KHU Mark1 다주파수 EIT 시스템을 이용한 시간차 소화기능 영상화 = Time-difference imaging of abdomen using KHU Mark1 multi-frequency EIT system

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 KHU Mark1 다주파수 EIT 시스템을 이용한 시간차 소화 기능의 영상화에 대해서 논의한다. 전도도가 높은 테스트 음식을 섭취하고 그에 따라 시간에 따라 변화하는 인체 내부, 특히 위 부분의 영상화를 통해서 KHU Mark1 다주파수 EIT 시스템의 임상 적용 가능성에 대해서 살펴보도록 한다. 전도도와 유전율 분포에 대한 영상을 얻기 위해서는 기존에 사용하던 알고리즘과 다르게 복소 도전율 복원 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 시간차 소화 기능 영상화에 필요한 복소 도전율 복원 알고리즘과 실험에 필요한 조건들과 결과들에 대해서 기술한다. 이에 더하여 새롭게 개발하는 KHU Mark2 다주파수 EIT 시스템의 디자인에 대해서 기술한다. 채널의 수가 증가할수록 영상의 해상도가 좋아지지만 시스템의 유지, 관리가 힘들기 때문에 KHU Mark2 다주파수 EIT 시스템의 경우 8채널을 기본으로 한다. 또한, 채널의 수가 적은 단점을 보완하기 위하여 시스템의 모듈화 디자인을 통해서 여러 개의 시스템을 연결해서 하나의 시스템으로 동작할 수 있도록 하는 기능들을 추가하였다. 또한, 3가지 타입의 1) 전압을 인가하고 전류를 측정하는 방식, 2) 전류를 주입하고 전압을 측정하는 방식, 3) 전압을 인가하고 전압을 측정하면서 동시에 흐르는 전류를 측정하는 방식으로 디자인하였다. 각각의 방식에 대해서 디자인의 개념과 구성도에 대해서 기술하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We performed multi-frequency time difference EIT (mftdEIT) imaging experiments of the human abdomen using a lately developed mfEIT system KHU Mark1. We produced real and imaginary part images of time changes in complex conductivity distributions at 10, 50, and 100kHz during stomach filling and emptying periods. We describe a tdEIT image reconstruction algorithm based on a concept of the equivalent homogeneous complex conductivity. Reconstructed time-difference images of the human abdomen show progressive filling and emptying of the stomach. We found that imaging the stomach emptying process is rather difficult due to motion artifacts during a long imaging time of hours. We found that the mftdEIT needs improvements in terms of its robustness against motion artifacts. As a next generation of KHU Mark 1, KHU Mark2 mfEIT system is designed based on the concept of the module. Three different types of KHU Mark2 are suggested to be implemented.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 = 3
• II. KHU Mark1 다주파수 EIT 시스템을 이용한 시간차 소화기능의 영상화 = 6
• 2.1 복소 도전율 복원 알고리즘 = 6
• 2.2 실험 환경 = 9
• 2.2.1 KHU Mark1 다주파수 EIT 시스템 = 9
• 2.2.2 해부학적인 구조 = 10
• 2.2.3 실험 정보 = 12
• 2.2.4 테스트 물질 = 14
• 2.3 실험 결과 = 16
• 2.3.1 실수부 영상 = 16
• 2.3.2 허수부 영상 = 22
• III. KHU Mark2 다주파수 EIT 시스템 설계 = 26
• 3.1 Micro-EIT 전극 설계 = 26
• 3.2 새로운 방식의 Bio-Impedance Spectroscopy (BIS) = 28
• 3.3 집약형 측정 모듈 설계 = 31
• 3.4 KHU Mark2 다주파수 EIT 시스템 설계 = 32
• 3.4.1 A형 = 35
• 3.4.2 B형 = 36
• 3.4.3 C형 = 37
• IV. 토의 = 39
• V. 향후 과제 = 41
• VI. 결론 = 43