3차원 연골 광간섭 단층촬영 이미지들에 대한 영상 재구성 알고리듬 연구

호동수,김이화,김용민,김법민,Ho, Dong-Su,Kim, Ee-Hwa,Kim, Yong-Min,Kim, Beop-Min Korean Society of Medical Physics 2009 의학물리 Vol.20 No.2

최근에 광간섭 단층촬영은 생물학적 조직을 비 침습적으로 이미지를 얻는데 많이 사용되고 있다. 그러나, 광간섭 단층촬영은 노이즈 때문에 해석하는데 아직까지는 어려움을 갖고 있다. 본 논문에서는 인체와 토끼의 연골 이미지들의 이미지에서 잡음을 제거하는 다양한 영상처리 기술을 적용해 보았다. 또한 광간섭 단층촬영으로 얻은 이미지들을 영상 분할 방법을 통해 얻고자 하는 부위를 구별 하였으며 대부분의 이미지들이 영상분할 알고리즘에 적합함을 볼 수 있었다. 그리고, 광간섭 단층영상에 적합한 영상분할 방법을 선택한 후 영상을 재구성 하였다. 광간섭 단층촬영은 작은 깊이와 거리에 제한을 가지고 있기 때문에 영상처리장치에 단점을 가지고 있다. 광간섭 이미지가 매우 작은 공간에서 이루어 짐으로 같은 지역의 영상을 재구성 하기는 어려운 점이 있다. 그래서, 광간섭 단층영상 재구성을 할 때 좋은 매칭 알고리즘 방법이 필요하다. 본 논문에서는 챔퍼 매칭 알고리즘을 사용하여 재구성 하였다. 본 연구에서는 OCT 연골 이미지를 얻어 노이즈 제거, 영상 분할, 3D 광간섭 단층 영상을 재구성 할 수 있었다. Recently, optical coherence tomography (OCT) has demonstrated considerable promise for the noninvasive assessment of biological tissues. However, OCT images difficult to analyze due to speckle noise. In this paper, we tested various image processing techniques for speckle removal of human and rabbit cartilage OCT images. Also, we distinguished the images which get with methods of image segmentation for OCT images, and found the most suitable method for segmenting an image. And, we selected image segmentation suitable for OCT before image reconstruction. OCT was a weak point to system design and image processing. It was a limit owing to measure small a distance and depth size. So, good edge matching algorithms are important for image reconstruction. This paper presents such an algorithm, the chamfer matching algorithm. It is made of background for 3D image reconstruction. The purpose of this paper is to describe good image processing techniques for speckle removal, image segmentation, and the 3D reconstruction of cartilage OCT images.

의료 영상을 이용한 인체 역학적 구조물 특징 추출 및 영상 분할

호동수,김성현,김도일,서태석,최보영,김의녕,이진희,이형구 한국의학물리학회 2004 의학물리 Vol.15 No.2

We tried to build human models based on medical images of live Korean, instead of using standard data of human body structures. Characteristics of mechanical structures of human bodies were obtained from medical images such as CT and MR images. For each constitutional part of mechanical structures CT images were analyzed in terms of gray levels and MR images were analyzed in terms of pulse sequence. Characteristic features of various mechanical structures were extracted from the analyses. Based on the characteristics of each structuring element we peformed image segmentation on CT and MR images. We delineated bones, muscles, ligaments and tendons from CT and MR images using image segmentation or manual drawing. For the image segmentation we compared the edge detection method, region growing method and intensity threshold method and applied an optimal compound of these methods for the best segmentation results. Segmented mechanical structures of the head/neck part were three dimensionally reconstructed. 인체에 대한 표준데이터를 사용하지 않고 실제 한국인의 의료 영상 데이터를 사용하여 인체 모델을 만들고자 하였다. 먼저 CT와 MRI를 통해 획득한 인체의 의료영상에 대한 특징을 분석하였다. 인체의 해부학적인 구성요소에 대해 CT는 gray level로 MR 영상은 펄스시퀀스 별로 분석하여 특징을 추출하였다. 해부학적 구성요소의 특징을 바탕으로 인체 각 부위별로 영상을 얻기 위해 CT와 MR 영상에 대해 영상분할을 수행하였다. 인체의 부위 중 특히 인체의 네 가지 인체 역학적 구조물인 골조직, 근육, 인대, 건 부위를 CT와 MR 영상을 이용하여 구별하였다. 이미지 분할 방법에는 일반적으로 많이 사용되고 있는 경계선 검출(Edge detection), 영역 선택(Region Growing), 문턱치(Intensity Threshold) 방법 등을 선택하여 인체별로 가장 적합한 알고리듬을 적용시켰다. Head/Neck 부위에 대한 영상 분할 결과를 인체 역학적 구성요소별로 3차원 영상으로 재구성하였다.

Optical Skin-fat Thickness Measurement Using Miniaturized Chip LEDs: A Preliminary Human Study

호동수,김예화,황인덕,신건수,오정택,김법민 한국광학회 2009 Current Optics and Photonics Vol.13 No.3

We tested the feasibility of measuring fat thickness using a miniaturized chip LED sensor module, testing 12 healthy female subjects. The module consisted of a single detector and four sources at four different source-detector distances (SD). A segmental curve-fitting procedure was applied, using an empirical algorithm obtained by Monte-Carlo simulation, and fat thicknesses were estimated. These thicknesses were compared to computed-tomography (CT) results; the correlation coefficient between CT and optical measurements was 0.932 for bicep sites. The mean percentage error between the two measurements was 13.12%. We conclude that fat thickness can be efficiently measured using the simple sensor module.

주파수 영역 확산광 단층촬영 장치를 이용한 광 팬텀 및 인체조직의 광 계수 측정

호동수,권기운,엄기윤,이승덕,김법민,Ho, Dong-Su,Kwon, Ki-Woon,Eom, Gi-Yun,Lee, Seung-Duk,Kim, Beop-Min 대한의용생체공학회 2007 의공학회지 Vol.28 No.2

Diffuse optical tomography (DOT) is a relatively new medical imaging modality which uses near infrared light to image large-sized tissues noninvasively. We constructed a frequency-domain DOT system to measure the optical properties of optical phantoms and human tissues. The FD-DOT uses the intensity-modulated infrared light source that illuminates the biological tissues. The phase shift and modulation changes at each detector site are separately processed to measure the optical properties. The absorption and scattering coefficients are separately estimated using inverse algorithms.

X선 스펙트럼 모델을 이용한 DR 화소값과 디텍터 흡수에너지의 관계에 대한 정량적 분석

김도일,김성현,호동수,최보영,서태석,이재문,이형구,Kim Do-Il,Kim Sung-Hyun,Ho Dong-Su,Choe Bo-young,Suh Tae-Suk,Lee Jae-Mun,Lee Hyoung-Koo 한국의학물리학회 2004 의학물리 Vol.15 No.4

현재 평판 디텍터를 이용한 디지털 방사선 촬영기술은 방사선 진단 기술 분야에 있어서 매우 중요하고 유용하게 사용되고 있다. 비정질 실리콘 광센서를 사용하는 디지털 방사선 촬영기에는 흡수되는 방사선 에너지를 가시광선으로 변환하는 신틸레이터로 보통 CsI(TI)를 사용한다. 신틸레이터에서 만들어진 가시광선은 이차원 평면으로 구성된 비정실 실리콘 광 다이오드에서 전기적 신호로 전환된다. 좋은 질의 영상을 얻기 위해서는 디지털 방사선 촬영기(Digital Radiography, DR) 디텍터의 방사선에 대한 세부적인 특성 연구가 필수적이다. 이러한 이유로 조사선량과 디지털 방사선 촬영기의 신호의 관계에 대해서 많은 연구가 이루어졌지만 현재까지의 연구에서는 고정된 관전압의 조건에서 두 변수의 관계에 대한 연구가 이루어졌다. 이에 본 연구에서는 X선 스펙트럼 모델인 SPEC-78을 사용하여 조사선량 대신 디텍터에 흡수되는 에너지와 디지털 방사선 촬영기의 신호와의 관계를 규명하였다. SPEC-78의 주요 입력변수인 X-ray 튜브의 고유 필터 값을 구하기 위해 조사선량을 측정하여 계산한 조사선량과 비교하였다. 물질에 흡수되는 X-ray의 에너지를 계산하는 알고리즘을 상정하여 디텍터에 흡수되는 에너지를 계산하고 다양한 조건에서 실제 X선 영상의 화소값을 획득하였다. 두변수의 관계를 이용해 특성곡선을 얻었으며 이 결과를 검증하기 위해서 물과 알루미늄으로 제작된 팬텀을 이용하였다. 다양한 조건에서 팬텀 영상의 화소값을 측정하였고 특성곡선과 비교하였다 이러한 과정으로 진행된 연구의 결과로 디텍터에 흡수되는 에너지와 디지털 방사선 촬영기의 신호는 거의 선형적임을 알 수 있었다. 또한 팬텀을 이용한 실험에서도 산란된 광자의 영향으로 유발된 약간의 오차에도 불구하고 측정되어진 화소값은 특성곡선과 잘 일치하였다 본 연구를 통해 규명되어진 두 변수의 관계는 예상과 거의 일치하였지만 산란선에 대한 부분은 흡수에너지 계산 알고리즘에서 빠져있어 더 연구가 되어야 할 부분이다. 본 연구를 통해 얻어진 자료들은 디지털 방사선 촬영기의 전처리 과정에 있어서 중요한 정보를 제공할 수 있을 것이라 생각된다. Flat panel based digital radiography (DR) systems have recently become useful and important in the field of diagnostic radiology. For DRs with amorphous silicon photosensors, CsI(TI) is normally used as the scintillator, which produces visible light corresponding to the absorbed radiation energy. The visible light photons are converted into electric signal in the amorphous silicon photodiodes which constitute a two dimensional array. In order to produce good quality images, detailed behaviors of DR detectors to radiation must be studied. The relationship between air exposure and the DR outputs has been investigated in many studies. But this relationship was investigated under the condition of the fixed tube voltage. In this study, we investigated the relationship between the DR outputs and X-ray in terms of the absorbed energy in the detector rather than the air exposure using SPEC-l8, an X-ray energy spectrum model. Measured exposure was compared with calculated exposure for obtaining the inherent filtration that is a important input variable of SPEC-l8. The absorbed energy in the detector was calculated using algorithm of calculating the absorbed energy in the material and pixel values of real images under various conditions was obtained. The characteristic curve was obtained using the relationship of two parameter and the results were verified using phantoms made of water and aluminum. The pixel values of the phantom image were estimated and compared with the characteristic curve under various conditions. It was found that the relationship between the DR outputs and the absorbed energy in the detector was almost linear. In a experiment using the phantoms, the estimated pixel values agreed with the characteristic curve, although the effect of scattered photons introduced some errors. However, effect of a scattered X-ray must be studied because it was not included in the calculation algorithm. The result of this study can provide useful information about a pre-processing of digital radiography.

연교승마탕(連翹升麻湯)이 함유된 한방화장품이 아토피 피부염에 미치는 임상 연구

김성호,윤대철,김희택,호동수,윤경섭,Kim, Sung-Ho,Yun, Dae-Chul,Kim, Hee-Taek,Ho, Dong-Su,Yoon, Kyung-Sup 대한한방안이비인후피부과학회 2008 한방안이비인후피부과학회지 Vol.21 No.2

Objective : This clinical research was conducted to test patients with Atopic Dermatitis by external application with Yeongyuseungmatang in cosmetics. Methods : We gave scores to 33 patients who visited the Dept. of Oriental Medical Opthalmology & Otolaryngology & Dermatology of Semyung Jecheon Oriental Medical Hospital from April 17th, 2008 to June 12th. Seventeen patients were treated with Yeongyuseungmatang(Experimental group) and sixteen patients were treated with Atopico skin care cream(Control group) for 4weeks. We observed change of total IgE, eosinophil count, Skin Temperature, Transepidermal Water Loss(TEWL), Skin Hydration and Skin pH. Also Clinic Index of Atopic Dermatitis(SCORAD Index) and global assesment of efficacy were used to evaluate the effects of Yeongyuseungmatang. Statistical analysis was performed by using frequency analysis and descriptive analysis. Statistical significance was achieved if the probability was less than 5%(p<0.05). Results : 1. After 4 weeks of external application treatment, SCORAD Index in Yeongyuseungmatang was significant statistically decreased compared with control group. 2. After 4 weeks of external application treatment, eosinophil count in Yeongyuseungmatang was significant statistically decreased compared with control group but total IgE was very increased both Yeongyuseungmatang and control group. 3. Statistically, Yeongyuseungmatang and control group didn't showed significant effect on Skin Temperature was measured by Thermometer SM815. 4. Transepidermal Water Loss(TEWL) in Yeongyuseungmatang was significant statistically decreased compared with control group measured by Tewameter TM300. 5. Skin Hydration in Yeongyuseungmatang was significant statistically increased compared with control group measured by Corneometer CM825. 6. Statistically, Yeongyuseungmatang and control group didn't showed significant effect on Skin pH was measured by Skin-pH-Meter PH905. 7. After 4 weeks of external application treatment, Yeongyuseungmatang showed significant effect on global assesment of efficacy. Conclusion : Considering the above results, we can speculate that cosmetics with Yeongyuseungmatang has some therapeutical effects in mitigating the symptoms of atopic dermatitis.

아토피 피부염 환자에서 黃連解毒湯이 함유된 한방화장품에 대한 임상 연구

윤대철(Dae Chul Yun),김희택(Hee Taek Kim),김이화(Ee Hwa Kim),호동수(Dong Su Ho) 한의병리학회 2008 동의생리병리학회지 Vol.22 No.6