• 전기전자학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.219-224
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• 2015

전기 임피던스 단층촬영 기법은 전극들을 통해 전류를 주입하고 이에 유기되는 전압을 측정한 후, 이들 데이터를 기반으로 내부의 도전율 분포를 영상으로 복원하는 방법이다. 이 논문에서는 기존의 Gauss-Newton 방법의 역행렬 항목의 차원을 도메인의 원소의 개수가 아닌 데이터의 개수의 차원으로 바꿔줌으로써, 관심 도메인 내부의 도전율 분포를 보다 빠르게 추정할 수 있는 방법을 제안하였다. 그리고 자코비안 행렬의 대각성분의 최소-최대를 이용하여 조정인자를 계산하는 방법을 함께 제안하였다. 몇 가지 시나리오를 설정하고 모의실험을 통해 제안한 방법의 복원 성능을 비교분석하였다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제18권4호
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• pp.303-313
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• 2014

목적: 자기공명 영상장치(MRI)의 송신 자기장 정보를 이용한 인체 내 도전율을 측정하는 기술이 최근 제안되었다. 송신 자기장 정보의 노이즈에 따른 도전율의 오차를 측정하고 도전율과 노이즈의 관계를 모델화 하였다. 대상과 방법: 송신 자기장의 분포는 원형 모델에 대해서 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션으로 생성된 송신 자기장의 분포에 가우시안 노이즈를 더해준 후 정량적인 도전율 측정에 어떤 영향을 주는지 공명 주파수, 물체의 크기, 송신 자기장의 신호 대 잡음 비에 대해서 수행하였다. 각 각의 변수에 따른 도전율 대 잡음 비를 측정하여 모델화 하였다. 결과: 시뮬레이션 결과 도전율 측정은 송신 주파수의 크기 오차보다 위상 오차에 더 큰 영향을 받는 것을 보였다. 또한, 송신 자기장의 신호 대 잡음 비, 공명 주파수, 도전율 값, 평균필터의 크기에 따라서 도전율 대 잡음비가 비례하는 경향성을 보였다. 하지만, 물체를 둘러싼 외부 물질의 크기는 도전율 측정에 큰 영향을 주지 않았다. 위의 시뮬레이션 결과는 3T 임상용 MRI에서 원형 모델 팬텀에 대해서 검증되었다. 결론: 시뮬레이션을 통해 얻어진 변수와 도전율 측정의 오차와의 관계를 통해서 정량적인 도전율 측정에서 발생되는 오차를 모델화 할 수 있었다. 또한 제시된 분석 방법을 통하여 자기공명 영상 장치를 이용한 도전율 측정의 필터링 및 재구성 알고리즘의 효과를 검증 할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2007년도 공동학술대회 논문집
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• pp.1-6
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• 2007

Two impedance imaging systems of multi-frequency electrical impedance tomography (MFEIT) and magnetic resonance electrical impedance tomography (MREIT) are described. MFEIT utilizes boundary measurements of current-voltage data at multiple frequencies to reconstruct cross-sectional images of a complex conductivity distribution (${\sigma}+i{\omega}{\varepsilon}$) inside the human body. The inverse problem in MFEIT is ill-posed due to the nonlinearity and low sensitivity between the boundary measurement and the complex conductivity. In MFEIT, we therefore focus on time- and frequency-difference imaging with a low spatial resolution and high temporal resolution. Multi-frequency time- and frequency-difference images in the frequency range of 10 Hz to 500 kHz are presented. In MREIT, we use an MRI scanner to measure an internal distribution of induced magnetic flux density subject to an injection current. This internal information enables us to reconstruct cross-sectional images of an internal conductivity distribution with a high spatial resolution. Conductivity image of a postmortem canine brain is presented and it shows a clear contrast between gray and white matters. Clinical applications for imaging the brain, breast, thorax, abdomen, and others are briefly discussed.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제30권4호
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• pp.279-287
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• 2009

Magnetic resonance electrical impedance tomography (MREIT) is a new medical imaging modality providing cross-sectional images of a conductivity distribution inside an electrically conducting object. MREIT has rapidly progressed in its theory, algorithm and experimental technique and now reached the stage of in vivo animal and human experiments. Conductivity image reconstructions in MREIT require various steps of carefully implemented numerical computations. To facilitate MREIT research, there is a pressing need for an MREIT software package with an efficient user interface. In this paper, we present an example of such a software, called CoReHA which stands for conductivity reconstructor using harmonic algorithms. It offers various computational tools including preprocessing of MREIT data, identification of boundary geometry, electrode modeling, meshing and implementation of the finite element method. Conductivity image reconstruction methods based on the harmonic $B_z$ algorithm are used to produce cross-sectional conductivity images. After summarizing basics of MREIT theory and experimental method, we describe technical details of each data processing task for conductivity image reconstructions. We pay attention to pitfalls and cautions in their numerical implementations. The presented software will be useful to researchers in the field of MREIT for simulation as well as experimental studies.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제18권2호
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• pp.167-180
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• 2014

In this paper we consider a novel reconstruction method in electrical impedance tomography (EIT) and its application for monitoring and detecting a hydrargyrum (mercury) polluted soil near to the surface of underground. We use electrodes placed on the surface of land to collect the data which provides the relations of voltage and current map and to produce a projected image of interior conductivity distribution onto the surface of land. Here the projected image reconstruction method is used to monitor the pollution in soil underneath the ground without any destruction and any digging into a land.

• 대한수학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.519-541
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• 2001

Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography(MREIT) is a new medical imaging technique for the cross-sectional conductivity distribution of a human body using both EIT(Electrical Impedance Tomography) and MRI(Magnetic Resonance Imaging) system. MREIT system was designed to enhance EIT imaging system which has inherent low sensitivity of boundary measurements to any changes of internal tissue conductivity values. MREIT utilizes a recent CDI (Current Density Imaging) technique of measuring the internal current density by means of MRI technique. In this paper, a mathematical modeling for MREIT and image reconstruction method called the alternating J-substitution algorithm are presented. Computer simulations show that the alternating J-substitution algorithm provides accurate high-resolution conductivity images.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.249-256
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• 2019

이 논문은 재료의 전기 전도도 분포를 재구성하는 전기임피던스 단층이미지 기법(electrical impedance tomography; EIT)을 제시한다. 이 문제는 구조물 표면의 전극에서 측정된 전위와 계산된 전위의 차를 최소화하여 전기 전도도의 공간적 분포를 재구성하는 최적화 문제로 정의된다. 전류 입력 시 전위를 구하는 정해석 문제의 수학적 모델로서 완전전극모델(complete electrode model; CEM)을 사용하였다. 완전전극모델은 전기 포텐셜에 대한 라플라스 방정식과 전류 입력에 따른 경계조건들로 구성되는 경계값 문제이다. 완전전극모델 해의 정확성을 검증하기 위하여 유한요소법을 이용해 구한 원형 구조물의 전위해와 Technology Computer Aided Design(TCAD) 소프트웨어를 사용해 얻은 결과를 비교하였다. 완전전극모델의 지배방정식과 경계조건을 구속조건으로 하는 최적화 문제를 라그랑주 승수법(lagrange multiplier method)을 이용해 비구속 최적화 문제로 전환하고 라그랑지안의 1차 최적화 조건으로부터 전극에서의 전위 차를 최소화하는 최적의 전기전도도 분포를 도출하였다. 원형 균일영역의 전기 전도도 분포를 재구성하는 역해석 예제를 통해 완전전극모델 기반 EIT 프레임워크의 적용성을 검토하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제30권6호
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• pp.461-468
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• 2009

Magnetic resonance electrical impedance tomography (MREIT) enables us to perform high-resolution conductivity imaging of an electrically conducting object. Injecting low-frequency current through a pair of surface electrodes, we measure an induced magnetic flux density using an MRI scanner and this requires a sophisticated MR phase imaging method. Applying a conductivity image reconstruction algorithm to measured magnetic flux density data subject to multiple injection currents, we can produce multi-slice cross-sectional conductivity images. When there exists a local region of fat, the well-known chemical shift phenomenon produces misalignments of pixels in MR images. This may result in artifacts in magnetic flux density image and consequently in conductivity image. In this paper, we investigate chemical shift artifact correction in MREIT based on the well-known three-point Dixon technique. The major difference is in the fact that we must focus on the phase image in MREIT. Using three Dixon data sets, we explain how to calculate a magnetic flux density image without chemical shift artifact. We test the correction method through imaging experiments of a cheese phantom and postmortem canine head. Experimental results clearly show that the method effectively eliminates artifacts related with the chemical shift phenomenon in a reconstructed conductivity image.

• 전자공학회논문지
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• 제54권4호
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• pp.83-90
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• 2017

전기 임피던스 단층촬영법은 전극을 통해 주입된 전류와 측정된 전압을 기반으로, 내부 도전율 분포를 복원하는 기술로, 비교적 새로운 비파괴 영상 복원 기법이다. 본 논문에서는 이원 혼합물 유동 응용분야에서 온라인으로 적용시킬 수 있도록, 역문제의 계산시간을 줄일 뿐만 아니라 공간 해상도도 함께 향상시킬 수 있는 역문제 해법인 빠른 반복적 가우스-뉴턴 방법을 제안하였다. 제안한 방법의 영상 복원성능을 평가하기 위해 모의실험을 수행하고 그 결과를 비교분석하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권4호
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• pp.91-98
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• 2017

전기 임피던스 단층촬영 기법은 도메인의 표면에 부착된 전극들을 통해 주입된 전류와 측정된 전압 데이터를 기반으로, 미지의 도전율 분포를 복원하는 비파괴 기술이다. 이 논문에서는 전기 임피던스 단층촬영법에서 일반적 Tikhonov 조정을 갖는 역문제를 풀고 도전율 분포를 복원하기 위해 절단된 특이값 분해 기반의 역문제 해법을 제안하였다. 역문제 계산시간을 줄이기 위해 일반 조정행렬을 역행렬 항목에서 분리시키고 절단된 특이값 분해 방법을 적용하였다. 제안한 방법의 성능을 검증하기 위해 모의실험과 팬텀실험을 수행하고 복원결과를 비교하였다.