باتوجه به میزان شیوع و نرخ مرگ و میر ناشی از بیماری سرطان، نیاز به توسعه ابزارهایی جهت تشخیص به موقع و زودرس این بیماری یکی از مسایل اساسی درتحقیقات اخیر بشمار می آید. تحقیقات حوزه علوم پزشکی نشان داده است که تغییرات پاتولوژیک درون یک عضو یا سلول بصورت الگوهای پروتیینی در نمونه های بیولوژیک نظیر خون، بافت، و یا ادرار انعکاس می یابد. پروتیین شناسی بعنوان دانش مقایسه کمی و کیفی و تمایز پروتیین ها تحت شرایط سالم برحسب سرطانی برای درک فرایندهای بیولوژیک شناخته می شود. طیف سنجی جرمی بعنوان یک ابزار اندازه گیری قدرتمند در تولید الگوهای پروتیینی جهت تشخیص بیماری ها و کشف نشانگرهای حیاتی شناخته شده است. دادگان حاصل از این تکنیک بعنوان داده هایی با ابعاد و همبستگی بالا حاوی افزونگی اطلاعات و اغتشاشات درنظر گرفته می شوند. چالش های اساسی تحقیقات اخیر ابعادبالا-نمونه کم، تکرارپذیری، تعمیم پذیری، و انتخاب نشانگرهای حیاتی مشترک می باشند. پیش پردازش و اتخاذ روش انتخاب ویژگی مناسب در تفسیر صحیح داده طیف جرمی و حل چالش های آن می تواند نقش حیاتی ایفا نماید. دراین تحقیق، یک روش پیش پردازش موثر در حوزه تبدیل موجک گسسته باتنظیم ضرایب تقریب با تخمین گرمحلی (rbe) جهت حذف خط زمینه و یک روش مبتنی بر آمارگان مرتبه بالا باتنظیم ضرایب جزییات جهت حذف نویز معرفی شده است. بامروری بر روش های پیشین آماری و نوین داده کاوی در تحلیل طیف جرمی، این روش ها پیاده سازی و مقایسه گردیده اند. ازبین روش های پیشین، آمارگان t، آزمون رتبه بندی ویلکاسون، حداکثرارتباط-حداقل وابستگی (mrmr)، انتخاب متغیر بیزین (bvs)، و تحلیل حداقل مربعات جزیی (pls) انتخاب شده اند. روش های مذکور برروی مجموعه دادگان سرطان های تخمدان، پروستات، و پستان اجرا شده و نتایج بدست آمده حاکی از ضعف این شیوه ها در استخراج نشانگرهای حیاتی تکرارپذیر با نرخ تشخیص بالا در مجموعه دادگان طیف جرمی می باشد. در این رساله، الگوریتم های حداکثرتمایز-آمارگانt (mdts)، حداکثرتمایز-حداقل همبستگی (mdmc) درفضای اصلی و تبدیل موجک ایستان گسسته پیشنهاد گردیدند. کلیه الگوریتم های پیشنهادی موفق به استخراج پروتیین های نامزد با قدرت تفکیک پذیری بالا و تشخیص کامل نمونه های سالم از سرطانی در سه مجموعه داده سرطان های تخمدان و پستان شده اند. همچنین، با اعمال معیار امتیازدهی پیک الگوریتم های پیشنهادی موفق به افزایش نرخ تکرارپذیری شده اند. یکی از معایب روش های پیشین تحلیل طیف جرمی پروتیینی خون و چالش اساسی حوزه داده شناسی حیاتی، بحث تعمیم پذیری تکنیک های انتخاب ویژگی با تغییر نمونه های جامعه آماری یک بیماری معین بوده است. الگوریتم های پیشنهادی نشان داده اند که تا حدزیادی مشکل تعمیم پذیری را حل می نمایند. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که روش های پیشنهادی این رساله در مقایسه با روش های پیشین موفق به کاهش قابل ملاحظه تعداد نشانگرهای حیاتی علی الخصوص دستیابی به 5 نشانگرحیاتی مشترک در حوزه تبدیل موجک ایستان گسسته با توابع مادر مختلف برای دو مجموعه دادگان سرطان تخمدان شده اند. این نشانگرهای حیاتی مشترک موفق به تشخیص نمونه های سالم و سرطانی با قدرت تفکیک پذیری 80.40% در مجموعه دادگان سرطان تخمدان شده اند. این نرخ تفکیک بهبودی باندازه 35.45% نسبت به روش های پیشین در نرخ تشخیص ایجاد نموده است. درخاتمه، روش های پیشنهادی نشان داده اند که استفاده از رهیافتهای ترکیبی علاوهبر استخراج بهترین ویژگی ها از پروفایل پروتیینی می توانند منجر به افزایش قابلیت تکرارپذیری و تعمیم پذیری در انتخاب نشانگرهای حیاتی واحد گردند.

اندازهگیری خواص اپتیکی پوست به منظور تشخیص و مطالعه پیشرفت بیماریهای پوست و نتایج حاصل از درمان، در حال حاضر یکی از زمینه های تحقیقاتی رو به گسترش می باشد. در این اثنا نقش مدلسازی پوست از اهمیت ویژه ای برخوردار گشته است. هریک از روشهای تشخیصی وابسته به ماهیت خاص خود قادر به اندازه گیری بخشی از شاخصهای فیزیکی بافت پوست بوده و در نتیجه به عنوان ابزار تشخیص و یا کنترل رشد بیماری و یا اندازه گیری نتایج حاصل از درمان، پیشرفت مناسب با حوزه کاربرد خاص خود داشته اند. روشهای مبتنی بر استفاده از نور عموما مبتنی بر سنجش اندازه و یا شدت نور بازگشتی، جذب و یا تفرق یافته در پوست می باشند و در نتیجه چنین روشهایی روشهای قادر به تشخیص آندسته از پارامترهای فیزیکی هستند که در اندازه و یا شدت نور تغییر ایجاد می نمایند. تحقیقات نشان داده است که بافت بیولوژیک و به خصوص پوست دربرابر تابش نور از خود خواص پلاریزاسیونی نشان می دهد. برخی از ساختارهای مولکولی بافت مانند هسته سلولی و ذرات میتوکندری تفرق دهنده نور می باشند. در کنار خاصیت تفرق دهندگی ذرات، خاصیت انکسار مضاعف فیبرهای کلاژن نیز الگوی پلاریزاسیون بافت را تحت الشعاع قرار می دهد. اندازه گیری نور تفرق یافته از بافت به منظور تحلیل حالت پلاریزاسیون آن می تواند اطلاعات بسیار ارزشمندی در رابطه با عوامل تفرق دهنده و موثر بر تغییر حالت پلاریزاسیون به دست دهد. بنابراین با اندازه گیری تغییر حالت پلاریزاسیون نور تفرق یافته از پوست که می تواند ناشی از تغییرات در اندازه، ساختار و شکل ذرات تفرق دهنده و ناهمگونی در فیبرهای کلاژن باشد، می توان به بررسی پیشرفت بیماری و نیز پاسخ به درمان در برخی از ضایعات پوستی پرداخت. نور پلاریزه را می توان به صورت ریاضی با یک بردار 1×4 به نام بردار استوکس نمایش داد. با اندازه گیری بردار استوکس نور تفرق یافته از پوست و مقایسه آن با بردار استوکس نور تابشی، می توان یک ماتریس 4×4 مولر که نمایش دهنده بافت تحت آزمایش می باشد، به دست آورد. هدف از انجام این تحقیق توسعه یک مدل جدید برای بررسی خواص پلاریزاسیونی بافت پوست و توسعه یک مجموعه الیپسومتری تفرقی به منظور اندازه گیری مولفه های ماتریس مولر تفرق نور از پوست بوده است. جهت انجام آزمایشهای تجربی، فانتومی مشابه پوست که خواص تفرقی و پلاریزاسیونی بافت پوست را شبیه سازی میکند، ایجاد شده است. همچنین در یکسری از آزمایشها از پوست طبیعی حیوان نیز استفاده شده است. نتایج شبیه سازی مدل توسعه یافته و اندازه گیریهای آزمایشگاهی در هر گام از اجرای تحقیق با یکدیگر مقایسه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق همخوانی مناسبی بین نتایج حاصل از شبیه سازی و آزمایشها مبنی بر حساسیت برخی مولفه های ماتریس مولر به تغییرات پارامترهای فیزیکی و پلاریزاسیونی بافت نشان می دهد. در این تحقیق نشان داده ایم که با اندازه گیری تغییر حالت پلاریزاسیون نور تفرق یافته از پوست که می تواند به دلیل تغییرات در اندازه، شکل و ساختار ذرات تفرق دهنده پوست و نیز شرایط فیبرهای کلاژن باشد، به مطالعه و بررسی مشخصه های پلاریزاسیونی بافت پوست پرداخت. این امر می تواند ابزاری قوی در بررسی پیشرفت و نیز پاسخ به درمان در برخی از بیماریها و ضایعات پوستی به شمار آید. در پایان با توجه به نتایج این تحقیق یک مجموعه الیپسومتری تفرقی به منظور پیاده سازی و استفاده در تحقیقات کلینیکی پیشنهاد شده است.

امروزه لیزرهایی با مد عادی و یا q سوئیچ در کنار منبع نورپالسی شدید دردرمان ضایعات پیگمانی مورد استفاده قرار می گیرند، لیرز q سوئیچ حالت خاصی از لیزر پالسی است که طول پالس آن در محدوده ی چند نانوثانیه می باشد. در آزمایشات تجربی دیده شده است که برای ضایعات گوناگون که در عمق های مختلف پوست قرار دارند لیزرهایی با طول موج های خاص اثربخشی بهتری دارند. نورپالسی شدید معمولاً در ناحیه ی 1200-500 نانومتر ازلامپ درخشش ساطع می شود و سپس توسط فیلترهای نوری باند عبور مورد نظر فیلترشده و به سطح بافت تحت درمان اعمال می گردد. مطالعه نتایج کلینیکی نشان داده است که استفاده از این منبع نور در درمان لک های ناشی ازآفتاب و کک و مک نتیجه نسبتاً مطلوبی را ارائه می دهد و از بررسی نتایج به دست آمده این طور به نظر می رسد که این روش درمان فقط برای ضایعات پیگمانی که در ناحیه اپیدرم پوست قرار دارند مفید است و وقتی عمق ضایعه بیشتر می شود به عنوان مثال ضایعاتی که در ناحیه درم قراردارند این روش درمان نمی تواند موثر باشد. در طول زمانی که منابع نوری در درمان ضایعات گوناگون استفاده شده است، تلاش های بسیاری جهت توجیه فرایند واقع شده در حین پروسه ی درمان انجام شده است. در این راستا انهدام ضایعه پیگمانی توسط پالس لیزر مد نرمال و منابع نور پالسی شدید به بر هم کنش حرارتی نور و بافت نسبت داده شده است. نتایج کلینیکی نیز نشان داده است که استراتژی اخذ شده تطابق خوبی با نتایج واقعی ارائه داده است. در این تحقیق نیز سعی شده است از همین سازو کار بر هم کنش جهت توجیه فرایند واقع شده در کاربرد لیزر qسوئیچ استفاده گردد. مقالات منتشر شده در این زمینه، گرم شدن بی در روی پیگمان را علت حذف ضایعه معرفی کردند . رویکرد دیگری نیز جهت توجیه این فرایند در برخی مفالات ارائه می شود، بدین صورت است که فرض می شود پالس q سوئیچ اعمالی به بافت موجب آغاز بهمن الکترونی، تشکیل پلاسما و در ادامه، فروشکست نوری می گردد، سپس موج ضربه ای ایجاد شده موجب وارد آمدن نیروی مکانیکی به ضایعه پیگمانی می گردد و در آخر ذرات خرد شده پیگمان توسط ماکروفاژها در بافت هضم می گردند. این رویکرد عمدتاً در بررسی اثرات لیزر q سوئیچ در درمان انواع مختلف خالکوبی ها مورد استفاده قرار می گیرد.از آنجا که هدف این پژوهش، مدل سازی بر هم کنش لیزرکیو سوئیچ نئودیمیم یاگ و منبع نور پالسی شدید با بافت و مقایسه کاربرد آن ها در درمان ضایعات پیگمانی می باشد، همان طور که در قسمت قبل اشاره شد، به بررسی برهم کنش حرارتی منابع ذکر شده با بافت می پردازیم.

لیزر درمانی درون وریدی(evlt) یک روش گرما درمانی به صورت حداقل تهاجمی برای درمان وریدهای واریسی است. مدل کردن اثر لیزر بر بافت در evlt مزیت های زیادی دارد. در این تحقیق، evlt به صورت سه بعدی شبیه سازی شده است. برای انتشار نور در بافت از روش های تقریب دیفیوژن و مونت کارلو با گام متغیر و جذب تدریجی استفاده شده است. معادله گرمایی پنس و معادله آرنیوس به ترتیب برای مدل کردن انتقال گرما و ایجاد آسیب در بافت به کار گرفته شدند. روش حل عددی المان محدود برای حل این دو معادله مورد استفاده قرار گرفته است. تاکنون برای شبیه سازی لیزر درمانی درون وریدی از مدل سه بعدی و نیز روش مونت-کارلو استفاده نشده است. در این تحقیق سعی شد که تمام حالات تاثیر گذار با مدل های سه بعدی با روش المان محدود بررسی شوند. استفاده از لیزر با طول موج های مختلف، تغییرات در اعمالگر لیزری از جمله مواردی هستند که در این تحقیق بررسی شدند و در بعضی موارد نتایج با کار های مشابه در تحقیقات دیگر مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که انجام شبیه سازی های کامپیوتری امری شدنیست و روش المان محدود با دقت بالا به پزشک این امکان را می دهد که با تغییر پارامتر های تاثیر گذار، بهترین انتخاب را برای ایجاد بیشترین صدمه به دیواره رگ و کمترین صدمه به بافت سالم مجاور رگ، داشته باشد.

چکیده روش استاندارد برای ارزیابی رشد ضایعات پوستی به منظور تشخیص، بیوپسی می باشد که به دنبال آن آزمایشات هیستوپاتولوژیک انجام می شود. با توجه به معایب این روش اعم از تهاجمی بودن و زمانبر بودن، تمایل زیادی به استفاده از تکنیک های اپتیکی نشان داده شده است زیرا این تکنیک ها غیرتهاجمی بوده و در بافت بیولوژیکی تغییری ایجاد نمی کنند. یکی از بهترین تکنیک های اپتیکی بدین منظور، درموسکوپی می باشد. پوست انسان دارای خواصی است که باعث تغییر حالت پلاریزاسیونی نور می¬شود بنابراین در درموسکوپی با نور پلاریزه می¬توان با استفاده از فیلترهای پلاریزاسیونی مختلف به حذف برخی از نورهای منعکس یا بازپراکنده¬ شده از پوست، جهت مشاهده ساختارهای عمقی پوست پرداخت. در تصویربرداری پلاریزاسیونی از پوست با زوایای مختلف، ویژگی های متفاوت ضایعه در سطوح مختلف بیان گردید بدین صورت که درماتوسکوپی با نور پلاریزه در زوایای پلاریزاسیونی نزدیک به 90 درجه ساختارهای عمقی پوست و در زوایای پلاریزاسیونی نزدیک به صفر درجه ساختارهای سطحی پوست را نمایان می¬سازد. داشتن همزمان ویژگی های سطحی و عمقی در یک تصویر، به پزشک در تشخیص بهتر ضایعه کمک می کند درحالیکه حتی با استفاده از امکانات سخت افزاری جدید، این امکان وجود نداشته است. این تحقیق با استفاده از روش پیشنهادی، تمام ویژگی ها را در یک تصویر نشان داده و امکان رسیدن به یک تصویر واحد با تمام ویژگی¬¬ها را فراهم کرده است. نتایج حاصل از ادغام تصاویر 0 و 90 درجه پلاریزاسیونی نشان داده است که تصویر نهایی به تصویر 5/22 درجه نزدیک می باشد. بدین ترتیب پزشک می¬تواند علاوه بر تصاویر 0 و 90 درجه که حاوی بیشترین اطلاعات سطح و عمق می باشند با استفاده از روش پیشنهادی در این تحقیق، تصویر 5/22 درجه را بصورت نرم افزاری تولید کند بطوریکه این تصویر حاوی اطلاعات ترکیبی از دو تصویر قبل است و می توان از آن برای تشخیص دقیق تر ضایعات رنگدانه ای بهره برد. کلید واژه: درموسکوپی، پلاریزاسیون، ادغام

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

ارزیابی و طبقه بندی رنگ پوست انسان در بسیاری از کاربردهای درمانی مانند ارزیابی میزان پیشرفت بیماری های پوستی و پاسخ آنها به درمان و نیز میزان خطر ابتلا به سرطان های پوستی در بین نژادهای مختلف حائز اهمیت است. رنگ و نوع پوست انسان به طور عمده به میزان حضور رنگدانه ها در پوست افراد بستگی دارد. به طور معمول رنگ پوست افراد به طور شهودی و توسط متخصصان پوست یا افراد آموزش دیده با استفاده از روش های تهاجمی تعیین می شود. از این رو نیاز به روشی کمی و غیرتهاجمی به منظور اندازه گیری ویژگی های اپتیکی پوست احساس می شود. مطالعه ی طیف های انعکاسی به دست آمده از پوست به روش اسپکتروفوتومتری نشان می دهد که این طیف ها شامل اطلاعاتی کمی از نوع و میزان رنگدانه های پوستی و غلظت آنها در پوست هستند. در این پایان نامه از طیف های اندازه گیری شده به روش اسپکتروفوتومتری از پوست سالم 38 فرد مختلف به منظور ارزیابی ویژگی های اپتیکی پوست و طبقه بندی رنگ پوست افراد استفاده شده است. نتایج حاصل از طبقه بندی به چند روش متداول نشان می دهد که روش ارائه شده با دقت قابل قبولی قادر به طبقه بندی و تمایز رنگ پوست افراد با در نظر گرفتن اثر رنگدانه های پوست می باشد.

در این تحقیق توزیع انرژی و دما در بافت های توموری و سالم که با استفاده از لیزر مورد درمان قرار می گیرند مطالعه و بررسی شده است . در ابتدا اثرات مختلف لیزر در برهم کنش با بافت معرفی شده اند. سپس نحوه انتقال نور در بافت بیولوژیکی مورد بررسی قرار گرفته و روشهای مختلف شبیه سازی نور در بافت ارائه و با هم مقایسه گردیده اند. جهت انتقال انرژی لیزر به داخل بافتهای بدن از انواع اعمال گرهای مختلف و همچنین نحوه مدل سازی آنها در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته است . همچنین نحوه انتقال حرارت در بافتهای بیولوژیکی و معادله انتقال حرارت در بافت زنده و روشهای مختلف حل معادله انتقال حرارت ارائه شده اند. در ادامه کار ضمن معرفی روش تفاضلی محدود از آن به عنوان ابزاری در جهت حل معادله انتقال حرارت استفاده شده ا ست . جهت شبیه سازی اثرات حرارتی بوجود آمده در ترموتراپی، نقش پارامترهای مختلف از جمله پارامترهای سیستم لیزر، اعمالگر و بافت بررسی شده است .

قرنیه یکی از قسمتهای مهم چشم انسان در تشکیل اجسام بر روی شبکیه است . برای تصحیح خطاها و اعوجاجهای انکساری به روش جراحی، نیاز است که اطلاعات مربوط به شعاع انحناء و توان شکست در نقاط مختلف سطح قرنیه در دسترس باشد. در سیالهای اخیر روشهای متعددی برای استخراج اطلاعات مربوط یه انحناء سطح قرنیه ارائه شده اند که یکی از مهمترین آنها توپوگرافی قرنیه به روش کراتوسکوپی است . هدف از انجام این تحقیق، تجزیه و تحلیل تصاویر کراتوسکوپی به منظور بدست آوردن شعاع انحناء ارتفاع و توان قرنیه است . پس از بررسی و پیاده سازی روشها و الگوریتمهای مختلف استخراج شماره گذاری حلقه ها که عمدتا بر مبنای تعقیب شعاعی شدت نور تصویر استوار بوده اند، یک روش جدید بلا استفاده از تبدیل قطبیی ارائه شده است . همچنین روشی مبتنی بر الگوریتمهای جستجوی هوش مصنوعی پیاده سازی و نتایج بدست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است . در ارتباط با محاسبات شعاع و ارتفاع قرینه در تصاویر کراتوسکوپی، پس از بحث و بررسی الگوریتمهای قبلی ارائه شده، دو روش جدید و توسعه یافته در این پروژه ارائه و نتایج حاصل با نتایج منتشر شده روشهای قبلی مقایسه شده است . نتایج بدست آمده از انجام این پروژه نشان می دهد که با کمک الگوریتم جدید ارائه شده در این پروژه می توان سرعت و دقت انجام محاسبات را افزایش بخشید.

در این تحقیق نحوه طراحی، پیاده سازی و بررسی صحت عملکرد یک دستگاه اسپکتروفوتومتر تمام اسکنیگ و تمام اتوماتیک که قادر به رسم منحنی طیفی در هر بازه ای از طول موج بوده و پیشرفته ترین سیستم موجود از خانواده فوتومتری می باشد، به همراه جزئیان، مورد بررسی قرار می گیرد.همچنین از ابزرا شبکه های عصبی مصنوعی به همراه مدلها و متدهای مختلف آموزش و تست جهت تعیین اتوماتیک غلظت استافده میشود. با داشتن یک منحنی حاصل از یک اسکن محدود برای یک ترکیب، غلظت یک یا چند جز خاص از ان به صورت اتوماتیک توسط شبکه عصبی و با دقت مناسب تخمین زده می شود.روشهای پیش پردازش داده ها، آموزش شبکه عصبی و تست شبکه پس از آموزش جهت بهینه سازی عمل تخمین، بررسی میگردد.