주성분분석을 이용한 C[11]-PIB imaging 영상분석

김남범,신귀순,안성민,Kim, Nambeom,Shin, Gwi Soon,Ahn, Sung Min 대한핵의학기술학회 2015 핵의학 기술 Vol.19 No.1

주성분분석(Principal component analysis, PCA)은 고차원 변수들 사이의 복잡한 상관성 구조를 더 낮은 차원으로 단순화하여 상관성의 구조를 쉽게 설명하기 위한 다변량분석기법으로 뇌영상 분석에서 자주 사용되는 방법이다. 주성분분석의 기본개념은 서로 직교하는 변수들의 선형결합을 통해서 원래의 뇌영상 자료가 가지고 있는 전체정보를 최대한 설명할 수 있는 서로 독립적인 새로운 변수들을 유도하는 것이다. 뇌영상분석에서 주성분분석의 효율성과 유용성을 알아보기 위해서 C[11]-PIB 영상을 이용하여 분석하였다. 대상 및 방법으로는 평균나이가 같은 9명의 정상인, 10명의 알츠하이머/경도인지장애환자들의 C[11]-PIB 영상을 이용하였다. PET-CT 장비로는 Biograph 6 Hi-Rez (Siemens-CTI, Knoxville, TN)를 영상을 획득하였고 9.6 MBq/kg C[11]-PIB를 정맥주사 한 후 40분 후에 20분 동안 3D acquisition mode로 방출영상을 얻었다. Attenuation map은 X-ray CT scan을 이용하여 재구성하였다(130 kVp, 240 mA). PIB template을 만들기 위해서 정상인에서 3T MRI T1-weighted 영상을 동시에 얻었다. 주성분분석을 위한전처리과정으로서 공간정규화 및 공간편평화를 SPM8을 이용하여 실시하였고 주성분분석은 Matlab2012b를 이용하여 분석하다. 결과는 주성분분석을 통해서 서로 독립적인 주성분영상들을 얻을 수 있었다. 주성분분석을 통해서 얻어진주성분영상은 C[11]-PIB brain PET 영상의 패턴을 몇 개의 주성분으로 단순화 할 수 있었으며 주로는 neocortex를 변동 나타내는 영상, white matter의 변동을 나타내는 영상 그리고 pons등 deep brain의 변동을 나타내는 영상 등으로 단순화되었다. 결론으로는 주성분분석은 C[11]-PIB brain 영상을 단순화하여 영상의 패턴을 해석하는데 매우 유용하였다. 이러한 주성분분석은C[11]-PIB영상 분석뿐만 아니라 뇌의 포도당 대사를 측정하는 FDG-PET 또는 뇌기능영상등의 다변량분석 방법으로서 그 적용범위가 클 것으로 기대된다. Purpose Principal component analysis (PCA) is a method often used in the neuroimagre analysis as a multivariate analysis technique for describing the structure of high dimensional correlation as the structure of lower dimensional space. PCA is a statistical procedure that uses an orthogonal transformation to convert a set of observations of correlated variables into a set of values of linearly independent variables called principal components. In this study, in order to investigate the usefulness of PCA in the brain PET image analysis, we tried to analyze C[11]-PIB PET image as a representative case. Materials and Methods Nineteen subjects were included in this study (normal = 9, AD/MCI = 10). For C[11]-PIB, PET scan were acquired for 20 min starting 40 min after intravenous injection of 9.6 MBq/kg C[11]-PIB. All emission recordings were acquired with the Biograph 6 Hi-Rez (Siemens-CTI, Knoxville, TN) in three-dimensional acquisition mode. Transmission map for attenuation-correction was acquired using the CT emission scans (130 kVp, 240 mA). Standardized uptake values (SUVs) of C[11]-PIB calculated from PET/CT. In normal subjects, 3T MRI T1-weighted images were obtained to create a C[11]-PIB template. Spatial normalization and smoothing were conducted as a pre-processing for PCA using SPM8 and PCA was conducted using Matlab2012b. Results Through the PCA, we obtained linearly uncorrelated independent principal component images. Principal component images obtained through the PCA can simplify the variation of whole C[11]-PIB images into several principal components including the variation of neocortex and white matter and the variation of deep brain structure such as pons. Conclusion PCA is useful to analyze and extract the main pattern of C[11]-PIB image. PCA, as a method of multivariate analysis, might be useful for pattern recognition of neuroimages such as FDG-PET or fMRI as well as C[11]-PIB image.

배양액 중 Cd와 황 농도가 Artemisia princeps, var. orientalis의 지하부 생육에 미치는 영향

김남범,조형인,윤영만,김정규 한국토양비료학회 2000 한국토양비료학회 학술발표회 Vol.2000 No.-

배양액 중 Cd와 황 농도가 Artemisia princeps, var. orientalis의 지하부 생육에 미치는 영향

김남범,조형인,윤영만,김정규 한국토양비료학회 2000 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2000 No.5

수경재배시 쑥의 Cd 흡수에 미치는 황의 영향

김남범,조형인,윤영만,김정규 한국토양비료학회 2001 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2001 No.5

주관적-객관적 수면시간 차이를 보이는 불면증 환자에서 일반적 불안에 비해 불면증 관련 자극으로 인한 뇌활성에 관한 기능적 자기공명영상 연구

김남범,이재준,조서은,강승걸 대한수면의학회 2020 수면·정신생리 Vol.27 No.1

Objectives: Subjective-objective discrepancy of sleep (SODS) is a common symptom and one of the major phenotypes of insomnia. A distorted perception of sleep deficit might be related to abnormal brain reactivity to insomnia-related stimuli. We aimed to investigate differences in brain activation to insomnia-related stimuli vs. general anxiety-inducing stimuli among insomnia patients with SODS, insomnia patients without SODS, and healthy controls (HCs). Methods: All participants were evaluated for subjective sleep status using a sleep diary and questionnaires; occult sleep disorders and objective sleep status were assessed using polysomnography and actigraphy. Task functional magnetic resonance imaging was performed during insomnia-related stimuli (Ins) and general anxiety-inducing stimuli (Gen). Brain reactivity to Ins versus Gen was compared among insomnia with SODS, insomnia without SODS, and HC groups, and a combined insomnia disorder group (ID, insomnia with and without SODS) was also compared with HCs. Results: In the insomnia with SODS group compared to the insomnia without SODS group, the right precuneus and right supplementary motor areas showed significantly increased BOLD signals in response to Ins versus Gen. In the ID group compared to the HC group, the left anterior cingulate cortex showed significantly increased BOLD signals in response to Ins versus Gen. Conclusion: The insomnia with SODS and ID groups showed higher brain activity in response to Ins versus Gen, while this was not observed in the insomnia without SODS and HC groups, respectively. These results suggest that insomnia patients with sleep misperception are more sensitive to sleep-related threats than general anxiety-inducing threats. 목 적:주관적-객관적 수면시간의 차이는 불면증의 흔한 증상이자 주요한 유형이다. 본 연구는 주관적-객관적 수면시간 차이가 있는 불면증군, 주관적-객관적 수면시간 차이가 없는 불면증군, 건강대조군을 대상으로 전반적 불안- 유발 자극에 대비하여 불면-관련 자극에 대한 뇌활성의 군간 차이가 있는지를 밝히고자 하였다. 방 법:모든 피험자들은 수면일기와 임상척도로 주관적수면상태를, 수면다원검사와 활동기록기로 객관적 수면상태와 불면증 외의 수면장애를 확인하였다. 기능적 뇌영상촬영동안 불면증-관련 문장 자극과 일반 불안-유발 문장자극을 피험자들에게 주어 유발되는 뇌활성의 세 군간 차이가 있는지를 비교하였다. 뇌활성은 전체 불면증군(주관적- 객관적 수면시간의 차이 여부에 상관없이)과 건강대조군두 군간에도 비교되었다. 결 과:주관적-객관적 수면시간 차이가 없는 불면증 군에 비해 차이가 있는 불면증 군에서 일반적 불안-유발 자극대비 불면-관련 자극에 대해 우측 설전부와 보조운동영역에서 유의하게 증가된 blood oxygen level dependent (BOLD) 신호를 보였다. 또한, 같은 자극에 대해 통합 불면증군이 대조군 보다 좌측 앞 대상회 영역에서 유의하게 증가된 BOLD 신호를 보였다. 결 론:본 연구의 결과는 주관적-객관적 수면시간 차이를 가지는 불면증이 주관적-객관적 수면시간 차이가 없는불면증에 비해 일반적 불안-유발 자극보다 불면-관련 자극에 대해 더 선택적인 집중과 불안을 가지고 증가된 뇌활성을 보인다는 결과로 수면상태 오지각이 증가된 불면증 자극에 선택적인 불안을 보임을 시사한다.

글과 그림자극에서 유추적사고 과정 뇌영상화

김남범,이경진,이영배,강창기 한국감성과학회 2016 추계학술대회 Vol.2016 No.-

Compensation for z -directional Non-uniformity of a Monopole Antenna at 7T MRI

김남범,Myung-Kyun Woo,Chang-Ki Kang 한국물리학회 2016 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.68 No.11

The research was conducted to find ways to compensate for z-directional non-uniformity at a monopole antenna array (MA) coil by using a tilted optimized non-saturating excitation (TONE) pulse and to evaluate the feasibility of using the MA coil with the TONE pulse for anatomical and angiographic imaging. The sensitivity of a MA coil along the z-direction was measured by using an actual flip angle imaging pulse sequence with an oil phantom to evaluate the flip angle distributions of the MA coil for 7T magnetic resonance imaging (MRI). The effects on the z-directional uniformity were examined by using slow and fast TONE pulses, i.e., TONE SLOW and TONE FAST. T1- and T2-weighted images of the human brain were also examined. The z-directional profiles of the TONE pulses were analyzed by using the average signal intensity throughout the brain. The effect of the TONE pulses on cerebral vessels was further examined by analyzing maximal intensity projections of T1-weighted images. With increasing the applied flip angles, the sensitivity slope slightly increased (0.044 per degree). For the MA coil, the TONE SLOWpulse yielded a compensated profile along the z-direction while the TONE HIGH pulse, which has a flat excitation profile along the z-direction, exhibited a tilted signal intensity toward the coil end, clearly indicating an intrinsic property of the MA coil. Similar to the phantom study, human brain images revealed z-directional symmetry around the peak value for the averaged signal intensity of the TONE SLOW pulse while the TONE HIGH pulse exhibited a tilted signal intensity toward the coil end. In vascular system imaging, the MA coil also clearly demonstrated a beneficial effect on the cerebral vessels, either with or without the TONE pulses. This study demonstrates that TONE pulses could compensate for the intrinsic z-directional non-uniformity of MA coils that exhibit strong uniformity in the x-y plane. Furthermore, tilted pulses, such as TONE pulses, were utilized for visualizing small vessels. Appropriately combining MA coils and TONE pulses could help advance micro-vessel visualization.

저선량 ${\gamma}$ 선 조사가 배추와 무 종자의 발아와 양분흡수에 미치는 영향

윤영만,김남범,김재성,김정규,Yoon, Young-Man,Kim, Nam-Bum,Kim, Jae-Sung,Kim, Jeong-Gyu 한국환경농학회 1999 한국환경농학회지 Vol.18 No.4

배추와 무의 영양생리에 대한 저선량${\gamma}$선에 의한 자극작용의 영향을 파악하고자 1998년산 흑진주배추, 1995년산 서림엇갈이배추, 1998년산 청운무 종자에 1에서 10Gy의 저선량 ${\gamma}$선을 조사하고 생육시기에 따른 생장량과 무기양분의 변화를 분석하였다. 공시된 배추품종들은 조사선량의 증가에 따라서 발아율과 건물생산량이 증가하는 경향을 보였다. 건물생산의 증가는 흑진주배추에서 가장 현저하여 10Gy 처리구에서 143%로 증가되었고, 서림엇갈이배추는 10Gy에서 138%로 증가하였다. 청운무는 ${\gamma}$선 조사에 따른 발아율과 건물생산량의 일관된 경향성을 보이지 않았다. 무기영양소들의 함량변화는 선량-반응 곡선의 ${\gamma}$ 또는 ${\delta}$형을 나타내 ${\gamma}$선에 의한 자극효과가 일부처리구에서 나타나기는 하였지만 일반적 현상이라고 인정하기 어려웠다. 따라서 저선량 ${\gamma}$조사가 배추와 무의 영양생리에 미치는 영향을 정확하게 파악하기 위한 연구결과의 집적이 필요할 것으로 판단된다. To investigate hormetic effect of low dose ${\gamma}$-ray on the uptake of mineral nutrients in Chinese cabbage (Brassica campestris var. Hekjinju var. Surim and) and radish (Raphanus sativas var. Chung-un), seeds of these plants were irradiated with the dose of 1 to 10 Gy. Germination rate and dry weight were examined at pot experiment in greenhouse. Samples for analysis of mineral nutrient were harvested at 17 days and at 59 days after seedling and were analyzed by ICP. Brassica campestris varieties showed higher germination rate and dry weight production with increasing ${\gamma}$ ray dose. Dry weight of Hekjinju Surim and were 143% and 138% at 10Gy dose. respectively. There was no tendency in germination rate and dry weight production for Raphanus sativas var. Chung-un with ${\gamma}$-ray irradiation. The pattern of mineral nutrient content of these plants showed ${\gamma}$ or ${\delta}$ type of dose-reaction curve with no siginificant. This investigation suggests that the more results can be required to understand the hormetic effect of low dose ${\gamma}$ ray on the uptake of mineral nutrient for these plants.

[기획다큐 부문] <국민연금 해외 부동산 투자 실태> 연속 보도

이유정,김남범 (사)방송기자연합회 2015 방송기자상 수상집 Vol.- No.-

Ideographic Alexia without Involvement of the Fusiform Gyrus in a Korean Stroke Patient: A Serial Functional Magnetic Resonance Imaging Study

양지원,김남범,Hyon Lee,박기형 대한치매학회 2016 Dementia and Neurocognitive Disorders Vol.15 No.3

Background Korean orthography is composed of Hanja (ideograms) and Hangul (phonograms). Based on previous studies, the fusiformgyrus has been associated with ideogram reading. We examine serial functional magnetic resonance imaging (fMRI) images in a patient exhibitingdissociation of Hanja and Hangul reading to identify brain areas associated with Hanja reading. Case Report fMRI were taken of a 63-year-old man showing profound Hanja alexia with normal Hangul reading after an acute stroke involvingthe left frontal and parietal lobes, who later spontaneously recovered his Hanja reading ability. Scans were taken while performingHanja and Hangul reading tasks on three occasions. As a result, in spite of having profound Hanja alexia, partial activation of the fusiformgyrus was observed on the first fMRI. Serial fMRI scans showed activation of the bilateral middle frontal gyri that increased in parallel withthe patient’s recovery of Hanja reading. Conclusions The frontal lobe, not only fusiform gyrus, may play role in reading Hanja, although more evidence is needed.