شناسایی نارسایی های posture در بیماری MS به کمک مدلسازی بسمه تعالی شناسایی نارسایی های posture در بیماری MS به کمک مدلسازی ملیکا پورابراهیم سمینار درس مدلسازی سیستم های بیولژیکی استاد درس : دکتر توحیدخواه زمستان 89

فهرست مقدمه بیماری MS - علایم بیماری - کمی سازی بیماری روش پیشنهادی نتایج جمع بندی پیشنهاد مراجع

مقدمه هدف : بررسی حفظ وضعیت تعادل در بیماران MS (subclinical) از طریق مدل سازی سیستم کنترل وضعیت در بدن حفظ وضعیت تعادل در حالت ایستاده (upright posture) 1. جریان های پیوسته اطلاعات سیستم سنسوری بینایی – vestibular – گیرنده های حس عمقی 2. فرمان های ارسالی از سیستم حرکتی به ماهیچه ها مسیر عبور اطلاعات : اعصاب میلین دار سیستم اعصاب مرکزی مقایسه با دو گروه تست : افراد سالم بیماران با سابقه سکته مغزی (Hemiparetic)

بیماری MS Multiple Sclerosis يكي از شايع ترين بيماري هاي سيستم اعصاب مركزي پلاک ها بر روی میلین پوششی فیبرهای عصبی تخريب غلاف ميلين در مراحل مقدماتی بدون علایم کلینیکی کمی سازی نارسایی ها در مراحل مقدماتی

علایم بیماری اختلالات بينايي اختلالات تعادل ضعف عضلانی سفتي عضلات اختلالات حسي اختلالات تكلم خستگي اختلالات شناختي

کمی سازی بیماری مقیاس حالت گسترش ناتوانی EDSS ارزیابی و کمی سازی میزان پیشرفت بیماری در افراد پس از تشخیص مقداردهی به مراحل مختلف بیماری

روش پیشنهادی بررسی استراتژی های کنترلی استفاده شده به منظور حفظ تعادل کمی سازی اختلالات تعادل غیر قابل تشخیص به کمک : بررسی استراتژی های کنترلی استفاده شده به منظور حفظ تعادل تفسیر مسئله : تغییر در استراتژی کنترل نتیجه ی اختلالات تعادلی ناشی از MS مدل پیشنهادی : مدل حلقه بسته posture سیستم کنترل وضعیت فیدبک دار دارای بلوک کنترلی پاندول معکوس ساده به عنوان مدل بدن در حالت ایستاده

شماتیک سیستم کنترل posture ، M : جرم بدن ، h : ارتفاع مرکز ثقل ، J : ممان اینرسی تغییر ساختار بلوک در نتیجه اختلالات ورودی کنترلر : زاویه Sway بدن (α) خروجی کنترلر : گشتاور مچ برای پایدار ساختن بدن (m) کنترلر : نشان دهنده تأثیر سیستم سنسوری و سیستم حرکتی روی کنترل وضعیت

M : جرم بدن ، h : ارتفاع مرکز ثقل مدل سازی بدن : پاندول معکوس ساده ورودی کنترلی : ممان مفصل مچ ایجاد شده توسط کنترل کننده (m) خروجی : Sway بدن (α) M : جرم بدن ، h : ارتفاع مرکز ثقل

مدل کنترلر مدل نامتغیر با زمان خطی مدل ARMAX متغیر مرجع : u=0 V : نویز با میانگین صفر

تخمین پارامترهای کنترلر : -اندازه گیری تجربی زاویه Sway بدن به کمک سیستم ثبت MA -اندازه گیری ممان مفصل مچ به کمک سیستم force platform (نیروی عکس العمل زمین) فرکانس نمونه برداری : 50 هرتز

یک نمونه داده ثبت شده از یک فرد بیمار

پارامترهای تخمین زده شده ARMAX و درجه به دست آمده برای مدل برای بیمار پارامترهای مدل تخمین زده شده برای یک فرد AR : a , X : b , MA : c قطب ها ، صفرها و گین تابع تبدیل درجه مدل

ثبت داده در دو آزمایش مختلف چشمان باز :نگاه کردن به یک نقطه ثابت در فاصله ی 5 متری در مقابل فرد چشمان بسته : جلوگیری از دیدن مسیر توسط فرد ثبت داده 10 ثانیه پس از تطبیق فرد با شرایط مدت زمان هر بار ثبت داده : 20 ثانیه زمان استراحت بین دو دوره ثبت : 40 ثانیه وضعیت ایستادن فرد : آزادانه بدون هیچ فشاری بر پاها ، دست ها در دو سمت بدن فرد به صورت آرنج باز ، زاویه ی بین انگشتان در حدود 25 تا 30 درجه

افراد مورد آزمایش 15 بیمار 10 فرد مبتلا به ام اس با EDSS برابر با 0، 1 و 1.5 -بدون هیچ ناتوانی در زندگی روزانه -بدون حمله یا تشدید بیماری در 3 ماه قبل از آزمایش 5 فرد دچار عارضه ی stroke (HEmiparetic) -ناتوانی عمل کردی جزیی در زندگی روزانه -حداقل 6 ماه پس از عارضه

26 فرد سالم به عنوان گروه تست -دانشجویان کارشناسی و کارشناسی ارشد هدف از مقایسه با گروه دوم بیماران : بررسی مشترک بودن و یا خاص بودن آسیب سیستم اعصاب مرکزی برای بیماری ام اس

نتایج درجه مدل به دست آمده برای افراد مختلف با توجه به جدول مدل هایی با درجه ثابت : -تفاوت تنها در ضرایب، درجه صورت و مخرج تابع تبدیل ثابت و ساختار کنترلر ثابت مدل هایی با درجه متفاوت : -تغییر در ساختار کنترلر در ام اس : درجه قسمت AR مساوی با قسمت X تفاوت برای بیمار ام اس با سالم و سگته

انحراف از رفتار نرمال با توجه به نتایج مدل سازی دو مفهوم انحراف : -اختلاف بین درجه مدل برای بیماران و درجه (2.1.1) برای افراد سالم -عبور از آستانه برای مقادیر پارامترها آستانه : مقدار میانگین + انحراف استاندارد با توجه به مقادیر محاسبه شده برای جمعیت سالم

جمع بندی جبران اختلالات غیرقابل تشخیص در حفظ تعادل به کمک تغییر در استراتژی کنترل وضعیت قابلیت تشخیص اختلالات ناشی از بیماری ام اس در مقابل سایر آسیب های سیستم اعصاب مرکزی تغییرات بیشتر در مدل کنترلر با افزایش معیار EDSS

پیشنهاد ثبت داده از تعداد بیشتری از افراد بیمار استفاده از مدلی پیچیده تر برای پاندول معکوس و در نظر گرفتن ممان های بیشتر نظیر ممان مفصل زانو برای نزدیک تر بودن به واقعیت

مراجع M. L. Corradini, S. Fioretti, T. Leo, Member, R. Piperno, «Early Recognition of Postural Disorders in Multiple Sclerosis Through Movement Analysis: A Modeling Study,» Journal of IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, VOL. 44, NO. 11, NOVEMBER 1997 . .2 رازجویان، جواد. "کمی سازی روند بیماری ام اس،" پیشنهاد رساله ی دوره دکترا مهندسي بيوالكتريك، دانشكده مهندسي پزشكي، دانشگاه صنعتي اميركبير،1387.

با تشکر از توجه شما