Functional neuro-connectivity is one of the main issues in brain science in the sense that it is closely related to neurodynamics in the brain. In the paper, we choose fMRI as a main form of response data to brain activity due to its high resolution. We review methods for analyzing functional neuro-connectivity assuming that measurements are made on physiological responses to neuron activation. This means that we deal with a state-space and measurement model, where the state-space model is assumed to represent neurodynamics. Analysis methods and their interpretation should vary subject to what was measured. We included analysis results of real fMRI data by applying a high-dimensional autoregressive model, which indicated that different neurodynamics were required for solving different types of geometric problems.
In this paper, we propose the regions segmentation method of the white matter and the gray matter for brain MR image by using the ant colony optimization algorithm. Ant Colony Optimization (ACO) is a new meta heuristics algorithm to solve hard combinatorial optimization problem. This algorithm finds the expected pixel for image as the real ant finds the food from nest to food source. Then ants deposit pheromone on the pixels, and the pheromone will affect the motion of next ants. At each iteration step, ants will change their positions in the image according to the transition rule. Finally, we can obtain the segmentation results through analyzing the pheromone distribution in the image. We compared the proposed method with other threshold methods, viz. the Otsu' method, the genetic algorithm, the fuzzy method, and the original ant colony optimization algorithm. From comparison results, the proposed method is more exact than other threshold methods for the segmentation of specific region structures in MR brain image.
Proceedings of the Korean Society of Medical Physics Conference
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2004.11a
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pp.91-95
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2004
Several MRI studies have reported reductions in temporal lobe volumes in Alzheimer's disease (AD). Measures have been usually obtained with regions-of-interest (ROI) drawn manually on selected medial and lateral portions of the temporal lobes, with variable choices of anatomical borders across different studies. We used the automated voxel-based morphometry (VBM) approach to investigate gray matter abnormalities over the entire extension of the temporal lobe in 10AD patients (MM5E 22)and 22 healthy controls. Foci of significantly reduced gray matter volume in AD patients were detected in both medial and lateral temporal regions, most significantly in the right and left posterior parahippocarmpal gyri. At a more flexible statistical threshold (P<0.01, uncorrected for multiple comparisons), circumscribed foci of significant gray matter reduction were also detected in the right amygdala/enthorinal cortex, the anterior and posterior borders of the superior temporal gyrus bilaterally, and the anterior portion of the left middle temporal gyrus. These VBM results confirm previous findings of temporal lobe atrophic changes in AD, and suggest that these abnormalities may be confined to specific sites within that lobe, rather than showing a widespread distribution.
Objectives : The significance of leukoaraiosis on brain magnetic resonance imaging (MRI) is uncertain, but it is often seen with vascular risk factors or in the context of cognitive impairment. We aimed to investigate the effect of leukoaraiosis on the severity and course of delirium. Methods : Periventricular hyperintensity and deep white matter hyperintensity on brain MRI were rated in 42 patients with delirium by semiquantative visual rating scale. Correlations between their grades and the scores of Korean version of Delirium Rating Scale-Revised-98 (K-DRS-R-98) were analyzed, and the interaction effects between the groups according to the levels of leukoaraiosis and two evaluation points were also analyzed. Results : The grade of deep white matter hyperintensity in the occipital lobe was positively correlated with the scores on the total, severity items, cognitive items, and non-cognitive items of K-DRS-R-98. The cognitive items scores of K-DRS-R-98 in the low grade group of periventricular hyperintensity showed significantly steeper decrease than the high grade group. Conclusions : A difference in severity or recovery speed of delirium according to the level of leukoaraiosis may result from disruption in brain functional connectivity. Our results have a clinical implication in that the severity and course of delirium can be possibly predicted using the level of leukoaraiosis.
Purpose : To assess the distortion of MRI with the Leksell stereotactic radiosurgery system in variable pulse sequence and imaging plane through phantom study, to find most adequate imaging plane and pulse sequence for stereotactic radiosurgery system. Materials and methods : We made the phantoms for MRI and get images in variable conditions and analyzed the image distortion using image analysis program, and statistically using paired student t-test. Results : The transeverse plane images had acceptable error ranges bless than 1.5mm) in all pulse sequence in both the analysis of fiducial marker in stereotactic G-frame and the phantom study. The coronal plane images had unacceptable large errors (more than 1.7mm) in the analysis of fiducial marker in the stereotactic G-frame, but had corrected small errors (less than 1.5mm) in the phantom study. Conclusion : We find from the phantom study that the present MR machines are adequate for stereotactic surgery system in frequently used pulse sequences, and imaging planes.
The Journal of Korean Institute of Next Generation Computing
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v.15
no.5
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pp.64-74
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2019
Although a non-rigid registration has high demands in clinical practice, it has a high computational complexity and it is very difficult for ensuring the accuracy and robustness of registration. This study proposes a method of applying a non-rigid registration to 3D magnetic resonance images of brain in an unsupervised learning environment by using a deep-learning network. A feature vector between two images is produced through the network by receiving both images from two different patients as inputs and it transforms the target image to match the source image by creating a displacement vector field. The network is designed based on a U-Net shape so that feature vectors that consider all global and local differences between two images can be constructed when performing the registration. As a regularization term is added to a loss function, a transformation result similar to that of a real brain movement can be obtained after the application of trilinear interpolation. This method enables a non-rigid registration with a single-pass deformation by only receiving two arbitrary images as inputs through an unsupervised learning. Therefore, it can perform faster than other non-learning-based registration methods that require iterative optimization processes. Our experiment was performed with 3D magnetic resonance images of 50 human brains, and the measurement result of the dice similarity coefficient confirmed an approximately 16% similarity improvement by using our method after the registration. It also showed a similar performance compared with the non-learning-based method, with about 10,000 times speed increase. The proposed method can be used for non-rigid registration of various kinds of medical image data.
Augmenting-reducing evoked potentials(AREP) were studied in 38 college students to explore the topographic distribution between AR slope and personality. The Zuckerman Seeking Scale(SSS) and Eysenck Personality Questionnaire(EPQ) assessed personality. There was a significant positive correlation between AR slope and Extraversion-Introversion(E) in the frontocentral area ; the right posterior area showed a significant negative correlation with E. The Thrill and Adventure Seeking(TAS) subscale showed a significant negative correlation with slope in the right posterior temporal area. The average slope map of all subjects revealed a distribution showing more augmenting in frontocentral areas and more reducing in posterior areas.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.6
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pp.275-279
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2018
A brain abscess is caused by an infection in the central nervous system and leads to significant neurological sequelae. Despite advances in neurocritical care, high morbidity and mortality rates are still associated with brain abscess, especially in certain high-risk patients. Thus, a brain abscess is a medical emergency requiring prompt diagnosis and treatment with antibacterial therapy. However, the recurrence of brain abscess is rare. A 59-year-old man presented at our neurology clinic with a headache and was found to have chronic otitis media. Serial brain magnetic resonance imaging (MRI) scans of the patient demonstrated a brain abscess in the right frontal lobe. Following stereotactic aspiration of the brain abscess and proper antimicrobial treatment, the patient recovered completely. Five months after discharge, the patient revisited our clinic with a headache and seizure symptoms, and recurrence of the brain abscess was confirmed by brain MRI. Recurrent brain abscess has been documented in patients with predisposing conditions such as retained foreign bodies, chronic sinusitis, arteriovenous fistula, and right-to-left shunt.
Kim, Min-Ji;Jahng, Geon-Ho;Lee, Hack-Young;Kim, Sun-Mi;Ryu, Chang-Woo;Shin, Won-Chul;Lee, Soo-Yeol
Investigative Magnetic Resonance Imaging
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v.14
no.2
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pp.103-114
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2010
Purpose : To generate a Korean specific brain template, especially in patients with Alzheimer's disease (AD) by optimizing the voxel-based analysis. Materials and Methods : Three-dimensional T1-weighted images were obtained from 123 subjects who were 43 cognitively normal subjects and patients with 44 mild cognitive impairment (MCI) and 36 AD. The template and the corresponding aprior maps were created by using the matched pairs approach with considering differences of age, gender and differential diagnosis (DDX). We measured several characteristics in both our and the MNI templates, including in the ventricle size. Also, the fractions of gray matter and white matter voxels normalized by the total intracranial were evaluated. Results : The high resolution template and the corresponding aprior maps of gray matter, white matter (WM) and CSF were created with the voxel-size of $1{\times}1{\times}1\;mm$. Mean distance measures and the ventricle sizes differed between two templates. Our brain template had less gray matter and white matter areas than the MNI template. There were volume differences more in gray matter than in white matter. Conclusion : Gray matter and/or white matter integrity studies in populations of Korean elderly and patients with AD are needed to investigate with this template.
Park, Myung-Hwan;Lee, Jin-Wan;Lee, Kang-Won;Ryu, Chang-Woo;Jahng, Geon-Ho
Investigative Magnetic Resonance Imaging
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v.13
no.2
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pp.161-170
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2009
Purpose : A parallel imaging method provides us to improve temporal resolution to obtain three-dimensional (3D) MR images. The objective of this study was to optimize three 3D MRI techniques by adjusting 2D SESNE factors of the parallel imaging method in phantom and human brain. Materials and Methods : With a 3 Tesla MRI system and an 8-channel phase-array sensitivity-encoding (SENSE) coil, three 3D MRI techniques of 3D T1-weighted imaging (3D T1WI), 3D T2-weighted imaging (3D T2WI) and 3D fluid attenuated inversion recovery (3D FLAIR) imaging were optimized with adjusting SESNE factors in a water phantom and three human brains. The 2D SENSE factor was applied on the phase-encoding and the slice-encoding directions. Signal-to-noise ratio(SNR), percent signal reduction rate(%R), and contrast-to-noise ratio(CNR) were calculated by using signal intensities obtained in specific regions-of-interest (ROI). Results : In the phantom study, SENSE factor = 3 was provided in 0.2% reduction of signals against without using SENSE with imaging within 5 minutes for 3D T1WI. SENSE factor = 2 was provided in 0.98% signal reduction against without using SENSE with imaging within 5 minutes for 3D T2WI. SENSE factor = 4 was provided in 0.2% signal reduction against without using SENSE with imaging around 6 minutes for 3D FLAIR. In the human brain study, SNR and CNR were higher with SENSE factors = 3 than 4 for all three imaging techniques. Conclusion : This study was performed to optimize 2D SENSE factors in the three 3D MRI techniques that can be scanned in clinical time limitations with minimizing SNR reductions. Without compromising SNR and CNR, the optimum 2D SENSE factors were 3 and 4, yielding the scan time of about 5 to 6 minutes. Further studies are necessary to optimize 3D MRI techniques in other areas in human body.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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