• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
• /
• 대한의용생체공학회 1992년도 춘계학술대회
• /
• pp.27-47
• /
• 1992

Engineers have developed new instruments that aid in diagnosis and therapy Ultrasonic imaging has provided a nondamaging method of imaging internal organs. A complex transducer emits ultrasonic waves at many angles and reconstructs a map of internal anatomy and also velocities of blood in vessels. Fast computed tomography permits reconstruction of the 3-dimensional anatomy and perfusion of the heart at 20-Hz rates. Positron emission tomography uses certain isotopes that produce positrons that react with electrons to simultaneously emit two gamma rays in opposite directions. It locates the region of origin by using a ring of discrete scintillation detectors, each in electronic coincidence with an opposing detector. In magnetic resonance imaging, the patient is placed in a very strong magnetic field. The precessing of the hydrogen atoms is perturbed by an interrogating field to yield two-dimensional images of soft tissue having exceptional clarity. As an alternative to radiology image processing, film archiving, and retrieval, picture archiving and communication systems (PACS) are being implemented. Images from computed radiography, magnetic resonance imaging (MRI), nuclear medicine, and ultrasound are digitized, transmitted, and stored in computers for retrieval at distributed work stations. In electrical impedance tomography, electrodes are placed around the thorax. 50-kHz current is injected between two electrodes and voltages are measured on all other electrodes. A computer processes the data to yield an image of the resistivity of a 2-dimensional slice of the thorax. During fetal monitoring, a corkscrew electrode is screwed into the fetal scalp to measure the fetal electrocardiogram. Correlations with uterine contractions yield information on the status of the fetus during delivery To measure cardiac output by thermodilution, cold saline is injected into the right atrium. A thermistor in the right pulmonary artery yields temperature measurements, from which we can calculate cardiac output. In impedance cardiography, we measure the changes in electrical impedance as the heart ejects blood into the arteries. Motion artifacts are large, so signal averaging is useful during monitoring. An intraarterial blood gas monitoring system permits monitoring in real time. Light is sent down optical fibers inserted into the radial artery, where it is absorbed by dyes, which reemit the light at a different wavelength. The emitted light travels up optical fibers where an external instrument determines O2, CO2, and pH. Therapeutic devices include the electrosurgical unit. A high-frequency electric arc is drawn between the knife and the tissue. The arc cuts and the heat coagulates, thus preventing blood loss. Hyperthermia has demonstrated antitumor effects in patients in whom all conventional modes of therapy have failed. Methods of raising tumor temperature include focused ultrasound, radio-frequency power through needles, or microwaves. When the heart stops pumping, we use the defibrillator to restore normal pumping. A brief, high-current pulse through the heart synchronizes all cardiac fibers to restore normal rhythm. When the cardiac rhythm is too slow, we implant the cardiac pacemaker. An electrode within the heart stimulates the cardiac muscle to contract at the normal rate. When the cardiac valves are narrowed or leak, we implant an artificial valve. Silicone rubber and Teflon are used for biocompatibility. Artificial hearts powered by pneumatic hoses have been implanted in humans. However, the quality of life gradually degrades, and death ensues. When kidney stones develop, lithotripsy is used. A spark creates a pressure wave, which is focused on the stone and fragments it. The pieces pass out normally. When kidneys fail, the blood is cleansed during hemodialysis. Urea passes through a porous membrane to a dialysate bath to lower its concentration in the blood. The blind are able to read by scanning the Optacon with their fingertips. A camera scans letters and converts them to an array of vibrating pins. The deaf are able to hear using a cochlear implant. A microphone detects sound and divides it into frequency bands. 22 electrodes within the cochlea stimulate the acoustic the acoustic nerve to provide sound patterns. For those who have lost muscle function in the limbs, researchers are implanting electrodes to stimulate the muscle. Sensors in the legs and arms feed back signals to a computer that coordinates the stimulators to provide limb motion. For those with high spinal cord injury, a puff and sip switch can control a computer and permit the disabled person operate the computer and communicate with the outside world.

• 한국자기학회지
• /
• 제11권5호
• /
• pp.189-195
• /
• 2001

ICP 마그네트론 스퍼터를 이용하여 2.5$\times$2.5 $\textrm{cm}^2$ 넓이의 열산화막이 형성된 실리콘 기판에 총 14개의 동일한 간격으로 NiFe(170 )/CoFe(48 )/Al(13 )-O/CoFe(500 )/Ta(50 ) 구조의 junction을 형성하여 자기저항비의 균일성을 알아보았다. 각 층은 ICP 마그네트론 스퍼터를 이용하여 만들고 특히 절연층은 플라즈마 산화법으로 제작하여 TMR 소자를 만들었다. 완성된 각 소자를 외부자기장을 변화시키면서 4단자 측정법으로 기준저항, 자기저항비, 자화반전자장을 측정하였다. 균일한 박막형성에 적합한 ICP스퍼터라도 같은 공정하에서 자기저항비의 표준편차가 2.72 정도의 분포가 있었으며, 위치에 따른 각 기준저항, 자기저항비, 자화반전자장의 유의차는 없었다. 또한 기준저항이 증가함에따라 자기저항비와 자화반전자장이 증가하는 경향이 있었으며, 이러한 현상은 균일하지 못한 절연막의 형성에 기인하는 것으로 판단되었다. 균일한 성막이 가능한 ICP 스퍼터로도 위치별로 절연막층 상태의 국부적 분산에 따라 표준편차가 기준저항의 경우 64.19, 자기저항비의 경우 2.72의 변화가 발생하여 실제적인 소자의 양산을 위해서는 산화막 형성공정의 개선이나 후열처리 등에 의한 균일화 공정이 필요할 것으로 생각되었다.

• Journal of Magnetics
• /
• 제20권4호
• /
• pp.381-386
• /
• 2015

The purpose of this study is to improve diagnostic efficiency of clinical study by setting up guidelines for more precise examination with a comparative analysis of signal intensity and image distortion depending on the location of X axial of object when performing magnetic resonance diffusion weighted imaging (MR DWI) examination. We arranged the self-produced phantom with a 45 mm of interval from the core of 44 regent bottles that have a 16 mm of external diameter and 55 mm of height, and were placed in 4 rows and 11 columns in an acrylic box. We also filled up water and margarine to portrait the fat. We used 3T Skyra and 18 Channel Body array coil. We also obtained the coronal image with the direction of RL (right to left) by using scan slice thinkness 3 mm, slice gap: 0mm, field of view (FOV): $450{\times}450mm^2$, repetition time (TR): 5000 ms, echo time (TE): 73/118 ms, Matrix: $126{\times}126$, slice number: 15, scan time: 9 min 45sec, number of excitations (NEX): 3, phase encoding as a diffusion-weighted imaging parameter. In order to scan, we set b-value to $0s/mm^2$, $400s/mm^2$, and $1,400s/mm^2$, and obtained T2 fat saturation image. Then we did a comparative analysis on the differences between image distortion and signal intensity depending on the location of X axial based on iso-center of patient's table. We used "Image J" as a comparative analysis programme, and used SPSS v18.0 as a statistic programme. There was not much difference between image distortion and signal intensity on fat and water from T2 fat saturation image. But, the average value depends on the location of X axial was statistically significant (p < 0.05). From DWI image, when b-value was 0 and 400, there was no significant difference up to $2^{nd}$ columns right to left from the core of patient's table, however, there was a decline in signal intensity and image distortion from the $3^{rd}$ columns and they started to decrease rapidly at the $4^{th}$ columns. When b-value was 1,400, there was not much difference between the $1^{st}$ row right to left from the core of patient's table, however, image distortion started to appear from the $2^{nd}$ columns with no change in signal intensity, the signal was getting decreased from the $3^{rd}$ columns, and both signal intensity and image distortion started to get decreased rapidly. At this moment, the reagent bottles from outside out of 11 reagent bottles were not verified from the image, and only 9 reagent bottles were verified. However, it was not possible to verify anything from the $5^{th}$ columns. But, the average value depends on the location of X axial was statistically significant. On T2 FS image, there was a significant decline in image distortion and signal intensity over 180mm from the core of patient's table. On diffusion-weighted image, there was a significant decline in image distortion and signal intensity over 90 mm, and they became unverifiable over 180 mm. Therefore, we should make an image that has a diagnostic value from examinations that are hard to locate patient's position.

• 대한디지털의료영상학회논문지
• /
• 제15권2호
• /
• pp.63-68
• /
• 2013

Purpose : The relaxation times of tissue in MRI depend on strength of magnetic field, morphology of nuclear, viscosity, size of molecules and temperature. This study intended to analyze quantitatively that materials' temperatures have effects on T1 and T2 relaxation times without changing of other conditions. Materials and Methods : The equipment was used MAGNETOM SKYRA of 3.0T(SIEMENS, Erlagen, Germany), 32 channel spine coil and Gd-DTPA water concentration phantom. To find out T1 relaxation time, Inversion Recovery Spin Echo sequences were used at 50, 400, 1100, 2500 ms of TI. To find out T2 relaxation time, Multi Echo Spin Echo sequences were used at 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270 ms of TE. This experiment was scanned with 5 steps from 25 to $45^{\circ}C$. next, using MRmap(Messroghli, BMC Medical Imaging, 2012) T1 and T2 relaxation times were mapped. on the Piview STAR v5.0(Infinitt, Seoul, Korea) 5 steps were measured as the same ROI, and then mean values were calculated. Correlation between the temperatures and relaxation times were analyzed by SPSS(version 17.0, Chicago, IL, USA). Results : According to increase of temperatures, T1 relaxation times were $214.39{\pm}0.25$, $236.02{\pm}0.87$, $267.47{\pm}0.48$, $299.44{\pm}0.64$, $330.19{\pm}1.72$ ms. T2 relaxation times were $180.17{\pm}0.27$, $197.17{\pm}0.44$, $217.92{\pm}0.39$, $239.89{\pm}0.53$, $257.40{\pm}1.77$ ms. With the correlation analysis, the correlation coefficients of T1 and T2 relaxation times were statistically significant at 0.998 and 0.999 (p< 0.05). Conclusion : T1 and T2 relaxation times are increased as temperature of tissue goes up. In conclusion, we suggest to recognize errors of relaxation time caused local temperature's differences, and consider external factors as well in the quantitative analysis of relaxation time or clinical tests.

• 한국융합학회논문지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.257-263
• /
• 2018

고주파 열치료법은 1MHz 이상의 RF 고주파 전류를 전극을 통해 종양조직으로 공급, 가열하여 종양조직의 온도를 $42.0^{\circ}C$이상으로 상승시켜 열괴사시키는 치료법으로 알려져 있다. 인체 내에서 전자기에너지의 흡수와 전달을 위한 수학적으로 모델링과 생물학적인 신체조직의 온도 필드 분포의 해석과 평가를 통해 생체조직을 구성하는 분자들이 진동하면서 서로 마찰되어 열에너지로 전환되는 과정을 분석할 수 있다. 본 논문에서는 3차원 모델의 기하학적 형상의 성인남자 표준모델을 토대로 인체모형을 설정하고, 계산은 유한체적법 코드를 활용하였다. 인체에 전극을 장착하여 외부에서 유도되는 자기장을 모사한 쥴열이 공급되는 것으로 가정하였고 이에 대한 온도분포를 0-1,200초 동안 해석하였다. 시뮬레이션의 결과, 전달된 에너지는 전극의 가장자리로부터 전극의 안쪽으로, 피부 표면으로부터 피하층으로 점진적으로 침투되어 폐종양세포에 전달되어 종양이 열괴사하는 과정을 확인할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제37C권12호
• /
• pp.1318-1327
• /
• 2012

최근 가축 전염병에 대한 확산과 인체 감염에 대한 위험성 증대로 말미암아 가축 질병 관리의 중요성이 커짐에 따라 가축 생체 내의 상황을 실시간 감시할 수 있는 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템에 대한 관심이 커지고 있다. 이에 가축 축사의 열악한 환경에서도 무선통신과 동시에 무선전력전송이 가능한 MFAN 기술과 배터리 없이 생체 내에 삽입된 센서 태그로부터 무선으로 데이터를 수집할 수 있는 900MHz RFID 기술을 융합하여 MFAN/RFID 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템을 개발하였다. MFAN/RFID 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템은 센서 융합 UHF 태그를 생체 내에 삽입하여 외부 환경의 영향을 받지 않고 체온 등 가축의 생체 변화를 실시간 모니터링하는 시스템으로, 태그에게 공급할 전력을 확보하기 위해서 가축의 목 부위에 설치하는 통신 및 전력전송을 위한 MFAN/RFID 중계기를 사용한다. MFAN 코디네이터는 MFAN 노드와 RFID 리더가 융합된 MFAN/RFID 중계기를 거쳐 생체 삽입된 센서 태그와 데이터 및 전력을 송수신한다. MFAN 코디네이터에 수집된 가축 데이터는 인터넷을 통해 가축 이력 관리 시스템으로 전달되어 관리된다. 본 시스템의 개발을 통해 가축 질병 관리에 대한 문제가 크게 개선될 것이라 기대된다.

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

• Radiation Oncology Journal
• /
• 제26권2호
• /
• pp.96-103
• /
• 2008

목적: 한국인의 비뇨기암 중 1990년 말부터 발병률이 빠르게 증가되고 있는 전립선암의 치료에 있어 전국 각 병원의 방사선종양학과에서 시행되고 있는 방사선치료의 현황을 조사, 분석하고 이를 바탕으로 전립선암의 Patterns of care study(PCS) 개발의 기본 자료로 이용하고자 한다. 대상 및 방법: 전국 13개 대학병원의 방사선종양학과 전문의들의 설문조사를 통하여 각 의사들의 전립선암에 대한 치료 현황과 치료원칙을 수집, 분석하였다. 결과: 진단은 초음파유도 조직생검을 적게는 6개에서 12개 부위, 평균 9개 부위에서 얻고 있으며 진단당시의 영상학적 검사는 대부분에서 자기공명영상과 전신골스캔을 사용하고 있다. 방사선치료를 시행할 때 내부고정물과 외부고정물은 각각 61.5%, 76.9%에서 사용하며 방사선치료의 임상표적부위는 병원마다 다양하게 시행하고 있었다. 전골반 방사선치료는 76.9%에서 $45{\sim}50.4$ Gy를, 정낭의 방사선치료는 92.3%에서 시행하고 있으나 총방사선량은 $54{\sim}73.8$ Gy로 다양하였다. 근치적인 방사선치료의 방사선량은 저위험군에서 고위험군으로 갈수록 증가하였으나 병원간의 차이가 $60{\sim}78.5$ Gy로 넓었다. 세기조절 방사선치료를 시행하는 병원은 53.8%로 반 수 이상에서 시행하고 있으며 총방사선량은 70 Gy이상 이었다. 동시추가분할선량법(SIB; simultaneous integrated boost)을 시행하는 병원은 3곳으로 표적부피와 방사선량이 다양하였다. 전립선 전적출술 후 생화학적 재발의 경우 84.6%의 병원에서 방사선치료를 시행하고 있으며 방사선치료 조사야는 전골반와부터 전립선부위까지 다양하며 총방사선량도 다양하였다. 결론: 전국 13개 병원의 전립선암의 방사선 치료현황을 볼 때 계속 증가하는 전립선암에 대한 전국병원의 방사선치료의 patterns of care study가 필요하며 이를 토대로 전립선암 방사선치료의 guideline을 제시할 필요가 있겠다.