Transcript مدل
به نام
خدا
بیماری پارکینسون
استاد راهنما :دکتر توحیدخواه
گردآورنده :مریم صادقی
بیماری پارکینسون
چیست؟
• اولین کسی که به صورت علمی
با این بیماری برخورد کرد
«جمیز پارکینسون» پزشک
انگلیسی بود که در سال 1817
مقاله ای تحت عنوان «یک
مقاله در مورد فلج تحریکی»
منتشر نمود.
2
• یک بیماري دستگاه اعصاب
Charcot 1860: Parkinson’s Disease
1960: Role of Dopamine
1981: Levo Dopa
1990s: DBS Treatments
•
•
•
•
تعریف علمی بیماری
پارکینسون
• بیماری پارکینسون یک بیماری پیش
رونده کاهش نورونی
است که در نتیجه مرگ سلول های
حاوی دوپامین در ناحیه
جسم سیاه به وجود می آید.
3
• منشا اصلی این بیماری در قسمتی
از مغز به نام عقدههای قاعدهای
می باشد که نقش مهمی در تنظیم
اعمال حرکتی ایفا میکند.
رویکرد
نوروپاتولوژیکی در
پارکینسون
بیماری
• یکی از وظیفه های
4
بخش عقدههای
قاعدهای در مغز
کنترل حرکت و تا
حدودی یادگیری
حرکتی میباشد.
• عقدههای قاعدهای
در قسمت میانی مغز
قرار گرفته و شامل
ناحیه های مختلف
عقده های قاعده
ای
• هسته دم دار )(C
• پوتامن )(P
• گلوبوس پالیدوس )(GP
• هسته زیرتاالموسی )(STN
• جسم سیاه )(SN
5
نقش عقده های
قاعده ای
کنترل عمومی
حرکت
اجرایی کردن فرمان های
ناحیه های باالتر مغز
تنظیم زمانبندی با
اعمال حرکتی
کنترل ترتیب
انجام اعمال
حرکتی
تصمیم گیری در
آغاز حرکت
کنترل سرعت
حرکت
اندازه دامنه
حرکت
6
نقش مواد میانجی
• در حالت کلی عملکرد عقدههای
قاعدهای به اتصال های مختلف
آن وابسته است.
اجزای
• اتصال های عصبی دو حالت
کلی دارند:
oبازدارنده
oتحریکی
7
علت بروز بیماری
• نامشخص
• فرض های اصلی :
oرادیکال های آزاد
oفاکتورهای ژنتیکی
oسموم خطرناک در محیط مانند
MPTP,
Retenone, 6Hydroxy Dopamin
oپیری نورون های ناحیه جسم سیاه در
BG
عالیم اصلی
بیماری
oحرکتیپاركینسون
oشناختی:
•
•
•
•
•
•
9
اختالل ذهنی
افسردگی
اضطراب و ترس
اختالل در الگوی خواب
اختالالت شناختی
اختالل رفتاری
لرزش
• لرزش حرکت ارتعاشی
غیرارادی با قدرت عضالنی
کمتر شده در قسمت هایی از
بدن می باشد.
• مشخص ترین و معمول ترین
عالمت قابل شناسایی بیماری
پارکینسون است.
• به دو دسته ترمور استراحت
و ترمور حرکتی تقسیم می
10
سفتی()Rigidity
• مقاومت غیراختیاری در مقابل انجام
حرکات اختیاری و یا دشواری بسیار در
تغییر از موضع یا حالت جاری سفتی اطالق
می شود.
• در این حالت حرکت سخت و با حالت
منقطع و پرشی
انجام می شود.
11
آکینژیا و
بردیآکینژیا
• آکینژی :نبودن حرکت
• برادیکنژی :کندی حرکت
12
عدم تعادل و
اختالالت راه رفتن
• بیمار پارکینسونی در
تعادل نیز دچار مشکل می
شود.
•
•
•
13
•
فرد برای حفظ تعادل به
سمت جلو خم می شود.
گام ها کوتاه می شود.
احتمال به زمین افتادن
فرد بیشتر می شود.
اختالالت راه رفتن در
بیشتر بیماران
تحلیل اختالالت راه
رفتن بیماری
پارکینسون
14
• یکی از 6عارضه اولیه
است.
• مکانیزم تولید اختالل راه
رفتن در بیماری پارکینسون
پیچیده و نامشخص است.
عموما در
ً
• این اختالالت
مراحل اولیه بیماری ایجاد
میشود ،به خصوص اگر
افزایش سفتی
به هم خوردن
هماهنگی سمت
راست و چپ بدن
عوامل موثر در
اختالالت راه رفتن
در بیماران
پارکینسونی
عدم توانایی در
بردیکنزیا
15
به هم خوردن
ریتم های
تولیدی در بدن
تولید نیروی
حرکتی
روش های تشخیص
بیماری پاركینسون
ً مبتنی بر
• تشخیص بیماری معموال
شرح حال و معاینه فیزیكی انجام
می گیرد.
• fMRI
• SPECT
• PET
• EEG
16
روش های درمان
بیماری پارکینسون
oدرمان دارویی
• الدوپا
• الدپرنیل
• ساینمت
oدرمان با روش های جراحی
17
درمان با روش های
جراحی
18
• تاالموتومی و پالیدوتومی:
ایجاد ضایعاتی در تاالموس
گلوبوس
و
(تاالموتومی)
(پالیدوتومی)
پالیدوس
برای مهار مدار عقده های
قاعده ای به قشر مغز
• درمان به روش تحریك مغزی
عمیق ()DBS
مدل سرباز ()2011
• مدل سازی راه رفتن با استفاده
از Gray box
• استفاده از ویژگی های راه رفتن
برای جداسازی افراد سالم از
بیمار
مدل سرباز ()2011
• طراحی آزمایش
• استفاده از شتاب سنج
مدل یاشار ضیغمی ()2011
• مدلسازی محاسباتی یادگیری تقویتی و تصمیم
گیری در بیماران پارکینسونی.
• بر اساس مدل نقاد -عملگر
مدل ایروانی()2013
• استخراج ویژگی و مدلسازی رفتاري نمونهی موش
6-OHDAبعد از اعمال تحریک الکتریکی عمقی مغز
جراحی کاذب
بیمار
پارکینسونی
سالم
• اثر تحریکات عمقی مغز را بر روی رفتار حرکتی
مدل حیوانی بیماری پارکینسون
• فیلمبرداری رفتار نمونه ها و ثبت مسیر حرکت
آن ها و استخراج ویژگیهای زمانی ،فرکانسی و
آشوبی این مسیرهای حرکتی به عنوان شاخصهایی
برای بررسی رفتار
• طبقه بندی بر مبنای شبکه عصبی
مدل مصباح()2014
• تحلیل و کنترل سنکرون شدگی پاسخ شبکههای
نورونی نوسانی به منظور مدلسازی بیماری
پارکینسون
•
•
•
•
•
همزمانی پتانسیل عمل در بیماری پارکینسونی
(همنوایی)
ارائه مدل نورونی با استفاده از روش های کنترلی
مدل گسسته map based
تعریف کوپلینگ ( ارتباط و اتصال نورون ها)
استفاده از الکترود ثبت و ایجاد تاخیر
مدل مصباح()2014
• پاسخ زمانی نورون
رولکو در حالت
سالم ( )aو
پارکینسونی ()b
مدل مشهدی ملک ()2008
•استفاده از شبکه عصبی به صورت
CPGبرای نشان دادن لرزش
•بر پایه روابط بین بلوکی عقده های
قاعده ای پرداخته شده است.
•در هر بلوک از یک واحد شبکه عصبی
به صورت CPGاستفاده شده است.
•در حالت بیماری ،تعادل موجود از بین
رفته و عالیم بیماری مانند نوسانات
ترمور آشکار می شوند.
• وسیل کاتسوریدیس ()2006
oاستفاده از مدل دینامیکی VITEبرای نشان دادن آهستگی حرکت در حرکت
دست
• گوتری و همکارانش ()2009
oمدلی کمی برای رفتار دوپامین در فاز شناختی
• مدل جنانی و همکارانش ()2010
oمدل نوشتار در بیماری پارکینسون
• آیا راه رفتن یک عمل اتوماتیک
است؟
• تغییر اتصاالت در تابع اجرایی و
توجه دلیل بروز اختالالت در راه
رفتن
• متدهای انجام دو کار همزمان (Dual
)Task
(executive function) نقش تابع اجرایی
(gait)( در راه رفتنattention) و توجه
Gait
EF
Attention
• عملکرد اجرایی ) (EFبه پروسه های
شناختی سطوح باالی متنوعی اطالق
می شود که از اطالعات بسیاری از
سیستم های سنسوری قشری در لوب
قدامی و خلفی ناحیه های مغز
استفاده می کند و آن ها را اصالح
می نماید تا رفتاری را تولید
را به چهار جزء اصلی تقسیمEF لزاک
:کرده است
volition
cognitive
inhibition
effective
performance
planning
purposive
action
Marchese
و همکارانش ()2003
• تاثیر انجام عمل دوم را برای
پایداری وضعی بدن
• 24بیمار پارکینسونی و 20فرد
سالم
• اندازه گیری Postural Swayدر هر دو
حالت ساکن و در حین عمل محاسباتی
شناختی (شمارش وارونه مضارب عدد
Holmesو همکارانش
()2010
• اندازه گیری کمی کنترل وضعی بدن
• دو درجه سختی روی 12بیمار
پارکینسونی و 12فرد سالم
• دو حالت مختلف:
oبدون عمل دوم
oانجام عمل بیان اعداد (شمارش از عدد 5در یک
دنباله چرخشی)
• تاثیر روی افراد بیمار:
سازگاری و تنظیم بیش از حد حالتوضعی
-قفل شدگی حرکتی
Yogevو همکارانش
• بررسی نقش اعمال ذهنی در راه رفتن افراد
سالم و بیمار
• پارامترهای مورد توجه :
oتغییرات طول استراید
oسرعت راه رفتن
تاثیر تمرینات ذهنی روی تنظیم گام برداشتنافراد بیمار
عدم تغییر سرعت حرکت گروه سالم و بیمار -شدیدتر بودن نسبت تغییرات استراید در
نحوه انجام ثبت
• استفاده از سیستم آنالیز راه رفتن CDGبرای
ثبت فشار کف پا
• انجام ثبت در مدت حداکثر 5دقیقه.
Yang, L.,2013
35
مراحل انجام آزمایش
سرعت
با
• حرکت
دلخواه در دو حالت
دو طول یک راهروی
ثبت
و
متری
25
داده های دو دقیقه
اول
Yang, L.,2013
• حالت
36
)Task
پایه (Single
مختصات محل
قرارگیری سنسورهای
فشار
37
استخراج سیگنال های
مورد نیاز
• سیگنال :VGRFسیگنال نیروی عکس العمل
زمین
)(Vertical Ground Reaction Force
• سیگنال تراژکتوری مرکز فشار )(CoP
)(Center of Pressure
• سیگنال استراید
38
VGRF
منحنی
Yang, L.,2013
39
برای افراد سالم VGRFمنحنی
و بیمار
40
De Cock, A., et al., 2008
41
COPy Left
COPx Left
1000
100
500
0
0
-100
-500
-200
-1000
0
200
400
600
800
1000
1200
-300
0
200
400
COPy Right
300
500
200
0
100
-500
0
0
200
400
600
800
1000
1200
-100
0
200
400
COP Left
300
0
200
-100
100
-200
0
-400
-200
0
1000
1200
600
800
1000
1200
COP Right
100
-300
-600
800
COPx Right
1000
-1000
600
200
400
600
-100
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
42
سیگنال استراید
Stride Control- Single Task
Stride PD-Single Task
65
60
55
60
mseconds
msec
50
45
40
35
55
50
45
40
30
35
25
0
10
20
30
40
50
steps
60
70
80
90
0
10
20
30
40
50
steps
60
70
80
90
43
100
جدول نتایج مربوط به دو آزمایش
STو DTدر افراد سالم و بیمار
ویژگی های معنا دار در Single Task
ویژگی های معنا دار در Dual Task
سرعت کلی حرکت افراد
میانگین سیگنال VGRFدر پای چپ
سرعت کلی حرکت افراد
میانگین سیگنال VGRFدر پای چپ
مقدار RMSسیگنال CoPشبکه
تغییر پذیری سیگنال VGRFدر پای راست
میزان تغییرپذیری سیگنال CoPشبکه
مقدار RMSسیگنال CoPشبکه
میانگین سیگنال سرعت CoPشبکه
میزان تغییرپذیری سیگنال CoPشبکه
تغییرپذیری سیگنال سرعت CoPشبکه
میانگین سیگنال CoPشبکه
تغییر پذیری سیگنال استراید
میانگین سیگنال سرعت CoPشبکه
تغییرپذیری سیگنال سرعت CoPشبکه
میانگین سیگنال استراید
تغییر پذیری سیگنال استراید
44
motor
Cognitive
Gait
Parkinson
Attention
Action Selection model
CoP
trajectory
Trajectory producer model
No learning and training
Not different structures
Cover most of Basal Ganglia and motor cortex areas
Proper physiological explanation
VITE Model
• VITE (Vector Integration To End)
• Motor planning occurs in the form of a target position
command(TPC) which specifies where person intends to
move
• independently controlled GO command, which specifies
the movement's overall speed
• present position command (PPC)
• DV guids PPC to TPC
D.Bullock et al, 1988
• VITE (Vector
Integration To End)
• PPC integrates outflow
DV signals during
Efference
active movements
copy
D.Bullock et al, 1988
• inflow signals are used
to update the PPC
during passive
movements
• variable speed control
• GO signal as stage
intermediate
• The GO signal must act
before the stage that
computes PPCs
D.Bullock et al, 1988
مدلVITE
Bullock, D. and S. Grossberg, 1989
51
تئوری های توجه
تنگنا
تقسیم ظرفیت
52
مدل تقسیم ظرفیت مرکزی
()CCS
پایان
و
• آغاز
تحریک در دو عمل
با اختالف زمانی
ناچیز
ظرفیت
• تقسیم
مرکزی
پردازشگر
به نسبت SP
عمل
نوع
• تاثیر
53
(Tombu, M. and P. Jolicoeur
)2003
BG مدل انتخاب عمل
(Gurney, K., T.J. Prescott, and P. Redgrave, 2001)
54
Cortex / thalamus
Striatum (D1)
Select
GPi / SNr
STN
Striatum (D2)
control
GPe
BG Output
(Gurney, K., T.J. Prescott, and P. Redgrave, 2001)
55
شکل کلی مدل پیشنهادی
ورودی مکان
هدف
مدلVITE
•Cutsuridis, V. and S. , Perantonis, 2006
•Bullock, D. and S. Grossberg, 1989
خروجی پروفایل
سرعت
ورودی
اولویت
BG مدل
• Gurney, K., T.J.
Prescott, and P.
Redgrave ,2001
مدل تقسیم ظرفیت توجه
•Tombu, M. and P. Jolicoeur 2003
56
مدل نهاییDT
(CCS)
BG
-
BG
+
(CCS)
GPi
+
+
57
با سیگنال STمقایسه نتایج
فیزیولوژیکی
Galvan, A. and T. Wichmann , 2008
58
مراجع
مقاله ها
جمع بندی
ارزیابی مدل
نتایج مدل
مدل
پیشنهادی
پردازش داده
کارهای قبلی
مقدمه
با نتایج مدل در CoPمقایسه سیگنال سرعت
گروه سالم
40
80
60
30
0
-10
-20
)speed (m/sec
10
20
0
-20
-40
-60
-80
-30
2500
2000
1500
1000
500
-100
-120
-40 0
1800
)Time (sec
1400
)Time (sec
Single Task
Dual task
59
مراجع
مقاله ها
جمع بندی
1000
600
200
ارزیابی مدل
نتایج مدل
مدل
پیشنهادی
پردازش داده
کارهای قبلی
مقدمه
0
)speed (m/sec
20
40
با نتایج مدل در CoPمقایسه سیگنال سرعت
گروه سالم
40
50
30
0
-10
-20
)speed (m/sec
10
0
-50
-30
-100
1200
1000
800
600
400
200
-40 0
2000
1200
1600
)Time (sec
)Time (sec
Dual task
60
مراجع
مقاله ها
جمع بندی
ارزیابی مدل
800
400
200
0
Single Task
نتایج مدل
مدل
پیشنهادی
پردازش داده
کارهای قبلی
مقدمه
)speed (m/sec
20