4-4 شرح نرمافزارهاي مورد استفاده53
4-4-1 Pic C Compiler53
4-4-1-1 برنامه نويسي ميکروکنترلر54
4-4-2 Proteus60
4-4-3 Altium Designer (Protel DXP)61
4-4-4 TNM Programmer62
4-4-5 برنامه نويسي آندرويد62
4-4-5-1 نحوه ارتباط بيسيم سنسور تشنج با گوشي همراه64
4-4-5-2 نرمال سازي دادهها67
4-4-5-3 ذخيره در پايگاه داده68
4-4-5-4 استخراج ويژگي ها69
4-4-5-5 استفاده از مدل SVM در آندرويد74
4-4-5-6 مکان يابي فرد مصروع با کمک GPS گوشي همراه75
4-4-5-7 اعلام هشدار (ارسال SMS و ايميل)76
4-5 خلاصه‏ي فصل79
فصل پنجم : داده کاوي80
5-1 مقدمه81
5-2 مقايسه حوزه زمان، تبديل فوريه و تبديل ويولت82
5-2 پيش پردازش دادهها83
5-3 استخراج ويژگي84
5-3-1 ويژگي ها در حوزه زمان86
5-3-2 ويژگي ها در حوزه تبديل ويولت95
5-3-3 انتخاب ويژگي هاي برتر103
5-4 دادهکاوي با نرمافزار Weka104
5-4-1 مقدمه اي بر Weka104
5-4-2 انتخاب SVM به عنوان طبقهبندىکننده105
5-4-3 طراحي طبقهبندىکننده در Weka106
5-5 خلاصه‏ي فصل107
فصل ششم : نتيجه گيري و طرح پيشنهادات108
6-1 مقدمه109
6-2 نتايج109
6-3 پيشنهادات براي کارهاي آتي113
6-4 خلاصه‏ي فصل115
منابع و مآخذ117
پيوست الف: datasheet123
Abstract135
فهرست جدول‏ها
عنوان صفحه
جدول 2-1: سنسورهاي مورد استفاده در تشخيص تشنج تونيک-کلونيک عمومي17
جدول 4-1: پايه هاي LCD 16×238
جدول 4-2: ميزان بهره در AD620 با توجه به اندازه مقاومت46
جدول 5-1: نتايج حاصل از اعمال SVM با 13 ويژگي106
جدول 5-2: نتايج حاصل از اعمال SVM با 7 ويژگي107
جدول 5-3: نتايج حاصل از اعمال SVM با 6 ويژگي107
فهرست شکل‏ها
عنوان صفحه
شکل 3-1: ساختمان داخلي شتابسنج سه محوره ADXL33526
شکل 3-2: مدار پايه براي اندازه گيري ميزان مقاومت پوست28
شکل 3-3: طرح مدار اندازه گيري ميزان مقاومت پوست با جزئيات30
شکل 4-1: انواع پروتکل هاي ارتباطي تعريف شده بروي ميکروکنترلر36
شکل 4-2: LCD 16×238
شکل 4-3: Op-Amp40
شکل 4-4: ترمينال هاي يک Op-Amp40
شکل 4-5: ورودي هاي inverting و noninverting در يک Op-Amp41
شکل 4-6: تقويت کننده عملياتي LM358N41
شکل 4-7: microSD Module با يک حافظه 32GB42
شکل 4-8: مبدل آنالوگ به ديجيتال خارجي ADC0804 با دقت 8 بيت43
شکل 4-9: مرجع ولتاژ REF30xx45
شکل 4-10: تقويت کننده ابزار دقيق AD62046
شکل 4-11: مدار تست AD62046
شکل 4-12: توليد کننده ولتاژ متقارن TC766047
شکل 4-13: نحوه بستن مدار براي توليد 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: پياده سازي دماسنج LM35 با کمک پروتئوس60
شکل 4-18: يک نمونه طراحي PCB با کمک Protel61
شکل 4-19: ويولت مادر Haar73
شکل 4-20: فلوچارت روند کاري تشخيص تشنج78
شکل 4-21: معماري سيستم79
شکل 5-1: مجموعه سيگنال ها در سه محور شتابسنج، (الف) تشنج، (ب) دويدن، (ج) بالا رفتن از پله، (د) پياده روي85
شکل 5-2: ميانگين سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف87
شکل 5-3: واريانس سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف88
شکل 5-4: انرژي سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف89
شکل 5-5: توان سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف90
شکل 5-6: جذر ميانگين مربع سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف91
شکل 5-7: کشيدگي سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف92

شکل 5-8: آنتروپي سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف93
شکل 5-9: نرخ عبور از صفر سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف94
شکل 5-10: ميانگين تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف95
شکل 5-11: واريانس تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف96
شکل 5-12: انرژي تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف98
شکل 5-13: توان تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف99
شکل 5-14: جذر ميانگين مربع تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف100
شکل 5-15: کشيدگي تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف101
شکل 5-16: آنتروپي تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف102
شکل 5-17: نرخ عبور از صفر تبديل ويولت سيگنال VM (بالا)، ميانگين سيگنال GSR (پايين) براي سه تشنج مختلف103
شکل 6-1: PCB ميکروکنترلر، ADC0804 و ماژول MMC111
شکل 6-2: PCB شتابسنج، رسانايي پوست و بلوتوث111
شکل 6-3: نصب سنسور تشخِص تشنج بر روي بازو112
شکل 6-4: طرح PCB سنسور تشخيص تشنج112
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 انجام 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

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب 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

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

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

اینجا کلیک کنید

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 آن فرستاده م?شود [13]. روش ديگري که تحت بررسي توسط FDA6 هست تحريک عصبي پاسخگو (7RNS) است که با کاشت دو الکترود به صورت سطحي و عمقي در مغز نسبت به دو روش اخير مديريت بهتري براي کنترل صرع دارد [14]. در جديدترين روش در يکي از دانشگاههاي استراليا ايمپلنت مغزي پيش بيني کننده مغزي در حال آزمايش است، در اين روش با استفاده از الکترودهاي کار گذاشته شده بين جمجمه و قشر مغز به طور مداوم داده‌هاي فعاليت الکتريکي (EEG) مانيتور مي‌شود. الکترودها به يک وسيله‌ي دومي که زير پوست در ناحيه‌ي سينه ايمپلنت شده متصل هستند که اين اطلاعات را به صورت بدون سيم به يک دستگاه کوچک دستي ارسال مي‌کند و دستگاه احتمال وقوع تشنج را محاسبه م?نمايد [15].
2-3 روشهاي درمان و کنترل صرع با کمک سنسورها
دلايل اصلي که چرا بسياري از مطالعات بر روي تشخيص اوليه و يا پيش بيني تشنج با استفاده از EEG (قشر مغز و داخل جمجمه) تمرکز دارند واضح است، از آن جايي که صرع يک بيماري عصبي است، هدف نهايي بايد براي جلوگيري از آسيب به مغز بوسيله جلوگيري از تشنج باشد. الکتروگرافيکي تشنج مـ?تواند قبل از شروع و انتشار تشنج باليني قابل مشاهده باشد، در نتيجه به پيش بيني و پيشگيري از تشنج باليني يا SUDEP بسيار کمک خواهد کرد. وجود خطرات کاشت سيستمهاي داخل جمجمه و درد و ناراحتي ناشي از دستگاههاي متصل به سر، ترديدهايي را براي استفاده دائمي از اين سيستمها به وجود م?آورد [16]. با توجه به اين که هيچ دستگاه داخل مغزي ايده آلي هنوز در دسترس نيست و با توجه به بسياري از پيشرفتهاي تشخيص تشنج بدون EEG که حاصل شده است [17]، در ادامه به معرفي پرکاربردترين سنسورها در حوزه تشخيص و تجارت خواهيم پرداخت. اکثر مهندسان و دانشمندان علوم اعصاب در شناخت بيشتر ارتباط بين مغز و صرع تمرکز کردهاند تا در شناخت ارتباط بين مغز و بدن. سيگنال خارجي بدن ناشي از قشر مغز که تحت کنترل قشر مغز و تغييرات توسط تشنج نيز هستند، م?توانند اطلاعات غير مستقيم و ارزشمندي در مورد حالتهاي مختلفي از مغز ارائه کنند [18].
2-4 مرور مقالات مرتبط
دسته اي از سنسورها به طور معمول در اتاق خواب بيمار و به صورت ثابت قرار م?گيرند و محل قرار گيري آنها بيشتر در تشک، بالش، پتو و يا تخت خواب بيمار است. استفاده از اين سنسورها به اين صورت بيشتر متمرکز بر شناسايي و دادن هشدار به پرستار، براي ارائه کمکهاي اوليه به بيمار مصروع، در طول شب م?باشد و م?توان گفت دقت خوبي را به علت نبود فعاليتهاي اضافي روزانه دارا هستند.
سنسورهاي ثابت اگرچه دقت بالا و خطاي کمتري دارند، اما براي جلوگيري از واقع شدن فرد مصروع در شرايط خطرناک و نظارت مداوم بر وضعيت وي ما احتياج به تجهيزاتي داريم که بتواند هميشه و در هر مکان و زماني همراه وي باشد. دسته بعدي سنسورهاي همراه هستند که با کمک آنها بيماران به طور مداوم تحت کنترل هستند و از طرفي آزاديهاي لازم براي بيمار را در انجام فعاليتهاي روزانه فراهم م?آورند.
تشک فشار را م?توان براي شناسايي تخت خواب خالي (سقوط يا خوابگردي) مورد استفاده قرار داد [19]، اگر چه به طور خاص، به عنوان يک روش براي تشخيص تشنج طراحي نشدهاند، بلکه بيشتر اين تشکها ترکيبي با ديگر روشهاي تشخيصي هستند، به عنوان مثال با برخي از دستگاههاي تشخيص تشنج مثل رطوبت، صدا، ECG8 و ACM9.
رطوبت سنجها م?تواند برخي از علائم تشنج، از جمله ترشح بزاق، استفراغ و بي اختياري را تشخيص دهند. يکي از مشکلات آنها اين است که اين تظاهرات به طور انحصاري مربوط به تشنج نيست. با اين حال، برخي از سيستمهاي تشخيص تشنج تجاري با استفاده از صفحه اي از سيمهاي سنسور که با نقره به منظور سنجش رطوبت ترکيب شده و با روشهاي تشخيص ديگر متصل شدهاند [20] [19].
تشخيص ويدئويي بخشي از استاندارد طلايي براي شناسايي تشنج است. در حالت بدون تماس آن، منعکس کنندههاي موج مادون قرمز به نقاط مربوط به اعضاء حرکتي بدن متصل م?شوند (به عنوان مثال مفاصل و اندام ها) [21]. ويدئو حتي ممکن است براي تشخيص ضربان قلب و سرعت تنفس مورد استفاده قرار گيرد [22] [23]. يکي از نقاط ضعف تشخيصهاي ويدئويي دشواري تشخيص حرکت در زير پتو و يا نياز به خوابيدن بدون پتو است. علاوه بر اين، براي ثبت تمام جنبههاي حرکتي، بيمار بايد به طور مداوم در محدوده يک يا چند دوربين باشد (اين مشکل در شب کمتر است) [24]. شناسايي با دوربينهاي گرمايي يا حرارتي با امواج مادون قرمز از بدن و از زير پتو و لباس نيز م?تواند مورد استفاده قرار گيرد. اين دوربينها همچنين قادر به تشخيص تنفس هستند. معايب اين دوربينها شامل قابليت اطمينان در حال حاضر (به عنوان مثال دقت و رزولوشن اين دوربينها به طور قابل ملاحظه اي پايين تر از دوربينهاي نوري است) و هزينههاي بالاي آنها است [16].
براي ضبط سيگنالهاي عضلاني، دستگاه EMG10 به خوبي براي تشخيص تشنجهاي تونيک و فاز اوليه تشنج تونيک کلونيک مناسب است [25]. فاز کلونيک شامل دشارژهاي EMG در مدت زمان ثابت و قابل توجه (2.0 ثانيه) است که توسط دورههاي خاموشي (SP11) از هم جدا شده و به صورت نمايي افزايش در مدت زمان آنها ديده م?شود – ويژگىهايي که نمىتواند به طور ارادي باز توليد شوند. آخرين SP در تشنجها با بالاترين فرکانس EMG بيشترين طول را دارد نظر به اينکه که انرژي آخرين کلونوس12 در تشنج با فاز کلونيک کوتاه، بيشترين مقدار را دارا است. ويژگيهاي خاصي از ديناميک فعال سازي ماهيچه در طول GTCS13 شناسايي شده است. يافتهها نشان م?دهد که مکانيسمهاي بازدارنده مشابهي که در پايان GTCS مشارکت م?کنند، با در نظر گرفتن شروع تدريجي با شروع تشنج مقابله م?کنند. هم بازدارندگي فعال و هم مکانيزم ها، با اقدام کاهش سوخت و ساز به صورت هم افزايي براي جلوگيري از تشنج مرتبط هستند. تجزيه و تحليل پوياي EMG تشنج يک ابزار ارزشمند براي نظارت بر تعادل بين عوامل تشديد کننده تشنج و ضد تشنج است [26].
صرع يک اختلال نورولوژيکي مزمن است که باعث فعاليت عصبي غير طبيعي، شديد و عارضي در چشم م?شود. الکترواکولوگرام (EOG14) ابزار مهمي در تشخيص اختلالات عصبي خاص است [27]. حرکات هر دو چشم و پلک م?تواند توسط EOG تشخيص داده شود، که قادر به تفکيک صرع از سنکوپ، حالات رواني و يا ديگر تشنجهاي غير مبتلا به صرع است. يک شرکت اسرائيلي از يک برچسب بر روي صورت براي اندازهگيري حرکات چشم، ضربان و پالس قلبي به عنوان نشانگرهايي پيش از تشنج و يا تشنج زودهنگام استفاده کرده است [28].
سيستم عصبي خودمختار بدن (ANS15) شامل سيستم عصبي سمپاتيک و پاراسمپاتيک است [29]. فعاليت الکتريکي پوست (EDA16) به عنوان يک شاخص حساس از فعاليت سيستم عصبي سمپاتيک است چرا که در بخش پوستي انسان سيستم عصبي پاراسمپاتيک وارد نشده است [30]. در واقع EDA منعکس کننده فعاليت در محور سمپاتيک ANS و يک معيار حساس و مناسب از ارزيابي تغييرات در تحريک سمپاتيک است [10]. قلب يکي از مهمترين ارگانهاي هدف ANS است. فعاليت سمپاتيک باعث افزايش رسانايي، تحريک پذيري و قدرت انقباض قلب م?شود و فعاليت پاراسمپاتيک باعث کاهش عملکرد قلبي خواهد شد [31]. نظارت بر تغيير ضربان قلب (HRV17) شاخصي براي پيش بيني مرگ ناگهاني است [32]. در يک کار علمي پژوهشي در دانشگاه MIT از اين شاخص يعني رسانايي پوست و شتابسنج سه محوره در تشخيص تشنج استفاده شده است و به نتايج قابل قبولي براي تشخيص وقوع تشنج رسيده اند [33].
فوتوپلتيسموگرافي يا ‏PPG18‏ بر اساس تعيين مشخصات نوري يک ناحيه معين پوست تعريف مي‌شود. براي رسيدن به اين مقصود، مقداري نور نامرئي مادون قرمز به پوست تابانده مي‌شود. قسمتي از نور که وابسته به مقدار حجم خون موجود در پوست است، جذب مي‌گردد. مقدار نور منعکس شده با تغييرات حجم خون برابر است. تغييرات حجم خون را مي‌توان با اندازه‌گيري اين نور بازگشتي و با استفاده از مشخصات نوري بافت و خون محاسبه کرد. اين روش شامل استفاده از اکسيمترهاي پالسي م?شود و به بررسي تغييرات در فعاليت بخش خود مختار بدن م?پردازد، و م?تواند ضربان قلب نامنظم، دامنه موج پالس و زمان حمل و نقل پالس را تشخيص دهد [34].
سنسورهاي ژيروسکوپ براي اندازهگيري شتاب زاويه اي / چرخشي و براي تشخيص تشنج مفيد هستند. سنسورهاي مغناطيسي م?تواند موقعيت و جهت تغيير اندام يا بدن را تعيين کنند. چرا که در برخي انواع تشنج اشکال نامعلومي از يک کلاس از جنبش در سطح افقي ديده م?شود، مانند چرخش ناخواسته سر به سمت راست يا چپ. بنابراين براي تشخيص تشنجهاي تونيک کلونيک به دليل ظرفيت شان براي تشخيص زود هنگام فاز تونيک مفيد هستند [35].
دستگاههاي ACM شتاب انتقالي را اندازهگيري م?کند. آنها با هزينه اي اندک و با مصرف کم انرژي، قادر به نظارت سرپايي با يک دستگاه کوچک هستند. آنها م?توانند براي تشخيص تشنجهاي کلونيک استفاده شوند [36]. به علت وجود حرکت کليشه اي و تکراري در 95% از تشنجهاي حرکتي شتابسنجهاي سه بعدي يکي از سنسورهاي مهم در تشخيص تشنجهاي تونيک-کلونيک عمومي محسوب م?شوند [37]. در يک مورد جالب به جاي استفاده از سنسور شتابسنج مجزا، از شتابسنج گوشي هوشمند استفاده شده که اپليکيشن آن از سايت مربوطه به راحتي در دسترس است، اما اينکه تا چه ميزان شتابسنج گوشي، با توجه به اينکه دقت کمتري نسبت به شتابسنجهاي پزشکي و صنعتي دارد، ابهاماتي را به وجود م?آورد [38].
سر و صداهايي که در طول تشنجها رخ م?دهد عبارتند از جيغهاي خاص، آواز خواندن يا زمزمه کردن، خنده يا گريه خود به خود، ترشحات نايژه اي(برونشتي)، صداي ملچ ملوچ لب و سر و صداي تخت در هنگام حرکت. مزاياي استفاده از دستگاههاي صوتي شامل هزينههاي کم آنها، راحتي (بدون تماس) و استفاده عملي است. تا به امروز آنها رايج ترين سيستم مورد استفاده براي کودکان بيمار بوده اند. يکي از مشکلات دستگاههاي صوتي شامل عملکرد عموماً ضعيف و تشخيص اشتباه بسياري از آنهاست. يک چالش عمده اين روش شامل توسعه الگوريتم هايي است که م?تواند صداهاي پس زمينه ناشي از محيط زيست، و همچنين بيمار (به عنوان مثال گفتار يا خروپف) را حذف کند. با اين حال، در برخي موارد، خروپف م?تواند نمودي از تشنج باشد. براي مثال تشنجهاي تونيک کلونيک اغلب تنفس با صداي بلند و به طور معمول با خرناس همراه هستند [39]. در يک نمونه از بلندگو بر روي گردن بيمار نزديک ناي براي اندازهگيري صداي تنفس با حذف صداهاي مزاحم مثل صحبت کردن يا ضربان قلب استفاده شده است [40].
کاهش تغييرات ضربان قلب (تغييرات درفواصل تپش که متاثر از فعاليت سيستم خودمختار عصبي است) و ناهنجاري در قطبي شدن مجدد قلبي م?توانند به عنوان پيشگويي هايي در مورد مرگ ناگهاني قلبي باشند. ثبت هدايت شده ECG م?تواند در تشخيص ضربان قلب، HRV و ريخت شناسي و تغييرات ECG کمک کند [41]. تغييرات در ضربان قلب معمولاً در تشنج رخ م?دهد، و برجسته ترين موارد مربوط به تشنجهاي ژنراليزه تونيک کلونيک (GTCS)، در فعاليت حرکتي تشنج لوب فرونتال و لوب تمپورال (TLS) است. چنين رويدادي متعاقبا خطر ابتلا به SUDEP را افزايش م?دهد [42].
2-5 نحوه اطلاع رساني
بعد از معرفي انواع سنسور، مختصري راجع به اينکه اين سنسورها به چه نحوي قادر به برقراري ارتباط با پزشک، پرستار و يا اعضاي خانواده بيمار براي اعلام هشدار و يا انتقال اطلاعات ثبت شده هستند در ادامه خواهيم ديد.
مانيتور باليني (Bedside Monitor): در بعضي از سيستمهاي ناظر بر تشنج، مانيتور باليني وجود دارد که با سنسور تشخيص تشنج عرضه م?گردد، در واقع اين دستگاهها در نقش يک کامپيوتر تک منظوره هستند که قادر به تجزيه و تحليل اطلاعات دريافت شده از سنسورها بوده و با الگوريتم خاصي که روي آن پياده شده است م?تواند تشنج را شناسايي کنند. اين دستگاهها هم به صورت بيسيم [43] و هم سيمي، از يک طرف با سنسور و از طرف ديگر با خط تلفن ثابت، پيام رسان و يا گوشي همراه م?توانند اتصال برقرار کرده، تا در صورت نياز بتوانند تشخيص تشنج را اطلاع رساني کنند. در برخي انواع آن بعد از تشخيص، مانيتور آلارمهاي نوراني را براي اطلاع رساني استفاده م?کند [19].
پيام رسان(Messenger): برخي از شرکتهاي فعال در زمينه ساخت سنسورهاي تشخيص تشنج، گوشيهاي مخصوصي براي اطلاع رساني به پرستار عرضه م?کنند، که اين گوشي به صورت خاص فقط قادر به برقراري ارتباط با مانيتور باليني [19] که در بخش قبل معرفي شد و يا سنسور مربوطه به صورت بيسيم است [44] و معمولاً تا يک برد مشخص م?تواند ارتباط را حفظ کند. پيام رسانها م?توانند با توليد آلارم صوتي اطلاع رساني کنند [44] و يا لرزشي و نوري باشند و با توليد نور با رنگهاي متفاوت ميزان خطرناک بودن آن را به اطلاع پرستار برسانند [45].
کامپيوتر روميزي: در سيستمهاي ارائه شده مواردي ديده م?شود که سنسور صرفاً براي ارسال اطلاعات بيمار از کامپيوتر روميزي با کمک خطوط اينترنت استفاده م?کند و در بعضي موارد ديگر علاوه بر اين کار، تجزيه و تحليل دادهها نيز روي آن انجام م?شود [33] و [40].
تلفن ثابت: در برخي از دستگاهها، مانيتور باليني م?تواند از طريق کابل مستقيماً به خط تلفن متصل شده و اقدام به شماره گيري و ارسال پيام صوتي نمايد تا در مواقع بروز خطر به پزشک يا پرستار اطلاع رساني به موقع داشته باشد [19] و [46].
تلفن همراه: استفاده از گوشيهاي هوشمند هر روز بيشتر از پيش در بين جوامع مختلف در حال گسترش است، و توانسته هر چه بيشتر ابعاد مختلف زندگي انسانها را متحول سازد. اين ابزار در حوزه پزشکي و مخصوصا تشنجهاي صرعي تا حدودي وارد شده است و روز به روز نيز در حال افزايش است. مواردي را م?توان نام برد که در آن، سنسوري که در تخت بيمار براي تشخيص قرار داده شده است م?تواند از طريق مانيتور باليني با گوشي همراه ارتباط برقرار کرده تا از آن طريق اطلاع رساني انجام شود [46]. و يا در يک مورد جديدتر سنسوري که به صورت دستبند براي تشخيص صرع به کار م?رود م?تواند از طريق بلوتوث با گوشي همراه بيمار ارتباط برقرار کرده و اقدام به ارسال پيام متني کند [47]. در موردي ديگر با کمک شتابسنج موجود بر روي گوشي و GPS، تشنج و مکان فرد مصروع شناسايي و با پيام متني اطلاع رساني انجام م?شود [38].
جدول 2-1: سنسورهاي مورد استفاده در تشخيص تشنج تونيک-کلونيک عمومي
محصولسنسورهامحل قرارگيري سنسورنحوه اطلاع رسانيEp-It Companion Monitor (S1029( [19]شتابسنج، رطوبت سنج، صدا و فشار بدن تشک و بالشمانيتور باليني و يک پيام رسان با موج راديويي محدود و يا شماره گيري اتوماتيک با تلفن ثابتEp-It Guardian Monitor (P139( [19]شتابسنج، رطوبت سنج، صدا، فشار بدن و تنفستشک و بالشمانيتور باليني و يک پيام رسان با موج راديويي محدود و يا شماره گيري اتوماتيک با تلفن ثابتEpiLert [45]شتابسنجمچ دست يا مچ پاگيرنده بيسيم و گوشي همراهEpi-Care Free [43]شتابسنجمچ دستارتباط بيسيم بين سنسور و مانيتور باليني
ارتباط بين مانيتور باليني و پيام رسان و يا گوشي همراه تا محدوده 20 متري Epi-Care 3000 [43]شتابسنجزير تختارتباط بيسيم بين سنسور و مانيتور باليني
ارتباط بين مانيتور باليني و پيام رسان و يا گوشي همراه تا محدوده 20 متري Vigil-Aide [44]لرزه نگارهم تخت خواب و هم قابل حمل در يک کيف يا روي کمربند بيمارهشدارهايي به صورت صوتي، ارتعاشي و يا فلش روي سنسور وجود دارد و يا م?تواند با يک سيستم پيام رسان به صورت بيسيم ترکيب شود و يا ترکيب با يک سيستم شماره گير خودکار از طريق خطوط مخابراتي Emfit Seizure Monitor [48]شتابسنج، ECG و فشار بدنداخل تختاتصال سنسور و مانيتور باليني با سيم و تنظيم هشدار صوتي براي مطلع کردن پرستارEpDetect [38]سنسور شتابسنج و GPS گوشي هوشمندگوشي هوشمندگوشي هوشمند از طريق ارسال sms و برقراري تماس جهت هشدار به پرستارEpicall [28]سنسور فوتوپلتيسموگرافي (PPG) و الکترواکولوگرافي (EOG)به صورت برچسب بر روي صورت بيماراطلاعات بيشتري منتشر نشده استErvitech [40]سنسور صوتييک ميکروفون در گردن بيمارو نزديک ناي براي اندازهگيري صداي تنفسارتباط بيسيم سنسور با کامپيوتر روميزي و گوشي همراه Holst Centre/imec, Hobo Heeze BV [49] [50]سنسور ECGبر روي بازو و قفسه سينهگوشي همراهIctalCare 365 [51]سنسور EMGبر روي بازو يا ران بيماربه صورت بيسيم در صورت تشخيص تشنج از طريق ارتباط با يک پيام رسان آلارمي به صدا در م?آيدMP5 [52]


دیدگاهتان را بنویسید