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      • KCI등재

        Quasi-breath-hold (QBH) Biofeedback in Gated 3D Thoracic MRI: Feasibility Study

        김태호,이레나,김시용,Kim, Taeho,Pooley, Robert,Lee, Danny,Keall, Paul,Lee, Rena,Kim, Siyong Korean Society of Medical Physics 2014 의학물리 Vol.25 No.2

        연구의 목적은 의사호흡정지(QBH) 바이오 피드백이 의료영상획득 시간의 큰변화 없이 잔류 호흡 운동을 조절함으로써 호흡 운동에 의한 영상 오류를 줄이고, 게이트 3차 흉부 자기 공명 영상을 향상시킬 수 있다는 가설을 실험하는 것이다. 가설을 확인하기 위해 건강한 다섯 사람을 대상으로 3T 지멘스 엠알아이의 호흡 탐색기가 포함된 T2 가중 스페이스 엠알 펄스 시퀀스를 이용해 두번의 게이트 자기공명 영상 연구를 시행 하였다: 자유 호흡 상태와 의사호흡정지 바이오 피드백 호흡상태, 의사호흡정지 바이오 피드백 시스템은 알피엠(RPM) 시스템(실시간 위치 관리시스템, 베리안)을 사용하여, 복부의 외부 위치를 측정하고, 음향과 시각적으로 각각의 호흡주기의 90% 위치에서 2초 숨을 정지하도록 안내하는 방법을 사용했다. 평가방법은 의사호흡정지 바이오 피드백 시스템을 이용시 간 상부의 호흡정지모습의 재현성이 게이팅 영역 내에서 향상되는지를 지원자의 실험을 통해 평가하였다. 자유호흡상태와 의사호흡정지 바이오 피드백상태에서 3차 흉부자기공명영상내에 호흡 운동에 의한 영상 오류와 게이팅영역 내에서의 잔류 호흡 운동 조절여부도 함께 평가했다. 또한, 복부 변위의 RMSE도 (제곱근오차) 조사되었다. 의사호흡정지 바이오 피드백방법을 사용함으로 자유호흡의 경우보다 게이트 3차 흉부 엠알 영상에서 폐와 간에서 호흡운동에 의한 영상오류의 감소 결과를 획득했다(영상획득시간: ~6분). 이는 의사호흡정지 바이오 피드백사용시, 게이팅 영역에서 복부 운동 감소와 횡경막의 잔류 움직임 감소가 일치함을 의미한다. 따라서, 알피엠을 통해 얻은 복부 변위의 전체 자료에서평균 RMSE는 (제곱근오차) 자유 호흡의 2.0 mm에 비해 7 mm (67% 감소, p값=0.02)로 감소하였으며, 게이팅영역만을 고려했을때는 자유 호흡의 1.7 mm가 의사호흡정지 바이오 피드백 호흡을 사용함으로써 0.7 mm (58 % 감소, p값=0.14) 로 개선되었다. 선형 피팅을 사용하여 얻은 평균 기준 이동값은 의사호흡정지 바이오 피드백 을 사용하면 자유 호흡 5.5 mm/분보다 0.6 mm/분(89% 감소, p값=0.017)으로 감소되었다. 이 연구는 의사호흡정지 바이오 피드백을 이용해 게이트 3차 흉부 자기 공명 영상 중에 간 상부의 호흡정지 재현성이 향상되는 것을 보여 주었다. 이 시스템은 내부 해부학의 운동을 조절함으로써 게이트 의료 영상과 방사선 치료에 임상적으로 적용 할 수 있다. The aim of the study is to test a hypothesis that quasi-breath-hold (QBH) biofeedback improves the residual respiratory motion management in gated 3D thoracic MR imaging, reducing respiratory motion artifacts with insignificant acquisition time alteration. To test the hypothesis five healthy human subjects underwent two gated MR imaging studies based on a T2 weighted SPACE MR pulse sequence using a respiratory navigator of a 3T Siemens MRI: one under free breathing and the other under QBH biofeedback breathing. The QBH biofeedback system utilized the external marker position on the abdomen obtained with an RPM system (Real-time Position Management, Varian) to audio-visually guide a human subject for 2s breath-hold at 90% exhalation position in each respiratory cycle. The improvement in the upper liver breath-hold motion reproducibility within the gating window using the QBH biofeedback system has been assessed for a group of volunteers. We assessed the residual respiratory motion management within the gating window and respiratory motion artifacts in 3D thoracic MRI both with/without QBH biofeedback. In addition, the RMSE (root mean square error) of abdominal displacement has been investigated. The QBH biofeedback reduced the residual upper liver motion within the gating window during MR acquisitions (~6 minutes) compared to that for free breathing, resulting in the reduction of respiratory motion artifacts in lung and liver of gated 3D thoracic MR images. The abdominal motion reduction in the gated window was consistent with the residual motion reduction of the diaphragm with QBH biofeedback. Consequently, average RMSE (root mean square error) of abdominal displacement obtained from the RPM has been also reduced from 2.0 mm of free breathing to 0.7 mm of QBH biofeedback breathing over the entire cycle (67% reduction, p-value=0.02) and from 1.7 mm of free breathing to 0.7 mm of QBH biofeedback breathing in the gated window (58% reduction, p-value=0.14). The average baseline drift obtained using a linear fit was reduced from 5.5 mm/min with free breathing to 0.6 mm/min (89% reduction, p-value=0.017) with QBH biofeedback. The study demonstrated that the QBH biofeedback improved the upper liver breath-hold motion reproducibility during the gated 3D thoracic MR imaging. This system can provide clinically applicable motion management of the internal anatomy for gated medical imaging as well as gated radiotherapy.

      • KCI등재

        3차원 세포 영상 데이터의 효과적인 볼륨 렌더링 및 가상 염색 프레임워크

        김태호,박진아,Kim, Taeho,Park, Jinah 한국컴퓨터그래픽스학회 2018 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.24 No.1

        본 논문에서는 광 회절 단층 촬영 (Optical Diffraction Tomography, ODT) 기법을 사용해 얻어진 세포 영상을 3차원 가상 공간에 시각적으로 표현하고 기존의 세포 영상들과의 일치감을 주는 색상 매핑 기술을 포함한 가시화 프레임 워크를 소개한다. 전체 볼륨을 구성하는 내부 구조에 대한 정보가 잘 알려져 있거나 명확하게 구분 가능한 인체의 장기 또는 산업 기기와 같은 기존의 볼륨 데이터와는 달리 세포 영상 데이터는 세포소기관들 간의 경계가 모호하거나 상황에 따라 형상의 변화가 다양하다는 특징을 가지고 있어, 세포의 형상에 대한 일관적인 시각 표현이 상대적으로 어렵다는 문제가 있다. 본 논문에서는 이를 해소하기 위해 세포의 3차원 형상을 실시간으로 렌더링 할 수 있는 가시화 기법을 제안한다. 제안하는 기법에서는 우선 세포의 3차원 형상을 나타내기 위해 볼륨 데이터의 가시화에서 널리 활용되고 있는 볼륨 렌더링 기법을 ODT 영상에 맞게 적용했으며, 빈 공간 교란 기법을 통한 렌더링 결과의 개선으로 세포내 구조의 연속성을 나타낼 수 있게 했다. 또한 다중 전이 함수에 대해 레이어 기반 독립 렌더링을 적용하는 것을 통해 다수의 세포내 구조를 하나의 화면에 표현하는 복합 가시화 기법을 제안했다. ODT 영상 및 염색 영상을 동시에 촬영 가능한 현미경으로부터 얻어진 세포 영상을 가시화 하는 것을 통해 제시된 가시화 기법의 유용성을 확인했다. In this paper, we introduce a visualization framework for cell image data obtained from optical diffraction tomography (ODT), including a method for representing cell morphology in 3D virtual environment and a color mapping protocol. Unlike commonly known volume data sets, such as CT images of human organ or industrial machinery, that have solid structural information, the cell image data have rather vague information with much morphological variations on the boundaries. Therefore, it is difficult to come up with consistent representation of cell structure for visualization results. To obtain desired visual representation of cellular structures, we propose an interactive visualization technique for the ODT data. In visualization of 3D shape of the cell, we adopt a volume rendering technique which is generally applied to volume data visualization and improve the quality of volume rendering result by using empty space jittering method. Furthermore, we provide a layer-based independent rendering method for multiple transfer functions to represent two or more cellular structures in unified render window. In the experiment, we examined effectiveness of proposed method by visualizing various type of the cell obtained from the microscope which can capture ODT image and fluorescence image together.

      • KCI등재

        4-포트 수평/수직 겸용 프로브용 교정키트

        김태호(Taeho Kim),김종현(Jonghyeon Kim),김성준(Sungjun Kim),김광호(Kwangho Kim),푸보(Bo Pu),나완수(Wansoo Nah) 한국전자파학회 2014 한국전자파학회논문지 Vol.25 No.5

        본 논문에서는 4-포트 수평/수직 프로브 스테이션을 사용하여 수직 커넥터 핀의 특성 측정 시 사용되는 회로망 분석기의 교정용 키트(calibration kit)를 제안한다. 기존의 수평면에서 사용되는 교정키트를 사용하면, 교정 후 프로브 암의 변경 및 추가적인 장치가 필요하며, 이로 인한 시간 소요뿐 아니라, 주변 상황에 민감한 프로브 팁의 위치 변동에 기인한 정밀도 훼손의 위험이 있다. 본 논문에서는 이를 보완할 수 있는 4-포트 수평/수직 겸용 교정키트를 제시한다. 교정은 SOLT 방법을 이용하였으며, Short, Open, Load는 수평면에서 교정하며, Thru는 프로브의 위치에 따라서 교정기판의 같은 수평면에서 교정하거나 또는 교정기판의 위쪽, 아래쪽을 수직으로 연결하여 사용할 수 있도록 설계/제작하였다. 즉, 기판에 수직한 Thru를 교정할 때에는 교정키트를 수직으로 세워 키트 양면을 사용하여 교정할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안한 교정키트에서의 SOLT 회로 반사/전달 특성을 기존 교정키트의 SOLT 회로의 반사/전달 특성과 비교 분석하였으며, 두 교정키트의 전달 특성은 길이 보정 후, 300 kHz부터 8.5 GHz까지 약 ±0.1 dB의 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같이 설계/제작된 4-포트 수평/수직 교정키트의 유용성을 입증하기 위하여 각각 수평 측정의 경우와 수직 측정의 경우의 두 가지 경우 사례 연구를 수행하였으며, 그 결과를 기존의 교정키트를 사용한 후 측정된 결과 데이터와 비교 분석하였다. In this paper, we propose a horizontal/vertical calibration kit for calibrating a vector network analyzer(VNA) to measure the vertical connector pin. If the conventional calibration kit is used, we should change the arm for a probe or need an assistant device and it takes a long time. In addition there is a risk of precision degradation caused by the position change of the probe tip sensitive to the surroundings. We suggest a 4-port vertical calibration kit to make up for the aforementioned shortcomings. The calibration kit was manufactured for the SOLT calibration method. ‘Short’, ‘Open’, and ‘Load’ are available in the horizontal plane, ‘Thru’ is available not only in the horizontal plane on the two planes of a PCB, but in the vertical plane between the two planes according to the positions of the probes. We complemented the conventional calibration kit to make a vertical calibration kit to be used for the vertical measurement method. We compared and analysed their reflection/transfer characteristics of the SOLT calibration standards of the proposed calibration kit and conventional one, we get a ±0.1 dB differences of transfer characteristics in the range from 300 kHz to 8.5 GHz. In order to demonstrate usefulness, and we performed a case study for horizontal and vertical cases, and compared the results of the proposed calibration kit and conventional one.

      • KCI등재
      • KCI등재

        국내 대학의 영어강의 사례 연구 : EAP과정의 중요성을 중심으로

        김태호 ( Kim Taeho ) 경희대학교 비교문화연구소 2018 比較文化硏究 Vol.53 No.-

        본 연구의 목적은 국내 대학에서 개설되는 영어강의를 참관하고, 교수자와 학습자를 대상으로 영어강의에 대한 인터뷰를 통해 국내 대학에서 개설되는 영어강의의 문제가 무엇인지, 영어강의의 효과를 높이기 위한 방안이 무엇인지 고찰하는 것이다. 본 연구의 목적을 위해 우선 일부 강좌만 영어강의로 개설하는 부산 소재국립대학과 전체 강좌를 영어강의로 개설하는 울산 소재 국립대학의 영어강의를 구분하여 조사하고, 이를 전체 강좌를 영어강의로 개설하는 일본 대학의 경우와 비교 분석하였다. 영어강의에 대한 정확한 분석을 위해 동일한 방식으로 강의를 참관하고 분석하였으며, 해당 강의의 교수자와 학습자들을 대상으로 영어강의에 대한 인식을 확인하는 심층인터뷰를 진행하였다. 연구 결과에 따르면 국내 두 대학에서 개설되는 영어강의의 효과를 높이기 위해 학습자의 영어구사력을 영어강의 수강에 충분한 수준으로 높이고, 학습자간 영어구사력의 편차를 최소한으로 줄이는 것이 가장 필요하다는 것을 확인하였다. 이에 본 연구에서는 영어학습자의 영어구사력을 높이는 방안으로 영어강의 수강을 위한 학문목적 대학영어교육(EAP) 과정이 필요하다고 주장하였다. The purpose of this study was to investigate ways to improve the effect of English-medium instruction (EMI) in Korean universities by comparing EMI lectures in two Korean universities with those in a Japanese university. Some universities run all courses in English while others do so for only part of them. This study comparatively investigated how EMI courses were run by these two groups of universities. For the purpose of this study, in-depth interviews were conducted with EMI instructors and students to find out what merits and problems that such EMI programs had in EFL environment of Korea and Japan. Another important goal was to correct problems and improve the Korean programs. The result showed that the most important issue of EMI programs in Korean universities was students' low English proficiency. It also demonstrated that English for Academic Purposes (EAP) was necessary to overcome this problem. It is a key to the success of MI programs. Hopefully, this study will stimulate continuous discussions on limitations and ways to improve EMI in Korean universities in various aspects.

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