين داروها به طور معمول به دنبال جلوگيري از توسعه تشنج با کاهش تحريک عصبي يا افزايش بازدارندگي هستند [9]. در روشي ديگر، افرادي که از نظر پزشکي مبتلا به نوعي از صرع مقاوم هستند، در بعضي موارد م?توانند براي جراحي کانديد شوند، البته اگر صرع آنها از نوع partial باشد. رژيم غذايي کتون زا (توليد كتون‌ها در بدن‌ در
اثر اكسيده‌ شدن‌ ناقص‌ مواد آلى‌ مثل‌ اسيدهاى چرب‌ و غيره‌) يکي ديگر از گزينه درماني است که عمدتاً در کودکان استفاده م?شود. در اين شيوه رژيم غذايي با چربي بالا طراحي شده است که تقليدي از اثرات بيولوژيکي در گرسنگي است، اما مکانيسم دقيق آن در مهار تشنج ناشناخته است [10].
1ـ3 انواع روشهاي شناسايي، پيش بيني و کنترل صرع
اگرچه بيشتر درمانها براي صرع قطعي هستند، اما هنوز هم درصد بسياري از بيماران هستند که به درمانهاي دارويي مقاوم بوده و براي عمل جراحي هم نمـ?توانند کانديد باشند. نگراني در مورد آسيب و يا حتي مرگ ناشي از تشنج، زندگي کساني که قادر به دستيابي به کنترل کامل تشنج نيستند را تحت الشعاع قرار م?دهد. علاوه بر اين، خطر مرگ ناگهاني در افراد مبتلا به صرع 24 برابر بيشتر در مقايسه با جمعيت عمومي است و پاتوفيزيولوژي مرگ ناگهاني و غير منتظره در صرع ياSUDEP2 همچنان نامشخص است [10]. در ابتدا روشهاي درماني به طور مختصر معرفي خواهند شد که به صورت داخلي و تحت عمل جراحي صورت م?گيرد. و در ادامه روشهاي خارجي بررسي خواهد شد که با کمک سنسورها علائم حياتي و تغييرات فيزيولوژيک را اندازه م?گيرند، و در پيش بيني صرع از آنها کمک گرفته مىشود.
1-4 ضرورت پژوهش
از آن جايي که درصد بالايي از بيماران مبتلا به صرع که دچار تشنج تونيک-کلونيک عمومي شدهاند، مستعد بروز حمله SUDEP هستند، ضروري است که به مدت طولاني امواج مغزي توسط دستگاه EEG3 کنترل شود تا از کارکرد درست اعضاء حياتي بدن مانند قلب (که اختلال در کار آن بيشترين عامل در SUDEP است) اطمينان حاصل کرد. اما اکثر بيماران تمايلي ندارند که به مدت طولاني در بيمارستان تحت مراقبت باشند و از طرف ديگر ممکن است زماني که حمله اتفاق مي افتد تحت مراقبت نبوده و نتوان شدت حمله را ثبت کرد، بنابراين براي بستري کردن بيمار نمىتوان تصميم درستي گرفت. اين پاياننامه به دنبال روشي هست که بدون دردسر و مشکل براي بيمار، و با استفاده از تکنولوژي موبايل و بيسيم او را در تمام ساعات شبانه روز، بدون بستري شدن در بيمارستان، تحت کنترل داشته باشد.
1-5 اهداف و سوالات پژوهش
مطالعات بسياري، در افراد مبتلا به صرع مقاوم، در بخش درمان و چگونگي تاثير آن بر کيفيت زندگي، در حوزه عملکرد جسمي، عاطفي / رفتاري، اجتماعي، و شناختي صورت گرفته است. اينها موضوعاتي هستند که منعکس کننده تاثير منفي صرع در کيفيت زندگي بيماران صرعي هستند که م?توان مهمترين آنها را به اين صورت نام برد: عدم اطلاع از وقوع آن، خطراتي که محيط ممکن است براي اين بيماران در اثر بروز حمله صرع به وجود آورد و مشکلات فيزيولوژيکي که بعد از حمله صرع ممکن است منجر به مرگ فرد شود. تمام اين ها عواملي هستند که به عنوان مانع براي تحصيل و حضور بيشتر در اجتماع م?باشند. کاربرد اين تحقيق در بخش مربوط به بيماري صرع م?باشد، تا با کنترل بيماران صرعي از خطر بروز حمله SUDEP جلوگيري کرده و در هر زمان و مکاني با صرف زمان و هزينه کمتر و کاهش استفاده از تجهيزات بيمارستاني و پزشک، اين افراد را تحت کنترل بيشتري داشته باشد.
سوالاتي که اين پاياننامه بايد به آن پاسخ دهد :
مهمترين معضلي که يک بيمار مبتلا به صرع و اطرافيان او را رنج مـ?دهد، بىخبري از زمان حملات صرع و بالتبع آن عدم آمادگي لازم در مواجه با آن است، سوالي که مطرح است اينکه امروز به مدد بهرهگيري از پيشرفت هاي فناوري موبايل، آيا بيماران صرع هم امکان اين را مي‏يابند که از طريق اين فناوري آمادگي خود را در مواجه با اين بيماري افزايش دهند؟
بدون صرف کردن زمان و هزينه اضافي، از آن جايي که تجهيزات بيمارستاني هزينه بالايي دارد و بيمار را مجبور م?کند در لحظاتي که دچار حمله صرع م?شود در مکان خاصي باشد، آيا م?توان از طريق فناوري موبايل به طور مداوم در تمام لحظات اين بيماري را کنترل کرد؟
آيا از مقالات و تحقيقات موجود در زمينه حسگرهاي بيسيم م?توان ابزاري براي اندازهگيري رسانايي پوست طراحي کرد؟
امکان مراحل ساخت اين ابزار در کشور ايران به چه صورتي است و آن را چگونه م?توان بومىسازي کرد؟
اين ابزار چگونه مىتواند به صورت بيسيم با تلفن همراه ارتباط برقرار کرده و يک سيستم سختافزاري و نرمافزاري موبايل براي نظارت بر بيماران صرع ايجاد نمايد؟
طراحي و پياده سازي الگوريتم ماشين بردار پشتيباني (SVM ) براي تشخيص تشنج بيماران صرعي در نرمافزار موبايل چگونه امکان پذير است؟
1-6 جنبه جديد بودن و نوآوري پژوهش
با طراحي و ساخت اين سنسور در کشور با وجود تحريم هاي گسترده ي موجود و هزينه هايي که براي خريد هر يک از قطعات سنسور پيشنهادي وجود دارد، م?توان قيمت تمام شده آن را پايين تر از هزينه موجود [10] [11] برآورد کرد. با استفاده از حسگر رسانايي پوست و فناوري آندرويد در گوشي هاي همراه، اين سيستم سختافزاري _ نرمافزاري موبايل، براي بيشتر افراد جامعه در دسترس خواهد بود و امکان هشدار به بيمار و پزشک را در هر مکان و زماني ايجاد م?کند.
1-7 ساختار پژوهش
در اين پژوهش به منظور ارائه چارچوبي جامع براي طراحي سنسور تشنج و نيز پياده‏سازي سختافزاري و بخش نرمافزاري آن براي گوشي‏هاي با سيستم عامل آندرويد، شش فصل زير تدوين شده است:
فصل اول، شامل کليات پژوهش م?باشد، اين فصل به شرح مقدمه‌اي بر موضوع پژوهش، اهميت و ضرورت پرداختن به آن، اهداف پژوهش و ساختار کلي آن پرداخته است.
فصل دوم، پيشينه‏ي پژوهش را دربرمي گيرد. در اين فصل به مرور تحقيقات ا
نجام شده در زمينه‏ي موضوع اين پايان‏نامه و ساير کارهاي پژوهشي مرتبط، اعم از مقالات نوشته شده و سنسورهاي ساخته شده پرداخته شده است. در ادامه فصل اشاره اي اجمالي به اهميت استفاده از تلفن همراه و نقش آن در پياده سازي بحث Mobile Health شده است.
فصل سوم، اطلاعات باليني که در تشخيص تشنج م?توانند کمک کنند مورد بررسي قرار گرفته و در ادامه آن سنسورهاي پيشنهادي مورد بررسي واقع شده است.
فصل چهارم، طراحي سنسور پيشنهادي براي تشخيص تشنج مورد بحث قرار گرفته است. در اين فصل با پرداختن بيشتر قطعات سختافزاري سنسور شتابسنج و رسانايي پوست، در ادامه بخش نرمافزاري کار در ميکروکنترلر و آندرويد مورد بحث قرار گرفته است.
فصل پنجم، مربوط به بحث دادهکاوي دادههاي خام در نرمافزار Weka و نحوه انتخاب بهترين ويژگىها مي باشد.
فصل ششم، نتيجه‏گيري و طرح پيشنهادات م?باشد. در اين فصل پس از جمع‌بندي و نتيجه‌گيري از مطالب ارائه شده در فصول قبل، نتايج پياده‏سازي سنسور توضيح داده خواهد شد. در پايان نيز راهکارهايي براي بهبود و ادامه‌ي تحقيق در آينده پيشنهاد م?شود.
1-8 خلاصه‏ي فصل
در اين فصل به منظور معرفي پژوهش، کلياتي از آن شامل: ضرورت انجام پژوهش, اهداف پژوهش، سوالات پژوهش و جنبه‏ي جديد بودن پژوهش بيان شد. در پايان فصل نيز ساختار کلي پايان‏نامه و مروري بر مطالب فصل‏هاي بعدي ارائه شد.

فصل دوم :
پيشينه‏ي پژوهش

2-1 مقدمه
براي کنترل و درمان صرع بيش از دهها داروي ضد تشنج در دسترس هست. اين داروها به طور معمول به دنبال جلوگيري از توسعه تشنج با کاهش تحريک عصبي يا افزايش بازدارندگي هستند. در برخي موارد ديگر افرادي که از نظر پزشکي مبتلا به نوعي از صرع مقاوم هستند، م?توانند براي جراحي کانديد شوند، البته اگر صرع آنها از نوع partial باشدکه معمولاً تشنج در اين موارد مربوط به وجود تومور در مغز م?باشد [10]. اما در انواع ديگري از تشنج که به دارو پاسخگو نيست، يا تشنج از نوع partial نمىباشد و يا فرد تمايلي به عمل جراحي براي قرار دادن ايمپلنت پزشکي ندارد بهترين راه کنترل ونظارت مداوم بر فرد است. در ادامه روشهاي درماني و کنترل صرع با کمک اعمال جراحي و سپس کنترل و نظارت بر بيماري با کمک سنسورها بحث م?شود.
2-2 روشهاي درمان و کنترل صرع از طريق عمل جراحي
در اين بخش به بررسي اجزاء، محل قرارگيري و نحوه عملکرد ايمپلنت هايي م?پردازيم که براي شناسايي و کنترل صرع در داخل بدن بيمار با کمک جراحي قرار داده م?شوند. با پيشرفت اعمال و وسايل جراحي، پزشکان و محققان به دنبال روشهايي هستند که به صورت داخلي بتوانند تشنج را مهار و کنترل کنند. در يکي از اين روشها که متداول تر و قديمي تر از بقيه روشهاست با تحريک عصب واگ (VNS4) اقدام به درمان صرع م?کنند. در اين روش يك محرك كوچك زير پوست گردن نزديك عصب واگ در قسمت چپ گذاشته مي‌شود اين محرك، عصب واگ را در فواصل زماني معيني تحريك مي‌كند و با انتشار اين تحريكات از طريق عصب به مغز فعاليت تشنجي متوقف مي‌شود [12]. در روشي ديگر با نام تحريک عميق مغزي (DBS5) با يک ضربان ساز در زمان بروز علائم صرع شوک الکتريکي به قشر مغز براي توقف


دیدگاهتان را بنویسید