Journal of IKEEE (전기전자학회논문지)

Institute of Korean Electrical and Electronics Engineers (한국전기전자학회)
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Performance analysis of EIT bladder monitoring system according to input current patterns

주입전류 패턴에 따른 EIT 방광 모니터링 시스템의 성능분석

  • Han, You-Jung (Faculty of Applied Energy System, Major of Electronic Engineering, JeJu National University) ;
  • Khambampati, Anil Kumar (Faculty of Applied Energy System, Major of Electronic Engineering, JeJu National University) ;
  • Kim, Kyung-Youn (Faculty of Applied Energy System, Major of Electronic Engineering, JeJu National University)
  • Received : 2019.03.08
  • Accepted : 2019.03.25
  • Published : 2019.03.31
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Abstract

Current clinical methods for diagnosing urination disorder are invasive, expensive, and very inconvenient to perform continuous monitoring. EIT is a non-invasive technique that injects electrical current through an external electrodes and measures the induced voltage to visualize the internal electrical (impedance) characteristics, which makes it possible to monitor bladder conditions with low cost. The signal characteristics of the measured voltage data changes according to the current pattern injected through the electrode and affects reconstruction performance. In this paper, image reconstruction performance is compared and analyzed according to the injected current patterns to maximize the sensitivity to the variation of bladder size.

현재 배뇨 장애를 진단할 수 있는 대표적인 임상 방법들은 침습적이고 고가이며, 장시간 연속적인 모니터링을 수행하기에는 한계가 있다. EIT는 비침습적 방법으로 외부 전극을 통하여 전류를 주입하고 유기된 전압을 측정하여 내부 전기적(임피던스) 특성을 영상화 하는 기술로써, 저렴한 비용으로 방광의 상태를 모니터링 할 수 있는 유용한 기법이 될 수 있다. 전극을 통하여 주입된 전류 패턴에 따라 측정전압 데이터의 신호특성이 달라지고 영상 복원 성능에 영향을 미친다. 본 논문에서는 인체 하복부 부근에 위치한 방광의 크기 변화에 대한 민감도가 극대화될 수 있는 모델링을 위해 입력전류 패턴에 따른 영상 복원 성능을 분석하였다.

Keywords

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Fig. 1. Input current patterns. (a) adjacent pattern (b) opposite pattern (c) trigonometric pattern. 그림 1. 전류주입패턴. (a) 인접방법 (b) 대면방법 (c) 삼각함수방법

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Fig. 2. Finite Element Mesh (a) Coarse mesh, (b) Fine mesh. 그림 2. 유한요소메쉬 (a) 성긴 메쉬, (b) 조밀한 메쉬

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Fig. 3. Bladder CT image. 그림 3. 방광 CT 이미지

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Fig. 4. Image for case 1 (a) true image, (b) restored image by opposite pattern, (c) restored image by adjacent pattern, (d) restored image by trigono-metric pattern, (e) restored image by reference pattern 그림 4. case 1의 영상 (a) 원래 영상, (b) 대면 방법에 의해 복원된 영상, (c) 인접 방법에 의해 복원된 영상, (d) 삼각함수 방법에 의해 복원된 영상, (e) 기준 방법에 의해 복원된 영상

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Fig. 6. Expanded RMSE figure. 그림 6. 확대시킨 평균 제곱근 오차

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Fig. 7. Image for case 2 (a) true image, (b) restored image by opposite pattern, (c) restored image by adjacent pattern, (d) restored image by trigono-metric pattern, (e) restored image by reference pattern 그림 7. case 2의 영상 (a) 원래 영상, (b) 대면 방법에 의해 복원된 영상, (c) 인접 방법에 의해 복원된 영상, (d) 삼각함수 방법에 의해 복원된 영상, (e) 기준 방법에 의해 복원된 영상

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Fig. 9. Image for case 3 (a) true image, (b) restored image by opposite pattern, (c) restored image by adjacent pattern, (d) restored image by trigono-metric pattern, (e) restored image by reference pattern 그림 9. case 3의 영상 (a) 원래 영상, (b) 대면 방법에 의해 복원된 영상, (c) 인접 방법에 의해 복원된 영상, (d) 삼각함수 방법에 의해 복원된 영상, (e) 기준 방법에 의해 복원된 영상

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Fig. 11. Expanded RMSE figure. 그림 11. 확대시킨 평균 제곱근 오차

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Fig. 5. (a) RMSE, (b) Correlation coefficient. 그림 5. (a) 평균 제곱근 오차, (b) 상관계수

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Fig. 8. (a) Small Bladder RMSE, (b) Small Bladder Correlation coefficient. 그림 8. (a) 방광이 비어있는 경우 평균 제곱근 오차, (b) 방광이 비어있는 경우 상관계수

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Fig. 10. (a) Full B ladder RMSE, (b) Full Bladder Correlation coefficient. 그림 10. (a) 방광이 차있는 경우 평균 제곱근 오차, (b) 방광이 차있는 경우 상관계수

References

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