• 제목/요약/키워드: BOLD signal

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뇌기능 영상을 위한 TRFGE와 CGE 기법에서 자화율 효과의 정량적 해석 (Quantitative Analysis of Susceptibility Effects in TRFGE and CGE Sequences for Functional MRI)

  • 정순철;노용만;조장희
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제1권1호
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    • pp.66-74
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    • 1997
  • 혈액의 산소화와 불 산소화에 따른 국부적인 자화율 효과의 변화에 의한 자장의 불 균일성에 민감한 경사 자장 에코 기법은 현재의 뇌기능 MR 영상의 기본이 되고 있다. 일반적으로 이러한 경사 자장 에코기법은 $T2^{*}$ 혹은 BOLD효과에 의한 자장의 불 균일성의 증가가 신호의 감소로 나타난다. BOLD 효과는 주자장에 대한 핏줄의 방향이나 영상 형식, 즉, 횡단면, 관상면, 또는 시상면에 따라 달라진다. 그래서 영상 형식과 영상면에 대한 기울임 각에 따른 신호의 변화와 BOLD 효과의 변화에 대한 정량적인 연구를 하였다. 연구는 자화율 효과에 대해 다른 민감도를 가지는 TRFGE 와 CGE 기법으로 이루어졌다. 컴퓨터 모의 실험과 실험 결과를 본 논문에 나타내었다.

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Blood Pulsation의 효과가 뇌 활성화에 미치는 영향을 알아보는 방법 (Estimation Method for Brain Activities are Influenced by Blood Pulsation Effect)

  • 이원호;구정훈;이형래;한기완;박진식;김재진;윤강준;김인영;김선일
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.338-343
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    • 2007
  • BOLD T2*-weighted MR images reflects cortical blood flow and oxygenation alterations. fMRI study relies on the detection of localized changes in BOLD signal intensity. Since fMRI measures the very small modulations in BOLD signal intensity that occur during changes in brain activity, it is also very sensitive to small signal intensity variations caused by physiologic noise during the scan. Due to the complexity of movement of various organs associated with heart beat, it is important to reduce cardiac related noise rather than other physiological noise which could be required with relatively simple method. Therefore, a number of methods have been developed for the estimation and reduction of cardiac noise in fMRI study. But, each method has limitation. In this study, we proposed a new estimation method for brain activities influenced by blood pulsation effect using regression analysis with blood pulsation signal and the correspond slice of fMRI. We could find out that the right anterior cingulate cortex and right olfactory cortex and left olfactory cortex were largely influenced by blood pulsation effect for new method. These observed areas are mostly on the structure of anterior cerebral artery in the brain. That is convinced with that our method would be valid and our new method is easier to apply in practice and reduce computational burden than the retrospective method.

뇌기능 영상을 위한 TRFGE, CGE 기법에서 이미징 모드와 기울임 각의 변화에 따른 자화율 효과의 해석 (Analysis of Susceptibility Effects by Variation of Imaging Modes and Tilting Angles in TRFGE and CGE Sequences for fMRI)

  • 정순철;노용만;조장희
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1997년도 추계학술대회
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    • pp.571-574
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    • 1997
  • fMRI, functional MRI introduced recently appears based on the gradient echo technique which is sensitive to the field inhomogeneity developed due to the local susceptibility changes of blood oxygenation and deoxygenation. Common to all the gradient echo techniques is that the signal due to the susceptibility effects is generally decreased with increasing inhomogeneity due to the $T2^*$ effect or conventionally known as blood oxygenation level dependent (BOLD) effect. It is, also found that the BOLD sensitivity is also dependent on the imaging modes, namely whether the imaging is in axial, or coronal or sagittal mode as well as the directions of the vessels against the main magnetic field. We have, therefore, launched a systematic study of imaging mode dependent signal change or BOLD sensitivity as well as the signal changes due to the tilting angle of the imaging planes. Study has been made or both TRFGE sequence and CGE sequence to compare the distinctions of the each mode since each technique has different sensitivity against susceptibility effect. Method of computation and both the computer simulations and their corresponding experimental results are presented.

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섬유근통 환자에 대한 Milnacipran과 Pregabalin 약물치료에 대한 기능적 자기공명영상에서의 후속 영향 비교 (Comparison of the Medication Effects between Milnacipran and Pregabalin in Fibromyalgia Syndrome Using a Functional MRI: a Follow-up Study)

  • 강민재;문치웅;이영호;김성호
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제18권4호
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    • pp.341-351
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    • 2014
  • 목적 : 섬유근통 증후군의 치료에 주로 쓰이는 두 계열의 약물인 Milnacipran (이하 MLN)과 Pregabalin (이하 PGB)의 환자 투여에 따른 약물 치료 효과를 뇌 활성도 변화의 비교 분석을 통해 비교하였다. 대상 및 방법 : 섬유근통 증후군 환자 20명을 대상으로 진행하였으며 20명의 환자 중 약물 치료 군에 따라 MLN 치료군 10명과 PGB 치료군 7명으로 분류하였다. 모든 환자군은 섬유근통 증후군 이외의 요인을 배제하기 위해 정신건강 의학과적 평가를 통해 선별된 후 섬유근통 진단을 위한 임상적 평가가 진행 되었다. 기능적 자기공명영상의 촬영 시 엄지손가락에 블록 형태의 압통 자극을 가해 주었고 영상은 약물 치료 전과 약물 치료 후에 각각 획득하였다. 영상 획득 후 일련의 전처리 과정을 거쳐 약물 치료 전후의 자기공명 혈중산소치의존 (Blood Oxygen Level Dependent, 이하 BOLD) 신호 비교를 위한 대응표본 t-검정과 두 표본 t-검정을 실시 하였다. 결과 : 임상적 평가에 있어 약물 치료 전에는 두 그룹간에 유의한 차이가 나지 않았으며 약물 치료 후 전신통증지수 (Widespread Pain Index, WPI)와 대상자 스스로 피로도를 평가하는 검사 (Brief Fatigue Inventory, BFI)에서 PGB군에 유의한 수준으로 낮게 나타났다. 기능적 영상 분석에 있어 약물 치료 후의 영상 비교 결과 앞 띠이랑과 대뇌섬을 포함한 영역에서 PGB군이 높은 활성도를 보였다. 또한 약물 치료 전후 효과 비교에서는 MLN군에서 대뇌섬, 시상을 포함한 영역에서 치료 후 BOLD 신호가 감소하는 경향을 볼 수 있었지만 PGB군에서는 MLN에 비해 감소된 영역의 수와 크기가 비교적 작게 나타났다. 결론 : 전체 결과에서 두 치료군 모두 증상이 호전되는 경향을 나타냈으나 임상적 평가와 기능적 영상 평가에서 서로 다른 경향을 나타내었다. 이는 두 약물 치료 기전과 세부 치료 목적이 다르고, 전체 환자 수의 부족으로 인한 임상적 평가와의 낮은 상관관계에 의한 영향으로 보이며 이러한 영향을 최소화 시킨다면 두 약물 간의 정확한 치료 효과 비교를 할 수 있을 것으로 예상된다.

두침과 상하지 침자극이 뇌와 뇌의 체성감각피질에 미치는 영향에 대한 fMRI Study (Effects of Head Acupuncture Versus Upper and Lower Limbs Acupuncture on Signal Activation of Blood Oxygen Level Dependent(BOLD) fMRI on the Brain and Somatosensory Cortex)

  • 박정미;곽자영;조승연;박성욱;정우상;문상관;고창남;조기호;김영석;배형섭;장건호;방재승
    • Journal of Acupuncture Research
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    • 제25권5호
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    • pp.151-165
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    • 2008
  • Objectives : To evaluate the effects of Head Acupuncture versus Upper and Lower Limbs Acupuncture on signal activation of Blood Oxygen Level Dependent(BOLD) fMRI on the Brain and Somatosensory Cortex. Subjects and Methods : 10 healthy normal right-handed female volunteer were recruited. The average age of the 10 subjects was 30 years old. The BOLD functional MRI(fMRI) signal characteristics were determined during tactile stimulation was conducted by rubbing 4 acu-points in the right upper and lower limbs($LI_1$, $LI_{10}$, $LV_3$, $ST_{36}$). After stimulation of Head Acupuncture in Sishencong($HN_1$), $GB_{18}$, $GB_9$, $TH_{20}$ of Left versus Upper and Lower Limbs Acupuncture($LI_1$, $LI_{10}$, $LV_3$, $ST_{36}$ of Right) and took off needles. Then the BOLD fMRI signal characteristics were determined at the same manner. Results : 1. When touched with cotton buds(sensory stimulation), left Parietal Lobe, Post-central Gyrus, primary somatosensory cortex(BA 1, 2, 3), and primary motor cortex(BA 4) were mainly activated. When $ST_{36}$ was stimulated, Frontal Lobe, Parietal Lobe, Cerebellum, and Posterior Lobe as well as Inter-Hemispheric displaying a variety of regions. 2. In signal activation before and after Head Acupuncture reaction, it showed signal activation after removing the acupuncture needle and right Somatosensory Association Cortex, Postcentral Gyrus, and Parietal Lobe were more activated. 3. In reactions of before and after Upper and Lower Limb Acupuncture, it also showed signal activation after removing the acupuncture needle and bilateral Occipital Lobe, Lingual Gyrus, visual association cortex, and Cerebellum were activated. 4. After acupuncture stimulation, In Upper and Lower Limb Acupuncture Group, left frontal Lobe, Precentral Gyrus and Bilateral parietal lobe, Postcentral Gyrus and Primary Somatosensory Cortex(BA 2) were activated. In Head Acupuncture Group, which has most similar activation regions, but especially right Pre-Post central Gyrus, Primary Somatosensory Cortex(BA 3), Primary Motor Cortex, frontal Lobe and Parietal Lobe were activated. Conclusions : When sensory stimulation was done with cotton buds on four acup-points($LI_1$, $LI_{10}4, $LV_3$, $ST_{36}$), while bilaterally activated, contralateral sense was more dominant. It showed consistency with cerebral cortex function. When $ST_{36}$ was stimulated Frontal Lobe, Parietal Lobe, Cerebellum, Posterior Lobe as well as Inter-Hemispheric were stimulated. In Head Acupuncture, it showed more contralateral activation after acupuncture. In Upper and Lower Limb Acupuncture, it showed typically contralateral activation and deactivation of limbic system after acupuncture stimulation. Therefore, there were different fMRI BOLD signal activation reaction before and after Head Acupuncture vs Upper and Lower Limb Acupuncture which might be thought to be caused by acu-points' sensitivity and different sensory receptor to response acupuncture stimulation.

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The Influence of Eye Movement for Acquiring BOLD Signal in V1 : A Study of Simultaneous Measurement of EOG and fMRI

  • Chung, Jun-Young;Yoon, Hyo-Woon;Kim, Young-Bo;Park, Hyun-Wook
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제28권4호
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    • pp.477-483
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    • 2007
  • We have measured EOG and fMRI simultaneously to investigate whether eye movement (blinking mechanism) might influence functional magnetic resonance imaging (fMRI) signal response in the primary visual cortex. $T2^*-weighted$ Echo-Planar Imaging (EPI) with concurrent electrooculogram (EOG) was acquired in four subjects while they viewed a fixation point and a checkerboard with a flickering rate of 8Hz. With the help of EOG information we divided the experimental blocks into two different conditions: fixation and moving eye. We have compared the fMRI data of these two conditions. Our results have shown that there is no difference between these two conditions. This might suggest that eye blinking does not affect BOLD signal changes in the primary visual cortex. This means further that eye blinking can be ignored in data processing.

활성자극 파라다임 fMRI에서 저주파요동 성분분석 (Low Frequency Fluctuation Component Analysis in Active Stimulation fMRI Paradigm)

  • 나성민;박현정;장용민
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제14권2호
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    • pp.115-120
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    • 2010
  • 목적 : 활성자극 파라다임을 사용한 기능적 자기공명영상 데이터에서 자발적 요동에 해당하는 저주파 BOLD 신호의 존재여부를 규명해 보고자 하였다. 대상 및 방법 : 20명의 여자 양궁선수들과 양궁 경험이 없는 23명의 여자들을 대상으로 finger-tapping 파라다임은 30초간의 운동기와 휴지기를 3회 반복하였다. 혈액산소수준의존(BOLD) fMRI 영상은 3.0 T MR 기기에서 경사자장 반향 EPI 영상을 해부학적 영상은 3차원 T1 강조영상을 사용하였다. 뇌활성화 차이는 SPM-5를 사용하여 분석하였고 저주파 요동성분을 찾기 위해 GIFT 프로그램을 사용하였다. 결과 : 두군 모두에서 finger-tapping에 따라 대뇌좌측의 주운동영역과 보조운동영역 그리고 우측 소뇌에서의 활성화가 관찰되었다. GIFT를 사용한 ICA 분석에서 피검자들의 반측 감각운동망, 동측 감각운동망 그리고 인지기능과 연관된 신경망에 해당하는 독립적인 성분들이 구별되었다. 결론 : Finger-tapping fMRI 데이터에서 BOLD 신호의 자발적 요동에 해당하는 저주파 신호 성분들을 ICA 기법을 사용하여 분리해 낼수 있었고 이러한 독립성분들이 일차운동감각 신경망 그리고 운동 인지기능을 담당하는 신경망의 휴지기 신경활동을 나타낸다는 사실을 규명할 수 있었다.

족삼리 좌우측 자침에 대한 BOLD 반응 (BOLD Responses to Acupuncture on Each Side of ST36)

  • 여수정;배성인;최일환;장건호;임사비나
    • Korean Journal of Acupuncture
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    • 제31권1호
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    • pp.20-32
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    • 2014
  • 연구배경 : 침의 효과와 신경생리학적 기전에 관한 연구가 기능자기공명을 이용하여 활발히 이루어지고 있다. 좌우측 동일한 혈위에 대한 자침이 뇌 기능에 미치는 효과에 대하여 논란이 되고 있다. 그러나 동일한 혈위에 대한 좌측 또는 우측 자침이 뇌기능에 미치는 영향에 대한 연구는 부족한 점이 있다. 목적 : 본 연구의 목적은 좌우측 족삼리 자침에 의한 BOLD (blood oxygen level-dependent) 반응을 살펴보고 비교하는 것이다. 방법 : 14명의 건강한 남자를 대상으로 좌우측 족삼리에 가짜 침과 진짜 침 자극을 하였다. 좌우측 족삼리 자침이 뇌 기능에 미치는 영향을 알아보고 비교하기 위해 4가지 실험 디자인을 선택하였다. 첫째와 셋째 스캔은 우측 족삼리에, 둘째와 넷째 스캔은 좌측 족삼리에 가짜침과 진짜침 자극을 주었다. 또한, 자침은 자극기에 자침 및 자극을 주었으며, 자극기가 끝남과 동시에 발침하기를 반복하였다. 통계분석을 위해 SPM8을 이용하여 one sample T-test와 within-subject the analysis of variance (ANOVA) test 를 실시하였다. 통계 결과 좌측과 우측 족삼리 자침에 의해 BOLD 반응의 차이를 보이는 9개 영역의 ROI (regions of interest)에서 BOLD 신호를 추출하였다. 결과 : 좌측과 우측 족삼리의 자침에 의한 BOLD반응은 서로 다른 방식으로 나타났다. 좌우측 족삼리 자침에 의한 BOLD반응을 비교한 결과, 좌측 족삼리 자침은 우측 족삼리 자침에 비해 주로 해마옆 이랑 (브로드만 영역 28), 배외측 전전두 피질 (브로드만 영역 44), 시상, 소뇌정상과 기저핵의 전장에서 더 높은 활성반응이 나타났다. 좌우측 족삼리 자침에 의한 BOLD반응을 각각 조사한 결과, 우측 족삼리 자침은 주로 대뇌섬과 보조운동영역 그리고 전대상이랑 (브로드만 영역 24)에서 활성화가 나타났으며, 좌측 족삼리 자침은 주로 대뇌섬과 일차 체감각 피질 (브로드만 영역 2) 그리고 배외측 전전두 피질 (브로드만 영역 44)에서 활성화가 나타났다. 결론 : 본 연구는 기능적 자기공명영상을 이용하여 좌측과 우측의 족삼리 자침이 인간의 뇌에 미치는 영향을 알아보고 비교한 최초의 연구이다. 본 연구 결과는 좌측과 우측 족삼리 자침은 통증조절효과에 서로 다른 방식으로 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 연구 결과는 좌측과 우측 자침이 뇌 신경에 미치는 영향의 차이에 대한 증거가 된다.

인지적 시간관리에 필요한 기능적 뇌 활성 영역과 반응시간의 상관관계 (Correlation between Faster Response Time and Functional Activities of Brain Regions during Cognitive Time Management)

  • 박지원;신화경;장성호
    • The Journal of Korean Physical Therapy
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    • 제22권2호
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    • pp.7-13
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    • 2010
  • Purpose: This study was designed to determine the correlation between faster response time and functional activities of brain regions during cognitive time management. Methods: Twelve healthy subjects participated in this experiment. Subjects performed the serial reaction time task (SRTT), which was designed by the Superlab program, during fMRI scanning. When the 'asterisk' appeared in the 4 partition spaces on the monitor, the subject had to press the correct response button as soon as possible. Results: fMRI results showed activation of the left primary sensorimotor cortex, both premotor areas, the supplementary motor area, posterior parietal cortex and cerebellum. There were significant correlations, from moderate to strong, between faster reaction time and BOLD signal intensity in activated areas. Conclusion: These results suggest that motor skill learning to be needed cognitive time management is associated with greater activation of large scale sensorimotor networks.

A Comprasion of the Activation of Mirror Neurons Induced by Action Observation between Simple and Complex Hand Movement

  • Lee, Mi Young;Kim, Ju Sang
    • The Journal of Korean Physical Therapy
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    • 제31권3호
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    • pp.157-160
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    • 2019
  • Purpose: We compared the activation pattern of the mirror neurons (MN) between two types of hand movement according to action observation using functional MRI. Methods: Twelve right-handed healthy subjects (5 male and 7 female, mean age $21.92{\pm}2.02years$) participated in the experiment. During fMRI scanning, subjects underwent two different stimuli on the screen: 1) video clips showing repeated grasping and releasing of the ball via simple hand movement (SHM), and (2) video clips showing an actor performing a Purdue Pegboard test via complex hand movement (CHM). paired t-test in statistical parametric mapping (SPM) was used to compare the activation differences between the two types of hand movement. Results: CHM as compared with the SHM produced a higher blood oxygen level dependent (BOLD) signal response in the right superior frontal gyrus, left inferior and superior parietal lobules, and lingual gyrus. However, no greater BOLD signal response was found by SHM compared with CHM (FWE corrected, p<0.05). Conclusion: Our findings provided that the activation patterns for observation of SHM and CHM are different. CHM also elicited boarder or stronger activations in the brain, including inferior parietal lobule called the MN region.