4-2-9 تقویت کننده ابزار دقیق AD62045
4-2-10 تولید ولتاژ متقارن با TC766047
4-3 پیاده سازی سختﺍفزاری سنسور47
4-3-1 تامین ولتاژ مدار47
4-3-2 نحوه اتصال پایه های میکروکنترلر48
4-3-3 نحوه اتصال پایه های ماژول RS23250
4-3-4 نحوه اتصال پایه های ماژول بلوتوث HC0550
4-3-5 اتصال ماژول HC05 و RS23252
4-4 شرح نرﻡﺍفزارهای مورد استفاده53
4-4-1 Pic C Compiler53
4-4-1-1 برنامه نویسی میکروکنترلر54
4-4-2 Proteus60
4-4-3 Altium Designer (Protel DXP)61
4-4-4 TNM Programmer62
4-4-5 برنامه نویسی آندروید62
4-4-5-1 نحوه ارتباط بیسیم سنسور تشنج با گوشی همراه64
4-4-5-2 نرمال سازی دادﻩها67
4-4-5-3 ذخیره در پایگاه داده68
4-4-5-4 استخراج ویژگی ها69
4-4-5-5 استفاده از مدل SVM در آندروید74
4-4-5-6 مکان یابی فرد مصروع با کمک GPS گوشی همراه75
4-4-5-7 اعلام هشدار (ارسال SMS و ایمیل)76
4-5 خلاصه‏ی فصل79
فصل پنجم : داده کاوی80
5-1 مقدمه81
5-2 مقایسه حوزه زمان، تبدیل فوریه و تبدیل ویولت82
5-2 پیش پردازش دادﻩها83
5-3 استخراج ویژگی84
5-3-1 ویژگی ها در حوزه زمان86
5-3-2 ویژگی ها در حوزه تبدیل ویولت95
5-3-3 انتخاب ویژگی های برتر103
5-4 دادﻩکاوی با نرﻡﺍفزار Weka104
5-4-1 مقدمه ای بر Weka104
5-4-2 انتخاب SVM به عنوان طبقهﺑﻧﺩﻯکننده105
5-4-3 طراحی طبقهﺑﻧﺩﻯکننده در Weka106
5-5 خلاصه‏ی فصل107
فصل ششم : نتیجه گیری و طرح پیشنهادات108
6-1 مقدمه109
6-2 نتایج109
6-3 پیشنهادات برای کارهای آتی113
6-4 خلاصه‏ی فصل115
منابع و مآخذ117
پیوست الف: datasheet123
Abstract135
فهرست جدول‏ها
عنوان صفحه
جدول 2-1: سنسورهای مورد استفاده در تشخیص تشنج تونیک-کلونیک عمومی17
جدول 4-1: پایه های LCD 16×238
جدول 4-2: میزان بهره در AD620 با توجه به اندازه مقاومت46
جدول 5-1: نتایج حاصل از اعمال SVM با 13 ویژگی106
جدول 5-2: نتایج حاصل از اعمال SVM با 7 ویژگی107
جدول 5-3: نتایج حاصل از اعمال SVM با 6 ویژگی107

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

فهرست شکل‏ها
عنوان صفحه
شکل 3-1: ساختمان داخلی شتاﺏسنج سه محوره ADXL33526
شکل 3-2: مدار پایه برای اندازه گیری میزان مقاومت پوست28
شکل 3-3: طرح مدار اندازه گیری میزان مقاومت پوست با جزئیات30
شکل 4-1: انواع پروتکل های ارتباطی تعریف شده بروی میکروکنترلر36
شکل 4-2: LCD 16×238
شکل 4-3: Op-Amp40
شکل 4-4: ترمینال های یک Op-Amp40
شکل 4-5: ورودی های inverting و noninverting در یک Op-Amp41
شکل 4-6: تقویت کننده عملیاتی LM358N41
شکل 4-7: microSD Module با یک حافظه 32GB42
شکل 4-8: مبدل آنالوگ به دیجیتال خارجی ADC0804 با دقت 8 بیت43
شکل 4-9: مرجع ولتاژ REF30xx45
شکل 4-10: تقویت کننده ابزار دقیق AD62046
شکل 4-11: مدار تست AD62046
شکل 4-12: تولید کننده ولتاژ متقارن TC766047
شکل 4-13: نحوه بستن مدار برای تولید ولتاژ متقارن با TC766047
شکل 4-14: ماژول RS23250
شکل 4-15: ماژول HC0552
شکل 4-16: نحوه اتصال ماژول HC05 و RS23253
شکل 4-17: پیاده سازی دماسنج LM35 با کمک پروتئوس60
شکل 4-18: یک نمونه طراحی PCB با کمک Protel61
شکل 4-19: ویولت مادر Haar73
شکل 4-20: فلوچارت روند کاری تشخیص تشنج78
شکل 4-21: معماری سیستم79
شکل 5-1: مجموعه سیگنال ها در سه محور شتاﺏسنج، (الف) تشنج، (ب) دویدن، (ج) بالا رفتن از پله، (د) پیاده روی85
شکل 5-2: میانگین سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف87
شکل 5-3: واریانس سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف88
شکل 5-4: انرژی سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف89

شکل 5-5: توان سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف90
شکل 5-6: جذر میانگین مربع سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف91
شکل 5-7: کشیدگی سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف92
شکل 5-8: آنتروپی سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف93
شکل 5-9: نرخ عبور از صفر سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف94
شکل 5-10: میانگین تبدیل ویولت سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف95
شکل 5-11: واریانس تبدیل ویولت سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف96
شکل 5-12: انرژی تبدیل ویولت سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف98
شکل 5-13: توان تبدیل ویولت سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف99
شکل 5-14: جذر میانگین مربع تبدیل ویولت سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف100
شکل 5-15: کشیدگی تبدیل ویولت سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف101
شکل 5-16: آنتروپی تبدیل ویولت سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف102
شکل 5-17: نرخ عبور از صفر تبدیل ویولت سیگنال VM (بالا)، میانگین سیگنال GSR (پایین) برای سه تشنج مختلف103
شکل 6-1: PCB میکروکنترلر، ADC0804 و ماژول MMC111
شکل 6-2: PCB شتاﺏسنج، رسانایی پوست و بلوتوث111
شکل 6-3: نصب سنسور تشخِص تشنج بر روی بازو112
شکل 6-4: طرح PCB سنسور تشخیص تشنج112
فصل اول :
کلیات پژوهش
1ـ1 مقدمه
وقتی مغز بطور طبیعی کار کند یک سری امواج الکتریکی از خود ایجاد مـﯽنماید که این امواج مانند الکتریسیته در مسیر اعصاب عبور مـﯽکند. در حالت تشنج یک جرقه الکتریسیته ایجاد می شود که این جرقه و طوفان الکتریکی بسته به محل خود در مغز، علائم، نوع تشنج و صرع را تعیین مـﯽنماید[1]. صرع یا epilepsy در نورولوژی به حالتی گفته می‌شود که شخص، بدون عامل محرک خاصی مثل افت قند خون، تب، کمبود کلسیم و یا مواردی از این دست، مکرراً دچار حملات تشنج شود. در کودکان و افراد جوان، صرع اغلب به ضربه زمان تولد، ناهنجاریﻫﺎﻱ مادرزادی یا اختلالات ژنتیکی تاثیر گذار بر مغز نسبت داده ﻣﯽشود. در افراد میانسال و سالمندان، سکتهﻫﺎﻱ مغزی، تومورها و بیماری عروق مغزی در اغلب موارد علل بروز صرع است[2]. صرع یکی از شایع ترین بیماریﻫﺎی عصبی مهم و خطرناک است، که تقریباً 60 میلیون نفر در جهان (نزدیک به 1٪) درگیر این مسئله هستند و 5/2 میلیون مورد جدید هر سال به این آمار اضافه مـﯽشود. برای 30-25٪ از بیماران، هیچ ترکیب درمانی استاندارد (دارو یا جراحی) برای کنترل تشنج آنها وجود ندارد. این بیماران از صرع مقاوم به درمان یا مقاوم به دارو رنج مـﯽبرند [3] [4].
در سراسر جهان، 10.5 میلیون کودک زیر 15 سال مبتلا به صرع فعال تخمین زده می شود، که در حدود 25 درصد از جمعیت کل بیماران صرعی می باشند. از 3.5 میلیون نفر که سالانه دچار صرع می شوند، 40 درصد کمتر از 15 سال هستند، و بیش از 80٪ آنان در کشورهای در حال توسعه زندگی می کنند. مطالعات مبتنی بر جمعیت صرع در دوران کودکی نشان می دهد نرخ بروز سالانه 61- 124 نفر در 100000 نفر در کشورهای در حال توسعه، و 41-50 نفر در 100000 نفر در کشورهای توسعه یافته می باشد [5]. صرع شایع ترین اختلال عصبی دوران کودکی است. تقریبا نیمی از موارد صرع در دوران کودکی رخ می دهد.کودکان مبتلا به صرع و والدین آنها با بسیاری از مشکلات اجتماعی و روانی مواجه هستند. مشکلات جامعه پذیری، اضطراب، اختلال شناختی و اختلالات رفتاری به ترتیب در 39.8٪، 45.8٪، 49.4٪، و 42.2٪ کودکان درگیر با بیماری صرع دیده شد [6].
طبق آمار رسمی سایت صرع حدود 60 میلیون نفر در جهان مبتلا به صرع هستند که هر سال به طور متوسط بین 125000 تا 150000 به این آمار افزوده می شود و از این تعداد در حدود 30% مربوط به کودکان است. یک نفر از بین 10 نفر، حداقل یکبار در طول زندگی دچار تشنج می شود [7]. آمار افراد مبتلا به صرع در ایران در حدود 1 میلیون نفر اعلام شده است [8].
1ـ2 درمان صرع
تاکنون روشﻫﺎﻱ درمانی متعددی برای صرع پیشنهاد شده است، که در بیشتر موارد موثر بوده و به قطعیت ﻣﯽتوانند صرع را درمان کنند که در ادامه به آنﻫﺎ اشاره ﻣﯽکنیم. یکی از روشﻫﺎﻱ متداول، داروها هستند، بیش از دهها داروهای ضد تشنج (AEDs1) برای درمان صرع در دسترس هستند. این داروها به طور معمول به دنبال جلوگیری از توسعه تشنج با کاهش تحریک عصبی یا افزایش بازدارندگی هستند [9]. در روشی دیگر، افرادی که از نظر پزشکی مبتلا به نوعی از صرع مقاوم هستند، در بعضی موارد ﻣﯽتوانند برای جراحی کاندید شوند، البته اگر صرع آنﻫﺎ از نوع partial باشد. رژیم غذایی کتون زا (تولید کتون‌ها در بدن‌ در اثر اکسیده‌ شدن‌ ناقص‌ مواد آلى‌ مثل‌ اسیدهاى چرب‌ و غیره‌) یکی دیگر از گزینه درمانی است که عمدتاً در کودکان استفاده ﻣﯽشود. در این شیوه رژیم غذایی با چربی بالا طراحی شده است که تقلیدی از اثرات بیولوژیکی در گرسنگی است، اما مکانیسم دقیق آن در مهار تشنج ناشناخته است [10].
1ـ3 انواع روشﻫﺎﻱ شناسایی، پیش بینی و کنترل صرع
اگرچه بیشتر درمانﻫﺎ برای صرع قطعی هستند، اما هنوز هم درصد بسیاری از بیماران هستند که به درمانﻫﺎﻱ دارویی مقاوم بوده و برای عمل جراحی هم نمـﯽتوانند کاندید باشند. نگرانی در مورد آسیب و یا حتی مرگ ناشی از تشنج، زندگی کسانی که قادر به دستیابی به کنترل کامل تشنج نیستند را تحت الشعاع قرار ﻣﯽدهد. علاوه بر این، خطر مرگ ناگهانی در افراد مبتلا به صرع 24 برابر بیشتر در مقایسه با جمعیت عمومی است و پاتوفیزیولوژی مرگ ناگهانی و غیر منتظره در صرع یاSUDEP2 همچنان نامشخص است [10]. در ابتدا روشﻫﺎﻱ درمانی به طور مختصر معرفی خواهند شد که به صورت داخلی و تحت عمل جراحی صورت ﻣﯽگیرد. و در ادامه روشﻫﺎﻱ خارجی بررسی خواهد شد که با کمک سنسورها علائم حیاتی و تغییرات فیزیولوژیک را اندازه ﻣﯽگیرند، و در پیش بینی صرع از آنﻫﺎ کمک گرفته ﻣﻰشود.
1-4 ضرورت پژوهش
از آن جایی که درصد بالایی از بیماران مبتلا به صرع که دچار تشنج تونیک-کلونیک عمومی شدﻩاند، مستعد بروز حمله SUDEP هستند، ضروری است که به مدت طولانی امواج مغزی توسط دستگاه EEG3 کنترل شود تا از کارکرد درست اعضاء حیاتی بدن مانند قلب (که اختلال در کار آن بیشترین عامل در SUDEP است) اطمینان حاصل کرد. اما اکثر بیماران تمایلی ندارند که به مدت طولانی در بیمارستان تحت مراقبت باشند و از طرف دیگر ممکن است زمانی که حمله اتفاق می افتد تحت مراقبت نبوده و نتوان شدت حمله را ثبت کرد، بنابراین برای بستری کردن بیمار ﻧﻤﻰتوان تصمیم درستی گرفت. این پایاﻥنامه به دنبال روشی هست که بدون دردسر و مشکل برای بیمار، و با استفاده از تکنولوژی موبایل و بیسیم او را در تمام ساعات شبانه روز، بدون بستری شدن در بیمارستان، تحت کنترل داشته باشد.
1-5 اهداف و سوالات پژوهش
مطالعات بسیاری، در افراد مبتلا به صرع مقاوم، در بخش درمان و چگونگی تاثیر آن بر کیفیت زندگی، در حوزه عملکرد جسمی، عاطفی / رفتاری، اجتماعی، و شناختی صورت گرفته است. اینها موضوعاتی هستند که منعکس کننده تاثیر منفی صرع در کیفیت زندگی بیماران صرعی هستند که ﻣﯽتوان مهمترین آنها را به این صورت نام برد: عدم اطلاع از وقوع آن، خطراتی که محیط ممکن است برای این بیماران در اثر بروز حمله صرع به وجود آورد و مشکلات فیزیولوژیکی که بعد از حمله صرع ممکن است منجر به مرگ فرد شود. تمام این ها عواملی هستند که به عنوان مانع برای تحصیل و حضور بیشتر در اجتماع ﻣﯽباشند. کاربرد این تحقیق در بخش مربوط به بیماری صرع ﻣﯽباشد، تا با کنترل بیماران صرعی از خطر بروز حمله SUDEP جلوگیری کرده و در هر زمان و مکانی با صرف زمان و هزینه کمتر و کاهش استفاده از تجهیزات بیمارستانی و پزشک، این افراد را تحت کنترل بیشتری داشته باشد.
سوالاتی که این پایاﻥنامه باید به آن پاسخ دهد :
مهمﺗﺭین معضلی که یک بیمار مبتلا به صرع و اطرافیان او را رنج مـﯽدهد، ﺑﻰخبری از زمان حملات صرع و بالتبع آن عدم آمادگی لازم در مواجه با آن است، سوالی که مطرح است اینکه امروز به مدد بهرﻩگیری از پیشرفت ﻫﺎی فناوری موبایل، آیا بیماران صرع هم امکان این را می‏یابند که از طریق این فناوری آمادگی خود را در مواجه با این بیماری افزایش دهند؟
بدون صرف کردن زمان و هزینه اضافی، از آن جایی که تجهیزات بیمارستانی هزینه بالایی دارد و بیمار را مجبور ﻣﯽکند در لحظاتی که دچار حمله صرع ﻣﯽشود در مکان خاصی باشد، آیا ﻣﯽتوان از طریق فناوری موبایل به طور مداوم در تمام لحظات این بیماری را کنترل کرد؟
آیا از مقالات و تحقیقات موجود در زمینه حسگرهای بیسیم ﻣﯽتوان ابزاری برای اندازﻩگیری رسانایی پوست طراحی کرد؟
امکان مراحل ساخت این ابزار در کشور ایران به چه صورتی است و آن را چگونه ﻣﯽتوان بوﻣﻰسازی کرد؟
این ابزار چگونه ﻣﻰتواند به صورت بیسیم با تلفن همراه ارتباط برقرار کرده و یک سیستم سختﺍفزاری و نرﻡﺍفزاری موبایل برای نظارت بر بیماران صرع ایجاد نماید؟
طراحی و پیاده سازی الگوریتم ماشین بردار پشتیبانی (SVM ) برای تشخیص تشنج بیماران صرعی در نرﻡﺍفزار موبایل چگونه امکان پذیر است؟
1-6 جنبه جدید بودن و نوآوری پژوهش
با طراحی و ساخت این سنسور در کشور با وجود تحریم های گسترده ی موجود و هزینه هایی که برای خرید هر یک از قطعات سنسور پیشنهادی وجود دارد، ﻣﯽتوان قیمت تمام شده آن را پایین تر از هزینه موجود [10] [11] برآورد کرد. با استفاده از حسگر رسانایی پوست و فناوری آندروید در گوشی های همراه، این سیستم سختﺍفزاری _ نرﻡﺍفزاری موبایل، برای بیشتر افراد جامعه در دسترس خواهد بود و امکان هشدار به بیمار و پزشک را در هر مکان و زمانی ایجاد ﻣﯽکند.
1-7 ساختار پژوهش
در این پژوهش به منظور ارائه چارچوبی جامع برای طراحی سنسور تشنج و نیز پیاده‏سازی سختﺍفزاری و بخش نرﻡﺍفزاری آن برای گوشی‏های با سیستم عامل آندروید، شش فصل زیر تدوین شده است:
فصل اول، شامل کلیات پژوهش ﻣﯽباشد، این فصل به شرح مقدمه‌ای بر موضوع پژوهش، اهمیت و ضرورت پرداختن به آن، اهداف پژوهش و ساختار کلی آن پرداخته است.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

فصل دوم، پیشینه‏ی پژوهش را دربرمی گیرد. در این فصل به مرور تحقیقات انجام شده در زمینه‏ی موضوع این پایان‏نامه و سایر کارهای پژوهشی مرتبط، اعم از مقالات نوشته شده و سنسورهای ساخته شده پرداخته شده است. در ادامه فصل اشاره ای اجمالی به اهمیت استفاده از تلفن همراه و نقش آن در پیاده سازی بحث Mobile Health شده است.
فصل سوم، اطلاعات بالینی که در تشخیص تشنج ﻣﯽتوانند کمک کنند مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه آن سنسورهای پیشنهادی مورد بررسی واقع شده است.
فصل چهارم، طراحی سنسور پیشنهادی برای تشخیص تشنج مورد بحث قرار گرفته است. در این فصل با پرداختن بیشتر قطعات سختﺍفزاری سنسور شتاﺏسنج و رسانایی پوست، در ادامه بخش نرﻡﺍفزاری کار در میکروکنترلر و آندروید مورد بحث قرار گرفته است.
فصل پنجم، مربوط به بحث دادﻩکاوی دادﻩهای خام در نرﻡﺍفزار Weka و نحوه انتخاب بهترین ویژﮔﻰها می باشد.
فصل ششم، نتیجه‏گیری و طرح پیشنهادات ﻣﯽباشد. در این فصل پس از جمع‌بندی و نتیجه‌گیری از مطالب ارائه شده در فصول قبل، نتایج پیاده‏سازی سنسور توضیح داده خواهد شد. در پایان نیز راهکارهایی برای بهبود و ادامه‌ی تحقیق در آینده پیشنهاد ﻣﯽشود.
1-8 خلاصه‏ی فصل
در این فصل به منظور معرفی پژوهش، کلیاتی از آن شامل: ضرورت انجام پژوهش, اهداف پژوهش، سوالات پژوهش و جنبه‏ی جدید بودن پژوهش بیان شد. در پایان فصل نیز ساختار کلی پایان‏نامه و مروری بر مطالب فصل‏های بعدی ارائه شد.

فصل دوم :
پیشینه‏ی پژوهش
2-1 مقدمه
برای کنترل و درمان صرع بیش از دهها داروی ضد تشنج در دسترس هست. این داروها به طور معمول به دنبال جلوگیری از توسعه تشنج با کاهش تحریک عصبی یا افزایش بازدارندگی هستند. در برخی موارد دیگر افرادی که از نظر پزشکی مبتلا به نوعی از صرع مقاوم هستند، ﻣﯽتوانند برای جراحی کاندید شوند، البته اگر صرع آﻥها از نوع partial باشدکه معمولاً تشنج در این موارد مربوط به وجود تومور در مغز ﻣﯽباشد [10]. اما در انواع دیگری از تشنج که به دارو پاسخگو نیست، یا تشنج از نوع partial ﻧﻤﻰباشد و یا فرد تمایلی به عمل جراحی برای قرار دادن ایمپلنت پزشکی ندارد بهترین راه کنترل ونظارت مداوم بر فرد است. در ادامه روشﻫﺎی درمانی و کنترل صرع با کمک اعمال جراحی و سپس کنترل و نظارت بر بیماری با کمک سنسورها بحث ﻣﯽشود.
2-2 روشﻫﺎﻱ درمان و کنترل صرع از طریق عمل جراحی
در این بخش به بررسی اجزاء، محل قرارگیری و نحوه عملکرد ایمپلنت هایی ﻣﯽپردازیم که برای شناسایی و کنترل صرع در داخل بدن بیمار با کمک جراحی قرار داده ﻣﯽشوند. با پیشرفت اعمال و وسایل جراحی، پزشکان و محققان به دنبال روشﻫﺎیی هستند که به صورت داخلی بتوانند تشنج را مهار و کنترل کنند. در یکی از این روشﻫﺎ که متداول تر و قدیمی تر از بقیه روشﻫﺎست با تحریک عصب واگ (VNS4) اقدام به درمان صرع ﻣﯽکنند. در این روش یک محرک کوچک زیر پوست گردن نزدیک عصب واگ در قسمت چپ گذاشته می‌شود این محرک، عصب واگ را در فواصل زمانی معینی تحریک می‌کند و با انتشار این تحریکات از طریق عصب به مغز فعالیت تشنجی متوقف می‌شود [12]. در روشی دیگر با نام تحریک عمیق مغزی (DBS5) با یک ضربان ساز در زمان بروز علائم صرع شوک الکتریکی به قشر مغز برای توقف آن فرستاده ﻣﯽشود [13]. روش دیگری که تحت بررسی توسط FDA6 هست تحریک عصبی پاسخگو (7RNS) است که با کاشت دو الکترود به صورت سطحی و عمقی در مغز نسبت به دو روش اخیر مدیریت بهتری برای کنترل صرع دارد [14]. در جدیدترین روش در یکی از دانشگاههای استرالیا ایمپلنت مغزی پیش بینی کننده مغزی در حال آزمایش است، در این روش با استفاده از الکترودهای کار گذاشته شده بین جمجمه و قشر مغز به طور مداوم داده‌های فعالیت الکتریکی (EEG) مانیتور می‌شود. الکترودها به یک وسیله‌ی دومی که زیر پوست در ناحیه‌ی سینه ایمپلنت شده متصل هستند که این اطلاعات را به صورت بدون سیم به یک دستگاه کوچک دستی ارسال می‌کند و دستگاه احتمال وقوع تشنج را محاسبه ﻣﯽنماید [15].
2-3 روشﻫﺎﻱ درمان و کنترل صرع با کمک سنسورها
دلایل اصلی که چرا بسیاری از مطالعات بر روی تشخیص اولیه و یا پیش بینی تشنج با استفاده از EEG (قشر مغز و داخل جمجمه) تمرکز دارند واضح است، از آن جایی که صرع یک بیماری عصبی است، هدف نهایی باید برای جلوگیری از آسیب به مغز بوسیله جلوگیری از تشنج باشد. الکتروگرافیکی تشنج مـﯽتواند قبل از شروع و انتشار تشنج بالینی قابل مشاهده باشد، در نتیجه به پیش بینی و پیشگیری از تشنج بالینی یا SUDEP بسیار کمک خواهد کرد. وجود خطرات کاشت سیستمﻫﺎی داخل جمجمه و درد و ناراحتی ناشی از دستگاهﻫﺎی متصل به سر، تردیدهایی را برای استفاده دائمی از این سیستمﻫﺎ به وجود ﻣﯽآورد [16]. با توجه به این که هیچ دستگاه داخل مغزی ایده آلی هنوز در دسترس نیست و با توجه به بسیاری از پیشرفتﻫﺎﻱ تشخیص تشنج بدون EEG که حاصل شده است [17]، در ادامه به معرفی پرکاربردترین سنسورها در حوزه تشخیص و تجارت خواهیم پرداخت. اکثر مهندسان و دانشمندان علوم اعصاب در شناخت بیشتر ارتباط بین مغز و صرع تمرکز کردﻩاند تا در شناخت ارتباط بین مغز و بدن. سیگنال خارجی بدن ناشی از قشر مغز که تحت کنترل قشر مغز و تغییرات توسط تشنج نیز هستند، ﻣﯽتوانند اطلاعات غیر مستقیم و ارزشمندی در مورد حالتﻫﺎﻱ مختلفی از مغز ارائه کنند [18].
2-4 مرور مقالات مرتبط
دسته ای از سنسورها به طور معمول در اتاق خواب بیمار و به صورت ثابت قرار ﻣﯽگیرند و محل قرار گیری آنﻫﺎ بیشتر در تشک، بالش، پتو و یا تخت خواب بیمار است. استفاده از این سنسورها به این صورت بیشتر متمرکز بر شناسایی و دادن هشدار به پرستار، برای ارائه کمکﻫﺎﻱ اولیه به بیمار مصروع، در طول شب ﻣﯽباشد و ﻣﯽتوان گفت دقت خوبی را به علت نبود فعالیتﻫﺎﻱ اضافی روزانه دارا هستند.
سنسورهای ثابت اگرچه دقت بالا و خطای کمتری دارند، اما برای جلوگیری از واقع شدن فرد مصروع در شرایط خطرناک و نظارت مداوم بر وضعیت وی ما احتیاج به تجهیزاتی داریم که بتواند همیشه و در هر مکان و زمانی همراه وی باشد. دسته بعدی سنسورهای همراه هستند که با کمک آنﻫﺎ بیماران به طور مداوم تحت کنترل هستند و از طرفی آزادیﻫﺎﻱ لازم برای بیمار را در انجام فعالیتﻫﺎﻱ روزانه فراهم ﻣﯽآورند.
تشک فشار را ﻣﯽتوان برای شناسایی تخت خواب خالی (سقوط یا خوابگردی) مورد استفاده قرار داد [19]، اگر چه به طور خاص، به عنوان یک روش برای تشخیص تشنج طراحی نشدﻩاند، بلکه بیشتر این تشکﻫﺎ ترکیبی با دیگر روشﻫﺎﻱ تشخیصی هستند، به عنوان مثال با برخی از دستگاهﻫﺎﻱ تشخیص تشنج مثل رطوبت، صدا، ECG8 و ACM9.
رطوبت سنجﻫﺎ ﻣﯽتواند برخی از علائم تشنج، از جمله ترشح بزاق، استفراغ و بی اختیاری را تشخیص دهند. یکی از مشکلات آنها این است که این تظاهرات به طور انحصاری مربوط به تشنج نیست. با این حال، برخی از سیستمﻫﺎﻱ تشخیص تشنج تجاری با استفاده از صفحه ای از سیمﻫﺎﻱ سنسور که با نقره به منظور سنجش رطوبت ترکیب شده و با روشﻫﺎﻱ تشخیص دیگر متصل شدﻩاند [20] [19].
تشخیص ویدئویی بخشی از استاندارد طلایی برای شناسایی تشنج است. در حالت بدون تماس آن، منعکس کنندهﻫﺎﻱ موج مادون قرمز به نقاط مربوط به اعضاء حرکتی بدن متصل ﻣﯽشوند (به عنوان مثال مفاصل و اندام ها) [21]. ویدئو حتی ممکن است برای تشخیص ضربان قلب و سرعت تنفس مورد استفاده قرار گیرد [22] [23]. یکی از نقاط ضعف تشخیصﻫﺎﻱ ویدئویی دشواری تشخیص حرکت در زیر پتو و یا نیاز به خوابیدن بدون پتو است. علاوه بر این، برای ثبت تمام جنبهﻫﺎﻱ حرکتی، بیمار باید به طور مداوم در محدوده یک یا چند دوربین باشد (این مشکل در شب کمتر است) [24]. شناسایی با دوربینﻫﺎﻱ گرمایی یا حرارتی با امواج مادون قرمز از بدن و از زیر پتو و لباس نیز ﻣﯽتواند مورد استفاده قرار گیرد. این دوربینﻫﺎ همچنین قادر به تشخیص تنفس هستند. معایب این دوربینﻫﺎ شامل قابلیت اطمینان در حال حاضر (به عنوان مثال دقت و رزولوشن این دوربینﻫﺎ به طور قابل ملاحظه ای پایین تر از دوربینﻫﺎﻱ نوری است) و هزینهﻫﺎﻱ بالای آنها است [16].
برای ضبط سیگنالﻫﺎﻱ عضلانی، دستگاه EMG10 به خوبی برای تشخیص تشنجﻫﺎﻱ تونیک و فاز اولیه تشنج تونیک کلونیک مناسب است [25]. فاز کلونیک شامل دشارژهای EMG در مدت زمان ثابت و قابل توجه (2.0 ثانیه) است که توسط دورهﻫﺎﻱ خاموشی (SP11) از هم جدا شده و به صورت نمایی افزایش در مدت زمان آنﻫﺎ دیده ﻣﯽشود – ویژﮔﻰهایی که ﻧﻤﻰتواند به طور ارادی باز تولید شوند. آخرین SP در تشنجﻫﺎ با بالاترین فرکانس EMG بیشترین طول را دارد نظر به اینکه که انرژی آخرین کلونوس12 در تشنج با فاز کلونیک کوتاه، بیشترین مقدار را دارا است. ویژگیﻫﺎﻱ خاصی از دینامیک فعال سازی ماهیچه در طول GTCS13 شناسایی شده است. یافتهﻫﺎ نشان ﻣﯽدهد که مکانیسمﻫﺎﻱ بازدارنده مشابهی که در پایان GTCS مشارکت ﻣﯽکنند، با در نظر گرفتن شروع تدریجی با شروع تشنج مقابله ﻣﯽکنند. هم بازدارندگی فعال و هم مکانیزم ها، با اقدام کاهش سوخت و ساز به صورت هم افزایی برای جلوگیری از تشنج مرتبط هستند. تجزیه و تحلیل پویای EMG تشنج یک ابزار ارزشمند برای نظارت بر تعادل بین عوامل تشدید کننده تشنج و ضد تشنج است [26].
صرع یک اختلال نورولوژیکی مزمن است که باعث فعالیت عصبی غیر طبیعی، شدید و عارضی در چشم ﻣﯽشود. الکترواکولوگرام (EOG14) ابزار مهمی در تشخیص اختلالات عصبی خاص است [27]. حرکات هر دو چشم و پلک ﻣﯽتواند توسط EOG تشخیص داده شود، که قادر به تفکیک صرع از سنکوپ، حالات روانی و یا دیگر تشنجﻫﺎﻱ غیر مبتلا به صرع است. یک شرکت اسرائیلی از یک برچسب بر روی صورت برای اندازﻩگیری حرکات چشم، ضربان و پالس قلبی به عنوان نشانگرهایی پیش از تشنج و یا تشنج زودهنگام استفاده کرده است [28].
سیستم عصبی خودمختار بدن (ANS15) شامل سیستم عصبی سمپاتیک و پاراسمپاتیک است [29]. فعالیت الکتریکی پوست (EDA16) به عنوان یک شاخص حساس از فعالیت سیستم عصبی سمپاتیک است چرا که در بخش پوستی انسان سیستم عصبی پاراسمپاتیک وارد نشده است [30]. در واقع EDA منعکس کننده فعالیت در محور سمپاتیک ANS و یک معیار حساس و مناسب از ارزیابی تغییرات در تحریک سمپاتیک است [10]. قلب یکی از مهمﺗﺭین ارگانﻫﺎﻱ هدف ANS است. فعالیت سمپاتیک باعث افزایش رسانایی، تحریک پذیری و قدرت انقباض قلب ﻣﯽشود و فعالیت پاراسمپاتیک باعث کاهش عملکرد قلبی خواهد شد [31]. نظارت بر تغییر ضربان قلب (HRV17) شاخصی برای پیش بینی مرگ ناگهانی است [32]. در یک کار علمی پژوهشی در دانشگاه MIT از این شاخص یعنی رسانایی پوست و شتاﺏسنج سه محوره در تشخیص تشنج استفاده شده است و به نتایج قابل قبولی برای تشخیص وقوع تشنج رسیده اند [33].
فوتوپلتیسموگرافی یا ‏PPG18‏ بر اساس تعیین مشخصات نوری یک ناحیه معین پوست تعریف می‌شود. برای رسیدن به این مقصود، مقداری نور نامرئی مادون قرمز به پوست تابانده می‌شود. قسمتی از نور که وابسته به مقدار حجم خون موجود در پوست است، جذب می‌گردد. مقدار نور منعکس شده با تغییرات حجم خون برابر است. تغییرات حجم خون را می‌توان با اندازه‌گیری این نور بازگشتی و با استفاده از مشخصات نوری بافت و خون محاسبه کرد. این روش شامل استفاده از اکسیمترهای پالسی ﻣﯽشود و به بررسی تغییرات در فعالیت بخش خود مختار بدن ﻣﯽپردازد، و ﻣﯽتواند ضربان قلب نامنظم، دامنه موج پالس و زمان حمل و نقل پالس را تشخیص دهد [34].
سنسورهای ژیروسکوپ برای اندازﻩگیری شتاب زاویه ای / چرخشی و برای تشخیص تشنج مفید هستند. سنسورهای مغناطیسی ﻣﯽتواند موقعیت و جهت تغییر اندام یا بدن را تعیین کنند. چرا که در برخی انواع تشنج اشکال نامعلومی از یک کلاس از جنبش در سطح افقی دیده ﻣﯽشود، مانند چرخش ناخواسته سر به سمت راست یا چپ. بنابراین برای تشخیص تشنجﻫﺎﻱ تونیک کلونیک به دلیل ظرفیت شان برای تشخیص زود هنگام فاز تونیک مفید هستند [35].
دستگاهﻫﺎﻱ ACM شتاب انتقالی را اندازﻩگیری ﻣﯽکند. آنها با هزینه ای اندک و با مصرف کم انرژی، قادر به نظارت سرپایی با یک دستگاه کوچک هستند. آنها ﻣﯽتوانند برای تشخیص تشنجﻫﺎﻱ کلونیک استفاده شوند [36]. به علت وجود حرکت کلیشه ای و تکراری در 95% از تشنجﻫﺎﻱ حرکتی شتاﺏسنجﻫﺎﻱ سه بعدی یکی از سنسورهای مهم در تشخیص تشنجﻫﺎﻱ تونیک-کلونیک عمومی محسوب ﻣﯽشوند [37]. در یک مورد جالب به جای استفاده از سنسور شتاﺏسنج مجزا، از شتاﺏسنج گوشی هوشمند استفاده شده که اپلیکیشن آن از سایت مربوطه به راحتی در دسترس است، اما اینکه تا چه میزان شتاﺏسنج گوشی، با توجه به اینکه دقت کمتری نسبت به شتاﺏسنجﻫﺎﻱ پزشکی و صنعتی دارد، ابهاماتی را به وجود ﻣﯽآورد [38].
سر و صداهایی که در طول تشنجﻫﺎ رخ ﻣﯽدهد عبارتند از جیغﻫﺎﻱ خاص، آواز خواندن یا زمزمه کردن، خنده یا گریه خود به خود، ترشحات نایژه ای(برونشتی)، صدای ملچ ملوچ لب و سر و صدای تخت در هنگام حرکت. مزایای استفاده از دستگاهﻫﺎﻱ صوتی شامل هزینهﻫﺎﻱ کم آنها، راحتی (بدون تماس) و استفاده عملی است. تا به امروز آنها رایج ترین سیستم مورد استفاده برای کودکان بیمار بوده اند. یکی از مشکلات دستگاهﻫﺎﻱ صوتی شامل عملکرد عموماً ضعیف و تشخیص اشتباه بسیاری از آنهاست. یک چالش عمده این روش شامل توسعه الگوریتم هایی است که ﻣﯽتواند صداهای پس زمینه ناشی از محیط زیست، و همچنین بیمار (به عنوان مثال گفتار یا خروپف) را حذف کند. با این حال، در برخی موارد، خروپف ﻣﯽتواند نمودی از تشنج باشد. برای مثال تشنجﻫﺎﻱ تونیک کلونیک اغلب تنفس با صدای بلند و به طور معمول با خرناس همراه هستند [39]. در یک نمونه از بلندگو بر روی گردن بیمار نزدیک نای برای اندازﻩگیری صدای تنفس با حذف صداهای مزاحم مثل صحبت کردن یا ضربان قلب استفاده شده است [40].
کاهش تغییرات ضربان قلب (تغییرات درفواصل تپش که متاثر از فعالیت سیستم خودمختار عصبی است) و ناهنجاری در قطبی شدن مجدد قلبی ﻣﯽتوانند به عنوان پیشگویی هایی در مورد مرگ ناگهانی قلبی باشند. ثبت هدایت شده ECG ﻣﯽتواند در تشخیص ضربان قلب، HRV و ریخت شناسی و تغییرات ECG کمک کند [41]. تغییرات در ضربان قلب معمولاً در تشنج رخ ﻣﯽدهد، و برجسته ترین موارد مربوط به تشنجﻫﺎﻱ ژنرالیزه تونیک کلونیک (GTCS)، در فعالیت حرکتی تشنج لوب فرونتال و لوب تمپورال (TLS) است. چنین رویدادی متعاقبا خطر ابتلا به SUDEP را افزایش ﻣﯽدهد [42].
2-5 نحوه اطلاع رسانی
بعد از معرفی انواع سنسور، مختصری راجع به اینکه این سنسورها به چه نحوی قادر به برقراری ارتباط با پزشک، پرستار و یا اعضای خانواده بیمار برای اعلام هشدار و یا انتقال اطلاعات ثبت شده هستند در ادامه خواهیم دید.
مانیتور بالینی (Bedside Monitor): در بعضی از سیستمﻫﺎﻱ ناظر بر تشنج، مانیتور بالینی وجود دارد که با سنسور تشخیص تشنج عرضه ﻣﯽگردد، در واقع این دستگاهها در نقش یک کامپیوتر تک منظوره هستند که قادر به تجزیه و تحلیل اطلاعات دریافت شده از سنسورها بوده و با الگوریتم خاصی که روی آن پیاده شده است ﻣﯽتواند تشنج را شناسایی کنند. این دستگاهها هم به صورت بیسیم [43] و هم سیمی، از یک طرف با سنسور و از طرف دیگر با خط تلفن ثابت، پیام رسان و یا گوشی همراه ﻣﯽتوانند اتصال برقرار کرده، تا در صورت نیاز بتوانند تشخیص تشنج را اطلاع رسانی کنند. در برخی انواع آن بعد از تشخیص، مانیتور آلارمﻫﺎﻱ نورانی را برای اطلاع رسانی استفاده ﻣﯽکند [19].
پیام رسان(Messenger): برخی از شرکتﻫﺎﻱ فعال در زمینه ساخت سنسورهای تشخیص تشنج، گوشیﻫﺎﻱ مخصوصی برای اطلاع رسانی به پرستار عرضه ﻣﯽکنند، که این گوشی به صورت خاص فقط قادر به برقراری ارتباط با مانیتور بالینی [19] که در بخش قبل معرفی شد و یا سنسور مربوطه به صورت بیسیم است [44] و معمولاً تا یک برد مشخص ﻣﯽتواند ارتباط را حفظ کند. پیام رسانﻫﺎ ﻣﯽتوانند با تولید آلارم صوتی اطلاع رسانی کنند [44] و یا لرزشی و نوری باشند و با تولید نور با رنگﻫﺎﻱ متفاوت میزان خطرناک بودن آن را به اطلاع پرستار برسانند [45].
کامپیوتر رومیزی: در سیستمﻫﺎﻱ ارائه شده مواردی دیده ﻣﯽشود که سنسور صرفاً برای ارسال اطلاعات بیمار از کامپیوتر رومیزی با کمک خطوط اینترنت استفاده ﻣﯽکند و در بعضی موارد دیگر علاوه بر این کار، تجزیه و تحلیل دادهﻫﺎ نیز روی آن انجام ﻣﯽشود [33] و [40].
تلفن ثابت: در برخی از دستگاهها، مانیتور بالینی ﻣﯽتواند از طریق کابل مستقیماً به خط تلفن متصل شده و اقدام به شماره گیری و ارسال پیام صوتی نماید تا در مواقع بروز خطر به پزشک یا پرستار اطلاع رسانی به موقع داشته باشد [19] و [46].
تلفن همراه: استفاده از گوشیﻫﺎﻱ هوشمند هر روز بیشتر از پیش در بین جوامع مختلف در حال گسترش است، و توانسته هر چه بیشتر ابعاد مختلف زندگی انسانها را متحول سازد. این ابزار در حوزه پزشکی و مخصوصا تشنجﻫﺎﻱ صرعی تا حدودی وارد شده است و روز به روز نیز در حال افزایش است. مواردی را ﻣﯽتوان نام برد که در آن، سنسوری که در تخت بیمار برای تشخیص قرار داده شده است ﻣﯽتواند از طریق مانیتور بالینی با گوشی همراه ارتباط برقرار کرده تا از آن طریق اطلاع رسانی انجام شود [46]. و یا در یک مورد جدیدتر سنسوری که به صورت دستبند برای تشخیص صرع به کار ﻣﯽرود ﻣﯽتواند از طریق بلوتوث با گوشی همراه بیمار ارتباط برقرار کرده و اقدام به ارسال پیام متنی کند [47]. در موردی دیگر با کمک شتاﺏسنج موجود بر روی گوشی و GPS، تشنج و مکان فرد مصروع شناسایی و با پیام متنی اطلاع رسانی انجام ﻣﯽشود [38].
جدول 2-1: سنسورهای مورد استفاده در تشخیص تشنج تونیک-کلونیک عمومی
محصولسنسورهامحل قرارگیری سنسورنحوه اطلاع رسانیEp-It Companion Monitor (S1029( [19]شتاﺏسنج، رطوبت سنج، صدا و فشار بدن تشک و بالشمانیتور بالینی و یک پیام رسان با موج رادیویی محدود و یا شماره گیری اتوماتیک با تلفن ثابتEp-It Guardian Monitor (P139( [19]شتاﺏسنج، رطوبت سنج، صدا، فشار بدن و تنفستشک و بالشمانیتور بالینی و یک پیام رسان با موج رادیویی محدود و یا شماره گیری اتوماتیک با تلفن ثابتEpiLert [45]شتاﺏسنجمچ دست یا مچ پاگیرنده بیسیم و گوشی همراهEpi-Care Free [43]شتاﺏسنجمچ دستارتباط بیسیم بین سنسور و مانیتور بالینی
ارتباط بین مانیتور بالینی و پیام رسان و یا گوشی همراه تا محدوده 20 متری Epi-Care 3000 [43]شتاﺏسنجزیر تختارتباط بیسیم بین سنسور و مانیتور بالینی
ارتباط بین مانیتور بالینی و پیام رسان و یا گوشی همراه تا محدوده 20 متری Vigil-Aide [44]لرزه نگارهم تخت خواب و هم قابل حمل در یک کیف یا روی کمربند بیمارهشدارهایی به صورت صوتی، ارتعاشی و یا فلش روی سنسور وجود دارد و یا ﻣﯽتواند با یک سیستم پیام رسان به صورت بیسیم ترکیب شود و یا ترکیب با یک سیستم شماره گیر خودکار از طریق خطوط مخابراتی Emfit Seizure Monitor [48]شتاﺏسنج، ECG و فشار بدنداخل تختاتصال سنسور و مانیتور بالینی با سیم و تنظیم هشدار صوتی برای مطلع کردن پرستارEpDetect [38]سنسور شتاﺏسنج و GPS گوشی هوشمندگوشی هوشمندگوشی هوشمند از طریق ارسال sms و برقراری تماس جهت هشدار به پرستارEpicall [28]سنسور فوتوپلتیسموگرافی (PPG) و الکترواکولوگرافی (EOG)به صورت برچسب بر روی صورت بیماراطلاعات بیشتری منتشر نشده استErvitech [40]سنسور صوتییک میکروفون در گردن بیمارو نزدیک نای برای اندازﻩگیری صدای تنفسارتباط بیسیم سنسور با کامپیوتر رومیزی و گوشی همراه Holst Centre/imec, Hobo Heeze BV [49] [50]سنسور ECGبر روی بازو و قفسه سینهگوشی همراهIctalCare 365 [51]سنسور EMGبر روی بازو یا ران بیماربه صورت بیسیم در صورت تشخیص تشنج از طریق ارتباط با یک پیام رسان آلارمی به صدا در ﻣﯽآیدMP5 [52]
سنسور صوتی برای تشخیص حرکتزیر تخت بیماررابط خروجی تعبیه شده بر روی مانیتور بالینی برای اتصال به شماره گیر خودکار و یا سیستم احضار پرستارSensalert (102/EP200) [20]سنسور حرکتی و به صورت انتخابی سنسور رطوبتدو عدد سنسور در زیر تخت بیمار سنسور به کمک یک مانیتور بالینی بیسیم که قادر به برقراری سیستمﻫﺎﻱ هشدار دهنده استSmartWatch [47]سنسور شتاﺏسنجمچ دستسنسور قادر به برقراری ارتباط برای ارسال هشدار با گوشی همراه آندروید(Android) استEpi-Watcher [46]سنسور حرکتی زیر تخت بیمارارتباط سنسور و مانیتور بالینی با سیم و مانیتور بالینی و گوشی همراه به صورت بیسیم یا تلفن ثابت با ارسال sms یا برقراری تماسQsensor [33]سنسور شتاﺏسنج و EDAروی مچ دستاتصال سنسور به صورت بیسیم به کامپیوتر رومیزی و اینترنت
2-6 استفاده از تلفن های همراه برای مداخلات و اقدامات سلامت
تلفن های همراه به طور خاص راهی جذاب برای ارائه اقدامات بهداشتی هستند که دلایلی زیر را برای آن ﻣﯽتوان نام برد: 1- استفاده گسترده از تلفن های همراه با قابلیت های فنی که به طور فزاینده ای رو به پیشرفت است [53]، 2- گرایش مردم به حمل تلفن های خود در هر مکانی، 3- دلبستگی مردم به تلفن های خود [54]، و 4- ویژﮔﻰهای آگاه از محتوا که از طریق حسگرها و اطلاعات شخصی مبتنی بر تلفن فعال ﻣﯽشوند [55].


پاسخ دهید