• 제목/요약/키워드: Butterworth Filter

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심전도 신호에서 부정맥 환자의 R파 검출 알고리즘 연구 (Study on R-peak Detection Algorithm of Arrhythmia Patients in ECG)

  • 안세종;임창주;김용권;정성택
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제12권10호
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    • pp.4443-4449
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    • 2011
  • 심전도는 다양한 형태의 전기적 신호로 이루어져 있으며, 이러한 신호들의 특징점을 분석함으로써 부정맥을 검출할 수 있다. 지금까지 부정맥 검출을 위한 특징점 추출 방법에 대하여 많은 연구가 이루어졌으나, 복잡한 연산과정으로 실시간 연산 결과를 활용하는 휴대형 기기에는 부적합하다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 환자의 R-R 간격과 QRS 너비의 정보를 이용하여 R파를 추출하였다. 우선 버터워스 필터를 이용하여 저주파 대역의 잡음을 제거하였으며, R-R간격의 이동평균과 QRS 너비의 이동평균을 이용하여 R파를 추출하였다. 이에 대한 결과 검증은 MIT-BIH 부정맥 데이터베이스의 데이터를 활용하여 실험하였으며, 제공된 데이터의 R파 위치와 제안한 알고리즘의 R파 위치를 비교하였다. 이에 대한 결과로는 제안한 알고리즘 방법이 우수한 검출 성능을 보였으며, 연산과정에서도 효율적인 방법임을 확인 할 수 있었다.

엘리트 여자 100m 허들선수들의 운동학적 변인 비교 (Comparison of Kinematic Variables of the Elite Woman's 100m Hurdler)

  • 류재균;장재관;여홍철;임정우
    • 한국운동역학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.149-156
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    • 2007
  • The purpose of this study was to compare the world class women's hurdlers with kinematic variables Lee Yeon-Kyoung's in the 100m hurdle. Among korea elite female hurdler, Lee Yeon-Kyoung was participated as a subject. Eight JVC video cameras(GR-HD1KR) were used to film the performance of Lee Yeon-Kyoung at a frame rate of 60fields/s. The real-life three-dimensional coordinate data of digitized body landmarks were smoothed using a fourth order Butterworth low pass recursive digital filter with an estimated optimum cutoff frequency of 7.4Hz. After analyzing and comparing Lee Yeon Kyung's kinematic variables with the world top class hurdlers in the woman's 100m hurdle run, the following conclusions were obtained. 1. Lee should be able to increase the speed with over 5.4m/s from start to first hurdle and then maintain the speed range from 8.33m/s to 8.67m/s until 10th hurdle. Lee should have to maintain the speed with 8.51m/s from 10th hurdle to finish line. 2. Lee has to reach her maximum running speed at 5th hurdle and then has to shorten running time with 0.5sec between hurdles. 3. Lee should be able to run around 2.5sec from start to frist hurdle and then maintain under 1.00sec following phases. Lee should be able to maintain under 1.10sec from 10th hurdle to finish line. 4. Lee needs to control a consistent takeoff and landing distance pattern, Lee needs to lower the height of the center of gravity of the body with 0.33m when she clears the hurdles.

파킨슨 환자들의 장애물 보행 향상을 위한 하지의 근육 활동 규명 (Lower Extremity Muscle Activity on the Obstacle Gait in Older Parkinson Diseases)

  • 임비오;김미영
    • 한국운동역학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.141-148
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    • 2007
  • Falls associated with tripping over an obstacle can be dangerous, yet little is known about the strategies used for stepping over obstacles in older Parkinson disease. The purpose of this study was to investigate the lower extremity muscle activity on the obstacle gait according to obstacle height in older Parkinson diseases. The obstacle gait of 7 older Parkinson disease was examined during a 5.0 m approach to, and while stepping over, obstacles of 0, 25, 52, and 152mm. Seven pairs of surface electrodes(Noraxon MyoResearch, USA) were attached to the right-hand side of the body to monitor the adductor longus(AL), gluteus medius(GME), gluteus maximus(GMA), biceps femoris(BF), rectus femoris(RF), gastrocnemius(GA), tibialis anterior(TA). Electromyography data were filtered using a 10Hz to 350 Hz Butterworth band-pass digital filter and normalized to the maximum value in the analyzed phases. A one-way ANOVA for repeated measures was employed for selected electromyography variables to analyze the differences of the height of four obstacles. The results showed significant differences between 0.0mm and 25, 52, and 152mm obstacle height in TA and GA activities during the second phase(swing phase). But the more increase obstacle height, the more not increase the muscle activities. This means that the Parkinson disease stepping over obstacle inefficiency. To prevent and reduce the frequency of falls, elderly Parkinson disease maintained and improved their balance, muscular strength, neuromuscular control and mobility.

도마 손 짚고 몸펴 앞 공중 돌아 540도 비틀기의 운동역학적 분석 (The Mechanical Analysis of the Hand spring forward and Salto forward straight with 3/2 Turn on the Vault)

  • 여홍철;류재균
    • 한국운동역학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.13-26
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    • 2004
  • The purpose of this study was to investigate the differences of the kinematical and the kinetical factors that calculated from preflight to preflight of salto forward straight 3/2 turn motion between skillers and less-skillers. four S-VHS video cameras operating at 60Hz were used to record the performances. Five elite male gymnasts were participated in this study as subjects. Three-dimensional coordinates of 21 body landmarks during each trial were collected using a Direct Linear Transformation method. The raw 3-D coordinates of the 21 body landmarks were smoothed using a second order lowpass, recursive Butterworth digital filter and a cutoff frequency of 10Hz. Load cells attached on the beneath of a board were used to attain the kinetic variables. It was found that the more angular momentum in the longitudinal axis, the less vertical velocity and these angular momentum effected the height of peak in the preflight. Also, it was revealed that the larger angular momentum in the medio-lateral axis was rather than it in the longitudinal axis to increase vertical height and rotation force of the body. For the reaction force of springboard, the vertical and the horizontal reaction force were 16.52BW and 3.45BW, respectively. It was found that the higher value of the vertical reaction force induced the faster vertical velocity and the higher an ar momentum. of the whole body center of gravity.

원형단일결정을 이용한 SPECT의 정량화 연구 (Quantitative Study of Annular Single-Crystal Brain SPECT)

  • 김희중;김한명;소수길;봉정균;이종두
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제9권3호
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    • pp.163-173
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    • 1998
  • 핵의학 단층촬영기를 이용하여 몸 안에서 일어나는 신진대사, 혈류량 공급, 생화학적 변화, 또는 뇌에서의 도파민 운반체, 수용체 등의 영상을 획득한 후 정량화할 수 있다면 환자의 조기진단뿐만 아니라 치료계획을 세우고 치료경과 등을 객관적으로 측정하는데 매우 유용할 것이다. 그러나 물리적 요소들인 감쇠, 산란, 부분용적 효과, 노이즈, 그리고 재구성 알고리즘 등은 SPECT 의 디자인에 관계없이 영상의 정성적 또는 정량적 결과에 영향을 미친다. 본 논문에서는 뇌 촬영용 단일 결정 SPECT와 뇌 모형 팬텀을 이용하여 물리적 요소들 중 특히 감쇠와 산란의 영향을 정량화하고 보정 방법에 따른 결과를 정량 분석하였다. 산란 보정은 주 에너지 창 140keV$\pm$10% (126~154 keV)와 산란에너지 창 119keV$\pm$6% (112~126keV)를 이용하여 데이터를 획득한 후 산란 에너지 창의 100%를 빼주는 방법을 적용하였다. 영상 재구성은 차단주파수 0.95cycles/cm와 차수 10을 적용한 저역통과 Butterworth 여과기로 여과하여 여과후 역투사 방법으로 재구성하였다. 감쇠 상수는 산란 보정을 하지 않은 경우와 한 경우에 따라 각각 0.12cycles/cm 와 0.15cycles/cm 를 적용하여 뇌 내에서의 균일한 감쇠계수로 가정하고 Chang 방법에 의하여 감쇠에 대한 보정을 하였다. 정량분석을 위해 기저핵이 뚜렷이 보이는 3개의 단층면을 선택하여 기저핵과 그 외 뇌 영역에 관심영역을 구하였다. 산란보정을 하지 않았을 때 감쇠보정을 한 후의 ROI 값은 감쇠 보정전 ROI 값에 비해 기저핵 2.20배 배후 방사능 2.10배였다. 반면에 감쇠보정 후와 감쇠보정 전의 기저핵과 배후방사능의 비율은 매우 비슷했다. 산란보정을 한 후 감쇠보정을 한 ROI 값은 감쇠보정 전 ROI 값과 비교할 때 기저핵 2.69 배 배후 방사능 2.64 배로 뇌 영상의 절대적 정량적 분석을 위해서는 반드시 감쇠 보정이 필요한 것을 보여준다. 기저핵과 배후 방사능의 참값 비율이 6.58, 4.68, 1.86 일 때 산란 보정과 감쇠보정을 한 경우는 참값의 76%, 80%, 82%로 측정하였고 감쇠보정을 하지 않은 경우는 75%, 81%, 81%로 측정하였다. 참값의 비율이 낮을수록 참값에 가깝게 측정하였으나 산란과 감쇠보정을 한 경우에도 참값에 비해 약 20% 의 과소평가를 볼 수 있었다. 이는 본 논문에서 자세히 다루지 않은 부분용적 효과와 재구성 알고리즘 그리고 위에서 적용한 대략적인 감쇠와 산란보정 방법의 원인으로 사료되며 앞으로 더욱 연구되어야 할 분야이다.

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심근관류 SPECT에서 움직임 보정 방법들의 비교 (The Comparison of Motion Correction Methods in Myocardial Perfusion SPECT)

  • 박장원;남기표;이동훈;김성환
    • 핵의학기술
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    • 제18권2호
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    • pp.28-32
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    • 2014
  • 심근 관류 SPECT 검사 중 환자의 움직임은 관류 결손과 인공물을 발생시켜 정확한 진단에 영향을 줄 수 있는 인자이다. 움직임으로 왜곡된 데이터를 보정하는 방법으로 움직임 보정방법이 개발되었고 각 방법마다 사용된 알고리즘이 다르기에 상황에 비교하고자 한다. 실험에 사용된 장비는 GE Ventri Gamma Camera와 Anthropomorphic Torso Phantom을 이용하였다. 팬텀을 환자 조건과 동일하게 하기 위하여 심근에 74 kBq/mL, 연부조직 1.1 kBq/mL, 폐 2.6 kBq/mL, 간 9.6 kBq/mL의 Tl-201을 주입하여 제작하고, 움직이는 상황에서 결손의 변화 관찰 목적으로 심근의 Anterior wall에 임의로 결손을 삽입하였다. 움직이지 않는 정상군과 일정간격(2 cm, 3 pixel) 상하 1회 이동, 상하 반복 이동, 좌우 1회 이동, 좌우 반복 이동한 데이터에 나누어 영상 획득하고 MDC, Hopkins, Stasis 방법을 적용하여 Polar map과 정량분석 Score로 비교 하였다. 환자와 동일한 조건으로 회전각 $6^{\circ}$, 50sec/frame으로 영상 획득하고, OSEM (2 iterations, 10 subsets), Butterworth filter (order 10; cutoff frequency; 0.32 cycle per pixel)를 적용, scatter correction, 감쇠보정은 적용하지 않았다. 팬텀 실험에서 세 가지 방법들에서 MDC 방법이 Visual 인공물 없이 잘 보정하였으나, 환자의 데이터에 이를 적용 하였을 때, 환자마다 움직임 보정방법 적용 결과들이 일정하지 않았다. 이는, 환자의 움직임이 일정하지 않고, 장기내의 동위원소의 비율도 다르기에 발생한다고 생각되며 추가적인 연구와 상황에 맞는 움직임 보정방법의 유동적인 사용이 필요하다고 사료된다.

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롤러신발과 일반신발의 착용 후 보행 시 하지근의 근전도 비교 (The Effects of Wearing Roller Shoes on Muscle Activity in The Lower Extremity During Walking)

  • 채원식;임영태;이민형;김정자;김연정;장재익;박원균;진재흥
    • 한국운동역학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.137-148
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    • 2006
  • The purpose of this study was to compare muscle activity in the lower extremity during walking wearing jogging and roller shoes. Twelve male middle school students (age: 15.0 yrs, height 173.7 cm, weight 587.7 N) who have no known musculoskeletal disorders were recruited as the subjects. Seven pairs of surface electrodes (QEMG8, Laxtha Korea, gain = 1,000, input impedance >$1012{\Omega}$, CMMR >100 dB) were attached to the right-hand side of the body to monitor the rectus femoris (RF), vastus medialis (VM), vastus lateralis (VL), biceps femoris (BF), tibialis anterior (TA), and medial (GM) and lateral gastrocnemius (GL) while subjects walked wearing roller and jogging shoes in random order at a speed of 1.1 m/s. An event sync unit with a bright LED light was used to synchronize the video and EMG recordings. EMG data were filtered using a 10 Hz to 350 Hz Butterworth band-passdigital filter and further normalized to the respective maximum voluntary isometric contraction EMG levels. For each trial being analyzed, five critical instants and four phases were identified from the recording. Averaged IEMG and peak IEMG were determined for each trial. For each dependent variable, paired t-test was performed to test if significant difference existed between shoe conditions (p<.05). The VM, TA, BF, and GM activities during the initial double limb stance and the initial single limb stance reduced significantly when going from jogging shoe to roller shoe condition. The decrease in EMG levels in those muscles indicated that the subjects locked the ankle and knee joints in an awkward fashion to compensate for the imbalance. Muscle activity in the GM for the roller shoe condition was significantly greater than the corresponding value for the jogging shoe condition during the terminal double limb stance and the terminal single limb stance. Because the subjects tried to keep their upper body weight in front of the hip to prevent falling backward, the GM activity for the roller shoe condition increased. It seems that there are differences in muscle activity between roller shoe and jogging shoe conditions. The differences in EMG pattern may be caused primarily by the altered position of ankle, knee, and center of mass throughout the walking cycle. Future studies should examine joint kinematics during walking with roller shoes.

확장 Coda 규격화 방법에 의한 한국남동부 지각의 Q$_P^{-1}$, Q$_S^{-1}$연구 (A Study of Q$_P^{-1}$ and Q$_S^{-1}$ Based on Data of 9 Stations in the Crust of the Southeastern Korea Using Extended Coda Normalization Method)

  • 정태웅;;이기화
    • 한국지구과학회지
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    • 제22권6호
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    • pp.500-511
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    • 2001
  • 양산단층이 지나는 한국 남동지방 지각의 Q$_P^{-1}$ 및 Q$_S^{-1}$를 한국자원연구소가 설치한 9점의 지진관측소 자료를 바탕으로 확장 Coda 규격화법을 이용하여 구하였다 1994년 12월부터 2000년 2월에 일어난 근지지진에서 707개 지진기록에 대하여 1${\sim}$2, 2${\sim}$4, 4${\sim}$8, 8${\sim}$16및 16${\sim}$32Hz의 대역필터를 적용하여 분석한 결과, 각 관측점의 Q$_P^{-1}$는 (7${\pm}$2)${\times}$10$^{-3}$에서 (5${\pm}$4)${\times}$10$^{-4}$으로, Q$_S^{-1}$는 5${\pm}$4)${\times}$10$^{-4}$에서 (5${\pm}$2)${\times}$10$^{-4}$로 주파수가 1.5Hz에서 24Hz로 늘어남에 따라 줄어드는 주파수 의존성이 보인다. 이들 값의 지수 회귀선은 Q$_P^{-1}$가 0.009(${\pm}$0.003)f$^{-1.05({\pm}0.14)$, Q$_S^{-1}$가 0.004(${\pm}$0.001)f$^{-0.75({\pm}0.14)$)이다.

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Tc-99m-MIBI 심근 SPECT 극성지도 분석에 의한 심근 기능의 정량적 평가 (A Quantitative Method for the Assessment of Myocardial Function using the Polar Analysis of Tc-99m-MIBI Myocardial SPECT)

  • 곽철은;이동수;여정석;이경한;정준기;이명철;서정돈;고창순
    • 대한핵의학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.172-176
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    • 1994
  • 심근 SPECT에 의한 심근질환의 심도 및 허혈부위를 평가하는 방법으로 정상인의 극성지도와의 비교에 의한 결손지도 평가방법이 상용화되었으나 본 연구에서는 결손부위의 범위만을 산출할 수 있었던 종래의 방법을 개선할 수 있는 관류회복정도 및 심도성적 산출 방법을 시도하여 보았다. 허혈 및 심도성적의 산출에서 부하 및 휴식기 극성지도의 차이를 3등급으로 분할하여 각 등급에 해당되는 화소의 수를 가중하므로서 관류결손부위의 면적이 반영된 허혈 및 심도성적 산출방법을 제안하고자 하였으며, 등급 및 가중치의 할당은 정상인의 잔상동맥영역별 관류분포를 반영하여 고른 등급 할당방법보다 상관도가 개선된 결과를 얻을 수 있었다.

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롤러 신발과 조깅 슈즈 신발 착용 후 보행 시 지면반력의 형태 비교 분석 (The Effects of Wearing Roller Shoes on Ground Reaction Force Characteristics During Walking)

  • 채원식
    • 한국운동역학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.101-108
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    • 2006
  • The purpose of this study was to compare GRF characteristics during walking wearing jogging and roller shoes. Twelve male middle school students (age: $15.0{\pm}0.0\;yrs$, height: $173.6{\pm}5.0\;cm$, weight: $587.6{\pm}89.3\;N$) who have no known musculoskeletal disorders were recruited as the subjects. Kinematic data from six S-VHS camcorders(Panasonic AG456, 60 fields/s) and GRF data from two force platform; (AMII OR6-5) were collected while subjects walked wearing roller and jogging shoes in random order at a speed of 1.1 m/s. An event sync unit with a bright LED light was used to synchronize the video and GRF recordings. GRF data were filtered using a 20 Hz low pass Butterworth. digital filter and further normalized to the subject's body weight. For each trial being analyzed, five critical instants and four phases were identified from the recording. Temporal parameters, GRFs, displacement of center of pressure (DCP), and loading and decay rates were determined for each trial. For each dependent variable, paired t-test was performed to test if significant difference existed between shoe conditions (p <.05). Vertical GRFs at heel contact increased and braking forces at the end of initial double limb stance reduced significantly when going from jogging shoe to roller shoe condition. Robbins and Waked (1997) reported that balance and vertical GRF are closely related It seems that the ankle and knee joints are locked in an awkward fashion at the heel contact to compensate for the imbalance. The DCP in the antero-posterior direction for the roller shoe condition was significantly less than the corresponding value for the jogging shoe condition. Because the subjects tried to keep their upper body weight in front of the hip to prevent falling backward, the DCP for the roller shoe condition was restricted The results indicate that walking with roller shoes had little effect on temporal parameters, and loading and decay rates. It seems that there are differences in GRF characteristics between roller shoe and jogging shoe conditions. The differences in GRF pattern may be caused primarily by the altered position of ankle, knee, and center of mass throughout the walking cycle. Future studies should examine muscle activation patterns and joint kinematics during walking with roller shoes.