• 제목/요약/키워드: 반복 주사

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PET 영상의 정량적 개선을 위한 리스트-이벤트 데이터 재추출 (List-event Data Resampling for Quantitative Improvement of PET Image)

  • 우상근;유정우;김지민;강주현;임상무;김경민
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제23권4호
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    • pp.309-316
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    • 2012
  • 다중영상화기술은 진단 및 치료 반응평가의 성능향상을 위하여 활발히 연구되고 있으며 하드웨어의 통합에도 불구하고 기기간의 획득방법의 차이에 따라 영상간의 불일치와 계수부족으로 인하여 정합도를 떨어뜨린다. 이에 본 연구에서는 소동물 PET 리스트모드 데이터의 저장형식을 분석하고 잡음 및 통계적 특성을 향상시키기 위하여 이벤트 데이터를 재추출하여 정량적으로 개선된 PET 영상을 획득하고자 하였다. 소동물 리스트모드 Inveon PET 데이터는 소동물에 37 MBq/0.1 ml를 꼬리정맥에 주사하고 60분 후 10분 동안 정적데이터를 획득하였다. 생체신호와 같이 획득된 리스트모드 데이터형식은 48 비트의 패킷크기로 이루어져 있으며 패킷 내에서는 8 비트의 헤더와 40 비트의 payload 영역으로 나누어져 있다. 사이노그램 생성은 그레이코드로 각 패킷의 순서와 흐름을 평가하고 각 패킷의 순서를 CPU에서 검출기위치 변환과 단순 증가 그리고 비모수 부트스트랩 기법을 이용하여 재추출하여 새로운 사이노그램을 생성하였다. 영상은 3 span과 31 ring difference로 설정하여 생성된 사이노그램은 산란 및 감쇠보정을 고려하지 않고 16부분 집합으로 4회 반복하는 OSEM 2D 알고리즘을 이용하여 재구성하였다. 획득된 PET 데이터의 헤더정보에서의 동시계수의 총수는 1,394만 계수였으며, 리스트-이벤트 데이터의 패킷을 분석한 동시계수의 총수는 1,293만 계수였다. PET 데이터의 단순 증가는 최대값이 1.336에서 1.743으로 향상되었으나 잡음이 같이 증가됨을 확인하였다. PET 데이터 재추출 성능은 순차적인 패킷의 payload 값을 시프트연산을 통해 데이터의 위치를 이동시킴으로써 특정 잡음이 제거되거나 대조도가 향상되는 영상을 획득할 수 있었다. 부트스트랩 재추출 기법은 영상의 잡음과 통계적 특성이 개선된 PET 영상을 제공하여 다중영상화시 정합도를 향상시켜 질환의 조기 진단 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

난자성숙 과정의 단일 시료에서 일곱 가지 인산화 단백질의 동시 분석 방법 (Simultaneous Detection of Seven Phosphoproteins in a Single Lysate Sample during Oocyte Maturation Process)

  • 윤세진;김윤선;김경화;윤태기;이우식;이경아
    • Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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    • 제36권3호
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    • pp.187-197
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    • 2009
  • 목 적: 단백질 인산화는 세포신호전달에 매우 중요한 현상으로서, 수많은 조절인자들이 난자성숙에 관여하게 된다. 그러나 이들 중에서 어떤 단백질이 인산화되어 난자성숙을 조절하는지는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 체세포의 신호전달과정에서 인산화를 통해 중요한 기능을 한다고 알려져 있는 일곱 가지 단백질들이 생쥐의 난자성숙과정에서 어떻게 인산화 되고 있는지 알아보고자 한 개 샘플에서 일곱 개의 변화를 한꺼번에 측정할 수 있는 bead-based multiplex phosphorylation assay를 이용하여 본 연구를 수행하였다. 연구방법: ICR 생쥐에 PMSG를 주사하고 46시간 후에 cumulus-oocyte complex (COCs) 형태로 미성숙 난자를 채취한 후 체외배양 하면서, 배양 2시간 후에 GVBD를, 배양 8시간 후에 MI을, 배양 16시간 후에 MII 단계의 난자를 얻었고 체내에서 배란한 MII 단계의 난자는 수란관에서 얻었다. 각 단계의 난자를 100개씩 모아서 mitogen-activated protein kinase (MAPK)에 속하는 세가지 단백질인 ERK1/2, JNK, p38 MAPK와 Akt, GSK-$3{\alpha}/{\beta}$, $I{\kapa}B{\alpha}$, STAT3 등 총 일곱 단백질의 인산화를 Bio-Plex System을 이용하여 같은 시료에서 동시에 측정하였으며 세 번의 반복실험을 통하여 얻어진 결과를 통계적으로 분석하였다. 결 과: 생쥐의 난자성숙과정에서 측정된 일곱 가지 단백질 중에서 인산화가 현저히 증가하는 단백질로는 ERK1/2, JNK, p38 MAPK와 STAT3로서 미성숙 난자에 비해서 3배에서 20배까지 인산화되는 결과를 보였다. 반면에 GSK-$3{\alpha}/{\beta}$, $I{\kappa}B{\alpha}$의 인산화의 변화는 미약하였으며, Akt의 경우에는 변화가 전혀 없었다. 난자성숙 과정에서 분석 대상 단백질들의 인산화는 GVBD 단계에서 활성화되기 시작하여 MI에서 현저히 높게 증가하며 MII까지 높게 유지되었다. 결 론: 본 연구는 난자성숙과정에서 일곱 가지 단백질의 인산화를 동시에 측정한 최초의 보고로서 이 방법은 난자와 같이 적은 양의 시료에서의 여러 개의 단백질 인산화를 동시에 분석하는데 유용할 것으로 생각된다. 본 연구결과, 세 가지 MAPK 단백질인 ERK1/2, JNK, p38 MAPK 외에도 STAT3가 난자성숙에 있어서 매우 중요한 조절자로 생각되었다. 또한 Akt의 473번 serine기의 인산화는 난자성숙에 관여하지 않음을 알 수 있었다.

최근 4년간 서부 경남지역의 소아에서 발생한 쯔쯔가무시열의 임상적 고찰 (A Clinical Study of Tsutsugamushi Fever in Children during 1997~2000 in the Western Kyungnam Province)

  • 주혜영;이준수;김정희;유황재;김천수
    • Pediatric Infection and Vaccine
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    • 제8권2호
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    • pp.213-221
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    • 2001
  • 목 적 : 급성 열성 질환으로 입원한 환아들 중 임상적 또는 혈청학적 소견상 쯔쯔가무시열로 진단된 17례의 임상양상을 조사하여 소아에서 발진을 동반한 급성 발열성 질환의 감별에 있어서 쯔쯔가무시열의 조기진단과 치료에 도움을 주고자 본 연구를 시행하였다. 방 법 : 1997년 9월부터 2000년 12월까지 성균관대학교 마산삼성병원 소아과에 급성 열성 질환으로 입원한 환아들 중 임상적 또는 혈청학적 소견상 쯔쯔가무시열로 진단된 17례를 대상으로 성별 및 연령 분포, 발생시기, 임상증상, 검사소견, 치료결과 등을 후향적으로 분석하였다. 쯔쯔가무시열의 임상적 진단기준은 1일 이상의 발열을 주소로 입원한 환아들 중 최근 3주내 유행지역에 노출된 병력이 있으면서 반점 구진상의 피부 발진과 가피, 림프절 종대 등의 특징적인 진찰소견이 동반된 환아들로 제한하였다. 혈청학적 진단기준은 O.tsutsugamushi 항원 감작 면양 적혈구를 이용한 수동혈구응집반응검사(PHA)인 Genedia tsutsugamushi PHA 2 kit(녹십자, 한국)를 이용하였는데 O.tsutsugamushi 항체가 가 1 : 80 이상이면 양성으로 판정하였고, 양성으로 판정된 검체는 1 : 5,120까지 계단 희석하여 항체가의 변화를 정량 분석하였다. 또한 Hantann virus와 Leptospira에 대한 혈청학적 검사도 동시에 시행하였다. 결 과 : 연구군 17례의 연령 분포는 6개월부터 12세까지로 평균 연령은 $6.9{\pm}3.6$세였으며 성별은 남아가 10례(58.8%), 여아가 7명(41.2%)으로 남아에서 많았다. 발생 시기는 10월에 7명, 11월에 10명으로 전례에서 10~11월에 발생하였고, 환아들 중 14명은 유행지역의 외부환경에 노출된 병력이 있었다. 임상증상은 발열이 전례에서 있었는데 입원 전 발열기간은 2~8(평균 $5.2{\pm}1.7$)일의 분포를 보였고 그 외에 두통, 기침, 소양감, 콧물, 복통, 구토, 설사 등이 있었으며 진찰소견은 피부 발진이 전례에서 있었고 그 외에 가피, 림프절 종대, 결막 충혈, 인후 발적, 피부의 막양 낙설, 간 비대, 발의 부종 등의 순으로 관찰되었다. 가피는 14례에서 관찰되었는데 등과 서혜부가 각각 3례로 가장 많았고 그 외에 경부, 가슴, 슬와부, 두부, 대퇴부 등에서 발견되었다. 말초혈액 검사상 빈혈은 1례에서 관찰되었고 백혈구 감소와 혈소판 감소는 각각 5례에서 보였다. 소변검사에서는 혈뇨와 단백뇨가 각각 1례에서 있었고, 급성기 반응으로 ESR은 단지 2례에서 상승되었으나 CRP는 12례에서 양성이었으며, 간기능 검사상 AST와 ALT치는 각각 9례와 7례에서 증가되었다. 혈청학적 검사(PHA)상 입원 당시의 양성반응은 8례(47%)였으며 발열기간에 따른 양성율은 7일 미만군(38.5%)에 비해서 7일 이상군(75%)에서 더 높았으나 유의성은 없었고 입원 당시 음성반응이었던 9례 중 발병 후 2~3주경에 추적검사한 4명에서는 모두 양성반응으로 전환되었다. 치료는 8세 미만인 9례에서는 chloramphenicol(25 mg/kg)을 8시간 간격으로 정맥 주사하였고, 8세 이상인 8례에서는 doxycycline(5 mg/kg/day)을 2회로 나누어서 경구 투여하였으며 해열 후 4일까지 투여하였다. 치료 후 해열에 걸리는 기간은 chloramphenicol군 : $1.3{\pm}0.6$일, doxycycline군 : $1.5{\pm}1.0$일로 두 군에서 비슷하였다. 합병증은 간질성 폐렴이 1명, 무균성 뇌수막염이 3명 있었으나 17명 전례에서 휴유증이나 재발 없이 완쾌되었다. 결 론 : 소아 쯔쯔가무시열의 발생시기와 임상양상은 성인과 유사하나 소아에서는 남아에서 발생율이 더 높은 차이점이 있었다. 또한 PHA에 의한 검사는 발병 1주내에는 민감도가 낮으므로 유행지역에 노출된 병력이 있는 소아에서는 발열, 발진, 가피, 림프절 종대 등의 특징적 임상소견에 의한 조기진단과 적극적인 치료가 중요하며, 발병 2~3주경에 반복적 검사에 의한 혈청학적 확진이 필요하다고 생각된다.

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소동물 폐종양의 정량적 개선을 위한 내부 움직임 평가 (Estimation of Internal Motion for Quantitative Improvement of Lung Tumor in Small Animal)

  • 유정우;우상근;이용진;김경민;김진수;이교철;박상준;유란지;강주현;지영훈;정용현;김병일;임상무
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제22권3호
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    • pp.140-147
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    • 2011
  • 이 연구에서는 폐종양의 정량적 개선을 위하여 분자체를 이용하여 내부 움직임을 측정하고 평가된 데이터를 기반으로 소동물 PET 영상내의 폐종양을 국소화하고자 하였다. 소동물 폐 영역의 내부 움직임은 방사성물질을 흡착한 분자체를 이용하여 소동물 폐 영역에 부착함으로써 구현하였다. 폐 영역의 내부 움직임 표적으로 사용된 분자체는 약 37 kBq의 Cu-64를 흡착시켜 폐종양을 모사하였다. 소동물 PET 영상은 Siemens Inveon 스캐너를 이용하여 획득하였으며 외부 움직임 데이터는 트리거 생성 장치인 BioVet을 이용하였다. SD-Rat PET 영상은 $^{18}F$-FDG 37 MBq/0.2 mL을 미정맥으로 주사하고 60분 후 20분간 데이터를 획득하였다. 리스트모드 데이터의 각 선응답은 외부 트리거 장치에 의해 획득된 트리거신호를 이용하여 2 bin에서 16 bin으로 사이노그램을 획득하였다. 획득된 사이노그램 데이터는 OSEM 2D 알고리즘을 이용하여 4회의 반복으로 재구성하였다. 종양의 정량적 분석을 위한 PET 영상은 종양을 묘사한 분자체 영역에 관심영역을 설정하고 계수와 SNR 그리고 FWHM을 이용하여 평가하였다. 움직임 표적으로 사용된 분자체의 크기는 $1.59{\times}2.50mm$이었으며, 기준 영상으로 획득한 체외 분자체 수직 및 수평 FWHM은 $2.91{\times}1.43mm$이었다. 정적영상과 4 bin 그리고 8 bin 영상에서의 수직 FWHM은 각각 3.90 mm, 3.74 mm, 3.16 mm이었으며 수평 FWHM은 각각 2.21 mm, 2.06 mm, 1.60 mm이었다. 정적영상, 4 bin, 8 bin, 12 bin 그리고 16 bin의 계수 값은 각각 4.10, 4.83, 5.59, 5.38, 5.31이었다. 정적영상, 4 bin, 8 bin, 12 bin 그리고 16 bin의 SNR은 4.18, 4.05, 4.22, 3.89, 3.58이었다. FWHM은 게이트 수의 증가에 따라 계속 향상됨을 확인하였다. 그러나 계수 값과 SNR은 게이트 수의 증가에 따라 계속 향상되지 않고 특정 bin 수에서 가장 높은 값을 보여 소동물 폐 영역에서의 종양 영상화시 SNR의 손실을 최소화하면서 향상된 계수 값을 얻을 수 있는 게이트 수를 획득하였다. 내부 움직임 측정은 최적화된 종양 국소화 영상을 획득할 수 있으며 외부 움직임 모니터링 시스템을 사용하지 않고 장기별 움직임 예측 모델링을 위한 유용한 방법이 될 것으로 기대된다.

다중가우시안혼합모델을 이용한 소동물 심근경색 PET 영상의 정량적 평가 기술 (Quantitative Assessment Technology of Small Animal Myocardial Infarction PET Image Using Gaussian Mixture Model)

  • 우상근;이용진;이원호;김민환;박지애;김진수;김종국;강주현;지영훈;최창운;임상무;김경민
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제22권1호
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    • pp.42-51
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    • 2011
  • 전통적으로 심근 생존능을 식별하고 심근 관류를 정확히 평가하기 위한 도구로 핵의학영상이 이용되고 있으나 경색영역을 정의하기에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 극성지도의 분포를 분석하여 특성에 맞는 적응적 임계값을 이용하여 심근경색 모델을 정량적으로 평가하고자 하였다. 쥐 심근경색 모델은 왼쪽 관상동맥을 결찰시켜 제작하였다. 소동물PET 영상은 37 MBq $^{18}F$-FDG를 쥐의 꼬리정맥에 주사한 후 60분 섭취 후 Siemens Inveon SPECT/PET 스캐너를 이용하여 20분 동안 ECG 신호와 함께 획득하였고, OSEM 2D 알고리즘을 이용하여 재구성하였다. PET 영상의 심근 극성지도는 Siemens QGS 소프트웨어에 적합한 형식으로 변환 후 자동으로 심근 벽을 설정하여 작성하였다. 심근경색영역의 기준데이터는 TTC 염색으로 설정하였으며 전체 좌심실대비 염색된 영역의 백분율로 획득하였다. 최적의 임계값 설정을 위해 절대치 설정 방법, Otsu 알고리즘, 다중가우시안혼합모델(Multi Gaussian mixture model, MGMM)을 이용하여 평가하였다. 절대치 설정 방법은 10~90%까지 10%단위로 미리 정의 된 임계값을 이용하였고, Otsu 알고리즘은 영상 내에서 두 군집의 분산을 최대로 하는 임계값으로 설정하였다. MGMM 방법은 영상의 화소 강도를 분석하여 여러 개의 가우시안 분포함수(MGMM2, $\cdots$ MGMM4)로 반복 수행하여 최적의 가우시안 분포를 구하여 적응적 임계값을 설정하였다. 극성지도 평가지표는 각각의 알고리즘에서 측정된 임계값을 이용하여 이진화하고 전체 극성지도와 경색영역의 백분율로 획득한 후, TTC 염색으로 획득된 기준데이터와의 차이를 비교하였다. 그 차이는 절대치 방법의 20%에서 $7.04{\pm}3.44%$, 30%에서 $3.87{\pm}2.09%$, 40%에서 $2.15{\pm}2.07%$이었다. Otsu 방법은 $3.56{\pm}4.16%$이었으며 MGMM 방법은 $2.29{\pm}1.94%$이었다. 소동물 PET 극성지도에서는 30% 임계값이 조직학적 데이터와 비교하여 가장 작은 차이를 보였다. 그러나 TTC 염색으로 측정한 크기가 10% 이하에서는 MGMM 방법이 절대치 방법보다 작은 차이를 보였다(MGMM: 0.006%, 절대치방법: 0.59%). 이 연구에서는 심근경색 모델 평가를 위하여 생체영상 극성지도에서 다중가우시안혼합모델을 이용하여 평가하고자 하였다. MGMM은 사용자의 선택 없이도 자동적으로 영상 특성을 고려하여 적응적 임계값을 찾아주는 방법으로 극성지도에서 심근경색을 평가하는데 도움이 될 것으로 기대된다.