• 한국방사선학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.187-201
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• 2024

골다공증은 전 세계적으로 주요한 건강 문제임에도 불구하고, 골절 발생 전까지 쉽게 발견되지 않는 단점을 가지고 있습니다. 본 연구에서는 골다공증 조기 발견 능력 향상을 위해, 복부 컴퓨터 단층 촬영(Computed Tomography, CT) 영상을 활용하여 정상-골감소증-골다공증으로 구분되는 골다공증 단계를 체계적으로 분류할 수 있는 딥러닝(Deep learning, DL) 시스템을 개발하였습니다. 총 3,012개의 조영제 향상 복부 CT 영상과 개별 환자의 이중 에너지 X선 흡수 계측법(Dual-Energy X-ray Absorptiometry, DXA)으로 얻은 T-점수를 활용하여 딥러닝 모델 개발을 수행하였습니다. 모든 딥러닝 모델은 비정형 이미지 데이터, 정형 인구 통계 정보 및 비정형 영상 데이터와 정형 데이터를 동시에 활용하는 다중 모달 방법에 각각 모델 구현을 실현하였으며, 모든 환자들은 T-점수를 통해 정상, 골감소증 및 골다공증 그룹으로 분류되었습니다. 가장 높은 정확도를 갖는 모델 우수성은 비정형-정형 결합 데이터 모델이 가장 우수하였으며, 수신자 조작 특성 곡선 아래 면적이 0.94와 정확도가 0.80를 제시하였습니다. 구현된 딥러닝 모델은 그라디언트 가중치 클래스 활성화 매핑(Gradient-weighted Class Activation Mapping, Grad-CAM)을 통해 해석되어 이미지 내에서 임상적으로 관련된 특징을 강조했고, 대퇴 경부가 골다공증을 통해 골절 발생이 높은 위험 부위임을 밝혔습니다. 이 연구는 DL이 임상 데이터에서 골다공증 단계를 정확하게 식별할 수 있음을 보여주며, 조기에 골다공증을 탐지하고 적절한 치료로 골절 위험을 줄일 수 있는 복부 컴퓨터 단층 촬영 영상의 잠재력을 제시할 수 있습니다.

• 핵의학기술
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• 제14권1호
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• pp.67-72
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• 2010

본원에서는 비심장 수술환자의 수술 전후 심장사건의 위험도 평가를 위해 심근관류 SPECT를 시행하고 있다. 암환자의 경우 수술 전에 전신 뼈 검사 혹은 전신 PET 검사로 암 전이 여부 확인 후 심근관류 SPECT를 시행하여 불필요한 검사 처방을 막고 있다. 하지만 단기 병동 입원 환자의 경우 재원 일수를 줄이고자 전신 뼈 검사 후 최소 16시간의 간격을 두고 $^{201}Tl$ 심근관류 SPECT를 시행하는 경우가 있지만 아직까지 서로 다른 동위원소 투여로 인한 crosstalk contamination의 영향에 대한 평가가 제대로 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 anthropomorphic torso phantom을 이용한 실험과 실제 환자 데이터를 이용하여 이에 대한 유효성 검정을 시행하고자 한다. 2009년 8월부터 9월까지 서울아산병원 핵의학과에서 $^{201}Tl$ 심근관류 SPECT를 시행한 87명의 환자를 대상으로 연구 분석하였다. $^{201}Tl$ 심근관류 SPECT 시행 전날 전신 뼈 스캔 시행 여부에 따라 환자를 분류하였고 $^{201}Tl$ 심근관류 SPECT 촬영 시 이중 에너지 창을 이용하여 영상을 획득하였다. 획득한 영상에서 $^{201}Tl$ 창과 $^{99m}Tc$ 창에서 계수된 카운트의 비율을 전날 전신 뼈 검사의 시행 유무에 따라 비교 분석하였다. 실험에는 anthropomorphic torso phantom을 사용하였으며 심근($^{201}Tl$)과 심근 이외의 부분($^{99m}Tc$)에 각각 14.8 MBq, 44.4 MBq를 투여 하였다. 영상획득은 시간 간격을 두고 게이트 법 적용 없이 $^{201}Tl$ 심근관류 SPECT를 시행하여 얻었고 Xeleris ver 2.0551를 이용하여 공간 분해능을 측정 분석하였다. 수집한 환자 데이터에서 $^{201}Tl$ 창과 $^{99m}Tc$ 창에서 계수된 카운트 비율 비교 결과 전날 전신 뼈 스캔을 시행한 경우 Bone tracer 주입 후 12시간에서 24시간까지의 비율이 Ventri에서는 1:0.411 에서 1:0.114, Infinia에서는 1:0.249에서 1:0.079로 지수함수적으로 감소하며 시간 경과에 따라 유의한 차이(Ventri p=0.0001, Infinia p=0.0001)를 나타내었다. 또한 전신 뼈 스캔을 시행하지 않은 경우의 비율은 Ventri에서 평균 1:$0.067{\pm}0.006$, Infinia에서 1:$0.063{\pm}0.007$로 나타났다. Phantom 실험 후 공간 분해능 측정 결과는 $^{99m}Tc$의 첨가 여부와 시간 경과에 따라서 FWHM의 유의한 변화는 나타나지 않았다 (p=0.134). Anthropomorphic torso phantom을 이용한 실험과 환자 데이터 분석을 통해 bone tracer 주입 16시간 이 후에 시행된$^{201}Tl$ 심근관류 SPECT 영상은 $^{99m}Tc$에 의해 공간 분해능에 유의한 영향을 받지 않는다는 것을 확인하였다. 하지만 이는 영상의 질적 평가만 이루어진 것으로 환자의 피폭과 검사의 정밀도 및 정확도에 관한 연구가 추가로 필요한 실정이다. 추후 서로 다른 동위원소 사용에 따른 crosstalk contamination의 영향에 대한 정확하고 표준화된 유효성 검정으로 검사 간격에 대한 정확한 가이드라인 제시가 이루어져야 할 것이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제31권1호
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• pp.17-23
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• 2008

목적 : 골밀도검사의 중요한 부분을 차지하고 있는 검사장비 및 검사자의 정밀도와 정확도는 환경에 따라 차이가 있기 때문에 질 관리가 체계적으로 이루어져야 한다. 골밀도 검사장비의 노화 및 잦은 고장에 의하여 장비의 교체 및 추가 구입으로 인하여, 추적검사를 하는 환자들의 호환성에 문제가 있다. 따라서 장비 교체 및 증설 후 동일한 장비처럼 호환하여 시용해도 환자의 임상적인 골밀도 변화를 정확하고 정밀하게 반영할수 있는지 알아보고자 한다. 재료 및 방법 : 장비 정밀도는 GE Lunar Prodigy Advance 2 대의 장비 (P1, P2)와 HOLOGIC Spine Phantom(HSP)을 이용하여 각 장비에서 20 번씩 스캔하여 팬텀을 이용한 정밀도 데이터를 획득하였고 (Group 1), 여성 120명 (평균나이 48.78, $20{\sim}60$세)을 대상으로 각 장비에서 15명씩, 같은 환자가 두 번 촬영을 하여 각 검사자의 정밀도를 측정했다(Group 2), 또한 검사자의 정밀도는 팬텀(ASP)을 이용하여 매일 아침마다 질 관리 시행후 얻은은 데이터를 기준으로, 각각의 장비에서 HSP를 이용하여 각 장비에서 20번씩 스캔 후 데�歷� 획득하여 검사자정밀도 및교차 보정 데이터를 산출하였고(Group 3), 여성 120명(평균나이 48.78, $20{\sim}60$세)의 동일 환자를 대상으로 한 장비에서 한 번씩 교차로 측정하여 검사자 정밀도 및 교차보정 데이터를 산추라였다(Group 4). 결과 : Daily Q.C Data는 $0.996\;g/cm^2$, 변동계수(%CV) 0.08로 안정된 장비로서 Group 1에서 Mean${\pm}$SD 및 %CV값은 ALP(P1: $1.064{\pm}0.002\;g/cm^2$, $%CV=0.190\;g/cm^2$, P2: $1.061{\pm}0.003\;g/cm^2$, %CV=0.192). Group 2에서 Mean${\pm}$SD 및 %CV값은 P1: $1.187{\pm}0.002\;g/cm^2$, $%CV=0.164\;g/cm^2$, P2: $1.198{\pm}0.002\;g/cm^2$, %CV=0.163, Group 3에서의 Mean${\pm}$2SD 및 %CV는 P1 - (spine: $0.001{\pm}0.03\;g/cm^2$, %CV=0.94, Femur: $0.001{\pm}0.019\;g/cm^2$, %CV=0.96), P2 - (spine: $0.002{\pm}0.018\;g/cm^2$, %CV=0.55, Femur: $0.001{\pm}0.013\;g/cm^2$, %CV=0.48), Group 4에서 Mean${\pm}$2SD 및 %CV는, r값은 spine: $0.006{\pm}0.024\;g/cm^2$, %CV=0.86, r=0.995, Femur: $0{\pm}0.014\;g/cm^2$, %CV=0.54, r=0.998이였다. 결론 : HOLOGIC Spine Phantom과 LUNAR ASP %CV는 ISCD에서 규정한 정상오차 범위인 ${\pm}2%$안에 모두 포함되었고 BMD가 비교적 일정한 값을 유지하면 측정되어 뛰어난 재현성을 보였다. 하지만 Phantom은 환자의 체중이나 체지방 조성의 변화 등 임상적인 부분을 반영하는 데는 한계성을 갖고 있어 mis-calibration을 check하는데 유용할 것으로 판단된다. Group 3과 Group 4의 결과에서 환자를 하나의 장비로 두 번 측정한 값을 보았을 때와 두 대의 장비를 교차하여 측정한 값 모두 2SD값 이내에 포함되었고 선형회귀분석(Regression Analysis) r값이 0.99 이상으로 높은 정밀도와 상관도를 나타냄으로써 두 장비를 호환하여 추적검사를 시행하여도 영향이 없었다. 신뢰있는 BMD 산출을 위해서는 정기적으로 장비 및 검사자의 기능테스트와 이에 대한 적절한 교정행위가 이루어져야 할 것이다.

• 사상체질의학회지
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• 제8권1호
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• pp.295-317
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• 1996

비만(肥滿)은 일반적으로 칼로리 섭취가 신체 활동과 성장에 필요한 에너지 소비량을 초과하여 지방질이 지방조직에 과잉 축척된 열량 불균형 상태로 표현하며, 표준체중의 10% 이상율 과체중이라 하고 20%이상 초과된 경우를 비만이라고 부르고 있다. 이러한 과잉 체지방은 지방세포의 크기가 변함으로써 과잉으로 체내에 축척되게 되고, 극히 심한 경우에는 지방세포의 수가 증가되기도 한다. 아울러 비만은 서구화된 사회에서 가장 혼한 영양 불량 문제이고 빠른 속도로 중가하고 있다. 비만의 원인을 나누어 보면 일반적으로 외적 원인과 내적 원인에 의해 일어나는 것으로 구분한다. 외적 원인으로는 음식의 과잉 섭취와 운동 부족 등이 있으며 내적 원인으로는 유전적 요인, 병적인 요인(시상하부병변, 갑상선 이상, 뇌하수체전엽 이상, 다른 질환의 2차적 합병증)등이 있다. 이 밖에 심리적 요인 등이 있다고 보기도 한다. 비만자의 사망율을 살펴보면, 보통 사람보다 분명히 높게 나타나고 있으며, 이것은 비만자의 심장질환, 동맥경화, 고혈압, 당뇨병 등의 성인질환 유병율이 높기 때문이며, 이로 인해 미국 및 선진 여러 나라에서 비만에 대한 대책이 사회 문제화되고 있는 것을 볼 수 있다. 동양의학에서는 비만을 비(肥), 비인(肥人), 비귀인(肥貴人), 비부성(肥膚盛), 비반 등으로 표현하였고 그 형상에 대하서는 "황제내경(黃帝內經)"에 "연질장대(年質壯大) 혈기충잉(血氣充孕) 부혁견고(膚革堅固)${\cdots}$ 비인지(肥人地)", "괵육견 피수자비(皮綬者肥)"라고 쓰여져 있다. 동양의학에서 비만의 현인에 대하여 고찰해 보연 "황채내경"에 "수식감미(數食甘味)", "고취지질(高聚之疾)", "탐어취여(貪於取與)"라고 쓰여져 있으며, 주로 고량후미(膏梁厚味)한 음식(飮食)의 탐식(貪食), 습담(濕痰), 기허(氣虛)및 간신양허(肝腎陽虛), 비토처약(脾土處弱), 비위적열(脾胃積熱), 비신양허(脾腎陽虛)와 같은 오장육부(五臟六腑)의 기능 조화가 상실돼 비습(肥濕), 즉 지방과 수분이 과잉 축적되기 때문이라고 하였다. 비만의 치법으로는 약물요법 이외에도 한방적 치료 방법으로는 청구요법, 이침요법, 기공과 수기, 운동요법, 절식요법등이 있다. 이중 절식요법, 운동요법은 양한방에서 가장 바람직한 치료법이나 지속적인 치료를 할 수 없다는 어려운 점이 있다. 한의학적 치료의 효과는 식욕 억제와 함께 식사량을 줄이는 데서 오는 심한 공복감, 무기력, 어지러움, 구역감, 변비 등을 최소화하는 것이다, 특히 무기력, 두통, 위장장애등 부작용을 줄여 주는 일에 초점을 두고 있다. 아울러 오장육부의 기능을 활성화하고 인체를 보강하여 식사 및 체중 감량에 따르는 만성질환의 발생이나 저항력 감퇴 등을 막아 준다. 최근 들어 비만에 대한 한의학적 연구들이 많이 시행되고 있으나 사상처방을 이용한 연구 및 실험은 거의 없는 실정이기에, 사상처방이 비만의 치료에 효과가 있으리라 생각하고 본 실험에 착수하게 되었다. 본 실험에 사용된 사상처방은 모두 이제마의 신정방(新定方)으로서 "동의수세보원"에 기재되어 있는 것으로 태음인(太陰人) 태음조위탕(太陰調胃湯), 소음인(少陰人) 십이미관중탕(十二味寬中湯), 소양인(少陽人) 양격산화탕(凉膈散火湯)을 선택하였다. 태음인 태음조위탕은 태음인 표병증에서 식후비만, 퇴각무력(腿脚無力) 등에 사용되며 여러 문헌에서 중풍허증(中風虛證), 식후도포(食後倒飽), 부사음식(不思飮食), 허노(虛勞), 건망(健忘), 자한(自汗), 도한(盜汗) 등에 사용된다고 한 처방으로, 태음인 표병중에서 폐장(肺陽)을 승기시키는 작용을 하는 대표적인 처방중 하나이다. 소음인 십이미관중탕은 소음인 이병중에서 태음병증(太陰病證), 소편부쾌(小便不快), 양도부흥(陽道不興), 장유부종지점자(將有浮腫之漸者)에 사용하는 적백하오관중양(赤白何烏寬中陽)에 후박(厚朴), 지실(枳實), 목향(木香), 대복피(大腹皮) 등을 가하여 통기맥(通氣脈)하는 공력(功力)을 배가시킨 처방으로 여러 문헌에서 중풍(中風), 토사(吐瀉), 곽난(藿亂), 기울(氣鬱), 습울(濕鬱), 담울(痰鬱), 열울(熱鬱), 주적(酒積), 수적(水積), 부종(浮腫), 창만(脹滿), 담음류주(痰飮流注), 소편부리(小便不利), 편폐(便閉), 요통(腰痛), 견비통(肩臂痛) 등에 사용된다고 한 처방으로 소음인 이병증에서 이음강기(裏陰降氣)작용을 하는 대표척인 처방 중 하나이다. 소양인 양격산화탕온 소양인 이병중에서 실열(實熱)이 었고 심화(心火)가 상성(上盛)하거나 중초(中焦)에 조실(燥實)하여, 다갈(多渴), 두혼(頭昏), 목적(目赤), 두발이열(頭發裏熱), 설종(舌腫), 후폐(喉閉), 토혈(吐血), 육혈, 대소편비(大小便秘), 조어(調語), 발광(發狂)등에 사용하는 처방으로, 이열병인 흉격열증(胸格熱症)을 다스라는 소양인 이열병중에 넓게 웅용될 수 있는 처방이다. 각 처방이 gold thioglucose와 고지방식이(食餌)로 유발한 비만 마우스에 미치는 효과를 관찰하기 위하여 각 처방 추출물을 제조하여 ICR계 마우스에 7주간 투여한 후 시료를 채취하여 결과를 검토하였다. 체중에 미치는 영향을 살며보면 gold thioglucose와 고지방식이로만 사육한 대조군에서는 체중의 중가가 뚜렷하였으며, 각 처방을 투여한 실험군에서는 체중의 증가가 억제되는 것을 알 수 있었다. 특히 적은 투여량으로 체중 증가의 감소가 분명하게 나타나는 것을 볼 수 있었다. 혈청 중의 transaminase에 미치는 영향(影響)을 살펴보면 대조군에서는 transaminase가 분명하게 증가하는 양상을 보였으며, 실험군에서는 감소하는 효과를 보여 gold thioglucose와 고지방식이로 인한 transaminase의 변화를 억제하는 효과를 보였다. 혈청지질에 대한 효과는 거의 관찰할 수 없었고 생리적 변화의 범위 안에서의 변동이었다. 간조직내의 지질변화는 대조군은 정상군에 비해 증가하는데 비해 각 처방을 투여한 모든 실험군에서는 저하되는 경향을 보였다. 따라서 각 처방은 간의 지질함량을 저하시키는 효과를 관찰할 수 있었다. 자궁 주위 지방조직에 대해서는 대조군은 정상군에 비하여 확실한 증가를 나타내는데 각 처방을 투여한 실험군에서는 대조군에 비하여 유의한 감소 효과를 보였다. 이러한 결과로 미루어 각 처방의 효과는 간장 등의 기관에서 지방의 축적을 억제하는 효과를 나타내는 것을 알 수 있었다. 동물(動物)을 이용한 이러한 in vivo 실험에서 각 처방은 혈청 transamianse의 개선, 체지방의 증가 억제, 간의 지방 축적 억제작용 등을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 각 처방이 임상적으로 비만의 치료에 이용될 수 있다고 사료되어 이에 대한 더 확실한 규명을 할 수 있도록 태음조위탕, 십이미관중탕, 양격산화탕을 선택하여 각 처방의 추출물이 전지방세포의 미분화 상태인 3T3-L1세포의 성장 및 분화에 미치는 영향을 관찰하고 세포내 지방 축적에 미치는 효과를 관찰하였다. 3T3-L1세포주는 비만의 중요한 유도 과정의 하나인 전지방세포의 증식 및 지방세포로의 분화에 영향을 미치는 물질을 탐색하고 그 작용 과정을 밝히는 데에 많이 이용되었으며 연구의 결과로서 지방세포의 분화를 억제하는 것은 retinol, retinoic, acid, vitamin D group, vitamin E, nicotinamide, phobol ester, dihydroteleocidin B, lithium등이며 지방세포의 분화를 촉진하는 것은 ascorbate, hemin, cadium, corticosterone, cAMP 등으로 보고되었다. 최근에는 insulin과 glucocorticoid steroid 호르몬이 지방세포의 분화와 지방생성(脂肪生成) 및 세포내 지질 축적을 유발하며 이러한 지방세포가 결함조직의 세포로부터 분화되어 나오며 분화된 지방세포 내에 존재하는 지방은 지방세포에서 스스로 합성된다고 보고되었다. 각 처방 추출액이 전지방세포의 미분화 상태인 3T3-L1세포의 증식을 억제하는 결과를 보이므로 비만시에 지방세포로 분화하여 비만증을 형성하는 기전의 일부인 세포증식을 각 처방 추출액이 억제할 수 있을 것으로 생각되므로 지방세포의 증식을 직접 억제하는데 본 처방이 유효하게 작용할 수 있을 것으로 생각된다. 배양초기 2일간, 배양 후기 6일간, 전배양기간 8일 동안 각각 지방세포의 분화에 미치는 영향을 고찰할 때 초기 배양 2일간 각 처방 추출액을 처리하여 나타나는 영향을 관찰한 결과 자연분화시에는 각 처방 추출액을 처리하지 않은 대조군에 비하여 분화를 감소시키데 큰 영향을 미치지 못하였다. 그러나 유도분화시에는 분화유도 8일째 배양 상태에서 각 처방 $10{\mu}g/ml$투여 실험군에서 유의성있는 분화 억제효과를 보였으며, $100{\mu}g/ml$ 투여군에서는 6일(日)과 8일(日)에 각각 유의성있는 지방세포 분화의 억제 효과를 나타냈다. 후기배양 6일간 각 처방 추출액을 처리하여 나타나는 효과를 관찰한 결과 자연분화시에는 초기 2일간의 배양에 각 처방 추출액을 투여한 실험과 약간 상이한 결과를 보였다. 즉 세포분화를 약간 증가시키는 결과를 나타냈으나 유의성 있는 결과는 아니었다. 유도분화시에는 각 처방 $100{\mu}g/ml$ 투여군에서 8일에 유의성있는 지방세포분화의 결과를 보였다. 전 실험기간인 8일 동안 각 처방 추출액을 계속 투여하여 나타나는 효과를 관찰한 결과 자연분화시에는 각 처방을 투여한 각 실험군에서 지방세포분화의 억제를 하는 경향을 볼 수 있으나 뚜렷한 결과는 아니며 통계적으로도 의의가 없었다. 유도분화시에는 각 처방 $10{\mu}g/ml$ 투여군에서 8일에 유의성있는 지방세포 분화억제를 보였으며, $100{\mu}g/ml$투여군에서는 6일과 8일에 통계적으로 유의한 지방세포분화억제의 효과를 보였다. 이러한 결과는 대체로 각 처방 추출액이 분화유도물질에 의하여 분화되는 지방세포의 분화는 억제하는 효과를 나타내며, 정상적인 전지방세포의 지방분화는 억제하고 시험관내의 자연분화유도시에는 큰 영향을 나타내지 않는 결과를 보인 것으로 자세한 기전에 대한 연구는 계속 이루어져야 할 것으로 사료된다. 이상과 같이 전지방세포의 변화과정에 각 처방 추출물을 직접 투여함으로서 전지방세포의 증식과 분화를 억제하고 핵산의 합성을 억제하며 세포내 지질 축적을 유도하는 효소와 중성지질의 세포내 축적을 억제하는 효과를 유추하여, 각 처방의 비만치료에의 이용은 유효할 것으로 생각할 수 있었다. 그러나 이러한 효과는 사상처방이 마우스의 정상 생리에서는 어느정도 유의성을 인정할 수 있으나, 인체의 체질에 따른 장부의 강약에 의한 차이점에 미치는 영향에 대해서는 계속 연구해야 할 것으로 생각된다.