• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권4호
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• pp.264-270
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• 2014

본 연구에서는 영상유도 로봇 정위방사선치료장비(Stereotactic Radiation Therapy, SRT) 사이버나이프의 Synchrony 호흡추적장치의 사용에 있어 중요한 요소 중에 하나인 호흡의 안정성을 향상 시키고자 휴대형 호흡연습장치(portable respiratory training device)를 개발하였다. 그래프와 막대 형식의 2가지 디스플레이 중 사용자가 원하는 방식을 선택할 수 있도록 인터페이스를 제작하고, 자신의 호흡주기에 대한 리듬감을 향상 시켜 다음 호흡을 예측할 수 있도록 도와주는 청각시스템을 지원하여 편안한 호흡유도를 제공하였다. 5명의 지원자를 대상으로 자체 프로그램을 통해 검출한 개인고유 호흡주기를 적용하여, '자유호흡(free respiration)'에서 획득한 신호데이터와 시청각시스템을 통해 호흡을 유도하는 '모니터호흡(guide respiration)'의 신호데이터를 획득하고, 호흡주기(period)와 호흡깊이(amplitude)의 편차 평균값을 비교하여 유용성을 평가하였다. 호흡주기의 경우 자유호흡에 비하여 $55.74{\pm}0.14%$로 감소하였고, 호흡깊이의 경우에도 자유호흡의 비해 $28.12{\pm}0.10%$ 감소함으로써 호흡의 규칙성과, 안정성이 향상됨을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 개발한 휴대형 호흡연습장치를 이용한 간암, 폐암 등의 체부정위방사선치료에 있어, 호흡 불안정에 의해 발생되는 치료시간의 지연을 줄이고 치료정확도 향상에 도움을 줄 수 있을 것으로 평가되며, 차후 안드로이드(Android)기반의 휴대용단말기를 대상으로 한 호흡연습 어플리케이션 개발에 적용한다면 사용 편의성과 더불어 경제적 효율까지 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

• 지능정보연구
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• 제26권2호
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• pp.131-145
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• 2020

산업혁신의 흐름에 발맞추어 다양한 분야에서 활용되고 있는 IoT 기술은 빅데이터의 접목을 통한 새로운 비즈니스 모델의 창출 및 사용자 친화적 서비스 제공의 핵심적인 요소로 부각되고 있다. 사물인터넷이 적용된 디바이스에서 누적된 데이터는 사용자 환경 및 패턴 분석을 통해 맞춤형 지능 시스템을 제공해줄 수 있어 편의 기반 스마트 시스템 구축에 다방면으로 활용되고 있다. 최근에는 이를 공공영역 혁신에 확대 적용하여 CCTV를 활용한 교통 범죄 문제 해결 등 스마트시티, 스마트 교통 등에 활용하고 있다. 그러나 이미지 데이터를 활용하는 기존 연구에서는 개인에 대한 사생활 침해 문제 및 비(非)일반적 상황에서 객체 감지 성능이 저하되는 한계가 있다. 본 연구에 활용된 IoT 디바이스 기반의 센서 데이터는 개인에 대한 식별이 불필요해 사생활 이슈로부터 자유로운 데이터로, 불특정 다수를 위한 지능형 공공서비스 구축에 효과적으로 활용될 수 있다. 대다수의 국민들이 일상적으로 활용하는 도시철도에서의 지능형 보행자 트래킹 시스템에 IoT 기반의 적외선 센서 디바이스를 활용하고자 하였으며 센서로부터 측정된 온도 데이터를 실시간 송출하고, CNN-LSTM(Convolutional Neural Network-Long Short Term Memory) 알고리즘을 활용하여 구간 내 보행 인원의 수를 예측하고자 하였다. 실험 결과 MLP(Multi-Layer Perceptron) 및 LSTM(Long Short-Term Memory), RNN-LSTM(Recurrent Neural Network-Long Short Term Memory)에 비해 제안한 CNN-LSTM 하이브리드 모형이 가장 우수한 예측성능을 보임을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 디바이스 및 모델을 활용하여 그간 개인정보와 관련된 법적 문제로 인해 서비스 제공이 미흡했던 대중교통 내 실시간 모니터링 및 혼잡도 기반의 위기상황 대응 서비스 등 종합적 메트로 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권8호
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• pp.249-256
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• 2010

사람 중간엽 줄기세포(hMSCs)를 초상자성산화철(SPIO)로 표지하여, 체외에서 세포 농도에 따른 신호의 변화를 알아보고, 흰쥐 광 혈전 뇌경색 모델에 이식하여 자기공명영상 기법 중, T2강조영상과 $T2^*$강조영상 그리고 자화강조영상의 줄기세포 검출능을 분석하고, 병리 소견과 비교하고자 하였다. 체외실험은 SPIO(Feridex I.V.$^{(R)}$)로 표지한 줄기세포 $1.56{\times}10^4$, $3.13{\times}10^4$, $6.25{\times}10^4$, $1.25{\times}10^5$, $2.5{\times}10^5$, $5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$, SPIO로 표지 하지 않은 $5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$의 세포를 Control로 준비하여 $0.5m{\ell}$튜브에 담아 T2WI, $T2^*WI$, SWI sequence로 자기공명영상을 얻었다. 체내실험은 8마리의 흰쥐를 대상으로 정수리점(bregma)에서 우측으로 2.5mm, 뒤쪽으로 2.5mm 부위에 광 혈전 뇌경색을 만들고, SPIO-hMSC $2.5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$, $1m{\ell}$을 꼬리 정맥에 주입하여 실험하였다. 자기공명영상은 주입 전과 주입 후 1, 3, 7 그리고, 14일째 T2WI, $T2^*$WI, SWI 영상을 얻고 정량적으로 평가하였다. 자기공명영상검사 후 흰쥐는 조직검사를 위해 희생시켰다. 체외실험 결과 CNR은 SWI, $T2^*WI$, T2WI 순으로의 높게 나왔고, 세포 농도에 따라서는 $2.5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$의 농도에서 가장 높게 나왔다. 체내실험에서 normal, infarction, SPIO 상호간의 CNR을 분석해본 결과 normal-infarction의 CNR은 T2WI가 가장 높게 나왔고, normal-SPIO 그리고 infarction-SPIO에서 CNR은 SWI, $T2^*WI$, T2WI순으로 나왔다. 따라서 흰쥐를 이용한 실험에서 T2WI sequence는 infarction을 잘 표현해 주고, SWI는 SPIO로 표지한 줄기세포를 normal과 infarction으로 부터 잘 구별해 주었다. 현재 임상에서 SWI는 출혈, 석회화 병변등을 쉽게 찾아내는 sequence로 사용 되고 있지만 향후에 줄기세포 치료가 인간의 질병을 치료하는 주요방안으로 자리 잡을 때에도 이식된 줄기 세포를 관찰 할 수 있는 좋은 도구가 될 것으로 기대 된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제17권2호
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• pp.125-131
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• 2005

목 적 : 폐암 환자 중 호흡에 의한 종양의 움직임이 큰 폐 하엽에서 정위적 방사선수술 시 호흡에 의한 종양의 움직임을 감소시키는 방법으로 종양의 움직임이 적은 호흡 주기에서만 방사선을 조사할 수 있는 respiratory gating system을 사용함으로써 그 유용성에 대하여 알아보고자 한다. 대상 및 방법 : 폐 하엽의 정위적 방사선 수술 환자 2명을 대상으로 하였으며, 환자의 복부에 maker block (sensor)을 부착하고 tracking camera와 Real Time Position Management (RPM)를 이용하여 호흡 주기를 측정하면서 1회 호흡주기에서 10 phases로 4D-CT를 촬영하였다. 종양의 위치 변화가 급격하지 않은 호흡주기 (%)의 phases를 치료 phases로 결정하였고, 치료 phases의 CT image를 Maximum Intensity Projection (MIP) 기법으로 재구성 후 volume contouring을 하였다. Set up의 재현성 및 GTV의 위치 변화를 확인하기 위해 치료 전과 치료 중 2회의 4D-CT 촬영을 하였다. 결 과 : GTV의 움직임이 가장 큰 Y(longitudinal)축에서 A환자는 전체 호흡주기($0{\sim}90%$)에서 9.4 mm가 치료 호흡 주기 범위 ($30{\sim}60%$)에서는 2.6 mm로, B환자는 전체 호흡주기 ($0{\sim}90%$)에서 11.7 mm가 치료 호흡주기의 범위($30{\sim}70%$)에서는 2.3 mm로 감소하였다. 2회의 4D-CT 비교 결과 set up의 X, Y, Z축 오차는 모두 3 mm이내였다. 결 론 : 호흡에 의한 종양의 움직임이 큰 폐 하엽에서 정위적 방사선수술 시행 시 respiratory gating system의 사용은 종양의 움직임을 5 mm이내로 감소시킬 수 있어 유용하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권2_2호
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• pp.249-261
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• 2020

다중 플랫폼/센서를 활용한 연안 모니터링은 연안 해양환경 변화와 다양한 재해/재난을 높은 시공간 해상도로 정확하게 이해하기 위한 매우 중요한 수단이다. 하지만 다중 플랫폼과 센서를 복합적으로 이용한 통합 관측 연구는 미비한 실정이고, 통합 관측을 통한 효율성, 융합 한계성 등에 대해 평가된 바 없다. 본 연구에서는 다중 원격탐사 플랫폼/센서를 이용한 모의실험을 통해 통합 관측 방법을 제시하고, 그 효용성과 한계점을 진단하였다. 다양한 해양 재해, 재난을 모사하기 위하여 Rhodamine WT (RWT) 형광염료를 이용하여 통합 현장조사를 수행하였다. 2019년 9월 남해-여수 해역에 형광염료를 주입 후 위성(Kompsat-2/3/3A, Landsat-8 Operational Land Imager (OLI), Sentinel-3 Ocean and Land Colour Instrument (OLCI), GOCI), 무인항공기 (Mavic 2 pro, Inspire 2), 유인항공기 플랫폼을 이용하여 염료 패치의 분포와 이동을 탐지하였다. 형광염료 주입 초기 패치 규모는 2,600 ㎡ 이었고, 약 138분 후 62,000 ㎡ 규모까지 확산되었다. RWT 패치는 처음 주입된 지점으로 부터 점차 남서 방향으로 이동하였고, 이는 현장 모의 실험이 진행되는 동안 조위(고조: 7시 7분(286 cm), 저조: 13시 9분(73 cm))가 점차 낮아짐에 따라 조석이 남동 방향으로 흐르는 것과 유사하였다. 무인항공기 영상은 공간해상도와 시간해상도 측면에서 가장 높은 해상력을 보인 반면 탐지 영역이 가장 좁았다. 위성의 경우 탐지 영역은 넓었지만 재방문 주기가 길기 때문에 운용성 측면에서 타 플랫폼과 비교하여 다소 한계가 있었다. 또한 Sentinel-3 OLCI와 GOCI의 경우 분광해상도와 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)가 가장 높았지만 소규모 형광염료 탐지에는 공간해상도 측면에서 제한적이었다. 유인항공기에 탑재된 초다분광 영상의 경우 분광해상도가 가장 높았지만 이 역시 운용성 측면에서 다소 제한적이었다. 다중 플랫폼 통합관측 연구를 통해 시간과 공간뿐만 아니라 분광 해상력 증가 향상을 확인 가능하였다. 향후 이 연구 결과가 연안 수치모델과 연계된다면 오염 물질의 이동확산 예측이 가능할 것으로 생각되고, 수치모델의 입력 및 검증 자료로 활용하여 모델 정확도 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한핵의학회지
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• 제39권3호
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• pp.174-181
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• 2005

목적: 호흡게이트PET(이하 RGPET)을 이용하여 호흡에 의한 PET영상의 인공산물의 감소 효과를 호흡모형 팬톰을 제작하여 분석하였다. 특히 4D-CT를 시행하여 얻은 동일 호흡위상의 CT영상을 이용하여 RGPET의 감쇠 보정에 이용할 수 있도록 CT영상을 재구성하는 방법을 제시하였다. 대상 및 방법: 반복주기 6초, 진동 폭 26mm의 운동 팬톰에 각각 3 ml syringe와 10, 30 ml의 vial에 18.5 MBq (0.5 mCi) 18-F FDG를 주입한 후, 게이트의 유무에 따라 Discovery ST (GE Medical System, Milwaukee. WU) PET-CT 스캐너를 사용하여 PET/CT스캔을 시행하였다. 이때 호흡추적장치로는 적외선 CCD카메라 방식의 Real-Time Position Management (Varian Medical Systems, Palo Alto, CA)을 사용하였다. 호흡게이트PET 및 4D-CT스캔은 10% 호흡위상백분위 별로 총 10세트의 영상을 각각 획득하였다. 이와 같이 운동주기를 10개의 소 구간으로 분할하여 얻은 PET과 CT영상으로부터 각 물체의 위치를 분석하였고, 물체의 크기에 따른 운동 인공산물의 크기와 PET 계수 값의 감소간의 상관관계를 분석하였다. 결과: RGPET과 4D-CT상에서 물체의 중심위치를 호흡위상별로 분석한 결과, 오차범위 내에서 실제 위치와 잘 일치하였다. 게이트를 시행하지 않은 PET에서 관측된 물체의 크기는 상대적 운동크기에 비례하여 증가하여, 운동범위가 물체 크기의 2배가 되면 부피를 2.5배 가량 과대 평가하였다. 반면, 최대 uptake수치는 50% 가량 줄었다. 결론: RGPET을 통해 PET영상에서 나타나는 호흡으로 인한 인공산물의 대부분을 제거할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 4D-CT스캔을 통해 획득한 동일위상의 CT 영상을 이용하여 보다 정확한 감쇠 보정 및 영상융합 결과를 얻었다.

• 핵의학기술
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• 제16권1호
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• pp.17-26
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• 2012

[목적] 본 연구는 화학적으로 안정된 $^{99m}Tc$-HMPAO (d, l-hexamethylpropylene amine oxime) 방사성 의약품을 사용한 환자 가운데 뇌조직 추출률이 떨어져 영상의 질이 저하되었던 환자를 대상으로 $^{99m}Tc$-HMPAO 방사성 의약품 외의 요인으로 뇌조직 추출률에 변화가 일어나는 요인을 알아보고자 한다. [대상 및 방법] 2010년 1월부터 2010년 12월까지 대뇌경색(Cerebral infarction, CI)에 의한 $^{99m}Tc$-HMPAO 뇌혈류 SPECT 검사를 시행한 환자 272명 가운데 뇌조직 추출률이 떨어졌던 환자 23명(연령 $55.3{\pm}9$세, 남 21명, 여 3명)을 대상으로 하였다. 대상환자는 정상 뇌조직 추출률을 보인 환자와 검사를 동시에 진행하여 같은 $^{99m}Tc$-HMPAO 방사성의약품을 사용함으로써 화학적 안전성을 확인하였다. 대상환자의 연령, 성별, 혈압, 당뇨 수치, 검사 시 사용 약물, 검사시 환자상태, 과거 검사 시 CT/MRI 조영제 부작용 이력, 과거 SPECT 검사를 시행한 환자의 전과 후 검사 영상을 비교하여 뇌조직 추출률에 영향을 미치는 요인과의 상관관계를 분석하였다. [결과] 다중선형회귀분석(Multiple Linear Regression)의 결과, 성별 및 전, 후 검사 영상을 제외한 6가지 사항에서는 특이한 상관관계를 발견할 수 없었다($p$>0.05). 남성 91.3%, 여성 8.7%로 남성이 여성보다 뇌조직 추출률이 떨어졌다고 보인다. 비모수 검증을 이용한 전과 후 검사 영상에서는 유의미한 차이를 나타내지 않았다($p$>0.05). 결과적으로 전과 후 검사 영상에서 비슷한 뇌조직 추출률을 나타냈으며 환자 개인에 따라 뇌조직 추출률에 변화가 있음을 확인하였다. [결론] 화학적으로 안정된 $^{99m}Tc$-HMPAO 방사성 의약품의 사용도 환자의 개인적인 특성 및 체질에 따라서 뇌조직 추출률이 떨어지는 유의한 요인임을 확인하였다. 앞선 $^{99m}Tc$-HMPAO 뇌혈류 SPECT 관련 논문을 참고할 때 뇌혈관 질환 중 측부 순환로에 의한 요인이 추측되지만, 환자에 따라 뇌조직 추출률이 떨어지는 정확한 요인은 알 수 없었다. 그러나 $^{99m}Tc$-HMPAO SPECT 검사가 뇌질환에 따른 경과 추적에 유용한 검사이며 추적 검사 시 뇌조직 추출률이 떨어지는 환자에 대한 정보를 검사에 반영하여 정확한 검사와 판독에 도움을 줄 것으로 생각한다.

• 지능정보연구
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• 제19권2호
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• pp.177-189
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• 2013

스마트교육에서 디지털교과서의 역할은 학습자와 대면하는 교육미디어로써 그 중요성은 재론의 여지없다. 이러한 디지털교과서는 학습자의 편의와 더불어 교수자, 콘텐츠 제작자, 유통업자를 위하여 표준화되어야 활성화되고 산업화될 수 있다. 본 연구에서는 다음과 같은 3가지 목표를 지향하는 디지털교과서 표준화 방안을 모색한다. (1) 디지털교과서는 온-오프 수업을 모두 지원하는 혼합학습 매체의 역할을 해야 하며, 특별한 전용뷰어 없이 표준을 준수하는 모든 EPUB 뷰어에서 실행가능 해야 하며, 기존의 이러닝 학습 콘텐츠와 학습관리시스템를 활용할 수 있도록 하며, 디지털 교과서를 사용하는 학습자의 정보를 추적 관리할 수 있는 트랙킹기능이 있으면서도, 오프라인 동안의 정보를 축적하여 서버와 통신할 수 있는 기능도 필요하다. 디지털교과서의 표준으로서 EPUB을 고려하는 이유는 디지털교과서가 책의 형태를 가져야 하는데 이를 위해서 따로 표준을 정할 필요가 없으며, EPUB 표준을 채택함으로써 풍부한 콘텐츠, 유통구조, 산업기반을 활용할 수 있기 때문이다. (2) 디지털교과서는 오픈소스를 적극 활용하여 저비용으로 현재 사용가능한 서비스를 구성하여 표준과 더불어 실제 실행 가능한 프로그램으로 제시되어야 하며, 관련 학습 콘텐츠가 오픈마켓의 형태로 운영될 수 있어야 한다. (3) 디지털교과서는 학습자에게 적절한 학습 피드백을 제공하기 위하여 모든 학습활동 정보를 축적하고 관리될 수 있는 인프라를 표준에 따라 구축하여 교육 빅데이터 처리의 기반을 제공하여야 한다. 이북 표준인 EPUB 3.0을 기반으로 하는 오픈 디지털교과서는 (1) 학습활동 정보를 기록하고 (2) 이 학습활동 지원을 위한 서버와 통신하여야 한다. 현재 표준으로 정해져 있지 않은 이북의 기록과 통신 기능을 EPUB 3.0의 JavaScript로 구현하여 현재 EPUB 3.0 뷰어에서도 활용하면서 이를 차세대 이북 표준 또는 교육을 위한 이북 표준(EPUB 3.0 for education)으로 제안하여 향후 제정된 표준 이북 뷰어에서는 JavaScript없이도 처리되도록 하는 전략이 필요하다. 향후 연구는 제안한 오픈 디지털교과서 표준에 의한 오픈소스 프로그램을 개발하고, 개발된 오픈 디지털교과서의 학습활동정보를 활용한 새로운 교육서비스 방안(교육 빅데이터 활용방안 포함)을 제시하는 것이다.