• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• v.7 no.1
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• pp.39-46
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• 2003

Purpose : To develop a theoretical model for magnetic relaxation behavior of the superparamagnetic nano-particle agent, which demonstrates multi-functionality such as liver- and lymp node-specificity. Based on the developed model, the computer simulation was performed to clarify the relationship between relaxation time and the applied magnetic field strength. Materials and Methods : The ultrasmall superparamagnetic iron oxide (USPIO) was encapsulated with biocompatiable polymer, to develop a relaxation model based on outsphere mechanism, which was resulting from diffusion and/or electron spin fluctuation. In addition, Brillouin function was introduced to describe the full magnetization by considering the fact that the low-field approximation, which was adapted in paramagnetic case, is no longer valid. The developed model describes therefore the T1 and T2 relaxation behavior of superparamagnetic iron oxide both in low-field and in high-field. Based on our model, the computer simulation was performed to test the relaxation behavior of superparamagnetic contrast agent over various magnetic fields using MathCad (MathCad, U.S.A.), a symbolic computation software. Results : For T1 and T2 magnetic relaxation characteristics of ultrasmall superparamagnetic iron oxide, the theoretical model showed that at low field (<1.0 Mhz), $\tau_{S1}(\tau_{S2}$, in case of T2), which is a correlation time in spectral density function, plays a major role. This suggests that realignment of nano-magnetic particles is most important at low magnetic field. On the other hand, at high field, $\tau$, which is another correlation time in spectral density function, plays a major role. Since $\tau$ is closely related to particle size, this suggests that the difference in R1 and R2 over particle sizes, at high field, is resulting not from the realignment of particles but from the particle size itself. Within normal body temperature region, the temperature dependence of T1 and T2 relaxation time showed that there is no change in T1 and T2 relaxation times at high field. Especially, T1 showed less temperature dependence compared to T2. Conclusion : We developed a theoretical model of r magnetic relaxation behavior of ultrasmall superparamagnetic iron oxide (USPIO), which was reported to show clinical multi-functionality by utilizing physical properties of nano-magnetic particle. In addition, based on the developed model, the computer simulation was performed to investigate the relationship between relaxation time of USPIO and the applied magnetic field strength.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• v.8 no.1
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• pp.42-49
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• 2004

Purpose : The quantization noise in magnetic resonance imaging (MRI) systems is analyzed. The signal-to-quantization noise ratio (SQNR) in the reconstructed image is derived from the level of quantization in the signal in spatial frequency domain. Based on the derived formula, the SQNRs in various main magnetic fields with different receiver systems are evaluated. From the evaluation, the quantization noise could be a major noise source determining overall system signal-to-noise ratio (SNR) in high field MRI system. A few methods to reduce the quantization noise are suggested. Materials and methods : In Fourier imaging methods, spin density distribution is encoded by phase and frequency encoding gradients in such a way that it becomes a distribution in the spatial frequency domain. Thus the quantization noise in the spatial frequency domain is expressed in terms of the SQNR in the reconstructed image. The validity of the derived formula is confirmed by experiments and computer simulation. Results : Using the derived formula, the SQNRs in various main magnetic fields with various receiver systems are evaluated. Since the quantization noise is proportional to the signal amplitude, yet it cannot be reduced by simple signal averaging, it could be a serious problem in high field imaging. In many receiver systems employing analog-to-digital converters (ADC) of 16 bits/sample, the quantization noise could be a major noise source limiting overall system SNR, especially in a high field imaging. Conclusion : The field strength of MRI system keeps going higher for functional imaging and spectroscopy. In high field MRI system, signal amplitude becomes larger with more susceptibility effect and wider spectral separation. Since the quantization noise is proportional to the signal amplitude, if the conversion bits of the ADCs in the receiver system are not large enough, the increase of signal amplitude may not be fully utilized for the SNR enhancement due to the increase of the quantization noise. Evaluation of the SQNR for various systems using the formula shows that the quantization noise could be a major noise source limiting overall system SNR, especially in three dimensional imaging in a high field imaging. Oversampling and off-center sampling would be an alternative solution to reduce the quantization noise without replacement of the receiver system.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2000.05a
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• pp.30-31
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• 2000

• Proceedings of the KSMRM Conference
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• 2002.11a
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• pp.50-56
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• 2002

최근 3-4년간 MR의 hardware와 software의 급격한 발전으로 마침내 작년 말에 3.0 Tesla whole body MR 장비가 미국 FDA의 공인을 받았다. 한국에서도 일찍부터 3T MR장비의 개발이 이루어 졌고 이미 설치되어 연구와 임상이 이용되고 있다. 여러 회사에서 개발 및 연구된 전신 3.0T MR 장비가 여러가지 가능성을 보이고 임상 도입 단계에 있지만 아직까지 실지 임상에서는 뇌신경계 분야가 주류를 이루고 있다. 지금 뇌신경계 분야에서 보편적으로 늘리 사용되고 있는 1.5T MR 장비는 모든 면에서 상당히 안정적으로 임상 및 연구에 이용되고 있다. 1-2년 전만 해도 3.0 T MR기기는 뇌신경계 영역에서도 임상적으로 늘리 사용되기에는 안정적인 면에서는 1.5T 기기에 비해서 떨어지는 것이 사실이었다. 그래서 주로 연구실 영역에서 많이 이용되고 있었다. 그러나 지금 본원에 설치 완료되어 임상에 적용한지 6개월 정도 이용한 예에서 보면 (about 2300 cases/6months) hardware, software적인 면에서 아직 조금의 불편함이 있지만 많은 부분이 충분히 인지되고 개선이 가능한 부분으로 거의 불편함이 사라질 것으로 기대되고 있고, 불편함을 넘을 수 있는 여러 가지 장점이 있다고 본다. 고자장 (>3.0 T) MRI의 매력은 자장에 비례적으로 SNR, spectral resolution이 높아지고, T1, BOLD등에 의한 대조도가 향상한다는 것이다. SNR의 증가는 temporal, spatial 분해능을 증가시키고, spectral resolution이 높아짐에 따라 MR spectroscopy상에서 주요 대사물질 이외 작은 대사물질에 관한 스펙트럼의 분석을 향상시킨다. 이처럼 고자장 MR은 근본적인 장점을 가지고 있고 이러한 장점이 고자장 MR 시대로 가야 할 이유을 모두 설명하고 있다고 생각된다.세포질등이 있으며, 이들중에서 lysosomes, peroxisomes, 그리고 미토콘드리아가 특정한 유전성 백질질환에 중요한 역할을 하는 것이 밝혀졌다. 이러한 질환들은 최소한 각 소기관에 의한 질환군으로 분류될 수 있다.SXR이 ER의 transactivation 효과를 약간 촉진한 반면 MDA-MB-231세포는 SXR을 제외한 CAR와 PPAR${\gamma}$에 의해 ER의 transactivation 효과가 약간 증가되는 경향을 보였다. 이러한 결과는 유방암세포에서는 CAR, SXR, PPAR${\gamma}$과 같은 xenobiotic nuclear receptor에 의한 ER transactivation 효과가 간암세포와는 다르게 나타나며, 유방암의 종류에 따라서 endogenous CAR, SXR, PPAR${\gamma}$수용체가 다르게 발현됨으로써 이들에 대한 반응이 서로 상이한 특징을 나타낼 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 estrogen receptor에 의해 매개되는 estrogn의 전사활성조절기전이 표적세포에 따라 다른 경로를 포함 할 수 있음을 시사한다.서 흡착 능력이 우수하게 나타났으며, 황화수소는 펄라이트, 왕겨, 소나무수피에서 상대적으로 우수한 것으로 나타났으며, 혼합충전재는 암모니아의 경우 코코넛과 펄라이트의 비율이 7：3인 혼합 재료 3번과 소나무수피와 펄라이트의 비율이 7：3인 혼합 재료 6번에서 다른 혼합 재료에 비하여 우수한 것으로 나타났다. 4. 코코넛과 소나무수피의 경우 암모니아 가스에 대한 흡착 능력은 거의 비슷한 것으로 사료되며, 코코넛의 경우 전량을 수입에 의존하고 있다는 점에서 국내 조달이 용이하며, 구입 비용도 적게 소요되는 소나무수피를 사용하는 것이 경제적이라고 사료된다. 5. 마지막으로 악취제거 미생물균주를 접종한 소나무수피 50%와 펄라이트

• Progress in Superconductivity and Cryogenics
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• v.8 no.1
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• pp.59-64
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• 2006

A closed-loop cryogenic cooling system for high field magnets is presented. This design is motivated by our recent development of cooling system for 21 tesla Fourier Transform ion Cyclotron Resonance (FT-ICR) superconducting magnets without any replenishment of cryogen. The low temperature superconducting magnets are immersed in a subcooled 1.8 K bath, which is connected hydraulically to the 4.2 K reservoir through a narrow channel. Saturated liquid helium is cooled by Joule-Thomson heat exchanger and flows through the JT valve, isenthalpically dropping its pressure to approximately 1 6 kPa, corresponding saturation temperature of 1.8 K. Helium gas exhausted from pump is now recondensed by two-stage cryocooler located after vapor purify system. The amount of cryogenic Heat loads and required mass flow rate through closed-loop are estimated by a relevant heat transfer analysis, from which dimensions of JT heat exchanger and He II heat exchanger are determined. The detailed design of cryocooler heat exchanger for helium recondensing is performed. The effect of cryogenic loads, especially superfluid heat leak through the gap of weight load relief valve, on the dimensions of cryogenic system is also investigated.

• Proceedings of the KSMRM Conference
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• 2007.10a
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• pp.16-17
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• 2007

• Proceedings of the KSMRM Conference
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• 2001.11a
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• pp.143-143
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• 2001

목적： 현재 3.0T MRI system은 세계적으로 개발이 진행되고 있는 가운데, 3.0T에서 사용할 수 있는 RF coil의 개발이 시급한 상황이다. 1.0T 및 1.5T MRI 와는 달리 3.0T에서 사용할 수 있는 Body coil 및 그에 따른 High power RF amplifier 제작에 많은 제약이 있다. 작은 용량의 RF amplifier를 이용하여 신체의 부분을 촬영 하고자 한다면, Tx/Rx 가능한 coil을 이용하면 가능할 것이다. 이러한 이유로 본 연구에서는 Tx/Rx 가능한 Quadrature type C-spine RF coil을 설계, 제작하여 3.0T 고자장 자기공명 영상장치에서의 임상진단 활용범위를 확대하였다.

• Journal of the KSME
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• v.22 no.5
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• pp.360-363
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• 1982

원자력 발전소의 핵심 과제라 할 수 있는 안전성 확보 문제에 대한 국내연구는 필수적이라 하 겠다. 이에 한국 원자력 발전의 주종을 이루고 있는 가압경수로의 안전성을 위한 연구과제를 본문에서 소개하고자한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.400-400
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• 2010

우리는 기본 진공 $10^{-11}\;Torr$의 UHV surface magneto-optical Kerr effect (SMOKE) 시스템을 quarter-wave plate를 사용하였던 기존의 방식에서 PEM (photo elastic modulator)를 사용하는 방식으로 장비의 기능을 향상시켰다. 기존 quarter-wave plate를 사용하는 방식의 경우 Kerr signal을 구하기 위해 편광자와 검광자를 수직으로 두어 광량을 0으로 만들어야 한다. 그러나 금속의 경우 대부분 가시광선 영역에서 큰 반사율 때문에 측정되는 광량이 편광자와 검광자를 거치면서 넓은 각도 범위에서 최소값을 갖기 때문에 정확한 영점을 잡는 데 한계가 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 우리는 PEM을 이용한 위상변조방식을 사용하였다. 위상변조 방식은 Kerr signal과 관계된 양을 PEM을 이용하여 50 kH ($1{\omega}$)와 100 kH ($2{\omega}$)의 진동 주파수에 공조시키고 이를 Lock-in-amplifier를 사용하여 탐지하기 때문에 좋은 sensitivity를 얻을 수 있을 뿐 아니라 Kerr ellipticity와 Kerr rotation을 동시에 측정할 수 있다. 자화에 필요한 전자석은 순철로 된 코어를 제작하여 챔버에 부착하였고 10 A에서 최대 7 kOe의 고자장을 얻을 수 있어 포화자화가 큰 물질에 대해서도 필요한 자성영역까지 측정이 가능하게 하였다. 또 저온 측정을 위해 SMOKE 샘플 홀더를 개조하여 액체 질소를 이용하여 100 K 근방의 영역에서 온도를 제어할 수 있도록 저온 장치를 구성하였다. 여기에서 샘플 근처에 위차한 e-beam heater가 장착된 고온 부분과 액체 질소 냉각, 온도감지를 위한 센서, cartridge heater가 장착된 저온 부분을 sapphire plate로 분리하여 저온용 cartridge heater의 파손을 최소화하였다. 이러한 SMOKE 시스템을 구성한 후에 우리는 Fe/Cr(001)시스템의 자성특성에 대해 연구하였다. Fe/Cr 시스템은 Fe/Cr/Fe의 exchange coupling이나 bulk Cr의 복잡한 자성 특성 때문에 주목을 받아왔다. 이 연구에서 우리는 저온 및 상온에서 Cr(001) 단결정 위에 증착된 Fe 박막의 자성 특성을 보고한다.

• Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.153-154
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• 2015

현재 의료장비는 진단의 향상을 위해 보다 나은 영상을 획득하기 위하여 개발, 발전되어지고 있다. MRI장비 또한 좋은 영상을 획득하기 위해 소프트웨어 및 하드웨어가 발전되고 있다. 그 중의 하나가 자자의 세기가 점차 강한 장비로 변화되는 것이다. 고자장의 장비는 좋은 영상을 획득할 수 있는 장점이 있는 반면 폐쇄적 공포감, 소음 등의 단점 또한 존재한다. 이에 본 연구에서는 MRI 장비 단점 중 하나인 소음이 환자에게 심리적, 정신적으로 어떠한 영향을 미치는지를 설문조사한다. 그리고 이 장비를 사용하는 방사선사의 소음에 대한 인지정도를 설문조사하여 알아보고자한다. 따라서 이 연구는 MRI 검사 시 환자와 방사선사에게 소음에 대한 인식 향상 및 보호 제도 마련의 기초를 제공하고자 한다.