• 한국방사선학회논문지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.157-168
• /
• 2020

자기공명영상(Magnetic Resonance Image)을 이용한 구조적 연구 방법에서 뇌 구조 세분화 방법은 최근 빠르게 발전하여 구조 이미지의 자동 분할을 위한 유능한 방법론이 되었다. 특히 아틀라스 정보를 이미지에 등록해 피사체의 이미지로 전달하는 분할(Segmentation) 방법은 아틀라스(Atlas)의 정확도에 편향되기 때문에 높은 정확도를 갖고 있는 아틀라스가 필요하게 된다. 알렌 마우스 뇌 아틀라스(Allen Mouse Brain Atlas)는 마우스의 아틀라스 중에서 높은 정확도를 갖고 있어 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 신경섬유지도(Tractography)에 필수적인 마우스 뇌구조의 정확한 좌표와 분할 정보를 제공할 수 있다. 또한 기능적 연구 방법인 뇌의 백질 경로를 재구성하는 확산텐서영상(Diffusion Tensor Image)에 대한 확률론적 신경섬유지도를 사용하여 포괄적인 뉴런 네트워크를 매핑 하였다. 인간의 뇌 연구 결과와 마우스의 뇌 연구 결과는 비교분석 할 수 있어 인간에게 적용하기 어려운 실험들을 질환이 모델링된 마우스를 통해 결과를 얻어 임상적으로 이용이 가능하기 때문에 마우스 실험의 중요성이 올라가고 있다. 하지만 마우스를 이용한 연구에서 인간과 마우스의 뇌 크기 차이로 인한 문제가 있어 동등한 영상의 질을 달성하려면 다양한 조건이 필요하게 되며, 그중 대표적으로 충분히 긴 스캔시간이 필요하게 된다. 충분히 긴 스캔시간을 확보하기 위해 본 연구에서는 마우스의 뇌를 샘플화시켜 Ex-vivo 실험이 진행되었으며, 마우스 커넥톰(Connectome) 매핑에 대한 참조를 제공하기 위해 이 연구는 아틀라스 정규화 도구인 ANTx와 확산 텐서 영상을 분석할 도구인 FSL을 사용하여 마우스 뇌의 반자동 분할 및 신경섬유지도 분석 파이프라인을 제시하여 다양한 마우스 모델에 적용하고자 했다. 또한, 신경섬유지도 분석을 위해 획득하는 확산텐서영상의 유용한 신호대 잡음비를 결정하기 위해 다양한 여기수의 영상을 획득해 비교분석하였다.

• 공업화학전망
• /
• 제22권6호
• /
• pp.26-40
• /
• 2019

고령화 사회에 접어들면서 신경, 정신질환으로 인한 사회경제적 부담이 늘어나고 있다. 이를 해결하기 위해서는 관련된 신경 회로를 직접적으로 자극하거나 그곳에서 일어나는 일을 실시간으로 감지할 수 있는 장비의 개발이 필수적이다. 하지만 이를 위한 수많은 공학적 도구의 개발에도 불구하고, 뛰어난 공간적/시간적 분해능, 세포형의 선택성, 장시간 안정성을 보유한 신경 인터페이스의 개발은 아직까지도 연구가 필요한 분야이다. 특히 신경전달 원리를 모두 이용하고자 하는 다기능 인터페이스의 개발은 최근 많은 연구자들의 관심 주제이고, 유연성을 가지는 인터페이스 개발 또한 안정성뿐만 아니라 신경 신호의 수명을 좌우하는 중요한 요소이기에 그 중요성을 인정받고 있다. 이를 해결하기 위한 여러 가지 과학적 시도 중에서도, 열 인장 공정으로 제작되는 섬유 형태의 장비는 그 통합적 기능을 수행하는 한 가지 방법으로써 많은 관심을 받고 있다. 이 기술은 다양한 기하학적 구조, 기능적 요소 등을 통합하는데 매우 유리하며, 또한 기존 반도체 공정으로 다루기 어려운 유연성 물질로 마이크로 스케일의 인터페이스를 제작하는 데에 매우 효과적이다. 본 기고문에서는 먼저 현재까지 개발되고 있는 다기능 유연 신경 인터페이스의 연구동향을 소개하고, 특히 그 중에서도 최근에 주목받고 있는 광섬유 기반의 인터페이스 개발에 대해 이야기하고자 한다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.43-47
• /
• 2004

뇌의 기능성과 분산 영역간의 연결성에 대한 관심이 매우 증대되고 있는 추세다. 그 중에서 DTI (확산 텐서 영상)는 비침습적으로 뇌에서의 물분자의 확산과 뇌의 회백질 신경 다발 구조에 대한 정보를 제공할 수 있는 자기공명영상 기법이다. 따라서 우리는 이 기법을 통해 다른 해부학적 혹은 기능적 자기공명영상 기법으로는 얼을 수 없는 뇌의 신경 섬유 다발과 대뇌 피질 영역의 연결성 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 컬러 코딩 방식에 의하여 뇌의 주된 신경 다발의 방향성을 가시화 하고자 한다. 인간 뇌의 방향성 지도는 연합섬유, 방사섬유. 교련섬유. 운동 및 감각회로 섬유의 다발들을 구별하기 쉽게 하여준다. 우리는 이 목적 하에 24비트 칼라코딩 방법을 윈도우 PC 환경에서 IDL을 이용하여 구현하였다. 덧붙여 방향성의 각각의 성분 및 이방성에 대한 컬러 코딩과 이들을 표현하기 위한 다양한 색상표를 구현하였다. 결론적으로 우리의 24 비트 킬러 코딩을 이용한 뇌 회백질의 신경 다발의 방향성 가시화에 성공하였다. 우리가 구현한 방법에 의해 뇌의 주요 신경 다발들이 잘 가시화됨을 확인하였다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
• /
• 제13권1호
• /
• pp.40-46
• /
• 2009

목적 : 기능적 뇌 자기공명영상 (fMRI)과 확산텐서영상(DTI) 합성기법을 이용하여 피질척수로의 여러 부위에서 정량적 특성을 연구하고자 하였다. 대상 및 방법 : 신경학적 이상이 없는 정상인 10명 (남: 8, 여: 2, 평균연령: 30세, 연령분포 : 22 -38세)을 대상으로 하였다. fMRI는 1.5T를 이용하였으며, 손의 쥐기 펴기를 수행하였다. fMRI와 확산텐서섬유로(DTT)의 합성이 가능한 DtiStudio 프로그램을 이용하여 피질척수로를 3차원 영상화하였다. 이때, 시작 관심영역은 2차원 분할 비등방성(fractional anisotropy, FA) 색지도(color map)에서 fMRI의 운동 수행 시 활성부위가 가장 많은 곳으로, 목표 관심영역은 하부 전방 뇌교의 피질척수 부위로 설정하였다. 정량적 분석을 위하여 관심영역을 부채살부터 연수까지 좌우 각각 5곳에 설정하여 분할 비등방성과 현성 확산계수(ADC)를 측정하였다. 결과 : 모든 대상자는 fMRI에서 일차 감각운동 영역이 주로 활성화되었다. 확산텐서 영상에서 피질척수로의 경로는 일차 감각운동 영역부터 연수까지 주행하였다. 피질척수로의 FA 값은 모든 대상자에서 중뇌와 내측 섬유띠의 후지가 타 부위보다 높았다. 결론 : fMRI와 DTT의 합성기법은 피질척수로 상태의 3차원 영상화 및 각 부위에서 FA와 ADC값을 이용한 정량적 분석이 가능하였다. 앞으로, fMRI와 DTT 합성기법은 뇌손상 환자에서 피질척수로의 명확한 상태를 연구하는 데 유용하게 이용될 것으로 사료된다.