• 제목/요약/키워드: 심혈관 시스템

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압반사 제어모델을 이용한 심혈관 시스템의 모델링 및 시뮬레이션 (Modeling and Simulation of the Cardiovascular System Using Baroreflex Control Model)

  • 최병철;엄상희;남기곤;손경식;이영우;전계록
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1997년도 춘계학술대회
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    • pp.165-170
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    • 1997
  • In this paper, we consider the aortic sinus baroreceptor, which is the most representative baroreceptors sensing the variance of pressure in the cardiovascular system(CVS), and propose heart activity control model to observe the effect of delay time in heart period and stroke volume under the regulation of baroreflex in arotic sinus. The proposed heart activity baroreflex regulation model contains CVS electric circuit sub-model, baroreflex regulation sub-model and time delay sub-model. In these models, applied electric circuit sub-model is researched by B.C.Choi and the baroreflex regulation sub-model transforms the input, the arotic pressure of CVS electric circuit sub-model, to outputs, heart period and stroke volume by mathematical nonlinear feedback. We constituted the time delay sub-model to observe sensitivity of heart activity baroreflex regulation model by using the variable value to represent the control signal transmission time from the output of baroreflex regulation model to efferent nerve through central nervous system. The simulation object of this model is to observe variability of the CVS by variable value in time delay sub-model. As simulation results, we observe three patterns of CVS variability by the time delay. First, if the time delay is over 2.5 sec, arotic pressure, stroke volume and heart rate is observed nonperiodically and irregularly. Second, if the time delay is from between 0.1 sec and 0.25 sec, the regular oscillation is observed. Finally, if time delay is under 0.1 sec, then heart rate and arotic pressure-heart rate trajectory is maintained in stable state.

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심혈관 연속 시스템 모델의 DEVS/CS혼합 모델링 (DEVS/CS ( Discrete Event Specification System/continuous System) Combined Modeling of Cardiovascular Continuous System Model)

  • 전계록
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.415-424
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    • 1995
  • Combined models, specified by two or more modeling formalisms, can represent a wide variety of complex systems. This paper describes a methodology for the development of combined models in two model types of discrete event and continuous process. The methodology is based on transformation of continuous state space into discrete one to homomorphically represent dynamics of continuous processes in discrete events. This paper proposes a formal structure which can combine model of the DES and the CS within a framework. The structure employs the DEVS formalism for the DES models and differential or polynomial equations for the CS models. To employ the proposed structure to specify a DEVS/CS combined model, a modeler needs to take the following steps. First, a modeler should identify events in the CS and transform the states of the CS into the DES. Second, a modular employs the formalism to specify the system as the DES. Finally, a moduler developes sub-models for the CS and continguos states of the DES and establishs one-to-one correspondence between the sub-models and such states. The proposed formal structre has been applied to develop a DEVS/CS combined model for the human cardiovascular system. For this, the cardiac cycle is partitioned into a set of phases based on events identified through observation. For each phase, a CS model has been developed and associated with the phase. To validate the DEVS/CS combined model developed, then simulate the model in the DEVSIM + + environment, which is a model simulation results with the results obtained from the CS model simulation using SPICE. The comparison shows that the DEVS/CS combined model adequately represents dynamics of the human heart system at each phase of cardiac cycle.

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심혈관 시스템의 압수용체에 의한 심박동 제어의 수학적 모델링 및 시뮬레이션 (Mathematical Modeling and Simulation on the Control of Heart rate by Baroreceptor Control System in the Cardiovascular System)

  • 최병철;이승진;엄상희;남기곤;이영우;전계록
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1996년도 추계학술대회
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    • pp.80-85
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    • 1996
  • The various function of the cardiovascular system(CVS) and the dynamic characteristics on each part of human body can be acquired in the electric analog circuit model. According to the performed outcome by other researchers, viscos resistance, flow inertia, and vascular compliance in the CVS are analogous to resister, inductor, and capacitor in electric circuit, so the CVS models were represented by the electric circuit models. these approaches were to propose the suitable models interest part of body and to simulate the various characteristics on the CVS. In this paper, the electric circuit model considering the characteristics of morphologic structure is represented, the parameter values of model is sotted up, and the dynamic characteristics of the the CVS is simulated using VisSim, one of the simulation tools. The observed simulation results are similar to the cardiovascular functions of nomal adults who have no heart failure. Besides, the simulation is operated to observe the pathophysiological abnomal symptoms(for example, bleeding within a certain period). The controller by baroreceptor, which is one of controllers to control the CVS, is appended in the model. and the dynamic response characteristics and the procedure to return normal state is observed in simulation when the bleeding last within a certain period.

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DEVS 형식론을 적용한 심혈관 시스템의 모델링 및 시뮬레이션 (Modeling and Simulation of the Cardiovascular System using DEVS formalism)

  • 조용재;손경식;남기곤;이영우;김광년;최병철;전계록
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1996년도 추계학술대회
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    • pp.74-79
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    • 1996
  • This paper describes a methodology for the development of models of discrete event system(DES). The methodology is based on transformation of continuous state space into discrete one to homomorphically represent dynamics of continuous processes in discrete events. This paper proposes a formal structure which can couple DES models within a framework. The structure employs the DEVS formalism for the DES models. The proposed formal structure has been applied to develop a DEVS model for the human cardiovascular system. For this, the cardiac cycle is partitioned into a set of phases based on events identified through VisSim simulation in the CS of the electrical analog model. VisSim is the simulation tool of visual environment for developing continuous, discrete, and hybrid system models and performing dynamic simulation. For each phase, a CS of the electrical analog model for the cardiovascular system has been simulated by VisSim 2.0. To validate this model, first develop the DEVS model, then simulate the model in the DEVSIM++ environment. It has same simulation results for the data obtained from the CS simulation using VisSim. The comparison shows that the DEVS model represents dynamics of the human heart system at each phase of cardiac cycle.

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멀티모달 실감 경험 I/O 인터랙션 시스템 개발 (Development for Multi-modal Realistic Experience I/O Interaction System)

  • 박재언;황민철;이정년;허환;정용무
    • 감성과학
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    • 제14권4호
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    • pp.627-636
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    • 2011
  • 본 연구는 단순 입력 기반 유니모달 인터랙션의 한계를 극복하고 단순 입력 방식이 아닌 멀티모달 기반 사용자의 행위, 의도, 및 집중도를 활용하여 실감적이고 몰입도를 향상시키는 인터랙션 시스템을 제안하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 선행연구에서 기존 문헌연구를 토대로 메타분석방법을 활용하여 인터랙션을 위한 3차원 동작 인식 기술의 정확도를 분석하여 최종적인 센서 기반 인터랙션 방법이 선정되었고, 직관적 제스쳐 인터랙션 요소를 추출하여 본 시스템에 반영하였다. 또한 생리반응을 이용한 집중력 판단 기술을 개발하여 사용자 의도를 판단하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서 제안하는 시스템은 3부분으로 나눌 수 있다. 선행연구에서 선정된 인터랙션 요소들을 적용하여 가속도(Accelator) 센서와 연성(Flexible) 센서를 활용하여 손 동작을 인식하는 시스템을 구현하였고, 동공 인터랙션을 통한 안경형 시선 추적기를 구현하여 인터랙션이 가능하게 하였으며, 심혈관 반응과 피부 온열 반응을 측정하여 사용자의 의도를 반영한 시스템을 최종 구현하였다. 실감형 디지털 엔터테인먼트 플랫폼 기술 개발을 위한 기초 연구로서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

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앙상블 기반 모델을 이용한 서울시 PM2.5 농도 예측 및 분석 (Prediction and Analysis of PM2.5 Concentration in Seoul Using Ensemble-based Model)

  • 류민지;손상훈;김진수
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권6_1호
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    • pp.1191-1205
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    • 2022
  • 복잡하고 광범위한 원인을 가진 대기오염물질 중 particulate matter (PM)은 입자의 크기에 따라 분류된다. 그 중 PM2.5는 그 크기가 매우 작아 사람이 흡입하면 인간의 호흡기나 심혈관에 질병을 유발할 수 있다. 이러한 위험에 대비하기 위해서는 국가 중심의 관리와 사전에 예방할 수 있는 모니터링 및 예측이 중요하다. 본 연구는 고농도 미세먼지의 발생이 잦은 서울시의 PM2.5를 local data assimilation and prediction system (LDAPS) 기상 관련 인자 15가지와 aerosol optical depth (AOD), 화학인자 4가지를 독립변수로 하여 앙상블 모델 두 가지 random forest (RF)와 extreme gradient boosting (XGB)로 예측하고자 하였다. 예측에 사용된 두 모델의 성능 평가와 인자 중요도 평가를 수행하였으며, 계절별 모델 분석도 수행하였다. 예측 정확도 결과, RF가 R2 = 0.85, XGB가 R2 = 0.91의 높은 예측 정확도를 보이며 XGB가 RF보다 PM2.5 예측에 적합한 모델임을 확인하였다. 계절별 모델 분석 결과, 봄에 농도가 높은 관측 값과 비교하여 예측 수행이 잘 되었다고 할 수 있다. 본 연구는 다양한 인자를 이용하여 서울시의 PM2.5를 예측하였고, 좋은 성능을 보이는 앙상블 기반의 PM2.5 예측 모델을 구축하였다.

모세관 맥동파 영상을 이용한 맥파 측정 시스템 (Pulse wave Measurement System by analyzing a Moving Pulse Image in the Capillary Tube)

  • 이우범;최창열;홍유식;이상석;남동현
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제12권2호
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    • pp.145-151
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    • 2012
  • 심혈관계 질환의 발병 위험요인 분석이 가능한 맥진기는 한방 의료기기에서 대표적인 연구 분야 가운데 하나이다. 그러나 기존의 대부분의 센서 기반의 맥진기는 측정시의 맥박 박동처와 센서부의 접촉상태에 따른 편위, 검출된 파형의 부정확성 및 파형분석의 어려움 등에 있어서 문제점이 발생한다. 따라서 본 논문에는 특성 센서를 사용하지 않고 단지 맥동에 의해서 유발되는 모세관 시험액의 상태 변화를 촬영한 맥동영상을 분석하여 환자의 맥파의 측정이 가능한 맥진기를 제안한다. 제안한 방법에서는 맥동영상 분석을 위한 시약영역 추출, 이진화, 수정된 열림연산, 변위측정 등의 영상처리 방법들이 적용된다. 제안한 맥진기의 성능 평가를 위해서는 추출된 압맥파로부터 맥파분석에 필수적인 5가지 주요 특징점에 대한 추출률을 측정한 결과 성공적인 결과를 보였다.

Euglena gracilis 추출물의 면역조절 및 생리활성 분석 (Immunomodulatory Effects of Euglena gracilis Extracts)

  • 유선녕;박보배;김지원;황유림;김상헌;김선아;이태호;안순철
    • 생명과학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.183-191
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    • 2021
  • 본 연구에서는 다양한 생리활성을 나타내는 compound를 함유하고 있는 것으로 알려진 Euglena gracilis를 hot water로 추출하고(HWE), 그 잔존물을 methanol로 추출(HWME)한 후, murine macrophage RAW 264.7 cell에 처리하여 면역활성을 측정하였다. Murine macrophage RAW 264.7 cell에서 HWE 처리로 IL-1β와 TNF-α가 농도의존적으로 증가되었고, lipopolysaccharide에 의해 유도되는 IL-6와 TNF-α 생성이 HWME 처리에 의해 유의적으로 억제되는 것을 확인하였다. 또한 α-glucosidase, protein tyrosine phosphatase (PTP1B), tyrosinase, xanthine oxidase (XO), angiotensin converting enzyme (ACE) 등에 대한 저해활성을 조사하였다. 그 결과, E. gracilis HWE 추출물에서는 α-glucosidase, tyrosinase, ACE에서 약한 억제 활성을 보였으나, HWME 추출물에서는 PTP1B와 XO에서 유의적인 억제활성을 나타냈다. 따라서 본 연구를 통하여 E. gracilis 추출물의 면역조절 활성 뿐 만 아니라 당뇨와 심혈관 질환에 대한 유의적인 억제활성을 통해 다양한 건강기능성 식품의 소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

전산화 단층검사 시 Bismuth와 CARE kV System을 이용한 선량 저감화에 대한 연구 (Research on Dose Reduction During Computed Tomography Scanning by CARE kV System and Bismuth)

  • 곽영곤;김종일;정성표
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제14권8호
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    • pp.233-242
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    • 2014
  • 본 논문에서는 전산화 단층검사 시 방사선 투과 물질로 방사선량을 흡수하여 피폭 선량을 감소시키는 물질로 알려진 차폐용 Bismuth(비스무스)와 CARE kV(Automated Dose-Optimized Selection of X-ray Tube Voltage)을 사용하여 유용성을 평가하였다. 방사선 감수성이 높은 기관인 수정체(안와), 갑상선, 가슴(유방), 생식기의 선량 감소 효과와 각 기관의 심부선량 차폐 효과를 평가하기 위해 Rando Phantom과 유리 선량계를 이용하여 Bismuth 사용 전 후와, CARE kV의 적용에 따른 선량 감소 효과를 비교해 보았다. 그 결과, 뇌혈관 검사 시 CARE kV을 단독 설정한 검사 방법의 선량이 가장 적었으며, CARE kV 사용여부에 따라 63%의 선량 감소 효과가 있었다. 경동맥 검사 시 CARE kV+Bismuth의 설정 방법에서 선량이 13% 증가하였다. 심혈관 검사 시 CARE kV+Bismuth의 설정 방법이 31% 선량 감소 효과가 있었다. 하지 혈관 검사 시 Bismuth 전체의 설정 방법이 가장 선량이 적게 측정되었지만, 영상 평가 기준에 부적합 하였다. CARE kV을 설정한 검사 방법과는 약 9%의 선량 감소 효과가 있었다.

멀티모드 멀티태스크 임베디드 어플리케이션을 위한 HW/SW 분할 기법 (HW/SW Partitioning Techniques for Multi-Mode Multi-Task Embedded Applications)

  • 김영준;김태환
    • 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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    • 제34권8호
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    • pp.337-347
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    • 2007
  • 시스템의 기능을 바꾸어 가면서 여러 개의 어플리케이션을 작동시키는 임베디드 시스템을 멀티모드(multi-mode) 임베디드 시스템이라 부른다. 더 나아가서 하나의 모드가 여러 개의 태스크로 구성된 임베디드 시스템을 멀티모드 멀티태스크(multi-task) 임베디드 시스템이라 부른다. 본 논문에서는 시간제한 조건을 가지고 있는 멀티모드 멀티태스크 임베디드 어플리케이션을 대상으로 하는 HW/SW 분할 방법에 대한 연구이다. 시간제한 조건을 만족하는 스케줄과 함께 태스크의 기능모듈(functional module)을 동작시킬 효율적인 처리 자원(processing resource)을 할당/매핑하여 시스템의 비용(가격)을 최대한 낮추는 것이 목적이다. 이 문제를 잘 풀기 위해 중요한 것은 모듈사이의 병렬성을 최대한 이용하여 실행시키는 것이다. 그러나 이전의 HW/SW 분할 방법은 모듈의 병렬 실행 가능성을 최대한 이용하지 않았는데, 병렬성 이용을 위한 탐색 계산이 복잡할 뿐 아니라 스케줄 가능성(schedulability) 검사를 단순하게 하려고 하였기 때문이다. 기존 방법의 한계를 극복하기 위해서 우리는 다음의 세 개의 세부문제를 동시에 고려하는 HW/SW 분할 기법을 제안한다: (1) 처리 자원의 할당 (2) 태스크 모듈에 대한 처리 자원 매핑 (3) 모듈실행 스케줄의 결정. 특별히 모듈의 병렬 실행과 실행 가능성을 간결하게 측정하는데 바탕을 둔 단순모드(single-mode) 멀티태스크 어플리케이션에 대한 반복 개선 방식을 갖는 분할 기법을 만들었다. 다시 이 기법을 확장하여 멀티모드 멀티태스크 어플리케이션의 분할 기법을 만들었다. 실제 사용되는 어플리케이션을 대상으로 한 실험에서 제안된 우리의 기법이 기존의 방법에 비해서 단순모드와 멀티모드 멀티태스크 어플리케이션에 대해서 각각 17.0%와 19.0%의 가격을 낮추는 것이 확인되었다.기존의 단량체인 Bis-GMA의 대체재로 고려될 수 있다. 혈중 cholestrol의 증가는 비만, 동맥경화, 고혈압 등의 심혈관 질환과 당뇨병 지방 대사 장해 등을 일으킨다. 함량의 경우 정상군에 비해 대조군은 1.74배 증가하였다. 그에 비해 RCM 투여군의 경우 대조군에 비해 57.4%의 예방효과를 측정할 수 있었다. HDL-콜레스테롤은 항 동맥경화의 지표로서 콜레스테롤을 말초혈관에서 간으로 수송하여 동맥경화를 진행시키지 않는 방향으로 콜레스테롤을 운반하여 지질대사 장해에 대한 방어 작용을 지니고 있다고 볼 수 있다. 정상군에 비해 대조군은 2.62배 감소하였다. 그에 비해 RCM 투여군은 대조군보다 81.6% 증대되는 효과를 볼 수 있었다. 과산화 지질 (Malondialdehyde)의 경우 지질조직의 손상정도를 나타내는 중요한 효소로 인정되고 있으며, 조직의 손상, 발암, 염증, 성인병 및 노화 등과 같은 여러 가지 유해 작용을 일으킨다. 정상군에 비해 대조군은 1.74배 수치가 증가되었으며, RCM투여군의 대조군과 비교 시 57.4% 감소되는 효과를 볼 수 있었다. 본 연구는 LPS로부터 유도된 산화적 스트레스에 대한 복분자의 선투여 후 예방효과를 알아보았다. 생약재의 일종인 복분자의 경우 LPS로 유도된 산화적 스트레스 억제 및 지질대사로부터의 개선 효과가 있는 것으로 판단되며 지질과산화에 대해서 강한 억제 활성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 복분자는 생활 습관병의 예방과 개선에 유효한 것으로 사료되었으며, 지질대사와 과산화지표의 검증을 통해 기능성 식품소재로 활용될 수 있음을 보여주었다.로서 역시 CTV 치료계획에서 적게 조사되었다(p=0.005). 기존의 ICRU 치료계획은 잔류종양의 크기가 작은 경우 불필요하게 정상조직에 많은 선량이 투여되기 때문에 CT를 이용한 CTV 치료계획을 적용하여 정상조직에 대한 피폭을