압력 인가 장치의 품질관리를 위한 변위 수용이 가능한 압력 측정용 지그의 유효성 평가

문창수,전성철,노시철,Mun, Chang-Su,Jun, Sung-Chul,Noh, Si-Cheol 한국융합신호처리학회 2020 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.21 No.2

최근 치과 시술을 위한 국소마취 시 시술자의 피로감을 줄이고 수동 마취기의 단점을 보완한 다양한 전동형 마취액 주입기가 개발되어 임상에서 사용되고 있다. 이러한 전동형 마취액 주입기기에서는 약물 주입을 위한 압력을 정확하고 일정하게 전달하는 것이 매우 중요한 성능 요소이다. 이러한 전달 압력의 정확성을 평가하기 위하여 로드셀을 이용한 소형의 압력계가 많이 사용되는데, 로드셀 내부의 탄성체가 충분한 변위를 수용할 수 없는 경우가 있어 압력 성능 평가 시 오차를 발생시킬 수도 있다. 이에 본 연구에서는 로드셀 방식의 압력측정기를 이용하여 압력 제어형 압력 인가 장치의 성능을 평가할 때 사용 가능한 비교적 큰 변위 수용이 가능한 실리콘-크롬강(Si-Cr강) 스프링 지그를 제안하였으며 유효성을 평가하였다. 제안된 스프링 지그의 압력 전달률과 상용의 치과용 마취액 주입장치를 이용한 반복 측정 결과, 스프링 지그 사용 시 보다 안정적인 결과를 얻을 수 있었으며, 비정상적으로 높게 측정되는 빈도가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. Recently, a variety of electric anesthetics devices have been developed and used in clinical practice to reduce the fatigue of the operator during local anesthesia for dental procedures and to compensate for the disadvantages of manual anesthesia device. In this electric anesthesia injection device, the accurate and constant delivery of pressure for drug infusion is a very important performance factor. In order to evaluate the accuracy of the transfer pressure, a small pressure gauge using a load cell is often used, but since the elastic body inside the load cell may not be able to accommodate a sufficient displacement, an error may occur when evaluating pressure performance. For these reasons, in this study, we proposed and evaluated a silicon-chrome steel (Si-Cr steel) spring jig that can accommodate relatively large displacements that can be used when evaluating the performance of a pressure-controlled pressure application device using a load cell type pressure gauge. As a result of the pressure transmissibility test and repeated measurement results using a commercial dental anesthesia injection device, a more stable result was obtained when using a spring jig, and it was confirmed that the frequency of abnormally high measurement was reduced.

약물 이송기능을 갖는 복합구조 초음파 변환기 어셈블리 개발에 관한 연구

노시철(Si-Cheol Noh),김주영(Ju-Young Kim),유병철(Byeong-Cheol Yoo),정봉재(Bong-Jae Jung) 한국방사선학회 2017 한국방사선학회 논문지 Vol.11 No.5

대표적인 저강도 초음파 자극 기술인 음파영동은 초음파의 물리적 진동과 온열 효과를 이용하여 약물을 인체 표피 내부로 전달시키는 기법이다. 음파영동법은 치료 약물 전달의 효율을 높일 수 있으며, 인슐린이나 지질 등 분자 크기가 비교적 큰 약물의 전달에도 효과적이라는 장점을 갖는다. 본 연구에서는 효율적인 음파영동 치료를 위하여 대면적 단일 진동소자와 치료 부위에 약물 이송 기능을 갖는 복합 구조 초음파 변환기 어셈블리를 제안하였다. 또한, 치료 부위의 온도를 상승 및 유지시킬 수 있는 변환기 어셈블리 구조를 제안하고 유효성을 평가하였다. 본 연구에서 제안된 변환기 어셈블리는 지속적으로 정량의 약물을 제공하고, 가온을 통하여 약물 전달을 보조함으로써 초음파를 이용한 음파영동 시술의 효율을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. The sonophoresis, a representative low-intensity ultrasonic therapy, is a technique for delivering the drugs into the epidermis, dermis and skin appendages by using physical vibration and heat effects of the ultrasonic waves. Sonophoresis could increases the delivering and absorption efficiency of the drugs usually consisting of hydrophilic molecules and macromolecules. In addition, it has the advantage of being effective in delivering drugs with relatively large molecular sizes such as insulin or lipid. In this study, we proposed a multi-structure ultrasonic transducer assembly with a large-size single piezoelectric element and a drug delivery function at the treatment site for efficient sonophoresis treatment. Futhermore, a transducer assembly structure capable of raising and maintaining the temperature of the treatment site was proposed and evaluated for effectiveness. The transducer assembly proposed in this study is expected to improve the efficiency of sonophoresis by providing a constant amount of drug, and assisting drug delivery through heating the treatment site.

기포군 영상분석을 통한 초음파 캐비테이션 현상의 변화 관찰

노시철 ( Si Cheol Noh ),김주영 ( Ju Young Kim ),김진수 ( Jin Su Kim ),강정훈 ( Jung Hoon Kang ),최흥호 ( Heung Ho Choi ) 한국센서학회 2011 센서학회지 Vol.20 No.2

In this study, in order to evaluate the yield of bubble by ultrasonic cavitation in HIFU sonication, the bubble image analysis was performed. The changing phenomenon of cavitation effect according to the sonication condition was discussed by analyzing the bubble image. Especially the appearance of bubble cloud, the size of micro-bubble, and the yield of bubble were considered. The 500 KHz and 1.1 MHz concave type ultrasonic transducers were used for HIFU sonication. Computer controlled digital camera was used to obtain the bubble image, and the binary image processing(binarization coefficient: 0.15) was performed to analyze them. In results of 500 KHz and 1.1 MHz transducer, the area of bubble cloud was increased in proportion to the rise in sonication intensity(R2: 0.7031 and 0.811). The mean size of single microbubble was measured as 98.18 um in 500 KHz sonication, and 63.38 um in 1.1 MHz sonication. In addition, the amount of produced bubble was increased in proportion to sonication intensity. Through the result of this study and further study for variable image processing method, the quantitative evaluation of ultrasonic cavitation effects in HIFU operation could be possible with the linearity associated with the sonication conditions.

Heating Characteristics Evaluation of Superposed Sonication Using Glycerol Tissue Mimic Phantom

노시철(Si Cheol Noh),강상식(Sang Sik Kang),박지군(Ji Koon Park),김주영(Ju Young Kim),정봉재(Bong Jae Jung) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 논문지 Vol.9 No.7

본 연구에서는 단일 초음파 조사와 두 개의 저강도 초음파의 중첩 조사 시 발생하는 가열 특성을 평가하였다. 비교 결과 단일 조사 조건보다 중첩 조사에서 보다 우수한 온열 효과를 보였으며 최대 상승 온도도 120-150% 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 초음파 조사에 의한 가열 개시 시간이 중첩 조사에서 짧아지며, 최대 가열 온도까지 소요되는 시간 역시 짧아짐을 확인할 수 있었다. 초음파 조사 강도가 커지면 매질의 표면 손상을 유발하는데, 저강도 중첩조사의 경우 표면의 손상없이 동일한 온도 상승 효과를 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통하여 초음파 치료 시 적용 강도를 줄일 수 있을 것으로 생각되었으며, 저강도 초음파를 사용함으로써 보다 안전하고 효율적인 초음파 치료가 가능할 것으로 판단된다. In this study, we evaluated the heating characteristics of single sonication and superposed two low-intensity ultrasonic sonication. Compare the results, the superposed sonication was showed a superior thermal effect than single sonication. And the maximum temperature was increased as 120-150%. The starting time of temperature rising has been shortened in superposed sonication. In addition, the time up to the maximum temperature has been shortened, too. In generally, as the ultrasonic intensity is higher, the more surface damage is occurred. However, in the case of superposed sonication, the same thermal effect had be confirmed without surface damage. Through the results of the study, we thought that the superposed sonication will be able to reduce the intensity of the ultrasonic treatment. And, by using the low-intensity, the more safe and more effect therapy will be possible in therapeutic ultrasound application.

3차원 음장 분석법을 이용한 진단용 초음파 프로브의 정량적 성능평가

노시철 ( Si Cheol Noh ),김주영 ( Ju Young Kim ),박재현 ( Jae Hyun Park ),김진수 ( Jin Su Kim ),강정훈 ( Jung Hoon Kang ),최흥호 ( Heung Ho Chou ) 한국센서학회 2010 센서학회지 Vol.19 No.6

In this study, in order to overcome the weakness of acoustic field analysis which is generally used for ultrasonic probe performance evaluation, automatic acoustic field measurement system and evaluation parameters were proposed. The comparisons between acoustic field simulation and measured acoustic distribution data of normal and abnormal channels were conducted to evaluate the availability of proposed system and evaluation parameters. First, the impulse response characteristic of sample probe was investigated to classify the normal elements and abnormal elements. And then, normal channels and abnormal channels with abnormal element were chosen. The suggested 12 evaluation parameters were calculated using the acoustic fields of these channels. The availability of proposed automatic acoustic field measurement system and evaluation parameters was confirmed. And the performance evaluation of ultrasonic probe using acoustic field analysis could be easier and faster.

입자침전법을 이용한 다결정 산화수은과 산화납 필름의 방사선 유방촬영 장치 적용성 평가

노시철(Si Cheol Noh),박지군(Ji Koon Park),최일홍(Il Hong Choi),정형진(Hyoung Jin Jung),강상식(Sang Sik Kang),정봉재(Bong Jae Jung) 한국방사선학회 2014 한국방사선학회 논문지 Vol.8 No.7

본 연구에서는 입자 침전법으로 제작된 HgO와 PbO 기반 영상 센서의 유방촬영 영역에서의 적용 가능성을 조사하였다. 이를 위하여, 다양한 두께에 따른 HgO와 PbO 필름의 물리적 특성과 x선에 대한 양자 효율을 측정하였으며, 몬테카를로 시뮬레이션 결과와 비교 평가하였다. 또한, 입자 침강법을 이용하여 인듐 주석 산화물로 코팅 된 투명 유리기판 위에 대면적 다결정 박막을 제작하였다. 본 연구에서는 단결정의 효율과 비슷한 양자 효율을 얻기 위하여 필름의 두께와 제작 조건을 변화시켜 최적화 하였다. 본 연구의 결과를 기반으로 차후 대면적 a-Si:H 패널에 적합한 대면적 필름의 제작 기술과 최적화 연구가 가능할 것으로 판단된다. In this study, the morphology and the x-ray quantum efficient of mercury oxide (HgO) and lead oxide (PbO) sensors derived by particle sedimentation method were discussed. In the pursuit of this purpose, we investigated the electrical characteristics and the x-ray quantum efficiency of various thicknesses of HgO and PbO films in mammographic x-ray energy. We have therefore developed a particle-in-binder sedimentation method of fabricating large area polycrystalline films onto transparent glass substrates coated with indium tin oxide. We are currently optimizing the growth method to improve the quantum efficiency with the ultimate goal of obtaining as quantum efficiency close to that of single crystal performance. Our future efforts will concentrate on optimization of large area film growth techniques specifically for deposition on a-Si:H flat panel readout arrays.

조직유사 팬텀을 이용한 저강도 초음파 중첩 조사에서의 가열 특성 관찰

노시철(Si-cheol Noh),최일홍(Il-hong Choi),박지군(Ji-koon Park),강상식(Sang-sik Kang),박형후(Hyong-hu Park),정봉재(Bong-jae Jeong) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 학술대회 논문집 Vol.2015 No.춘계

본 연구에서는 초음파 중첩 조사에서 발생하는 초음파 캐비테이션 현상을 관찰하고 이에 따른 가열 촉매 특징을 평가하 였다. 500 kHz 집속형 변환기를 이용하여 단일 초음파 조사에서의 가열특성을 확인하였으며, 동일한 조건에서 1.5 MHz 비집속형 변환기를 이용하여 30 W의 초음파를 연속으로 조사하여(중첩각 45°) 가열 특성을 비교하였다. 가열 특성은 문턱치 변화, 최고 온도, 온도 상승 특성에 대하여 평가하였으며, 조사 시간은 60초로 설정하였다. 비교 결과 중첩 조사시 단일 조사 조건에서 보다 가열 특성이 120-150% 향상되는 것을 확인하였으며, 이를 통하여 중첩 조사가 저강도 초음 파 치료에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단되었다. In this study, we observed an ultrasonic cavitation generated by superposed sonication, and evaluated the thermal catalyst characteristics. Using the 500 kHz focusing transducer, the heating characteristics by single sonication were confirmed. On the same conditions, we superposed the 1.5 MHz non-focused ultrasound with the intensity of 30W(superposed angle 45°). Heating characteristic was evaluated with the changing of threshold, the maximum temperature, and thermal increasing characteristics. Sonication time was set as 60 seconds. Consequently heating characteristics with dual sonication were improved as 120-150% than single sonication. Through this study, it has been determined that the superposition can be useful in the low intensity ultrasonic treatment.

A Study on the Implementation of Ultrasonic Guidance Algorithm for Improving Safety of Ultrasonic Varicose Vein Treatment

Seong-Cheol Kim(김성철),Ju-Young Kim(김주영),Si-Cheol Noh(노시철),Heung-Ho Choi(최흥호) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.3

In this study, we performed to design an image guiding algorithm to improve the efficiency and safety of treatment of varicose vein by focused ultrasound. The algorithm was suggested by different guiding images according to the location of varicose veins. In the case of deep-seated varicose veins, the target area was marked on the surface of the blood vessel in the obtained cross-sectional blood vessel ultrasound image. In the case of the superficial varicose vein, A guiding system based on image segmentation algorithm of the vascular region was suggested and designed two different algorithms according to varicose veins progression degree. as a results, the algorithm based on ultrasound image show a small error with 830 ㎛ at maximum. However, the algorithm based on charge coupled device image has a maximum error of 8.3 mm in some data. Therefore, it is expected that additional study is needed for superficial varicose vein image guiding algorithm, and it is expected that the accuracy of blood vessel tracking should be evaluated by constructing simple system. 본 연구에서는 집속초음파에 의한 하지정맥류 치료에서 치료의 효율과 안전성을 높이기 위한 영상유도 알고리즘을 제안하고자 하였다. 하지정맥류가 발생한 위치에 따라 영상 유도 기법을 달리하여 알고리즘을 수립하였다. 심부성 하지정맥류의 경우는 획득된 초음파영상에서 혈관의 가로 단면 영상을 추출하고 혈관 중심부의 목표영역을 표시하도록 하였으며, 표재성 하지정맥류의 경우에는 인체의 표재정맥에서 획득한 CCD 카메라 영상에서 혈관 영역을 분리한 영상을 기반으로 한 영상 유도 시스템을 제작하고 하지정맥류 진행 정도에 따라 각기 다른 알고리즘을 설계 하였다. 실험결과 초음파 영상 기반의 알고리즘은 전체적으로 최대 830㎛ 정도의 낮은 오차를 보였으나 CCD 영상 기반의 알고리즘은 일부 데이터에서 최대 8.3mm 정도의 오차를 보였다. 이에 표재성 하지정맥류 영상 유도 알고리즘에 대해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 예상되며 이후 간단한 시스템을 구성함으로써 혈관 추적의 정확도를 평가할 필요성이 있을 것으로 예상된다.

복압성요실금의 정량적 평가를 위한 진단 알고리즘에 관한 연구

민해기,노시철,최흥호,Min, Hae-Ki,Noh, Si-Cheol,Choi, Heung-Ho 한국전기전자학회 2008 전기전자학회논문지 Vol.12 No.2

골반저근은 골반기관을 지지하여 요자제를 유지하는 여성의 주요 하부조직으로 수축압력을 평가함으로써 복압성 요실금의 정도를 진단할 수 있다. 본 연구에서는 생체신호 측정 시스템을 개발하여 골반저근의 수축압력을 측정하였으며, 데이터 분석을 통하여 진단 파라메터를 추출하였다. 진단 파라메터의 통계적 분석을 수행하여 특성이 유사한 피험자를 다섯 개의 군집으로 분류하였으며, 군집으로 분류된 데이터가 중첩되지 않도록 복압성요실금 진단 알고리즘을 구현하였다. 임상시험 결과 진단 알고리즘의 정확성이 약 78.9%로 나타났으며 그 유용성이 확인되었다. Pelvic floor muscle is the main subsystem that maintains urinary continence. It is possible to diagnose the degree of the stress urinary incontinence(SUI) by evaluating the contraction pressure of the pelvic floor muscle. Bio-signal measurement system was developed to measure the contraction pressure. Diagnostic parameters were drawn out by analyzing the measured data. Statistical evaluations were done to classify the all subjects with five groups each has similar characteristics. SUI diagnostic algorithm was implemented to each group separately. The accuracy of the algorithm was about 78.9% and utility was confirmed by clinical trial.

The Study of a Diagnostic Algorithm for the Quantitative Evaluation of Stress Urinary Incontinence

민해기,김주영,노시철,최흥호,Min, Hae Ki,Kim, Ju Young,Noh, Si Cheol,Choi, Heung Ho The Korean Society of Radiology 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.2

골반저근은 골반기관을 지지하는 기능을 가지고 있으며 요자제를 유지하는 여성의 주요 하부조직이다. 골반저근의 약화는 복압성 요실금의 원인이 되는데, 이러한 골반저근의 기능 정도는 복압성 요실금의 병증정도를 평가하는 지표로 사용될 수 있다. 이에 본 연구에서는 골반저근의 수축 압력을 측정하여 복압성 요실금의 병적 진행정도를 정량적으로 진단할 수 있는 요실금 진단 알고리즘을 제안하였다. 이를 위하여 골반저근의 수축압력 정보를 측정할 수 있는 시스템을 제작하였으며, 측정된 데이터의 특징 분석을 위한 측정 프로토콜을 제안하였다. 복압성 요실금 환자로부터 획득한 데이터를 이용하여 5개의 진단 파라미터를 추출하였으며, 이를 이용한 진단 알고리즘을 구현하였다. 임상시험을 통하여 진단 알고리즘의 정확성을 평가한 결과 80%의 정확성을 보였으며, 20%의 위양성 진단 결과를 보였다. 반면에 위음성 진단 결과는 확인되지 않았다. 본 연구에서 제안한 요실금 진단 알고리즘은 복압성 요실금의 병적 진행 정도를 정량적으로 진단할 수 있으며, 요실금 진단 시스템 개발에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. Pelvic floor muscle is the main sub-system that maintains urinary continence. The weakness of pelvic floor muscles causes the stress urinary incontinence, and therefore the degree of functioning of pelvic floor muscles could be used as an index to assess the degree of stress urinary incontinence. In this study, the quantitative diagnosis algorithm was proposed to estimate the degree of stress urinary incontinence (SUI) by measuring the contraction pressure of pelvic floor muscle. For these reason, the contraction pressure measurement system from pelvic floor muscle was developed, and the measuring protocol was suggested to analysis the obtained data. As the results of clinical test, the proposed diagnosis algorithm shows the 80% of accuracy, and 20% of false positive diagnosis. On the other hand, false negative results were not confirmed. Consequentially, we thought that the proposed urinary incontinence diagnosis algorithm can quantitatively diagnose the progression of the stress urinary incontinence and it can be used for the development of the incontinence diagnosis system.