In this paper, a miniaturized sensor interface circuit for the respiration detection system is proposed. Respiratory diagnosis is one of the main ways to predict various diseases. The proposed system consists of respiration detection sensor, temperature sensor, and interface circuits. Electrochemical type gas sensor using solid electrolytes is adopted for respiration detection. Proposed system performs sensing, amplification, analog-to-digital conversion, digital signal processing, and i2c communication. And also proposed system has a small form factor and low-cost characteristics through optimization and miniaturization of the circuit structure. Moreover, technique for sensor degradation compensation is introduced to obtain high accuracy. The size of proposed system is about 1.36 cm2.
PET/CT촬영 시 호흡에 의해 병소의 움직임으로 인한 영상의 왜곡이 발생한다. 본 연구에서는본원에서 보유하고 있는 호흡보정 Plumonary Toolkit을 이용한 폐결절부위를 영상화 함으로써 보정을 하지 않은 영상과 비교하여 SUV값의 변화와 영상의 왜곡을 어느 정도 교정할 수 있는지 실험하였다. 2008년 5월에서 8월까지 폐암을 진단받은 환자 17명을 대상으로 하였다. 실험결과 Max SUV값은 최소 4.08%에서 최대 43.10%까지의 증가율을 보였고 폐결절의 평균 Max SUV값은 6.07에서 7.00로 12.16%로 증가가 되었다. 호흡보정 PET/CT의 경우 영상의 왜곡이 개선되었다. SCC-Adenocarcinoma에서는 호흡보정 전.후에 통계적의로 유의한 수준(P<0.05)을 보였으나 SCC와 Adenocarcinom에 대한 각각의 비교에서는 유의성을 보이지 않아 Cell type과 관계없이 호흡보정에 효과가 있었다. 실험 결과Pulmonary Toolkit을 사용할 경우 표준섭취 계수값과 영상에서의 왜곡이 보정되었다. 따라서 폐암의 진단 및 추적관찰에 도움을 줄 수 있을 것이다.
Respiration is the process of moving air into and out of the lung. Respiration changes the temperature in the chamber while exchanging energy. Especially the temperature of the face. Respiration monitoring using an infrared camera measures the temperature change caused by breathing. The conventional method assumes that motion is not considered and measures respiration. These assumptions can not accurately measure the respiration rate when breathing moves. In addition, the respiration rate measurement is performed by counting the number of peaks of the breathing waveform by displaying the position of the peak in a specific window, and there is a disadvantage that the breathing rate can not be measured accurately. In this paper, we use KLT tracking and block matching to calibrate limited weak movements during breathing and extract respiration waveform. In order to increase the accuracy of the respiration rate, the position of the peak used in the breath calculation is calculated by converting from a single point to a high resolution. Through this process, the respiration signal could be extracted even in weak motion, and the respiration rate could be measured robustly even in various time windows.
Purpose: To investigate and compensate the effects of respiration-induced B0 variations on fat quantification of the bone marrow in the lumbar spine. Materials and Methods: Multi-echo gradient echo images with navigator echoes were obtained from eight healthy volunteers at 3T clinical scanner. Using navigator echo data, respiration-induced B0 variations were measured and compensated. Fat fraction maps were estimated using $T2^*$-IDEAL algorithm from the uncompensated and compensated images. For manually drawn bone marrow regions, the estimated B0 variations and the calculated fat fractions (before and after compensations) were analyzed. Results: An increase of temporal B0 variations from inferior level to superior levels was observed for all subjects. After compensation using navigator echo data, the effects of the B0 variations were reduced in gradient echo images. The calculated fat fractions show significant differences (P < 0.05) in L1 and L3 between the uncompensated and the compensated. Conclusion: The results of this study raise the need for considering respiration-induced B0 variations for accurate fat quantification using gradient echo images in the lumbar spine. The use of navigator echo data can be an effective way for the reduction of the effects of respiratory motion on the quantification.
Purpose: To demonstrate the high-resolution numerical simulation of the respiration-induced dynamic $B_0$ shift in the head using generalized susceptibility voxel convolution (gSVC). Materials and Methods: Previous dynamic $B_0$ simulation research has been limited to low-resolution numerical models due to the large computational demands of conventional Fourier-based $B_0$ calculation methods. Here, we show that a recently-proposed gSVC method can simulate dynamic $B_0$ maps from a realistic breathing human body model with high spatiotemporal resolution in a time-efficient manner. For a human body model, we used the Extended Cardiac And Torso (XCAT) phantom originally developed for computed tomography. The spatial resolution (voxel size) was kept isotropic and varied from 1 to 10 mm. We calculated $B_0$ maps in the brain of the model at 10 equally spaced points in a respiration cycle and analyzed the spatial gradients of each of them. The results were compared with experimental measurements in the literature. Results: The simulation predicted a maximum temporal variation of the $B_0$ shift in the brain of about 7 Hz at 7T. The magnitudes of the respiration-induced $B_0$ gradient in the x (right/left), y (anterior/posterior), and z (head/feet) directions determined by volumetric linear fitting, were < 0.01 Hz/cm, 0.18 Hz/cm, and 0.26 Hz/cm, respectively. These compared favorably with previous reports. We found that simulation voxel sizes greater than 5 mm can produce unreliable results. Conclusion: We have presented an efficient simulation framework for respiration-induced $B_0$ variation in the head. The method can be used to predict $B_0$ shifts with high spatiotemporal resolution under different breathing conditions and aid in the design of dynamic $B_0$ compensation strategies.
온도 및 광도가 인삼의 광합성 및 호흡에 미친 영향을 검토하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 온도 및 광도와 인삼잎의 광합성간에는 고도로 유의한 2차곡선회귀가 인정되었으며 광합성에 대한 온도와 광도의 효과간에는 고도로 유의한 교호작용이 인정되었다. 2. 광도의 상승에 따르는 광합성 증가율은 온도가 높아질수록 현저한 감소를 보였고 광보상점은 온도에 따라 현저한 차이를 보였으며 각 온도의 평균 광보상점은 약 600lux였다. 그리고 고려인삼의 경우 최대광합성온도는 $15^{\circ}C$ 및 $20^{\circ}C$에서는 11,000lux였고 $25^{\circ}C$ 이상에서는 9,500lux내외였다. 3. 온도의 상승에 따르는 광합성의 감소율은 광도를 높일수록 현저히 크게 나타났으며 광합성 최적온도는 15~$22^{\circ}C$로서 광도를 높일수록 최적온도는 현저히 낮아지는 경향을 보였다. 4. 투광율 15% 일복하에서 생육한 잎의 광합성량이 가장 높았고 5% 투광율에 비해 30% 투광율에서 생육된 잎의 호흡량이 현저히 많았으며 또한 온도가 높을수록 호흡량은 현저히 증가되었다. 5. 호흡율은 고온에서 높았고 광도가 높을수록 낮아졌으며 일복하의 투광율이 높아질수록 현저히 증가되었다. 6. 일중 최대 $CO_2$ 흡수는 5% 및 15% 투광일복하에서 오전 9시 그리고 20% 투광일복하에서는 오전 7~9시경에 일어났으며 투광율이 높은 일복하에서 $CO_2$ 흡입 기간은 현저히 길었다. 7. 인삼잎의 광합성에 있어서 $CO_2$ 보상점은 130ppm이었다.
본 논문에서는 비접촉식 도플러 바이오 레이더의 신호처리 시스템을 임베디드 하드웨어를 구현하였다. 실시간 처리를 빠르고 정확하게 수행할 수 있도록 DSP에 적합한 고속 알고리즘을 사용하여 구현하고 그 성능을 PC에서와 비교하였다. 영점에서 발생하는 데이터 손실 문제를 피하기 위하여 quardrature combining을 적용하였으며, 여러 가지 quardrature combining 방법 중에 DSP 실시간 연산에 적합한 알고리즘으로 arctangent combining을 선정하였다. IQ 신호의 원하는 DC 성분을 획득하면서 ADC에 다이나믹 레인지를 넘지 않도록 DC offset compensation 기법을 제안하였다. Texas Instrument 사의 C6711 DSP와 외장 12bit ADC를 사용하였고 최적화된 elliptic 필터를 설계하였으며 다양한 형태의 수신파형에서 심박수의 검출을 위하여 rate finding 블록에는 자기상관을 적용하는 알고리즘을 적용하였다. ECG와 측정값을 비교함으로 전체 시스템의 성능을 검증 하였고, 이를 통해 상용 가능한 휴대기기로 제작할 수 있도록 측정 거리의 변화에 상관없이 신뢰할 수 있는 시스템을 구축하였다.
This study was conducted to investigate the changes of chlorophyll contents, chlorophyll fluorescence, photosynthetic parameters, and leaf growth of Synurus deltoides under different shading treatments. S. deltoides was grown under non-treated (full sunlight) and three different shading conditions (Shaded 88~93%, 65~75%, and 45%~55%). Light compensation point ($L_{comp}$), dark respiration ($D_{resp}$), maximum photosynthesis rate ($Pn_{max}$), photo respiration rate ($P_{resp}$), carboxylation efficiency ($\Phi_{carb}$), and photochemical efficiency were decreased with increasing shading level; However, $CO_2$ compensation point ($CO_{2\;comp}$), total chlorophyll content, and specific leaf area (SLA) were shown the opposite trend. S. deltoides under 88~93% treatment showed the lowest photosynthetic activity such as maximum photosynthetic rate ($Pn_{max}$), photochemical efficiency, and $CO_2$ compensation point ($CO_{2\;comp}$). Therefore, photosynthetic activity will be sharply decreased with a long period of 8~12% of full sunlight. With the shading level decreased, carotenoid content and non-photochemical fluorescence quenching (NPQ) increased to prevent excessive light damage. This result suggested that growth and physiology of S. deltoides adapted to high light intensity through regulating its internal mechanism.
Purpose: The objective of this study was to obtain improved susceptibility weighted images (SWI) of the cervical spinal cord using respiratory-induced artifact compensation. Materials and Methods: The artifact from $B_0$ fluctuations by respiration could be compensated using a double navigator echo approach. The two navigators were inserted in an SWI sequence before and after the image readouts. The $B_0$ fluctuation was measured by each navigator echoes, and the inverse of the fluctuation was applied to eliminate the artifact from fluctuation. The degree of compensation was quantified using a quality index (QI) term for compensated imaging using each navigator. Also, the effect of compensation was analyzed according to the position of the spinal cord using QI values. Results: Compensation using navigator echo gave the improved visualization of SWI in cervical spinal cord compared to non-compensated images. Before compensation, images were influenced by artificial noise from motion in both the superior (QI = 0.031) and inferior (QI = 0.043) regions. In most parts of the superior regions, the second navigator resulted in better quality (QI = 0.024, P < 0.01) compared to the first navigator, but in the inferior regions the first navigator showed better quality (QI = 0.033, P < 0.01) after correction. Conclusion: Motion compensation using a double navigator method can increase the improvement of the SWI in the cervical spinal cord. The proposed method makes SWI a useful tool for the diagnosis of spinal cord injury by reducing respiratory-induced artifact.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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