PET/CT에서 Pitch와 Rotation Time의 변화를 이용한 능동적인 프로토콜 사용에 대한 연구

장의순,곽인석,박선명,최춘기,이혁,김수영,최성욱,Jang, Eui Sun,Kwak, In Suk,Park, Sun Myung,Choi, Choon Ki,Lee, Hyuk,Kim, Soo Young,Choi, Sung Wook 대한핵의학기술학회 2013 핵의학 기술 Vol.17 No.2

PET/CT검사에서 CT촬영조건의 변화는 영상의 화질 및 환자가 받는 피폭선량에 영향을 미친다. 본 연구는 CT 매개 변수 중 Pitch와 X-선관 회전시간 변화에 따른 선량대비 CT 영상의 질과 이로 인해 PET상에서 SUV에 미치는 영향을 비교 평가하고자 하였다. Discovery STe PET/CT 장비를 이용하여 영상을 획득하였다. QA Phantom과 AAPM Phantom을 이용한 CT 영상 획득 시 Pitch는 0.562, 0.938, 1.375, 1.75:1로 4단계, X-선관 회전시간은 0.5에서 1.0까지 0.1초씩 증가시켜 6단계로 나누어 총 24개 조합을 적용한 영상을 각각 획득하였다. PET 영상은 $^{18}F-FDG$ 5.3 kBq/mL가 채워진 1994 NEMA PET Phantom을 이용하여 프레임당 2분 30초의 방출영상을 획득하였다. 각 조합의 CT 영상에 관심영역을 설정하고 CT number의 표준편차를 측정하였다. 동일한 영상에서 DLP변화에 따른 영상잡음의 예측값을 계산하여 예측값 대비 실측값의 비율을 구해 선량대비 영상잡음 효과를 비교하는 척도로 사용하였다. AAPM Phantom 영상에서 1.0 mm까지 식별이 가능한 지 확인하였다. NEMA PET Phantom의 방출영상에 관심영 역을 설정하고 SUV를 비교 평가하였다. Pitch가 0.562, 0.938, 1.375, 1.75:1로 변화할 때 영상잡음 효과는 QA Phantom에서 1.00, 1.03, 1.01, 0.96, AAPM Phantom에서 1.00, 1.04, 1.02, 0.97로 측정되었다. 회전시간의 증가에 따른 경우 QA Phantom에서 0.99, 1.02, 1.00, 1.00, 0.99, 0.99이었고, AAPM Phantom에서 1.01, 1.01, 0.99, 1.01, 1.01, 1.01로 SPSS Ver. 18을 이용하여 상관관계를 분석한 결과 피어슨 상관계수는 -0.059로 나타났다. 공간분해능에 대한 평가는 24개의 조합 모두에서 1.0 mm까지 육안으로 구별이 가능하였다. SUV의 경우 평균 SUV는 모든 조합에서 1.1로 모두 동일한 값을 나타내었다. Pitch 변화에 따른 CT 영상 평가에서 1.75:1을 적용 시 선량대비 가장 적은 영상잡음 효과를 보이며 공간분해능과 SUV에는 영향을 미치지 않는다. 그러나 회전시간 변화가 영상에 미치는 영향에는 유의한 차이가 없음을 알 수 있다. 결과에서와 같이 각 장비에 따른 선량대비 영상잡음이 적은 Pitch를 사용하고 환자의 체격에 따른 적절한 X-선관 회전시간을 이용한다면 환자의 피폭선량을 줄이면서 최적의 화질을 얻을 수 있는 프로토콜을 구성하는데 도움이 될 것이라 사료된다. Purpose: The Change of CT exposure condition have a effect on image quality and patient exposure dose. In this study, we evaluated effect CT image quality and SUV when CT parameters (Pitch, Rotation time) were changed. Materials and Methods: Discovery Ste (GE, USA) was used as a PET/CT scanner. Using GE QA Phantom and AAPM CT Performance Phantom for evaluate Noise of CT image. Images are acquired by using 24 combinations that four stages pitch (0.562, 0.938, 1.375, 1.75:1) and six stages X-ray tube rotation time (0.5s-1.0s). PET images are acquired using 1994 NEMA PET Phantom ($^{18}F-FDG$ 5.3 kBq/mL, 2.5 min/frame). For noise test, noise are evaluated by standard deviation of each image's CT numbers. And then we used expectation noise according to change of DLP (Dose Length Product) to experimental noise ratio for index of effectiveness. For spatial resolution test, we confirmed that it is possible to identify to 1.0 mm size of the holes at the AAPM CT Performance Phantom. Finally we evaluated each 24 image's SUV. Results: Noise efficiency were 1.00, 1.03, 1.01, 0.96 and 1.00, 1.04, 1.02, 0.97 when pitch changes at the QA Phantom and AAPM Phantom. In case of X-ray tube rotation time changes, 0.99, 1.02, 1.00, 1.00, 0.99, 0.99 and 1.01, 1.01, 0.99, 1.01, 1.01, 1.01 at the QA Phantom and AAPM Phantom. We could identify 1.0 mm size of the holes all 24 images. Also, there were no significant change of SUV and all image's average SUV were 1.1. Conclusion: 1.75:1 pitch is the most effective value at the CT image evaluation according to pitch change and It doesn't affect to the spatial resolution and SUV. However, the change of rotation time doesn't affect anything. So, we recommend to use the effective pitch like 1.75:1 and adequate X-ray tube rotation time according to patient size.

바이오 물질 분석을 위한 금속 나노입자를 이용한 SERS 분석 연구동향

장의순(Eue-Soon Jang) 한국세라믹학회 2019 세라미스트 Vol.22 No.3

Surface enhanced Raman scattering (SERS) was first discovered in 1974 by an unexpected Raman signal increase from Pyridine adsorbed on rough Ag electrode surfaces by the M. Fleishmann group. 1) M. Moskovits group suggested that this phenomenon could be caused by surface plasmon resonance (SPR), which is a collective oscillation of free electrons at the surface of metal nanostructures by an external light source. 2-14) After about 40 years, the SERS study has attracted great attention as a biomolecule analysis technology, and more than 2500 new papers and 500 review papers related to SERS topic have been published each year in recently. 15) The advantages of biomaterials analysis using SERS are as follows; ① Molecular level analysis is possible based on unique fingerprint information of biomolecule, 16-20) ② There is no photo-bleaching effect of the Raman reporters, allowing long-term monitoring of biomaterials compared to fluorescence microscopy, ③ SERS peak bandwidth is approximately 10 to 100 times narrower than fluorescence emission from organic phosphor or quantum dot, resulting in higher analysis accuracy, 21), 22) ④ Single excitation wavelength allows analysis of various biomaterials, ⑤ By utilizing near-infrared (NIR) SERSactivated nanostructures and NIR excitation lasers, auto-fluorescence noise in the visible wavelength range can be avoided from in vivo experiment and light damage in living cells can be minimized compared to visible lasers, ⑥ The weak Raman signal of the water molecule makes it easy to analyze biomaterials in aqueous solutions. For this reason, SERS is attracting attention as a next-generation non-invasive medical diagnostic device as well as substance analysis. In this review, the principles of SERS and various biomaterial analysis principles using SERS analysis will be introduced through recent research papers.

광촉매 활성이 우수한 판상형 ZnO 결정의 대용량 합성

김다정,김보미,조아라,심규동,한효원,노경현,장의순,Kim, Da-Jung,Kim, Bo-Mi,Joe, Ara,Shim, Kyu-Dong,Han, Hyo-Won,Noh, Gyung-Hyun,Jang, Eue-Soon 대한화학회 2015 대한화학회지 Vol.59 No.2

결정핵-매개 소프트-용액 방법을 이용하여 판상형 ZnO 나노입자를 합성하였다. 합성된 판상형 ZnO 나노입자는 많은 결함이 존재하는 (0001)면이 발달하여 상업적인 ZnO 나노입자 보다 광촉매 특성이 우수하였다. 또한, 판상형 ZnO 나노입자의 세포독성이 실리카 코팅을 통해 감소함을 확인하였다. 마지막으로 판상형 ZnO를 합성하는데 필요한 성장용액의 다양한 시약 조건들을 변화시키면서 상업적인 적용이 가능한 수백 그램 스케일로 대량합성 하는데 처음으로 성공하였다. ZnO nanoplates were prepared by seed-mediated soft-solution process. Photocatalytic property of ZnO nanoplates was superior to that of conventional ZnO nanoparticles owing to the enhanced (0001) plane with large defect sites. In addition, we found that silica coating method could provide to reduce cytotoxicity of ZnO nanoplates. Finally, we have successfully synthesized for the first time large-scale synthesis of plate-type ZnO as few hundreds gram scale for industrial applications through controlling various reagents of growth solution.

경피내 약물전달을 위한 플라즈모닉 광열 패치 기술개발 연구

한효원(Hyo Won Han),조아라(ARa Jo),임유라(Yu Ra Lim),장의순(Eue-Soon Jang) 한국통신학회 2020 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.8

기포제 혼입 경량모르타르의 압축강도 특성에 관한 실험적 연구

유병일(Yoo, Byung Il),이성복(Lee Sung Bok),장의순(Jang, Ui Soon),이한승(Lee, Han Seung),연규봉(Yeon, Gyu Bong),배규웅(Bae, Kyu Woong) 한국콘크리트학회 2004 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2004 No.5

금 나노입자의 광열효과를 이용한 온열화장품 개발

이재열 ( Jae-yeul Lee ),김보미 ( Bo-mi Kim ),박세호 ( Se-ho Park ),최요한 ( Yo-han Choi ),심규동 ( Kyu-dong Shim ),문성배 ( Sung-bae Moon ),장의순 ( Eue-soon Jang ),양선아 ( Seun-ah Yang ),지광환 ( Kwang-hwan Jhee ) 대한화장품학회 2015 대한화장품학회지 Vol.41 No.1

나노입자의 응용은 1970년대부터 발전되어 왔다. 금속 나노입자에 빛을 조사하면 나노입자 표면에서 플라즈몬 공명(SPR, surface plasmon resonance)을 일으킨다. SPR 효과는 금속표면에 입사한 빛에너지에 의해 전자가 여기하며 공명을 일으켜 진동을 발생시키는 현상을 말한다. 여기 된 전자들이 금속원자들과 충돌을 일으키며 열에너지로 전환될 수 있는데 이를 금속의 광열효과(photothermal effect)라고 한다. 우리는 광열 효과를 이용하여 온열 화장품의 개발 가능성을 제시하고자 한다. 온열 화장품의 개발을 위해 생체 독성이 적은 금 나노입자를 선택하여 광열 효과에 있어서의 세포 생체적합성과 열효율을 살펴보았다. 금 나노입자의 합성 상태는 금 나노입자가 갖는 독특한 흡광 스펙트럼으로 확인하였으며, 금 나노입자의 농도는 원자 흡광분석기로 측정하였다. 세포의 독성평가는 MTT assay와 이중 염색법을 사용하였으며, 금 나노입자의 광열 효과는 제논 램프를 광원으로 하여 금 나노입자의 농도의 증가에 따른 광열 효과증대를 적외선-열화상 카메라로 확인하였다. 금 나노입자의 광열 효과를 온열 화장품에 적용한다면 한대 지방의 기후, 또는 겨울철에 태양 에너지를 열에너지로 전환시켜 피부에 손실된 열을 공급, 피부온도 유지에 도움이 되고 피부건강에 긍정적 효과를 주리라 사료된다. Many applications of nanoparticles have been developed since 1970s. Surface plasmon resonance (SPR) effect can be generated at the surface of nanoparticles by illumination. SPR is the resonant oscillation of conduction electrons at the surface material stimulated by incident light. The collisions between excited electrons and metal atoms can cause the production of thermal energy (photothermal effect). Here, we presented the development of thermo-cosmetics using photothermal effect of gold nanoparticles. Gold nanoparticles (GNPs) were chosen for it’s low toxicity. We also and investigated the cell biocompatibility and heating effectiveness for photothermal effect of GNPs. Synthesized GNPs were verified by UV-vis spectrophotometer, where GNP has a characteristic absorbance spectrum. Concentration of GNP was measured by atomic absorption analyzer. The cytotoxicity was confirmed by MTT assay and double staining assay. Photothermal effect of GNP was demonstrated by the thermal increasing properties depending on GNP concentration, which was taken by an IR-thermal camera with a xenon lamp as the light source. If the thermal effect of GNP is applied for thermo-cosmetics, it can supply heat to skin by converting solar energy into thermal energy. Thus, cosmetics contain ing GNPs can provide benefits to people in the cold region or winter season for maintaining skin temperature, which lead to a positive effect on skin health.