• Current Optics and Photonics
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• 제2권5호
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• pp.453-459
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• 2018

We have developed a high-performance signal-processing and image-rendering heterogeneous computation system for optical coherence tomography (OCT) on mobile processor. In this paper, we reveal it by demonstrating real-time OCT image processing using a Snapdragon 800 mobile processor, with the introduction of a heterogeneous image visualization architecture (HIVA) to accelerate the signal-processing and image-visualization procedures. HIVA has been designed to maximize the computational performances of a mobile processor by using a native language compiler, which targets mobile processor, to directly access mobile-processor computing resources and the open computing language (OpenCL) for heterogeneous computation. The developed mobile image processing platform requires only 25 ms to produce an OCT image from $512{\times}1024$ OCT data. This is 617 times faster than the naïve approach without HIVA, which requires more than 15 s. The developed platform can produce 40 OCT images per second, to facilitate real-time mobile OCT image visualization. We believe this study would facilitate the development of portable diagnostic image visualization with medical imaging modality, which requires computationally expensive procedures, using a mobile processor.

• Current Optics and Photonics
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• 제4권4호
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• pp.368-372
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• 2020

We report the terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) of transdermal drug delivery in human skin. The time evolution of transdermal nicotine delivery in nicotine patches was assessed by detecting the transmission coefficient of sub-picosecond THz pulses and using a semi-analytic model based on the single-layer effective medium approximation. Using commercial nicotine patches (Nicoderm CQ^®, 7 mg/24 h), THz transmission coefficients were measured to quantitatively analyze the cumulative amounts of nicotine released from the patches in the absence of their detailed specifications, including multilayer structures and optical properties at THz frequencies. The results agreed well with measurements by conventional in vitro and in vivo methods, using a diffusion cell with high-performance liquid chromatography and blood sampling respectively. Our study revealed the ability of the THz-TDS method to be an effective alternative to existing methods for noninvasive and label-free assessments of transdermal drug delivery, showing its high promise for biomedical, pharmaceutical, and cosmetic applications.

• Current Optics and Photonics
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• 제3권1호
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• pp.27-32
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• 2019

We present an autofocus tracking system implemented by the digital refocusing of digital holographic microscopy (DHM) and the tunability of an electrically tunable lens (ETL). Once the defocusing distance of an image is calculated with the DHM, then the focal plane of the imaging system is optically tuned so that it always gives a well-focused image regardless of the object location. The accuracy of the focus is evaluated by calculating the contrast of refocused images. The DHM is performed in an off-axis holographic configuration, and the ETL performs the focal plane tuning. With this proposed system, we can easily track down the object drifting along the depth direction without using any physical scanning. In addition, the proposed system can simultaneously obtain the digital hologram and the optical image by using the RGB channels of a color camera. In our experiment, the digital hologram is obtained by using the red channel and the optical image is obtained by the blue channel of the same camera at the same time. This technique is expected to find a good application in the long-term imaging of various floating cells.

• Korean Journal of Acupuncture
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• 제30권4호
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• pp.252-263
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• 2013

목적 : 부항요법은 국소적 부위를 진공상태로 유지시키는 과정 중 유두층 안의 표피혈관을 파괴됨에 따라 발생하는 색소, 응결, 자반, 수포, 압통 반응 등을 살피어 오장육부의 기능이상을 진단하고 있다. 시각에 의존하는 주관적인 혈색소 판별로 인한 진단방법에서 벗어나 정량적으로 측정 및 분석이 가능하기 위하여 교차편광 촬영술을 접목하였으며, 새로운 혈색소 평가 가능성을 확인하고자 하였다. 방법 : 족태양방광경의 좌/우 폐수(BL13), 심수(BL15), 간수(BL18), 신수(BL23) 총 10개에 80 kPa 의 음압으로 1분 동안 자극하였다. 교차편광 촬영술을 이용하여 부항 자극 직전과 60분 이후까지 2분마다 이미지를 획득하였다. 획득한 이미지에서 $L^*a^*b^*$ space로 변환하여 분석하였으며, RGB space에서 홍반지수 (E.I: erythema index)를 계산하여 분석하였다. 또한 부항 자극 전 각 경혈에서 젖산 농도를 측정하여 색 지표들간의 관계성 분석을 통하여, 근육의 상태와 부항 자극으로 유도된 피부 색 변화와의 관계를 확인하고자 하였다. 결과 : 교차편광 촬영술을 이용하여 획득한 이미지에서의 $L^*$, $a^*$ 그리고 E.I 모두 부항 자극에 따른 피부 색 변화를 정량적으로 나타낼 수 있는 유의한 지표임을 확인하였다. 부항 자극 40분 후에 피부 색 변화가 더 이상 관찰되지 않았다. 또한 각 경혈에서의 젖산 농도와 피부 색 변화 정도와 유의한 차이가 없음을 확인하였다. 결론 : 설진을 포함하여 한의학적 색 진단을 하기 위한 방법으로 교차편광 촬영술 활용 가능성을 확인하였다. 또한 $L^*$, $a^*$ 그리고 E.I 모두 색 지표로서 유의성을 확인하였다. 향후, 장부 기능 이상과 혈색소 반응간의 상관성을 확보하기 위한 연구가 진행하기 전에, 음압 도중 발생하는 조직 내 다양한 반응과 혈색소 반응간의 관계를 확보하고자 하는 노력이 우선적으로 진행되어야 한다.

• 한국광학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-6
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• 2020

흉벽은 호흡을 통해 환경 입자의 직접적인 영향을 받는 기관으로 늑골, 흉막층, 늑간근으로 구성되어 있다. 흉벽의 질병을 조기에 진단하고 치료하기 위해서는 흉벽의 세세한 부분을 시각화하는 것이 중요하지만, 흉부 전산화 단층촬영이나 초음파로는 흉막층의 구조를 볼 수 없다. 반면, 고해상도의 광 결맞음 단층촬영법(optical coherence tomography, OCT)은 미세한 재료 중 하나인 탈크에 의한 흉막층의 반응을 관찰하는 데 적합하다. 그러나 빛세기 기반의 광 결맞음 단층촬영법은 흉벽의 세부 구조를 구별할 수 있는 정보를 제공하기에는 부족하여 탈크에 의한 흉벽의 반응과 근육의 변화를 각각 구별할 수 없다. 편광 민감 광 결맞음 단층촬영법(polarization-sensitive OCT, PS-OCT)은 광학적 복굴절을 가진 근육 등의 특정 조직들이 후방산란된 빛의 편광 상태를 변화시킨다는 점을 이용한다. 또한 근필라멘트의 배열과 관련된 근육의 복굴절은 지연 변화를 측정함으로써 근육 상태를 나타낸다. 편광 민감 광 결맞음 단층촬영 영상은 두꺼운 흉벽, 흉벽과 근육 간의 분리, 병변 주위의 위상 지연 측정의 세 가지 주요 관점에서 해석된다. 본 논문에서는 탈크 흉막유착술(pleurodesis)을 시행한 토끼의 흉벽을 편광 민감 광 결맞음 단층촬영법으로 연구하였다. 편광 민감 광 결맞음 단층촬영 영상은 각 층과 근육을 시각화하였다. 그리고 이 시스템은 정상과 손상된 병변의 복굴절 차이를 보여주었다. 또한, 위상 지연 기울기 기반 분석을 통해 편광 민감 광 결맞음 단층촬영 영상 및 조직학적 결과를 뒷받침하였다.

• 한국안광학회지
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• 제18권1호
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• pp.67-73
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• 2013

목적: 최근 시력 교정용 기구 및 주변용품들에 대한 미생물의 오염이 안과 질병요인으로 지목됨에 따라 시력 교정용 안경에 대한 세균의 오염 실태를 조사하였다. 방법: 초등학생 36명, 중학생 37명, 고등학생 30명, 대학생 10명, 노인 32명으로 총 145명의 안경으로부터 세균을 채취하여 분리 배양한 후 동정하였다. 결과: 시력 교정용 안경으로부터 검출된 세균은 총 17종으로 Bacillus cereus, Bacillus licheniformis, Bacillus sp., CNS, Enterococcus, Escherichia coli, Proteus sp., Pseudomonas sp., Serretia sp., Streptococcus sp., Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Streptococcus hemolyticus, Acinetobacter, Enterobacter cloacae, GNR, Pseudomonas aeruginosa이었다. 안과질환과 관련한 세균류는 각막염을 유발하는 Enterobacter cloacae, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis, 각막궤양을 유발하는 Pseudomonas sp., Staphylococcus aureus, 급성누낭염, 안와봉소염, 망막정맥주위염, 눈꺼풀테염을 유발하는 Staphylococcus aureus와 급성결막염 등을 유발하는 Streptococcus hemolyticus가 포함되었다. 결론: 시력 교정용 안경에서 고위험군 기회감염성 균류들이 다량으로 존재하는 것을 확인하였으며 이를 통한 감염에 따른 질병의 유발이 예측되므로 안경의 청결관리를 위한 대안이 필요하다고 사료된다.

• 한국안광학회지
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• 제15권3호
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• pp.247-255
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• 2010

목적: 긴 안점거리를 갖는 지붕형 페찬 프리즘을 채택한 스코프 개발. 방법: 전장을 줄이기 위해 대물부에 지붕형 페찬 프리즘을 채택하여 대물렌즈를 설계 하였고, 안점거리를 길게 하기 위해 레티클 전방에 마이너스 굴절력의 필드렌즈를 채택하여 접안렌즈를 설계하였으며, 두 부분을 통합함으로써 90 mm 안점거리를 갖는 지붕형 페찬 프리즘을 채택한 스코프를 개발하였다. 결과: 지붕형 페찬 프리즘을 갖는 대물부와 마이너스 굴절력의 필드렌즈를 갖는 접안부를 각각 설계하여 통합하는 방법으로 설계 제작되어진 90 mm 안점거리를 갖는 스코프는 배율이 +3.0배, 첫 번째 렌즈에서 마지막 렌즈까지의 거리가 약 121 mm, 경통구경 28 mm, 유효 대물렌즈구경 17 mm를 갖는다. 또한 분해선폭은 50% MTF 값 기준으로 900 cycles/rad인 특성을 보여준다. 결론: 900 cycles/rad 에서 MTF 50% 이상인 성능을 가지면서, 첫 번째 렌즈에서 마지막 렌즈까지의 거리가 121 mm, 안점거리가 90 mm, 배율이+3.0인 광학적 특성을 갖는 지붕형 페찬 프리즘을 채택한 스코프를 설계 제작하였다.

• 한국안광학회지
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• 제18권4호
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• pp.489-493
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• 2013

목적: 황반변성을 가진 저시력 환자의 중심외주시 훈련에 사용되는 망막 주변부의 특성을 조사하여 재활치료용 주변시 연구에 도움이 되고자 한다. 방법: 정상 시각을 가진 30명의 성인 남녀의 우안을 대상으로 중심와에서 $20^{\circ}$ 이측으로 떨어진 망막 주변부의 생리적 가중을 측정하였다. 표적은 원형의 수직형 정현파였으며 공간주파수 0.7 cpd와 3.0 cpd를 사용하여 공간적 가중과 시간적 가중의 임계값을 비교하였다. 결과: 0.7 cpd에서 시간적 가중의 임계점은 540 ms, 대비감도는 1.1이었으며 3.0 cpd에서는 315 ms, 대비감도는 0.98이었다. 0.7 cpd에서 공간적 가중의 임계점은 $11.3^{\circ}$, 대비감도는 2.8이었으며, 3.0 cpd에서 임계점은 $5^{\circ}$, 대비감도는 2.63이었다. 결론: 주변시는 중심시보다 더 빨리 임계점에 도달한다. 중심외훈련시에는 저주파대역을 대상으로 긴 시간동안 훈련하기 보다 짧은 시간동안 자주 훈련하기를 권장한다.

• 한국안광학회지
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• 제13권4호
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• pp.83-88
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• 2008

목적: HMD를 구성하는데 사용되는 회전 비대칭 비구면 프리즘 렌즈의 설계. 방법: 먼저 사용자의 요구 스펙을 분석하여 프리즘 렌즈의 모양을 기하학적으로 캐드를 사용하여 그려서 설계에 필요한 각 면과의 거리 등 필요한 초기 데이터를 얻었다. 이 데이터를 기본으로 해서 광학설계 프로그램인 Code V를 사용하여 회전 비대칭 비구면 계수를 중요 변수로 하여 최적화를 진행하였다. DTM 가공에서 단가를 줄이기 위해 프리즘 렌즈의 3면 중에서 영상소자 쪽의 투과면은 평면으로 두고 최적화하였다. 결과: 영상소자 12 mm${\times}$9 mm에 대해 유한광선 수차량 15 ${\mu}m$, 왜곡수차량 0.5%, 36 lp/mm에서 0.3 이상의 MTF 값을 갖는 회전 비대칭 비구면 프리즘 렌즈를 설계하였다. 결론: HMD를 구성하는데 사용되는 프리즘 렌즈를 설계하였다. 설계된 프리즘 렌즈는 영상소자 12 mm ${\times}$ 9 mm에 대해 유한광선 수차량 15 ${\mu}m$이고, 왜곡수차량 0.5%인 광학적 성능을 가지며, 36 lp/mm에서 0.3 이상의 MTF 값을 갖는 광학계가 되었다.

• 한국광학회지
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• 제28권5호
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• pp.236-240
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• 2017

본 논문에서는 적외선 카메라를 이용하여 집속형 초음파 치료장비인 HIFU (High intensity focused ultrasound)가 발생시키는 물리적인 변화를 연구하였다. HIFU는 비 침습적으로 음향 에너지를 피하조직에 전달할 수 있기 때문에 피부과에서 안면 윤곽형성 및 피부탄력 개선을 위해 사용되고 있다. 피부 리프팅을 목적으로 사용하는 7 MHz HIFU의 사용 효과에 대한 정량적인 정보를 제공하기 위해 온도 분포 및 비가역적 조직 변화에 대한 연구를 실시하였다. HIFU에서 발생한 초음파 에너지로 인해 피하조직 수 밀리미터 크기의 부위에서 발생하는 온도의 변화를 적외선 이미징을 통해 측정하였다. 각 초음파 에너지 조건에서 생긴 열 응고점의 길이를 측정하였고 통계 처리를 통해 정량화 하였다. 온도의 증가가 발생한 부위에 대해서는 조직 검사에서 조직의 비가역적인 변화를 확인하였다. 실험을 통해 확인한 결과 집속된 초음파 에너지 (0.4, 1.2, 2 J)에 비례해서 조직에서 발생하는 온도가 증가하였다. 초음파가 치료하는 초점 부위에 대해 $69{\sim}90^{\circ}C$ 이상의 최고 온도가 발생하였고, 고온이 발생한 지점에서 조직적인 변화가 일어남을 확인할 수 있었다. 조직 검사를 통해 조직 내부 콜라겐의 응고를 통한 조직 변화를 확인하였다. 본 논문의 ex-vivo 실험 결과를 근거로 HIFU를 이용한 조직 응고의 강도를 조절하기 위해 적외선 이미징을 이용하여 얻은 정량적 데이터를 이용할 수 있음을 확인하였다.