• 제목/요약/키워드: Digital Device

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Computed Radiography에서 Additional Filtration Material에 따른 Radiation Dose와 Image Quality의 변화 (Changes of Radiation Dose and Image Quality Due to Additional Filtration Material in Computed Radiography)

  • 권순무;조형욱;강영한;김부순;김정수
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제37권4호
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    • pp.239-246
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    • 2014
  • 필터는 저에너지 X선을 흡수함으로써 평균에너지를 증가시키고, 환자의 피폭선량을 감소시키는 작용을 한다. 본 연구는 Mo과 W 등의 재질이 디지털 방사선영상장치인 CR에서도 사용이 가능한지 SNR, FOM, histogram 등의 영상평가와 선량 측정을 통해 확인하였다. 또한 필터의 재질에 따른 선질측정과 함께 관전압의 변화에 따른 적합한 필터 조합을 찾아보았다. 피부입사선량은 Mo필터가 Cu필터에 비해 42~56%까지 선량 경감효과가 있었고, 투과선량도 Mo필터가 Cu필터보다 1.5배 정도 높게 나타났다. 영상 평가에서 W은 필터로 사용함에 부적절하였으나, Mo은 80 kVp 이상의 관전압에서 영상의 질을 저하시키지 않으면서 선량을 감소시킬 수 있는 필터로 충분히 사용할 수 있음을 확인하였다. 2.0 mmAl+0.1 mmMo은 관전압이 높아질수록 2.0 mmAl + 0.2 mmCu와 histogram width가 거의 같아서, 비교적 높은 관전압인 80, 100, 120 kVp에서는 Mo필터의 사용이 가능하다. 2.0 mmAl + 0.1 mmMo의 SNR은 2.0 mmAl + 0.2 mmCu와 2.0 mmAl+0.1 mmCu의 SNR과도 큰 차이가 나지 않았다. 따라서 디지털 방사선 영상 중 80 kVp 이상을 이용하는 일반촬영에서 Cu를 대신하여 Mo을 필터로 사용하면 Cu에 비해 영상의 질을 저하시키지 않으면서 환자의 피폭선량을 크게 감소시킬 수 있으므로, 실제 임상의 흉부 촬영 및 고관전압 촬영 등에 충분히 적용할 수 있다고 본다.

텅스텐 엣지 블록을 이용하여 Megavoltage (MV) 영상의 질 평가 (Evaluation of Image Quality by Using a Tungsten Edge Block in a Megavoltage (MV) X-ray Imaging)

  • 민정환;손진현;김기원;이정우;손순룡;백금문;김정민;김연래;정재용;김상영;이도완;최보영
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제23권3호
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    • pp.154-161
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    • 2012
  • 최근 백만 볼트 영상(megavoltage imaging, MVI)에서 급격히 발전해 온 디지털 방사선영상(digital radiography, DR)은 치료용 방사선영상 기술이 발전함에 따라 매우 정확하면서 간단하게 측정할 수 있는 일반적인 정도관리(quality assurance, QA) 방법을 요구하게 되었다. 본 연구의 목적은 일반적인 QA 방법과 computed radiography (CR) 장비를 사용하여 MVI의 변조전달함수(modulation transfer function, MTF), 잡음전력스펙트럼(noise power spectrum, NPS), 양자검출효율(detective quantum efficiency, DQE)를 평가하고자 하였다. 텅스텐으로 구성된 $19{\times}10{\times}1cm^3$ 두께의 엣지(edge) 블록을 사용하였으며, 6 MV energy를 사용하였다. 또한 검출기는 CR-IP (image plate), CR-IP-lead, the CR-IP-back (lanex TM fast back screen), CR-IP-front (lanex TM fast front screen)를 사용하였으며, pre-sampling MTF를 계산하였다. CR-IP의 MTF는 0.70 lp/mm를 나타내었고, CR-IP front의 MTF는 1.10 lp/mm로서 가장 높은 값의 고해상도 공간분해능을 보였다. 가장 우수한 검출기의 NPS는 CR-IP front screen에서 확인되었다. 공간주파수가 증가함에 따라 1.0 cycles/mm의 가까운 DQE를 획득하였다. 본 연구결과로서 자체 제작한 엣지 블록 방법은 MVI의 MTF, NPS, DQE를 평가하는 일반적인 QA 방법으로 사용될 수 있음을 확인하여 주었다.

전신 정위 고정장치 제작과 임상효과에 대한 연구 (The Clinical Effect and Construction of a Stereotactic Whole Body Immobilization Device)

  • 정진범;정원균;서태석;최경식;진호상;지영훈
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제15권1호
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    • pp.30-38
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    • 2004
  • 목적: 방사선 치료 시 환자의 움직임을 최대한 고정시켜 줄 수 있으며 환자 자세에 대한 Setup 오차를 감소시키고 환자 전신에 산재한 병소를 위치화하고 좌표화할 수 있는 전신 정위 고정장치 제작과 제작한 고정장치에 대한 고정효과 및 재현성을 나타내는 환자 자세의 Setup 오차를 평가하였다. 대상 및 방법: 자체 제작한 고정장치는 크게 기본판(base plate)과 고정틀(Immobilizer), Vacuum cushion, 벨트로 이루어진다. 기본판은 50${\times}$130${\times}$1 ㎤ 베크라이트로 고정틀은 견고한 아세탈 재질을 사용하여 제작하였다. 초기의 Lax frame의 경우, side panel에 부착되어 있는 좌표계(coordinates)를 기본판 바닥에 radiopaque catheter wire를 사용하여 N 타입으로 새겨서 넣어 위치측정이 가능한 좌표계로 적용할 수 있도록 하였다. 제작된 고정장치에 대한 성능실험으로 방사선 투과율 측정 실험과 가상표적을 부착한 지원 환자를 대상으로 표적에 대한 위치측정실험이 수행되었다. 그리고 CCTV 카메라와 Digital Video Recorder (DVR)를 이용하여 획득된 환자 영상을 Matlab 프로그램으로 환자 자세에 대한 Setup 오차를 분석하였다. 결과: 전신 정위 고정장치는 CT 촬영과 방사선치료 시 사용 가능성에 중점을 두고 제작되었다. 이 고정장치의 구조는 갠트리의 회전각의 변화에 따라 충돌하지 않게 제작되었고 측면으로 경사지게 입사되는 빔의 투과율을 최대화할 수 있게 제작되었다. 고정틀의 고정효과를 높여주는 고정벨트는 입사된 빔의 방향에 방해되지 않게 제작되었다. 고정장치에 대한 방사선 투과율은 10과 21 MV의 에너지에서 95, 95%로 측정되었고 지원 환자에 부착한 가상 표적의 위치는 CT 촬영으로 파악할 수 있었다. Matlab 프로그램으로 분석한 setup 오차는 흉부의 측면과 중심부위에서 3.69$\pm$1.60, 2.14$\pm$0.78 mm이고 복부의 측면과 중심부위에서 7.11$\pm$2.10, 6.54$\pm$2.22 mm이며 여자 환자 경우, 가슴 측면의 Setup 오차는 6.33$\pm$1.55 mm으로 측정되었다. 결론: 전신 정위 고정장치의 제작과 실험을 통해 extra-cranial 암에 대한 방사선수술에서 매우 실용적이고 유용하게 사용될 것으로 사료되며 표적 위치 결정과 환자 고정 도구로서 사용될 것이다. 더 많은 환자 치료자세의 Setup 오차 측정이 수행되면 정확한 환자의 Setup 오차의 결과를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

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의료용 디지털 선형가속기의 빔조정 인자변화가 선량분포특성에 미치는 영향 (The Effects on Dose Distribution Characteristics by Changing Beam Tuning Parameters of Digital Linear Accelerator in Medicine)

  • 박현주;이동훈;이동한;권수일;류성렬;지영훈
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제10권1호
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    • pp.17-22
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    • 1999
  • 임상에서 사용되는 가속기의 설계특성변화가 빔 출력변화에 미치는 영향을 알아봄으로써 보다 효율적인 정도관리를 수행하고자 한다. 선형가속기를 구성하고 있는 여러 가지 요소 중에서 빔 조정 인자들인 이온원부의 입사전류 (INJ-I), 이온원부의 입사전압 (INJ-E), 가속전압 (PFN), 휨자석 전류 (BMI), 펄스반복주파수 (PRF)를 선택하여 디지털 메바트론 제어프로그램 상에서 선형가속기가 자동 제어되는 허용범위를 조사한 후 그 영역내에서 전류값들을 변화시켜가면서 선량에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 이온함을 사용하여 홉수선량을 측정하고 오실로스코프를 사용하여 빔 출력의 파형을 분석하였으며 방사선 계측장치로 대칭성과 평평도를 계측하였다. 방사선 가속 장치는 선형가속기 (Mevatron MD, Siemens, Germany)를 이용하였으며, 계측장치로는 RFAplus (Scanditronix, Sweden)를 사용하였다. 그리고 가속기의 설계특성변화 즉 , 빔 조정 인자들의 변화가 선량분포특성에 변화를 주는 것을 측정하기 위해 0.6cc 이온함(Capintec PR06C, USA), 미소전위계(Capintec192, USA)와 오실로스코프 (Tektronix, USA)를 사용하였다. 선형가속기의 선량률과 에너지변화에 영향을 미치는 인자들인 INJ-I, INJ-E, PFN, BMI, PRF의 전압과 전류값들을 변화시켰을 때 인자들마다 차이는 있었지만, 이온함을 사용하여 측정했을 때와 오실로스코프로 출력펄스의 변화를 보았을 때는 선량률의 변화를 확인할 수 있었다. 그러나 RFAplus로 에너지와 대칭성 등에 관한 그래프를 그렸을 때는 거의 동일한 결과를 나타내었다. 인자 INJ-I, INJ-E, PFN, BMI, PRF 들의 D10/D20은 0∼0.02, 대칭성은 0.1-0.2%, 평평도는 0.1∼0.4%의 미세한 변화를 보였다. 디지털화 된 각 인자들의 전류와 전압값들을 변화시킬 때 선량률에는 미세한 영향을 미치게 되지만, 기계자체에서 기준값에 맞추기 위해 자동 제어가 되어 선량분포에는 크게 영향을 미치지는 못하는 것으로 평가되어졌으나 빔 조정 인자들의 특성을 파악함으로써 정도관리의 기초자료를 확보하였다.

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스마트미디어 시대 속 라디오의 미래와 역할 고찰 (The Future of Radio and its Role in the Era of Smart Media)

  • 권영성;송해룡
    • 트랜스-
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    • 제1권
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    • pp.117-139
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    • 2016
  • 최초의 방송미디어로 오랜 시간 큰 인기를 누렸던 라디오는 현재 위기를 맞이하고 있다. 라디오는 여전히 장비 구매 및 수신 비용 측면에서 저렴하며, 가장 소형화할 수 있는 기기이기에 휴대하기 가장 좋고 비상 시 정보원으로서 활약하고 있지만 다양한 경쟁 미디어의 범람 속에서 위기를 맞이하게 된 것이다. 라디오는 2000년 이후 지속적으로 이용률이 떨어지고 있으며 디지털화도 아직 완벽히 이루지 못한 채 표류 중이다. 그러나 라디오는 그 특성 및 가치가 생존 및 발전을 보장하고 있다. 소리만을 매개로 한다는 점은 라디오의 한계이지만 라디오만의 고유한 가치이기도 하다. 다양한 경쟁 매체의 범람 속에서 라디오는 그 가치로 인해 살아남으며, 또 상당한 가능성을 가지고 있다는 점은 영국의 경우를 통해 볼 수 있다. 영국은 1990년대보다 2000 년대에 더 높은 라디오 청취율을 이끌어 냈다. 이에 본고는 일상성, 정보성, 개인성, 참여성, 모험성, 대체미디어, 전문성, 음악미디어의 특성을 갖는 라디오와 인터넷의 특성을 비교해보고, 교통수단 이용 시 차량용 기기를 이용한 지상파 안테나 직접 수신 방법이 가장 높은 비율을 차지하는 라디오의 청취 방법에 대하여 연구하며, 라디오 청취율 증가에 대한 이해를 통하여 라디오의 미래를 특히 스마트폰과 인터넷을 기반으로 한 스마트 세대의 특성과 대비하여 고찰해보고자 하였다. 그 결과 스마트 세대들은 파편적인 정보 속에서 자신들의 선택에 의해서만 취득할 수 있었던 오락과 유희가 변화를 꾀하고 있는 것으로 판단되며, 라디오는 '선별된 정보' 및 '신뢰성'이라는 장점을 통해 미래에도 영향력을 지닌 미디어가 될 수 있을 것이라 예상된다. 그러나 이러한 가능성을 염두에 둘 때 라디오는 결국 디지털화와 동시에 방송 콘텐츠의 전문성과 신뢰성을 더욱 키워야 할 필요가 있을 것이며, 그 초점은 다양한 경험과 문화적 체험에 맞추는 것이 라디오만의 경쟁력을 갖춘 것이라 할 수 있을 것이다.

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모바일 데이터 서비스 사용량 증감에 영향을 미치는 요인들에 관한 연구: 이요인 이론(Two Factor Theory)을 바탕으로 (A Study for Factors Influencing the Usage Increase and Decrease of Mobile Data Service: Based on The Two Factor Theory)

  • 이상훈;김일경;이호근;박현지
    • Asia pacific journal of information systems
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    • 제17권2호
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    • pp.97-122
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    • 2007
  • Conventional networking and telecommunications infrastructure characterized by wires, fixed location, and inflexibility is giving way to mobile technologies. Numerous research reports point to the ultimate domination of wireless communication. With the increasing prevalence of advanced cell-phones, various mobile data services (hereafter MDS) are gaining popularity. Although cellular networks were originally introduced for voice communications, statistics indicate that data services are replacing the matured voice service as the growth engine for telecom service providers. For example, SK Telecom, the Korea's largest mobile service provider, reported that 25.6% of revenue and 28.5% of profit came from MDS in 2006 and the share is growing. Statistics also indicate that, in 2006, the average revenue per user (ARPU) for voice didn't change but MDS grew seven percents from the previous year, further highlighting its growth potential. MDS is defined "as an assortment of digital data services that can be accessed using a mobile device over a wide geographic area." A variety of MDS have been deployed, with a few reaching the status of killer applications. Many of them need to access the Internet through the cellular-phone infrastructure. In the past, when the cellular network didn't have acceptable bandwidth for data services, SMS (short messaging service) dominated MDS. Now, Internet-ready, next-generation cell-phones are driving rich digital data services into the fabric of everyday life, These include news on various topics, Internet search, mapping and location-based information, mobile banking and gaming, downloading (i.e., screen savers), multimedia streaming, and various communication services (i.e., email, short messaging, messenger, and chaffing). The huge economic stake MDS has on its stakeholders warrants focused research to understand associated dynamics behind its adoption. Lyytinen and Yoo(2002) pointed out the limitation of traditional adoption models in explaining the rapid diffusion of innovations such as P2P or mobile services. Also, despite the increasing popularity of MDS, unexpected drop in its usage is observed among some people. Intrigued by these observations, an exploratory study was conducted to examine decision factors of MDS usage. Data analysis revealed that the increase and decrease of MDS use was influenced by different forces. The findings of the exploratory study triggered our confirmatory research effort to validate the uni-directionality of studied factors in affecting MDS usage. This differs from extant studies of IS/IT adoption that are largely grounded on the assumption of bi-directionality of explanatory variables in determining the level of dependent variables (i.e., user satisfaction, service usage). The research goal is, therefore, to examine if increase and decrease in the usage of MDS are explained by two separate groups of variables pertaining to information quality and system quality. For this, we investigate following research questions: (1) Does the information quality of MDS increase service usage?; (2) Does the system quality of MDS decrease service usage?; and (3) Does user motivation for subscribing MDS moderate the effect information and system quality have on service usage? The research questions and subsequent analysis are grounded on the two factor theory pioneered by Hertzberg et al(1959). To answer the research questions, in the first, an exploratory study based on 378 survey responses was conducted to learn about important decision factors of MDS usage. It revealed discrepancy between the influencing forces of usage increase and those of usage decrease. Based on the findings from the exploratory study and the two-factor theory, we postulated information quality as the motivator and system quality as the de-motivator (or hygiene) of MDS. Then, a confirmative study was undertaken on their respective role in encouraging and discouraging the usage of mobile data service.

빅데이터와 AI를 활용한 의료영상 정보 시스템 발전 방향에 대한 연구 (A Study on the Development Direction of Medical Image Information System Using Big Data and AI)

  • 유세종;한성수;전미향;한만석
    • 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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    • 제11권9호
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    • pp.317-322
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    • 2022
  • 정보기술의 급격한 발달은 의료 환경에서도 많은 변화를 가져오고 있다. 특히 빅데이터와 인공지능(AI)을 활용한 의료영상 정보 시스템의 빠른 변화를 견인하고 있다. 전자의무기록(EMR)과 의료영상저장전송시스템(PACS)으로 구성된 처방전달시스템(OCS)은 의료 환경을 아날로그에서 디지털로 빠르게 바꾸어 놓았다. PACS는 여러 솔루션과 결합하여 호환, 보안, 효율성, 자동화 등 새로운 발전 방향을 보여주고 있다. 그 중, 영상의 질적 개선을 할 수 있는 빅데이터를 활용한 인공지능(AI)과의 결합이 활발히 진행되고 있다. 특히 딥러닝 기술을 활용하여 의료 영상 판독을 보조할 수 있는 시스템인 AI PACS가 대학과 산업체의 협력으로 개발되어 병원에서 활용되고 있다. 이처럼 의료 환경에서 의료영상 정보 시스템의 빠른 변화에 맞추어 의료시장의 구조적인 변화와 이에 대처할 수 있는 의료정책의 변화도 필요하다. 한편, 의료영상정보는 디지털 의료영상 전송 장치에서 생성되는 DICOM 방식을 기본으로 하고, 생성하는 방법의 차이에 따라 Volume 영상, 단면 영상인 2차원적 영상으로 구분된다. 또한, 최근 많은 의료기관에서는 스마트 병원 서비스를 내세우며 차세대 통합 의료정보시스템의 도입을 서두르고 있다. 차세대 통합 의료정보시스템은 EMR을 바탕으로 전자동의서, AI와 빅데이터를 활용한 정밀의료, 외부기관 등을 통합한 솔루션으로 구축하며, 이를 바탕으로 환자 정보 DB 구축과 데이터의 표준화를 통한 의료 빅데이터 기반의 의학 연구를 목적으로 한다. 우리나라의 의료영상 정보 시스템은 앞선 IT 기술력과 정부의 정책에 힘입어 세계적인 수준에 있으며, 특히 PACS 관련 프로그램은 의료 영상정보 기술에서 세계로 수출을 하고 있는 한 분야이다. 본 연구에서는 빅데이터를 활용한 의료영상 정보 시스템의 분석과 함께 의료영상 정보 시스템이 국내에 도입되게 된 역사적 배경을 바탕으로 현재의 흐름을 파악하고 나아가 미래의 발전 방향을 예측하였다. 향후, 20여 년 동안 축적된 DICOM 빅데이터를 기반으로 AI, 딥러닝 알고리즘을 활용하여 영상 판독률을 높일 수 있는 연구를 진행하고자 한다.

TV 시청률과 마이크로블로그 내용어와의 시간대별 관계 분석 (Analysis of the Time-dependent Relation between TV Ratings and the Content of Microblogs)

  • 최준연;백혜득;최진호
    • 지능정보연구
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    • 제20권1호
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    • pp.163-176
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    • 2014
  • 소셜미디어 확산으로 많은 사용자들이 SNS를 통해 자신의 생각과 의견을 표출하며 다른 사용자들과 상호작용하고 있다. 특히 트위터와 같은 마이크로블로그는 짧은 문장을 통해 영화, TV, 사회 현상 등과 같은 공통의 주제에 대해 많은 사람이 즉각적으로 의견을 표출하고 교환하는 플랫폼의 역할을 수행하고 있다. TV방송 프로그램에 대해서도 의견과 감정을 마이크로블로그를 통해 표출하고 있는데, 본 연구에서는 마이크로블로그의 내용과 시청률과의 관계를 살펴보기 위해, 지난 공중파 방송 프로그램에 대한 트윗을 수집하고 부적절한 트윗들을 제거한 후 형태소 분석을 수행하였다. 추출된 형태소뿐 아니라 이모티콘, 신조어 등 사용자가 입력한 모든 단어들을 후보 자질로 삼아 시청률과의 상관관계를 분석하였다. 실험을 위해 2013년 1월부터 10개월간의 예능프로그램 트윗의 데이터를 수집하여 전국 시청률 데이터와 비교 분석을 수행하였다. 트윗의 발생량은 일주일 중 방송된 요일에 가장 많았으며, 특히 방송시간 부근에서 급격히 증가하는 모습을 보였다. 이것은 전국에 동시간에 방송되는 공중파 프로그램의 특성상 공통된 관심 주제를 제공하기 때문에 나타나는 현상으로 여겨진다. 횟수 기반 자질로 방송 일의 총 트윗 수와 리트윗 수, 방송시간 중의 트윗 수와 리트윗 수와 시청률과의 상관 관계를 분석하였으나 모두 낮은 상관 계수를 나타냈다. 이것은 단순한 트윗 발생 빈도는 방송 프로그램의 만족도 또는 시청률을 제대로 반영하고 있지 못함을 의미한다. 내용 기반 자질로 추출한 단어들 중에는 높은 상관관계를 보여주는 단어들이 발견되었으며, 표준어가 아닌 이모티콘과 신조어 중에도 높은 상관관계를 보여주는 자질이 나타났다. 또한 방송시작 전과 후에 따라 상관계수가 높은 단어가 상이함을 발견하였다. 매주 같은 시간에 방송되는 TV 프로그램의 특성상, 방송을 기다리고 기대하는 내용의 트윗과 방송 후 소감을 표현하는 트윗의 내용에 차이가 존재하였다. 이러한 분석결과는 단어에 따라 시청률과 연관성이 높은 시간대가 달라짐을 의미하며, 시청률을 측정하고자 할 때 각 단어들의 시간대를 고려해서 사용해야 함을 의미한다. 본 연구에서 제안한 방법은 기존의 표본 추출을 통해 이루어지는 TV 시청률 측정을 보완할 수 있는 방법에 활용할 수 있으리라 기대된다.

뇌혈관 중재시술 지원 가이드 시스템에 관한 연구 (A Study of Guide System for Cerebrovascular Intervention)

  • 이성권;정창원;윤권하;주수종
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제17권1호
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    • pp.101-107
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    • 2016
  • 최근 디지털 영상장비 개발 기술의 발전으로 인하여 중재 시술이 일반화되고 있다. 중재 영상시술은 미세한 카테터와 가이드와이어를 체내에 삽입하고 시술하는 기술적 특성으로 인하여, 시술의 효과와 안전성을 높이기위해서는 엑스선영상의 고화질이어야 한다. 이로인하여 방사선 피폭량이 증가하는 문제점을 갖고 있다. 따라서 엑스선 디텍터의 성능을 개선하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 혈관 조영술을 기반으로 한 중재시술은 참조 영상 처리와 3D 의료 영상처리 기술이 요구된다. 본 논문에서는 중재시술을 지원하기 위한 가이드 시스템을 제안하고자 한다. 뇌혈관질환의 중재시술에 기존 혈관조형검사기반의 2D 의료영상이 갖고 있는 문제점을 해결하고, 중재시술 도구인 카테터와 가이드와이어의 목표 병변까지 실시간 위치 추적과 최적의 경로를 안내 해주고자 한다. 이를 위한 전체 시스템은 의료영상 획득부와 영상처리부 그리고 디스플레이 디바이스부로 구성하였다. 그리고 제안한 시스템에서 제공하는 가이드서비스의 실험환경은 브레인 팬텀(Complete intracranial model with aneurysms, ref H+N-S-A-010)을 엑스선으로 촬영하면서 실험하였다. 그리고 참조 영상을 생성하기 위해서 라프라시안 알고리즘 기반의 뇌혈관 모델링과 DICOM에서 추출한 이미지 처리를 위해 Volume ray casting 기법을 적용하였다. 그리고 카테터와 가이드와이어의 위치추적과 경로 제공을 위해 $A^*$ 알고리즘을 적용하였다. 끝으로 제안한 시스템에서 제공하는 카테터와 가이드와이어의 위치추적 수행결과를 보인다. 제안한 시스템은 향후 중재시술에 유용한 안내 서비스를 제공할 것으로 기대하고 있다.

45nm CMOS 공정기술에 최적화된 저전압용 이득-부스팅 증폭기 기반의 1.1V 12b 100MS/s 0.43㎟ ADC (A 1.1V 12b 100MS/s 0.43㎟ ADC based on a low-voltage gain-boosting amplifier in a 45nm CMOS technology)

  • 안태지;박준상;노지현;이문교;나선필;이승훈
    • 전자공학회논문지
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    • 제50권7호
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    • pp.122-130
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    • 2013
  • 본 논문에서는 주로 고속 디지털 통신시스템 응용을 위해 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 만족하는 45nm CMOS 공정으로 제작된 4단 파이프라인 구조의 12비트 100MS/s ADC를 제안한다. 입력단 SHA 회로에는 높은 입력 주파수를 가진 신호가 인가되어도 12비트 이상의 정확도로 샘플링할 수 있도록 게이트-부트스트래핑 회로가 사용된다. 입력단 SHA 및 MDAC 증폭기는 요구되는 DC 이득 및 높은 신호스윙을 얻기 위해 이득-부스팅 구조의 2단 증폭기를 사용하며, 넓은 대역폭과 안정적인 신호정착을 위해 캐스코드 및 Miller 주파수 보상기법을 선택적으로 적용하였다. 채널길이 변조현상 및 전원전압 변화에 의한 전류 부정합을 최소화하기 위하여 캐스코드 전류 반복기를 사용하며, 소자의 부정합을 최소화하기 위하여 전류 반복기와 증폭기의 단위 넓이를 통일하여 소자를 레이아웃 하였다. 또한, 제안하는 ADC에는 전원전압 및 온도 변화에 덜 민감한 저전력 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하는 동시에 외부에서도 인가할 수 있도록 하여 다양한 시스템에 응용이 가능하도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 45nm CMOS 공정으로 제작되었으며 측정된 DNL 및 INL은 각각 최대 0.88LSB, 1.46LSB의 값을 가지며, 동적성능은 100MS/s의 동작속도에서 각각 최대 61.0dB의 SNDR과 74.9dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 면적은 $0.43mm^2$ 이며 전력소모는 1.1V 전원전압 및 100MS/s 동작속도에서 29.8mW이다.