• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권4호
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• pp.135-143
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• 2017

Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST) imaging is a method to detect solutes based on the chemical exchange of mobile protons with water. The solute protons exchange with three different patterns, which are fast, slow, and intermediate rates. The CEST contrast can be obtained from the exchangeable protons, which are hydroxyl protons, amine protons, and amide protons. The CEST MR imaging is useful to evaluate tumors, strokes, and other diseases. The purpose of this study is to review the mathematical model for CEST imaging and for measurement of the chemical exchange rate, and to measure the chemical exchange rate using a 3T MRI system on several amino acids. We reviewed the mathematical models for the proton exchange. Several physical models are proposed to demonstrate a two-pool, three-pool, and four-pool models. The CEST signals are also evaluated by taking account of the exchange rate, pH and the saturation efficiency. Although researchers have used most commonly in the calculation of CEST asymmetry, a quantitative analysis is also developed by using Lorentzian fitting. The chemical exchange rate was measured in the phantoms made of asparagine (Asn), glutamate (Glu), ${\gamma}-aminobutyric$ acid (GABA), glycine (Gly), and myoinositol (MI). The experiment was performed at a 3T human MRI system with three different acidity conditions (pH 5.6, 6.2, and 7.4) at a concentration of 50 mM. To identify the chemical exchange rate, the "lsqcurvefit" built-in function in MATLAB was used to fit the pseudo-first exchange rate model. The pseudo-first exchange rate of Asn and Gly was increased with decreasing acidity. In the case of GABA, the largest result was observed at pH 6.2. For Glu, the results at pH 5.6 and 6.2 did not show a significant difference, and the results at pH 7.4 were almost zero. For MI, there was no significant difference at pH 5.6 or 7.4, however, the results at pH 6.2 were smaller than at the other pH values. For the experiment at 3T, we were only able to apply 1 s as the maximum saturation duration due to the limitations of the MRI system. The measurement of the chemical exchange rate was limited in a clinical 3T MRI system because of a hardware limitation.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제29권1호
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• pp.29-41
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• 2018

The objective of this study was to evaluate the chemical exchange saturation transfer (CEST) effect of amino acids and neurotransmitters, which exist in the human brain, depending on the concentration, pH, and amplitude of the saturation radiofrequency field. Phantoms were developed with asparagine (Asn), ${\gamma}-aminobutyric$ acid (GABA), glutamate (Glu), glycine (Gly), and myoinositol (MI). Each chemical had three different concentrations of 10, 30, and 50 mM and three different pH values of 5.6, 6.2, and 7.4. Full Z-spectrum CEST images for each phantom were acquired with a continuous-wave radiofrequency (RF) saturation pulse with two different $B_1$ amplitudes of $2{\mu}T$ and $4{\mu}T$ using an animal 9.4T MRI system. A voxel-based CEST asymmetry was mapped to evaluate exchangeable protons based on amide (-NH), amine ($-NH_2$), and hydroxyl (-OH) groups for the five target molecules. For all target molecules, the CEST effect was increased with increasing concentration and B1 amplitude; however, the CEST effect with varying pH displayed a different trend depending on the characteristics of the molecule. On CEST asymmetric maps, Glu and MI were well visualized around 3.0 and 0.9 ppm, respectively, and were well separated macroscopically at a pH of 7.4. The exchange rates of Asn, Glu, BABA, and Gly usually decreased with increasing pH. The CEST effect was dependent on the concentration, acidity of the target molecules, and B1 amplitude of the saturation RF pulse. The CEST effect for Asn can be observed in a 9.4T MRI system. The results of this study are based on applying the CEST technique in patients with neurodegenerative diseases when proteins in the brain are increased with disease progression.

• 에너지공학
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• 제2권3호
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• pp.258-267
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• 1993

본 연구에서는 초고온 잠열 축열재를 이용한 에너지 저장 시스템을 개발하기 위한 첫 단계로 에너지 저장 시스템 내부를 구성하는 단일 축열재 모듈에 대한 축방열 특성에 관한 수치모델을 개발하였다. 잠열축열재는 Si와 Al이 각각 96.8%와 2.7%인 합금으로 Ca, Fe 및 Ti 등의 불순물을 함유하고 있으며, 그것을 둘러 싼 캡슬은 SiC와 흑연이 각각 58%와 42%인 합금으로 융점은 약 1673 K다. 재료분석 결과에 준하여 수치모델 개발에 필요한 물리·화학적 데이타를 참고문헌으로부터 인용하였으며 유체의 온도와 속도를 축열재의 축방열 특성에 관한 변수로 사용하였다. 상전이에 관한 해석은 겉보기 열용량 법(apparent capacity method)과 postiterative 법의 장점들을 이용하여 해석하였다. 수치해석 결과 가스의 온도가 실제 조업에 가까운 1773 K의 경우 잠열재가 축방향으로 빨리 용융되고 상대적으로 가스의 온도가 높아 온도 차이가 큰 3000 K의 경우 잠열재가 반경방향으로 빨리 용융되는 현상이 일어났다. 가스의 유속은 온도에 관계없이 느린 경우에만 용융시간에 영향을 주고 빠른 경우에는 융용시간이나 용융형태에 거의 영향을 주지 못하며, 유속이 느릴수록 축열재 내부 온도구배의 앞·뒤 비대칭성이 심해지는 것이 예측되었다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제5권2호
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• pp.123-131
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• 2001

To investigate the effects of electrical stimulation on vestibular compensation, which is the recovery of vestibular symptoms following unilateral labyrinthectomy (UL), intermittent electrical stimulation was applied to the injured vestibular portion in Sprague-Dawley rats. Vestibuloocular and vestibulospinal reflexes, electrical activity and expression of c-Fos protein in medial vestibular nuclei (MVN) were measured with time following UL. Spontaneous nystagmus occurred with frequency of $2.9{\pm}0.2$ beats/sec at 2 hours after UL and disappeared after 72 hours. Electrical stimulation decreased the frequency of nystagmus significantly till 24 hours after UL. Roll head deviation was $107{\pm}9.7^{\circ}$ at 2 hours after UL and the deviation was maintained till 72 hours, but electrical stimulation decreased the deviation significantly 6 hours after UL. Resting activity of type I neurons in ipsilateral MVN to the injured vestibular side decreased significantly compared with control at 6 and 24 hours after UL, but the activity of type I neurons was recovered to control level by electrical stimulation at 24 hours after UL. Gain of type I neurons induced by sinusoidal rotation of 0.1 Hz decreased significantly till 24 hours after UL, but electrical stimulation restored the activity at 24 hours. The gain of type II neurons decreased significantly at 6 hours after UL, but electrical stimulation restored the activity. Expression of c-Fos protein was asymmetric between bilateral MVN till 24 hours after UL, but the asymmetry disappeared by electrical stimulation 6 hours after UL. These results suggest that electrical stimulation to the injured vestibular portion facilitates vestibular compensation following UL by restoration of symmetry of neuronal activity between bilateral vestibular nuclei resulting from increased activity in ipsilateral vestibular nuclei to the injured side.

• 감성과학
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• 제22권3호
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• pp.21-34
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• 2019

이 연구는 노년기 인지기능 및 생리적 건강상태와 관련 있는 정량화 뇌파의 Alpha 고유리듬 피크 위치 및 진폭의 출현 유무가 정신적·육체적 스트레스, 주의집중 등의 뇌파 지표들과 심박변이도 지표 간에 어떠한 관련성과 임상적 의미가 있는지 알아보고자 하였다. 이를 위하여 평균 73세 남녀 노인 76명을 대상으로 전두엽 2채널 뇌파와 1채널 심전도를 동시에 측정 가능한 장치를 이용하여 폐안시 EEG, HRV를 측정하였다. 의미있는 분석 결과는 다음과 같다. 첫 번째, Alpha 고유리듬피크 위치와 상관없이 고유리듬 진폭이 높게 잘 나타난 집단은 낮은 집단에 비해 정신적 스트레스에 대한 저항도는 높고, 육체적 스트레스는 낮게 나타나는 상관성을 보였다. 두 번째, 심박변이도의 HRV index, SDNN, RMSSD 지표는 집단 구분에 상관없이 공통적으로 서로 간 높은 양의 상관성을 보였다. 세 번째, Alpha 고유리듬 진폭이 잘 나타나지 않은 집단에서 좌·우뇌 Alpha 비대칭이 커질수록 육체적 스트레스를 반영하는 Delta/Alpha 비율과 주의집중 저하를 반영하는 Theta/SMR 비율도 커지는 상관성을 보였다. 네 번째, Alpha 고유리듬피크가 느린 리듬쪽에 위치한 집단은 빠른 리듬 쪽에 위치한 집단에 비해 Theta/SMR 비율이 높게 나타나 주의집중도 저하와 관련이 있음을 의미하였다. 따라서 정량화 뇌파의 Alpha 고유리듬 피크 위치 및 진폭의 출현 유무는 노년기 인지기능 및 생리적 건강상태를 반영하는 지표로 활용 가능성이 있음을 시사하였다.

• 대한한의학회지
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• 제21권4호
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• pp.148-158
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• 2000

Objective : The purpose of this study was to investigate the back shape of school children using the phase-shifting scanning grating projection moire interferometer, which was developed by the Korea Advanced Institute of Science and Technology and is useful in evaluating three dimensional back shape. Methods : In this study the subjects consisted of 1,358 pupils [711 boys(52.36%), 647 girls(47.64%)] attending elementary and middle schools in Seoul. Their ages ranged from nine to fifteen and the average age was 12.2. With the phase-shifting scanning grating projection moire interferometer, the posterior view of the body were taken to see if there are correlations of moire fringe number, width difference between left and right, and correlation between differences in moire fringe number and width on both sides in the scapular, lumbar and gluteal regions. Results : The results were as follows : I. More frequent findings of fringe were observed on the right in all regions : in the scapular region, 309 boys(43.4%) and 156 girls(24.2%) had more fringe numbers on the right side; in the lumbar region, 68 boys(9.5%) and 11 girls(1.7%); and in the gluteal region, 160 boys(22.4%) and 63 girls(9.8%). Such tendency was striking especially in the scapular and lumbar regions, and in boys rather than in girls. In the scapula, 661 subjects(48.7%) with one moire fringe on either side need further attention and 110 subjects(8.I %) with two or more are required to do follow-up radiography for scoliosis. 2. In an analysis of width difference in the trunk, the left side is wider in all regions except for the gluteal region in boys : in the scapular region 21 boys(3.0%) and 103 girls(15.9%); in the lumbar region, 87 boys(12.2%) and 250 girls(38.6%); and in the gluteal region 197 girls(30.4%) had a wider left side and 45 boys(6.3%) showed a wider right side. 3. In correlation analysis of the number of moire fringe and width difference in each region, the side where more moire fringes were observed was significantly wider in the lumbar and gluteal regions, but not in the scapular region.(p<0.01) Conclusions : From these results, it is concluded that the back shape of elementary and middle school students in Seoul shows that the right side had more moire fringes; the left side was wider; and especially in the lumbar and gluteal regions the side where more moire fringes were observed was wider.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권4호
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• pp.296-304
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• 2010

동해안 속초시 영랑해안의 해빈침식 방지를 위한 인공해안구조물 건설과정에서 발생하는 주변 해안선의 변화과정을 분석하여 그 해안침식 구조를 규명하고자 하였다. 인공 해안구조물은 3기의 인공헤드랜드 및 2기의 잠제 복합배열로 계획되었다. 본 연구에서는 6년에 걸친 2기의 인공헤드랜드의 건설과정에서 나타난 해안선를 대상으로 다루었으며, 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 영랑해안은 해양파랑의 계절적인 방향별 출현특성에 따라 연안표사가 북서-남동방향으로 이동하고, 중앙헤드랜드의 헤드부가 완성되기 전까지는 영랑해안의 해빈의 계절적인 변화가 뚜렷이 나타났다. (2) 그러나 중앙헤드랜드의 헤드부가 완성될 즈음에는 연결부 주변에서는 퇴적이 진행되고, 남측 및 북측 포켓 중앙부에서는 침식이 진행되었다. 이는 중앙헤드랜드 헤드부의 배후가 정온역이 되어 연결부 주변에 퇴적이 나타나고, 해안선을 따라 이동하는 표사가 연결부에서 차단됨에 따른 표사의 불균형에 의한 것으로 확인되었다. (3) 장기간의 해안침식방지공 공사 과정 중에는 구조물에 의해 파랑변형과 표사수급의 불균형 등에 의해 본래의 목적과 다른 국부적인 침퇴적 현상이 발생할 수 있음을 시사한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제16권2호
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• pp.227-240
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• 1999

소백산천문대의 61cm 망원경을 이용하여 1996년 5월 12일과 1999년 5월 5일부터 6월 8일까지 총 8일 밤 동안 W UMa 형 접촉쌍성 BV Dra의 CCD 측광광측을 수행하여 이 쌍성계의 BV R광도 곡선을 완성하였다. 우리의 관측으로부터 9개의 새로운 극심시간 (제1 극심: 5개, 제2 극심: 4개)을 산출하였고, 1999년 이후에 관측된 극심시간으로부터 새로운 광도요소를 결정하였다. 우리의 BV R광도곡선과 Batten & Lu (1986)의 시선속도곡선을 Wilson-Devinney 쌍성모델의 접촉모드 (Mode 3)에 적용하여 BV Dra의 측광 및 분광학적 해를 구하였다. 이 분석에서 광도곡선 비대칭의 원인을 흑점에 의한 것으로 가정하여 흑점이 있는 경우와 없는 경우로 나누어 1999년 광도곡선 해를 산출하였다. 그 결과, 우리는 이전의 연구자들에 의해 보고되지 않은 광도곡선 비대칭을 반성표면 위에 hot spot가 존재하고, 주성표면 위에 cool spot가 존재해서 일어난다고 해석하였다. 광도곡선과 시선속도곡선의 분석에 의해 산출한 BV Dra의 절대 물리량은 $M_1=0.40M_{odot}$, $M_2=1.01M_{odot}$, $R_1=0.72R_{odot}$, $R_2=0.40R_{odot}$ 이다. 이 절대 물리량을 이용하여 질량-반경도를 살펴본 결과, 질량이 작은 주성이 종년 주계열 (TAMS)근처에 있고, 질량이 큰 반성이 영년주계열 (ZAMS)근처에 위치하고 있다. 이는 질량-반경도에서 다른 W형 W UMa쌍성계의 위치와 매우 비슷하다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제19권1호
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• pp.25-30
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• 2002

블랙홀 쌍성계는 10 $M_{\odot}$ 정도의 블랙홀과 K또는 분광형을 갖는 만기형 항성의 쌍성계로 10여 개가 보고되어 있다. 블랙홀의 동반성은 Roche lobe를 태우기 때문에, 궤도 위상에 따라서 이들의 밝기가 달라져서, 타원체형 광도 곡선을 나타내는 것으로 알려져 있다. 이들 쌍성계의 광도 곡선에서 최대 밝기 위상에서 수퍼센트 정도의 비대칭성이 보고되었으며, 이 현상은 흔히 항성 흑점 모형 또는 hot impact point모형을 사용하여 설명되고 있다 이 논문에서는 블랙홀 쌍성계의 공전 속도가 대략 400 km $s^{-1}$일 때에 Doppler 효과에 의 한 흑체의 온도 차이는 $DeltaT/T$ ~ 1/400에 이르며, 이에 의한 광도의 차이가 관측된 비대칭성에 충분히 크게 영향을 줄 수 있음을 지적한다. 따라서, 광도 곡선의 해석에서 특수 상대론적 효과가 고려될 때에, 단순히 계산된 항성 흑점 혹은 hot impact point의 온도와 규모에 중대한 수정이 필요할 것으로 예상된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.171-180
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• 2017

본 연구의 목적은 외상성 뇌손상 후유증이 삶의 질을 결정할 수 있는 주요한 요인이기 때문에, 후유증을 호전시킬 수 있는 효과적인 훈련 방법을 찾는데 있다. 이를 위해 본 연구에서는 어린 시절 외상성 뇌손상을 경험하고 인지 학습과정서적인 부분에 어려움이 있는 청소년을 대상으로 하여 뉴로피드백 훈련을 실시하였다. 환아 평가는 K-WAIS-IV 지능검사와 QEEG 뇌파 분석을 사용하였다. 뉴로 피드백 훈련은 T3 알파파 보상, T4의 알파파 억제 훈련을 주 3회 30분씩, 총 36회를 훈련하였다. 또한 뉴로피드백 훈련과 함께 호흡 명상도 환아 스스로 실시할 수 있도록 하였다. 그 결과 숙면을 취하고 시험불안의 감소, 기말고사 성적의 만족 등의 안정적인 상태를 보였다. 본 연구는 유년기 두뇌 외상으로 인하여 가시적으로 드러나지 않는 기질적, 심인성 문제들이 존재할 가능성과 이를 발견할 수 있는 다양한 도구의 활용에 대해 발견했다. 또한 유년기 외상성 뇌손상의 경우 뇌 훈련과 명상을 통하여 호전될 수 있다는 결과를 나타냈다. 이는 뇌과학의 측면에서 심신 치료에 도움이 되는 융합적 방법을 제시하였다는데 그 의의가 있다.