عنوان

طراحی و امکان سنجی ساخت یک سیستم تراکم سنجی عصب محیطی بر اساس میکروتوموگرافی امپدانس الکتریکی

‭۱۷۳۳۹پ‬

per

طراحی و امکان سنجی ساخت یک سیستم تراکم سنجی عصب محیطی بر اساس میکروتوموگرافی امپدانس الکتریکی

/صابر بهکامی

: مهندسی برق وکامپیوتر

، ‮‭۱۳۹۶‬

، افشاری

چاپی

دکتری

مهندسی برق والکترونیک

‮‭۱۳۹۶/۰۲/۰۳‬

دانشگاه تبریز

افراد بسیاری در جهان از آسیب‌صهای اعصاب محیطی در اثر سوانح مختلف رنج می‌صبرند .عوامل متعددی باعث وارد شدن آسیب به اعصاب محیطی می‌صشوند که این آسیب‌صها شامل آسیب‌صهای جزئی تا قطع کامل عصب محیطی می‌صباشند .اعصاب محیطی بر خلاف اعصاب مرکزی دارای قابلیت رشد و ترمیم می‌صباشند .روش‌صهای مختلفی برای ترمیم و بازسازی عصب محیطی پیشنهاد و ارائه شده است اما موفقیت‌صهای کسب شده در این زمینه به دلیل عدم اطلاع کافی از محل فاسیکول‌صها، نحوه رشد عصب محیطی، محل دقیق آسیب، بررسی فاکتورهای مختلف بر نحوه رشد، بررسی دوره‌صای دسته‌صهای عصبی و ... ناچیز بوده است .هدف این رساله بررسی مستقیم عصب محیطی و تصویربرداری امپدانسی از آن می‌صباشد تا بتوان محل دسته‌صهای عصبی را شناسایی کرد .در این رساله هدف، طراحی و امکان سنجی ساخت یک سیستم تراکم سنجی عصب محیطی بر اساس میکرو توموگرافی امپدانس الکتریکی است .این طرح شامل چند مرحله اساسی است، مرحله اول شامل شبیه سازی عصب محیطی و الکترودها با ساختارها و مشخصات مختلف جهت تراکم سنجی عصب محیطی می‌صباشد .با استفاده از نرم افزار المان محدود ‮‭COMSOL‬ انواع ابعاد، ساختارها و مشخصات الکترودها بررسی شده و ساختار بهینه برای تراکم سنجی عصب محیطی بر مبنای میکرو توموگرافی امپدانس الکتریکی ارائه شده است .مرحله دوم، طراحی و ساخت الکترودهای تراکم سنجی عصب محیطی است .در این مرحله ساختارهای مختلف الکترودهای عصب محیطی و مراحل ساخت الکترودها بررسی شده است .ابتدا از یک مدل عصب برای مدلسازی عصب محیطی و بررسی سیستم تراکم سنجی عصب طراحی و ساخته شده است که نتایج حاصله، صحت عملکرد سیستم تراکم سنجی را اثبات می‌صنماید .به دلیل مزایای زیر لایه ‮‭PDMS‬ از این ماده به عنوان زیر لایه الکترودها استفاده شده است .جهت تثبیت الکترودهای خطی در این زیر لایه، تثبیت الکترودهای خطی با استفاده از ایجاد یک تا شش حفره بررسی، شبیه سازی و آزمایش عملی شده است .مطابق نتایج بدست آمده الکترودهای تراکم سنجی عصب محیطی طراحی و ساخته شده‌صاند .در مرحله سوم مدارات لازم جهت اعمال جریان و ثبت سیگنال‌صهای دریافتی با استفاده از مدارات گسسته طراحی و ساخته شده‌صاند .این مدارات شامل مدارات مجتمع سوئیچ، مالتی‌ص‍ پلکسر، تقویت کننده کم نویز، مدار مبدل ولتاژ به جریان، مدار مولد فانکشن ژنراتور و نیز استفاده از برد قابل برنامه ریزی‮‭۶۰۰۹ - NI USB‬است که توسط این برد اطلاعات به رایانه منتقل می‌صشود .مرحله آخر شامل پردازش سیگنال‌صهای ثبت شده از نظر دامنه، فاز و فرکانس آن‌صهاست .با استفاده از بسته ابزاری ‮‭EIDORS‬ در نرم افزار ‮‭MATLAB‬ تصاویر امپدانسی از مؤلفه حقیقی و موهومی بازسازی شده تا با تصاویر گرفته شده از میکروسکوپ مقایسه شده است .در نهایت کل سیستم تراکم سنج محیطی همراه با الکترودهای طراحی شده بر روی نمونه‌صهای حیوانی) موش صحرایی (آزمایش و تست شده است .مقایسه تصاویر بازسازی شده و تصاویر واقعی از سطح مقطع عصب محیطی نتایج مطلوبی را در پی داشته و کارآیی سیستم تراکم سنجی عصب محیطی و الکترودها را به اثبات می‌صرساند

Many people in the world suffer from peripheral nerve system damages caused by various accidents. Several factors cause damage to the peripheral nerves system, which includes from minor damages to completely cut off. Unlike the central nerve system, peripheral nerves can be regenerated. Various methods have been proposed for recovery and regeneration of peripheral nerve but the achieved successes in this area has been negligible due to lack of knowledge about the growth of peripheral nerve, the exact location of the fascicles or damages, the effects of various growth factors on them and periodic changes of the fascicles. The goal of this thesis was to study directly peripheral nerve and impedance imaging of it to locate the fascicles approximately. In this thesis, the aim was to design and study feasibility of density measurement system of peripheral nerve based on micro-electrical impedance tomography (MEIT). This thesis includes several fundamental steps. First step involves the simulation of the peripheral nerve and electrodes with different structure in order to density measurement. In this thesis, we present a simulation method using finite element COMSOL software to study the effects of the electrode structure in the density measurement system of the peripheral nerve based on MEIT. Second step includes designing and fabricating suitable electrodes for this work. At this step several materials and structures of the electrodes and methods of fabrication was investigated. First, a nerve model was fabricated to test our density measuring system. The results proved the accuracy of the imaging system. PDMS was used as a substrate of the electrodes due to the several benefits of it. One to six different hole arrangements were simulated, fabricated and tested to find the best way to fix linear electrodes in the substrate. According to the results, a peripheral nerve electrode was designed and fabricated to measure the density of it. In the third step discrete circuits were designed and implemented to apply and record MEIT signals. These circuits include integrated circuits of switches, multiplexers and low noise amplifiers, voltage-to-current converter circuit, Function Generator and NI USB-6009 programmable board. The data was stored on a pc. The final step involves the recorded signal processing in terms of amplitude, phase, and frequency. EIDORS toolbox in MATLAB software was used to reconstruct images using real and imaginary parts of signals to compare with the optical images. Finally, the designed entire system was tested on the animal models (rats). The results proved the efficiency of the density measuring system and the fabricated electrodes of the peripheral nerve

بهکامی، صابر

فرونچی، جواد، استاد راهنما

قادری پاکدل، فیروز، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی