• 방송과미디어
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• 제18권3호
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• pp.95-108
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• 2013

디지털 홀로그래픽 현미경이나 정량적 위상 현미경(quantitative phase microscopy)과 같은 기존의 간섭현미경은 3차원 이미징 기술로 분류되는데, 이는 획득한 이미지의 복소장(complex field)을 계산을 통해 다른 깊이로 전파시킬 수 있기 때문이다. 그러나 엄밀한 의미에서는 하나의 복소장 이미지는 단지 2차원 맵이기 때문에 근본적으로는 샘플의 2차원 정보만을 가지고, 물체의 3차원 구조의 일부분을 측정하는 것에 지나지 않는다. 본 논문에서는 1969년에 Wolf가 제안한[1,2] 홀로그래픽 회절 토모그래피(Optical Diffraction Tomography: ODT)를 실험적으로 구현한 3차원 위상 현미경(Tomographic Phase Microscopy: TPM)을 소개하고자 한다. TPM은 샘플을 다양한 각도로 조명하여 서로 다른 입사각에 대해 복소장 이미지를 얻고, ODT를 통해서 샘플의 3차원 구조를 복원해내는 기술이다. 보다 구체적으로는 다양하고 독립적인 2차원 이미지들을 샘플의 3차원 푸리에 공간에 맵핑함으로써 샘플 단면의 흡수율과 굴절률을 복원할 수 있다. 굴절률은 분자 농도와 비례하기 때문에, 살아있는 세포에 대한 굴절률의 3차원 맵을 얻을 수 있으면 세포 내부의 분자 구성을 연구할 수 있고, 이를 통해 다양한 생의학적 응용을 연구할 수 있다.

• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제20권3호
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• pp.226-231
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• 2009

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.431-436
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• 2014

세포 분할 작업은 세포 이미지의 배경으로부터 세포 영역을 추출하는 작업으로 배양과정에 있는 살아있는 세포를 이미지화하여 분석하는 바이오 이미징 분야에서 기초적인 작업들 중 하나이다. 선명한 이미지의 경우 바이모덜 히스토그램 분포를 가지므로 Otsu와 같은 전역임계값 알고리즘을 이용하여 쉽게 세포분할 작업을 수행할 수 있지만 희미한 이미지의 경우는 정확한 세포 분할을 하기가 어렵다. 본 논문에서는 입력된 세포이미지의 히스토그램을 분석하여 히스토그램 분포에 따라 분류한 후 바이모덜 분포를 가지는 이미지의 경우 전역임계값 알고리즘을 적용하고 유니모덜 분포를 가지는 이미지의 경우 영역을 분할하여 부분 영역별로 다른 임계값을 적용하는 새포 분할 시스템을 개발하였다. 실험결과 제안한 시스템은 바이모덜 분포를 가지는 세포이미지 뿐만 아니라 유니모덜 분포를 가지는 세포 이미지에 대해서도 정확한 세포 분할 작업을 수행하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제5권1호
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• pp.9-11
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• 2007

유(流)세포분석기(flow cytometer)는 일정한 체적 내에 존재하는 세포의 종류 및 개체 수 등을 계측하는 장비로써 생체에서 추출한 유액상태(혈액 또는 림프액)의 세포를 모세관(micro-channel)을 통과시킬 때 발생하는 산란 및 형광 빛을 이용하여 계측한다. 유세포 분석기는 신약의 투석 후 세포수의 증감, 암세포의 전이 및 세포주기의 분석 등을 연구하는 데 사용되며 현재 Becton-Dickinson's 등에서 상용화된 제품을 생산 판매하고 있으며, 계측을 위해서는 생체에서 세포를 추출해야 한다는 단점을 가지고 있다. Harvard 의과대학에서 최근에 개발한 생체 유세포분석기(In vivo Flow Cytometer)는 생체에서 세포를 추출하지 않고 세포의 수를 계측할 수 있다[1]. 레이저가 혈관의 특정한 부위에 조사되고 있고, 이곳을 세포가 통과하면서 발생하는 형광을 계측함으로써 주어진 시간 동안 특정세포군이 얼마나 지나가는 지를 계측할 수 있는 장비이다. 본 특별기사에서는 혈류 가시화 분야의 독자를 위해 최근에 "Optics Express"에 "In vivo imaging flow cytometer"라는 제목으로 최근에 개제된 논문의 내용을 하여 소개한다[2].

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권1호
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• pp.122-126
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• 2020

본 연구에서는 폴리디메틸실록산(PDMS)과 모세관-미세몰딩(MIMIC) 기술을 활용하여 마이크로패턴 채널 시스템을 제작하고, 단일 세포 수준에서 극성화 패턴으로 형성되는 분자 신호를 고해상도 세포 이미징을 통해 분석하였다. 이 과정에서 혈소판유래성장인자(PDGF)가 처리된 세포에서는 세포 이동에 중요한 세 종류의 신호인 포스포이노시티드 3-인산화효소(PI3K), Rac 및 액틴(Actin) 신호가 선두(front)영역에서 후미(rear)영역에 비해 강하게 활성화 하는 데 반해, 마이오신 경쇄(MLC) 신호는 비특이적 경향성을 보여주었다. 본 연구 결과는 향후 마이크로패턴의 미세환경에서 세포 극성화 신호와 세포 이동과의 상관 관계를 연구하는 데 중요한 도움이 될 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.366-372
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• 2021

캐드헤린-카테닌 복합체는 세포의 부착 접합부에서 힘의 전달에 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다. 그러나 기계적 힘 신호를 시각화 하고 감지하는 적절한 도구의 부재로, 캐드헤린-카테닌 복합체가 세포 간 접합에서 힘 전달을 조절하는 기본 메커니즘은 아직 파악하기가 어렵다. 본 연구에서는 형광공명에너지전이를 기반으로 설계된 알파카테닌 센서를 사용하여 캐드헤린에 의해 매개되는 힘 전달을 시각화 하였다. 이러한 결과는 알파카테닌이 세포-세포 접합부에서 캐드헤린 매개 기계적에너지변환(mechanotransduction) 경로의 핵심적인 힘 트랜스듀서(force transducer) 임을 보여준다. 본 연구는 향후 기계적 힘의 세포-세포 상호간의 의사소통에 미치는 영향과 생리학적/병리학적 현상과의 관계를 연구하는 데 중요한 이해를 제공할 것이라 본다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.9-16
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• 2018

본 논문에서는 광 회절 단층 촬영 (Optical Diffraction Tomography, ODT) 기법을 사용해 얻어진 세포 영상을 3차원 가상 공간에 시각적으로 표현하고 기존의 세포 영상들과의 일치감을 주는 색상 매핑 기술을 포함한 가시화 프레임 워크를 소개한다. 전체 볼륨을 구성하는 내부 구조에 대한 정보가 잘 알려져 있거나 명확하게 구분 가능한 인체의 장기 또는 산업 기기와 같은 기존의 볼륨 데이터와는 달리 세포 영상 데이터는 세포소기관들 간의 경계가 모호하거나 상황에 따라 형상의 변화가 다양하다는 특징을 가지고 있어, 세포의 형상에 대한 일관적인 시각 표현이 상대적으로 어렵다는 문제가 있다. 본 논문에서는 이를 해소하기 위해 세포의 3차원 형상을 실시간으로 렌더링 할 수 있는 가시화 기법을 제안한다. 제안하는 기법에서는 우선 세포의 3차원 형상을 나타내기 위해 볼륨 데이터의 가시화에서 널리 활용되고 있는 볼륨 렌더링 기법을 ODT 영상에 맞게 적용했으며, 빈 공간 교란 기법을 통한 렌더링 결과의 개선으로 세포내 구조의 연속성을 나타낼 수 있게 했다. 또한 다중 전이 함수에 대해 레이어 기반 독립 렌더링을 적용하는 것을 통해 다수의 세포내 구조를 하나의 화면에 표현하는 복합 가시화 기법을 제안했다. ODT 영상 및 염색 영상을 동시에 촬영 가능한 현미경으로부터 얻어진 세포 영상을 가시화 하는 것을 통해 제시된 가시화 기법의 유용성을 확인했다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제6권2호
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• pp.45-50
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• 2008

It has been found that the colony size of bacteria grown on an agar plate decreases with increasing agar gel concentration. Evidenc from recent studies suggests that the bacterial colony dynamics is closely related with the mechanical properties of the substrate. We investigate whether bacterial growth on the agar substrate is controlled mostly by the nutrients' diffusion which is hindered more in porous medium than in solution. The number of bacterial cells in single colonies is found to be inversely correlated with agar concentration. High-resolution live cell imaging at the single bacterium level confirms that the bacterial growth rate is reduced with increasing agar concentration. There is a strong correlation between the slowed diffusion and the reduced number of cells in a high concentration of agar medium.

• 생명과학회지
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• 제32권2호
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• pp.148-154
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• 2022

국소접착인산화효소(FAK)는 국소접착부에서 세포부착, 세포이동, 세포역학적 신호전달 등에 관여한다고 알려져 있다. 그러나 세포 외 기질(ECM)과 상호작용하는 인테그린 막단백질과 함께 위치하는 세포막 미세영역(membrane microdomain)의 종류와 ECM 구성에 따른 FAK 활성은 여전히 불분명하다. 형광 공명 에너지 전달(FRET)을 기반으로 유전적으로 인코딩 된 바이오센서는 세포 내 FAK 신호를 높은 시공간 해상도로 제공할 수 있다. 본 연구에서는 유리, 제1형 콜라겐, 피브로넥틴, 라미닌의 ECM 조건에서 FRET 기반 막 표적 FAK 바이오센서를 사용하여 지질유동섬(Lipid raft) 및 비-지질유동섬(non-Lipid raft)에서 FAK의 활성을 분석하고 시각화 하였다. 흥미롭게도, 지질유동섬에서 라미닌 조건 하의 FAK 활성은 다른 ECM 조건보다 낮았고, 비-지질유동섬에서 FAK 활성은 다른 ECM 조건보다 낮았다. 동일한 ECM 조건 상의 비교에서는 피브로넥틴 조건일 때 지질유동섬에서 비-지질유동섬 보다 높은 FAK 활성이 관측되었다. 따라서 이번 연구는 FAK 활성도가 ECM 유형 및 세포막 미세영역에 따라 특이적으로 조절되는 것을 시각적, 정량적으로 보여준다.

• 대한영상의학회지
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• 제81권3호
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• pp.610-619
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• 2020

목적 본 연구는 방광암 환자에서 전립선 Prostate Imaging Reporting and Data System version 2 (이하 PI-RADS v2)가, 우연히 발견된 전립선암 또는 요로상피세포암종의 전립선침범을 예측하는데 도움이 되는지 분석하였다. 대상과 방법 3 Tesla 다중 매개 자기공명영상에서 수술 전 영상을 촬영한 후, 근치적 방광전립 선절제술을 시행한 72명의 방광암 환자가 연구에 포함되었다. 수술 전 영상 소견은 두 명의 영상의학과 의사가 분석하였고, 수술 검체는 한 명의 병리과 의사가 평가하였다. 그 후, 전립선 PI-RADS v2의 결과와 병리 소견을 비교 분석하였다. 결과 72명의 방광암 환자 중 29명이 전립선암(40.3%)이 있었고, 20명이 요로상피세포암종(27.8%)이 있었다. 스코어 4를 기준값으로 설정하였을 때, 전립선암을 예측하는 진단 정확도는 65.3%, 특이도는 90.7%, 양성 예측도는 66.7%였다. 또한 전립선암 또는 요로상피세포암종을 예측하는 진단 정확도는 47.2%, 특이도는 92.3%, 양성 예측도는 83.3%였다. 결론 정확도는 낮은 편이었지만, 양성 예측도와 특이도는 높은 편이었다. 따라서 전립선 PI-RADS v2에서 스코어 1, 2 또는 3에 해당되면 우연히 발견된 전립선암과 요로상피세포암종의 침범을 배제하는데 도움이 될 수 있다.