확산 텐서 영상에서 확산 경사자장의 방향수에 따른 잡음 분석

이영주,장용민,김용선,Lee Young-Joo,Chang Yongmin,Kim Yong-Sun 대한의용생체공학회 2004 의공학회지 Vol.25 No.6

확산 텐서 영상은 조직 내 물 분자의 확산 현상을 이용하는 영상기법으로 조직 구조의 비등방성 및 방향성에 대한 정보를 제공해준다. 근육이나 뇌백질과 같은 조직에서는 신경다발들이 일정한 방향성을 가지고 있어서 그 방향에 대해서 확산이 잘 일어난다. 이러한 확산을 비등방성이라 한다. 확산의 비등방성의 정도는 RA, VR 그리고 FA와 같은 지표를 이용하여 나타낸다. 본 연구에서는 다른 확산 경사자장의 수에 대하여 각각 FA 영상을 만들었다. FA영상에 관심영역을 설정하고 FA 평균값 및 FA의 표준편차를 계산하였다. 그 결과, 경사자장의 방향수가 증가함에 따라서 FA값 및 FA의 표준편차가 감소하였다. 또한 ADC 측정 오차에 대한 표준 오차도 확산 경사자장의 방향수가 증가함에 따라서 감소하였다. 결론적으로 경사자장의 방향수에 따라서 잡음의 영향이 다르며, 더 많은 방향수를 사용하는 것이 FA영상의 질을 향상시킨다는 것을 알 수 있었다. 그러나 영상획득 시간과 FA의 표준편차 등을 고려했을 때. 임상적으로 사용될 확산 텐서영상의 방향수는 23개 정도가 적당하다고 결론 내릴 수 있다. Diffusion tensor image(DTI) exploits the random diffusional motion of water molecules. This method is useful for the characterization of the architecture of tissues. In some tissues, such as muscle or cerebral white matter, cellular arrangement shows a strongly preferred direction of water diffusion, i.e., the diffusion is anisotropic. The degree of anisotropy is often represented using diffusion anisotropy indices (relative anisotropy(RA), fractional anisotropy(FA), volume ratio(VR)). In this study, FA images were obtained using different gradient schemes(N=6, 11, 23, 35. 47). Mean values and the standard deviations of FA were then measured at several anatomic locations for each scheme. The results showed that both mean values and the standard deviations of FA were decreased as the number of gradient directions were increased. Also, the standard error of ADC measurement decreased as the number of diffusion gradient directions increased. In conclusion, different gradient schemes showed a significantly different noise performance and the schem with more gradient directions clearly improved the quality of the FA images. But considering acquisition time of image and standard deviation of FA, 23 gradient directions is clinically optimal.

아동기 학대 경험이 인지적 정서조절 능력 및 관련 뇌영역 기능에 미치는 영향

김승호,이상원,장용민,이승재,Kim, Seungho,Lee, Sang Won,Chang, Yongmin,Lee, Seung Jae 대한생물정신의학회 2022 생물정신의학 Vol.29 No.1

Objectives Maltreatment experiences can alter brain function related to emotion regulation, such as cognitive reappraisal. While dysregulation of emotion is an important risk factor to mental health problems in maltreated people, studies reported alterations in brain networks related to cognitive reappraisal are still lacking. Methods Twenty-seven healthy subjects were recruited in this study. The maltreatment experiences and positive reappraisal abilities were measured using the Childhood Trauma Questionnaire-Short Form and the Cognitive Emotion Regulation Questionnaire, respectively. Twelve subjects reported one or more moderate maltreatment experiences. Subjects were re-exposed to pictures after the cognitive reappraisal task using the International Affective Picture System during fMRI scan. Results The maltreatment group reported more negative feelings on negative pictures which tried cognitive reappraisal than the no-maltreatment group (p < 0.05). Activities in the right superior marginal gyrus and right middle temporal gyrus were higher in the maltreatment group (uncorrected p < 0.001, cluster size > 20). Conclusions We found that paradoxical activities in semantic networks were shown in the victims of maltreatment. Further study might be needed to clarify these aberrant functions in semantic networks related to maltreatment experiences.

휴지기 기능적 자기공명영상의 독립성분분석기법 기반 내정상태 네트워크 기능 연결성과 확산텐서영상의 트랙토그래피 기법을 이용한 구조 연결성의 통합적 분석

최혜정(Hyejeong Choi),장용민(Yongmin Chang) 한국멀티미디어학회 2021 멀티미디어학회논문지 Vol.24 No.5

The Neural Alteration according to Cognitive Load on Working Memory by Organic-Solvent Exposures

김태근,서지혜,김양호,윤병주,장용민,Kim, Tae Geun,Seo, Jeehye,Kim, Yangho,Yun, Byoung-Ju,Chang, Yongmin Korean Society of Medical Physics 2015 의학물리 Vol.26 No.2

유기용제는 현기증, 행동장애, 주의산만, 말초신경증과 같은 신경 독성을 일으키는 물질로 잘 알려져 있다. 그러나, 이러한 신경 독성물질인 유기 용제에 노출된 근로자들이 작업 기억 기능을 수행할 때 인지 부하에 어떻게 영향을 받는지에 관해서 많이 연구가 되어오지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 기능적인 자기공명영상을 이용하여 만성적으로 유기용제에 노출된 근로자들이 인지 부하에 따른 작업 기억 기능을 수행할 때 보여지는 신경 변화의 관계를 살펴보았다. 29명의 유기용제에 노출된 근로자들을 대상으로 언어적 작업 기억 기능(1-back and 2-back)을 수행시켰으며 낮은 인지 부하와 높은 인지 부하의 작업 기억 기능을 수행할 때, 인지 부하의 차이에 따라 활성화 되는 뇌 영역의 차이를 구하였다. 1-back의 반응속도가 증가함에 따라 좌측 하위 두정 피질에서의 뇌 활성화가 점점 증가하는 관계를 보였는데, 이러한 증가되는 양상이 더 높은 인지 부하인 2-back에서는 보여지지 않았다. 이를 통해, 인지 부하가 많이 걸릴수록 활성화 되는 뇌 영역이 많아지며, 유기용제에 노출된 근로자들은 어느 정도 낮은 인지 부하가 걸렸을 때는 그만큼의 뇌 활성화가 증가되는데, 높은 인지 부하가 걸리게 되면 더 이상 뇌 활성화가 증가되지 않고 한계에 다다르는 것을 알 수 있었다. Organic solvents are known toxic effects like vertigo, behavioral obstacle, distracting, and peripheral neuropathy in neuron areas. However, there have been few studies how neurotoxic solvents-exposed workers are affected by the cognitive load of preceding working memory tasks. Therefore, we used fMRI as to measure the neural correlates of working memory impairment in occupational workers who had from chronic exposure to organic solvent. Twenty-nine solvent-exposed workers were included in this study. Each participant concluded the verbal N-back tasks (1- and 2-back) during the fMRI acquisition. Within-group analyses showed fronto-parietal networks were active in each condition. Direct comparisons between 1- and 2-back showed higher activation during the 2-back than 1-back. We found that increased activation of these regions at lower task demand is associated with increased cost of implementing.

Sequential ¹H MR Spectroscopy(MRS) Studies of Kaolin-Induced Hydrocephalic Cat Brain

김명진,황성규,황정현,장용민,김용선,김승래,Kim, Myung Jin,Hwang, Sung Kyoo,Hwang, Jeong Hyun,Chang, Yongmin,Kim, Yong Sun,Kim, Seung Lae The Korean Neurosurgical Society 2000 Journal of Korean neurosurgical society Vol.29 No.11

목 적 : 실험적으로 유발된 고양이 수두증 모델을 통하여 양자 자기공명 분광상의 수두증에서의 임상적 적응과 경시적 뇌 대사산물의 변화를 규명하는데 목적이 있다. 대상 및 방법 : 30마리의 고양이에서 뇌대조내에 kaolin을 주입후 수두증을 유발한후 양자 자기공명 분광상을 이용하여 kaolin 주입전, 주입후 1, 3, 7, 14, 21, 28일째에 주요 대사산물인 N-acetyl aspartate(NAA), creatine(Cr), choline (Cho), lactate(Lac)의 분광상을 분석하였다. 결 과 : 30마리의 고양이에서 모두 수두증이 유발되었고, 급성기에 NAA/Cr비가 감소하는 소견보였으며, 1마리에서 lactate peak이 관찰되었다. 만성기(>14 days)까지 생존한 4마리의 고양이에서 NAA/Cr비의 증가가 관찰되었으며 이는 임상적 증상의 회복과 상응하는 결과를 나타내었다. 결 론 : Kaolin 유발 수두증모델에서 양자 자기공명 분광상은 급성기의 진단적 정보의 제공과 수두증에서의 뇌대사 및 생화학적 결과를 반영해 준다. 그리고, 급성기에서 lactate peak없이 NAA/Cr비의 감소와 만성기의 NAA/Cr비의 회복은 수두증으로인한 뇌실질의 손상이 신경세포 자체보다는 축색손상을 의미한다. 급성기말까지 초기 NAA/Cr비 감소가 회복없이 lactate peak이 동반되는 경우는 불량한 예후인자가 된다. 만성기의 NAA/Cr비의 정상화는 NAA/ Cr비의 감소를 보이는 뇌피질위축의 경우와의 감별진단에 실마리를 제공한다. Objectives : The aim of this study is to evaluate the sequential metabolic changes in experimental hydrocephalus and the clinical applicability to the diagnosis and prognosis of hydrocephalus using proton MR spectroscopy. Methods : Hydrocephalus was experimentally induced in 30 cats(2-3kg body weight) by injecting 1ml of sterile kaolin suspension(250mg/ml) into the cisterna magna. Proton MRS was performed with a 1.5 T MRI/MRS unit (Vision Plus, Siemens) at pre-treatment and at 1, 3, 7, 14, 21, and 28 days after the kaolin injection. PRESS(TR/TE=1500/270msec) technique was employed. The major metabolites which include N-acetyl aspartate (NAA), creatine(Cr), choline(Cho), and lactate(Lac) were quantitatively analyzed and the relative concentrations ratios were evaluated. Multislice $T_2$-weighted images were also obtained using fast spin echo sequence(TR/TE= 2500/96msec) to monitor the morphologic changes along with progression of hydrocephalus. Results : Hydrocephalus was successfully induced in all 30 cats. Twenty five cats died within 3 days and one at the end of the second week. In all animals, the NAA/Cr ratios initially decreased during the acute stage. In 4 surviving cats, the NAA/Cr ratios initially decreased during the acute stage(<14 days) and then gradually increased to the prekaolin level as follows : pre-kaolin($1.49{\pm}0.04$), day 1($1.11{\pm}0.07$), day 7($1.17{\pm}0.04$), day 14($1.40{\pm}0.03$), day 21 ($1.46{\pm}0.06$), day 28($1.43{\pm}0.03$). These levels were relatively well correlated with the symptomatologic improvement. Lactate peak, which reflects the evidence of ischemia, did not appear throughout the entire period except in one case which expired at the end of the second week. Conclusions : The NAA/Cr ratio of the sequential proton MRS in kaolin-induced hydrocephalic cats reflects a metabolic aspect of the hydrocephalus at each stage. A decreased NAA level at the early stage is from both neuronal and axonal damage which may provide diagnostic information in the acute stage of hydrocephalus. In addition, the initial fall of NAA/Cr ratio and recovery in the late stage, when no lactate peak emerges, may suggest that the main insult of the parenchyma is not to the neuron itself but to the axon, which may be related to a good prognosis. However, emergence of the lactate peak and unrecoverable NAA/Cr at the end of the acute phase may be a poor prognostic factor. In the chronic stage, recovery of NAA/Cr ratio may provide a diagnostic clue for the differentiation between hydrocephalus and cortical atrophy.

Neuroanatomical analysis for onomatopoeia : fMRI study

Jong-Hye Han(한종혜),Wonil Choi(최원일),Yongmin Chang(장용민),Ok-Ran Jeong(정옥란),Kichun Nam(남기춘) 한국정보과학회 언어공학연구회 2004 한국정보과학회 언어공학연구회 학술발표 논문집 Vol.16 No.1

The purpose of this study is to examine the neuroanatomical areas related with onomatopoeia (sound-imitated word). Using the block-designed fMRI, whole-brain images (N=11) were acquired during lexical decisions. We examined how the lexical information initiates brain activation during visual word recognition. The onomatopoeic word recognition activated the bilateral occipital lobes and superior mid-temporal gyrus.

음성향상을 위한 가중치 갱신제어방식의 적응소음제거기

김규동(Gyu Dong Kim),이윤정(Yun Jung Lee),김필운(Pil Un Kim),장용민(Yongmin Chang),조진호(Jin Ho Cho),김명남(Myoung Nam Kim) 한국멀티미디어학회 2007 멀티미디어학회논문지 Vol.10 No.8

심음 향상을 위한 단일채널 적응 잡음 제거기

이철현(Chulhyun Lee),김필운(Pil Un Kim),이윤정(Yun Jung Lee),장용민(Yongmin Chang),배건성(Keun-Sung Bae),조진호(Jin Ho Cho),김명남(Myoung Nam Kim) 한국멀티미디어학회 2010 멀티미디어학회논문지 Vol.13 No.7

저작 시 뇌 영역의 활성도 파악: 사례연구

김지혜 ( Ji-hye Kim ),이한솔 ( Hansol Lee ),김소연 ( So-yeun Kim ),장성호 ( Sung Ho Jang ),장용민 ( Yongmin Chang ),최연희 ( Youn-hee Choi ) 대한예방치과·구강보건학회 2023 大韓口腔保健學會誌 Vol.47 No.4

Objectives: The aim of this study was to evaluate brain activity in youth during chewing gum and wood stick using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Methods: Two participants chewed wax gums and wood stick on the rhythm of 1 Hz during MRI scanning. The task paradigm was a block design and each chewing-rest procedure was repeated five times for 30s. Results: The brain regions activated during chewing gum and wood stick were the precentral gyrus, postcentral gyrus, supplementary motor area, thalamus cerebellum. The medial prefrontal cortex (mPFC), anterior cingulate cortex (ACC), hippocampus, and precuneus were additionally activated by mastication of the wood stick. Brain activation induced by chewing wood stick was higher than chewing gum. Conclusions: Our results suggest that mastication contribute to cognitive improvement through brain activity, this effect is stronger during chewing wood than gum. Therefore, eating harder foods may improve cognitive function more effectively.

Multi-Component Relaxation Study of Human Brain Using Relaxographic Analysis

Chang, Yongmin,Han, Bong Soo,Kang, Bong Seok,Jeon, Kyungnyeo,Bae, Kyungsoo,Kim, Yong-Sun,Kang, Duk-Sik 경북대학교 병원 2003 경북대학교병원의학연구소논문집 Vol.7 No.1

목적 : 자기공명영상과 자기이완분포 분석법을 통합적으로 이용하는 경우 기존의 자기이완시간 분석기법에서 제공할 수 없었던 자기이완시간의 분포 및 해당 분포의 상대적인 물분자 함유량등의 추가적인 정보를 제공할 수 있음을 보이고자 하였다. 대상 및 방법 : 자기이완분포 분석법(CONTIN)의 정확도 및 신뢰성을 검증하기 위하여 먼저 자기이완시간이 일정한 분포를 가지도록 고안된 모의 자기이완 데이터를 사용하였다. 다음으로 지질의 함유량이 99% 이상인 식용유와 증류수를 일정비율(0, 10, 20, 30%)로 혼합한 실험 팬텀을 제작하고 inversion-recovery 시퀸스(TI: 40-1160 msec, TR/TE=2200/20msec)를 사용하여 MR 영상을 획득하여 CONTIN을 사용하여 각 관심영역에서의 자기이완분포를 분석하였다. 결과 : 신호대잡음비를 달리한 모의 자기이완 데이터의 분석결과 자기이완시간의 위치에 대한 오차는 신호대잡음비에 관계없이 긴 자기이완시간(T₁=600msec)에 비해 짧은 자기이완시간(T₁=150msec)에서 크게 나타났으며 반대로 자기이완시간 분포면적에 대해서는 긴 자기이완시간(T₁=600msec)의 면적오차가 짧은 자기이완시간(T₁=150msec)에 비해 큰 것으로 나타났다. 실험 팬톰을 이용한 분석결과는 실제 오일대 증류수의 비율을 1:2:3으로 한 팬톰들에서 분석결과는 1:1.3:1.9 으로 나타났다. 자원자의 뇌영상에서는 CSF의 경우에는 하나의 T₁ 자기이완시간만이 나타난 반면 백질과 회백질에서는 2개의 T₁ 자기이완분포를 가지는 것으로 분석되었다. CSF와 백질의 평균 자기이완시간은 기존의 보고된 값들과 잘 일치 하였다. 결론 : 자기공명영상과 자기이완분포 분석법을 통합적으로 이용하는 경우 기존의 자기이완시간 분석기법에서 제공할 수 없었던 자기이완시간의 분포 및 해당 분포의 상대적인 물분자 함유량등의 추가적인 정보를 제공한다는 사실을 규명하였고 이러한 추가적인 정보들은 임상적 유용성이 있을 것으로 추정된다. Purpose : To demonstrate that the relaxographic method provides additional information such as the distribution of relaxation times and water content which are poentially applicable to clinical medicine. Materials and Methods : First, the computer simulation was performed with the generated relaxation data to verify the accuracy and reliablility of the relaxographic method(CONTIN). Secondly, in order to see how well the CONTIN quantifies and resolves the two different T₁ environments, we calculated the oil to water peak area ratios and identified peak positions of T₁-distribution curve of the phantom solutions, which consist of four centrifugal tubes(10㎖) filled with the compounds of 0, 10, 20, 30% of corn oil and distilled water, using CONTIN, Finally, inversion recovery MR images for a volunteer are acquired for each TI ranged from 40 to 1160 msec with TR/TE=2200/20 msec. From the 3 different ROIs(GM, WM, CSF), CONTIN analysis was performed to obtain the T₁-distribution curves, which gave peak positions and peak area of each ROI location. Results : The simulation result shows that the errors of peak positions were less in the higher peak(centered T₁=600msec) than in the lower peak(centered T₁=150msec) for all SNR but the errors of peak areas were larger in the higher peak than in the lower peak. The CONTIN analysis of the measured relaxation data of phantoms revealed two peaks between 20 and 60msec and between 500 and 700msec. The analysis gives the peak area ratio as oil 10%: oil 20%: oil 30%=1:1.3:1.9, which is different from the exact ratio, 1:2:3. For human brain, in ROI 3(CSF), only one component of -distributions was observed whereas in ROI 1(GM) and in ROI 2(WM) we observed two components of T₁ -distribution. For the WM and CSF there was great agreement between the observed T₁ -relaxation times and reported values. Conclusion : we demonstrated that the relaxographic method provided additional information such as the distribution of relaxation times and water content, which were not available in the routine relaxometry and T₁/T₂ mapping techniques. In addition, these additional information provided by relaxographic analysis may have clinical importance.