• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.38-38
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• 2003

목적 : 방사선 수술의 목적은 병소에 최대한의 방사선을 조사하고, 주위의 정상조직에는 가능한 적은 양의 방사선을 조사하는 것이다. 이러한 목적을 만족시키기 위해 방사선 수술계획자는 계획시 isocenter의 위치와 개수, 콜리메이터 크기를 변화시켜 가며, 주어진 병소에 맞는 선량분포를 획득해 방사선 수술효과를 최대화시키는 수술계획을 수립한다. 본 연구에서는 다양한 모양의 병소에 대해 자동적으로 isocenter를 위치시켜 수술 계획시 도움이 될 수 있도록 임의의 병소 모델들에 대해 위의 변수들을 변화시켜 가며 얻어지는 선량분포를 비교 분석하였다. 방법 : 본 연구에서는 임의로 정의한 계산 영역내에 다면체를 병소로 가정하여 연구를 수행하였다. 방사선 수술시 하나의 isocenter에서 얻어지는 선량분포는 구형으로 근사할 수 있으므로 하나의 isocenter를 구로 근사하여, 각 병소 모델 내에 콜리메이터 크기를 변화해가며 가능한 많은 영역을 포함하도록 isocenter를 배치시켰다. 이후 구형선량모델을 사용해 선량분포를 획득하여 병소와 정상조직간의 DVH(Dose Volume histogram)와 각 병소 모델에 대한 통일 평면상의 선량분포를 비교 분석하였다. 결과 ; 임의의 다양한 종양 모델에 대한 50%의 등선량 곡선내에서 세 가지의 빔관련 변수들을 변화시킨 결과, 종양이 없는 정상 조직에서는 선량분포가 극히 낮았으며, 콜리메이터의 크기에 따른 isocenter 의 개수가 변화하는 것을 확인할 수 있었고, 이 경우 한 종양모델에서의 깊이에 따른 선량 분포는 크게 차이가 나지 않았다. 그리고, isocenter의 개수가 변화함에 따라 선량곡선이 변하는 것을 확인할 수 있었다. 결론 : 빔관련 변수인 콜리메이터 크기, isocenter 개수, 거리등은 어느 일정 정도를 넘기면, 병소내 선량 분포에 크게 기여하지 않는다는 점을 감안하여 빔관련 변수들을 최소로 고려하므로써 계획시 소모되는 시간 과 노력을 많이 줄일 수 있을 것이며, 또한 각 병소 모델에 대한 최적의 구형선량모델에서 공통적인 규칙성을 찾는 것과 실제 병소의 모양을 간단한 모양으로 근사화 시킨다면 자동적 선량모델을 이루는데 많은 도움이 되고, 이로 인해 효율적인 치료계획작업이 이루어질 것이라 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.1-6
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• 2017

스텐트는 인체의 좁아지거나 막힌 부위에 삽입되어 혈류의 흐름을 정상화 시키는데 사용되는 금속망 형태의 임플란트로 관상 동맥 질환을 치료하는데 가장 일반적인 방법으로 널리 사용된다. 본 논문에서는 유한요소 해석과 다꾸지 방법을 이용하여 설정한 스텐트 설계 인자의 변화에 따른 기계적 반응을 고찰하였다. 스텐트 모델은 팔마즈 스텐트를 사용하였고 스텐트의 재료 모델로서는 탄소성 모델, 풍선은 초탄성 모델을 사용하였다. 연구의주요 관심은 스텐트의 탄성 회복량 조절을 통한 혈관의 재 협착 문제를 감소시킬 수 있는 방안에 대한 설계 인자의 영향을 고찰하는데 있다. 스텐트 두께, 슬롯의 가로 길이, 슬롯의 세로 길이의 각도를 설계인자로 선택하여 직교배열표를 구성하였다. 유한요소 해석을 이용하여 혈관 내 스텐트의 반경 방향 탄성회복율과 길이 방향 탄성회복율을 계산하였고 다구찌 기법을 이용한 통계적 분석을 하여 재 협착의 가능성을 감소시킬 수 있는 스텐트의 최적 형상 설계 방향을 제시하였다. 최적형상은 기본 모델에 비하여 탄성회복율은 반경방향으로 약 1%, 길이방향으로 약 0.1% 감소함을 보였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제15권2호
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• pp.84-93
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• 2004

정위적 방사선수술(stereotactic radiosurgery, SRS)은 정위적 기구를 이용해 환자를 고정시킨 후 한번에 고선량의 방사선을 병변에 조사하는 방사선 치료법이다. 일반적인 방사선 치료와 달리 단 한번의 조사로 고선량의 방사선이 환자에게 주어지므로 정확한 수술계획의 수립이 필요하다. 현재, 수술계획은 사람이 직접 시행착오를 거듭하며 수립되고 있다. 이로 인해 계획의 재연성과 신뢰성에 문제가 재기되고 있으며, 이를 해결하고자 컴퓨터를 활용한 수술계획 최적화 방법들이 제안되어 왔다. 그러나 기존의 방법들은 최종적인 수출계획을 얻을 때까지 많은 시간이 필요하고 사용되는 수학적 알고리듬의 한계로 국소적 최적해를 최종해로 산출해 낼 위험성을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 이상표적모델을 활용한 정위적 방사선수술계획 최적화 방법을 연구하였다. 병소의 다양한 모양을 근사시킬 이상표적모델을 구형과 원통형, 원뿔형, 타원체의 4종류 가정하였다. 회전중심점(isocenter)을 여러 개 사용하여 이상표적모델을 50％ 등선량 내에 포함시키고, 이 조건을 만족하는 경우의 회전중심점의 위치, 콜리메이터 크기를 데이터베이스화 하였다. 병소가 주어질 경우 기하학적 비교를 통해 병소의 모양을 가장 잘 나타낼 수 있는 이상표적모델, 또는 이상표적모델의 조합을 결정한 후 병소를 근사화하는 과정을 개발하였다. 이후 각 이상표적모델에 대해 데이터베이스에 구축되어 있는 최적변수들을 찾아 회전중심점을 배치시키고 실제 병소에 맞게 최종적인 수정을 통해 최적화 과정을 마치도록 하였다. 이 과정을 가상 표적에 대해 수행한 결과 뛰어난 결과를 보이진 않았으나 회전중심점에 대한 간단한 변화만으로 만족할 만한 결과를 나타내었다. 이는 직접적인 수술에 사용될 수는 없을지라도 수술계획을 함에 있어 최적화 과정의 시작점(Starting Point)으로 받아들이기에 만족할 만한 결과이다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제41권4호
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• pp.51-61
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• 2004

치과 분야에서 치아가 개별적으로 조작될 수 있는 3차원 치아 모델은 치과 치료와 시술 시뮬레이션을 위해 중요한 요소이다. CT영상으로부터 이러한 치아 모델을 재구성하기 위해서는 각 치아의 경계를 정확하게 분할할 수 있어야 한다. 그러나 기존의 3차원 재구성 시스템에서 사용되는 임계화 방법은 치아들과 치아와 비슷한 밝기의 치조골이 서로 인접해서 나타나는 CT 영상열에서 효율적이지 못하다. 본 논문에서는 CT영상에서 부드러운 치아 경계를 추출하기 위해 B-spline 곡선 적합을 이용한 치아 분할 방법을 제안한다. 성공적인 적합을 위해서 이전 슬라이스의 분할정보와 적응 최적 임계화 방법을 기반으로 한 초기경계 생성방법을 제안한다. 그리고 적합과정에서 이웃한 유사한 물체에 적합되는 것을 줄일 수 있는 유전자 알고리즘을 이용한 B-spline 적합방법을 제안한다. 평가결과 제안된 알고리즘은 개별치아의 경계를 성공적으로 검출하였으며 이를 이용하여 시술과 치료 과정의 시뮬레이션을 위한 치아의 3차원 모델을 정확하고 부드럽게 생성할 수 있음을 보였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권2호
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• pp.47-55
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• 2011

전 세계적으로 상해로 인한 사망자 중 1/3의 직접적인 사망 원인은 출혈성 쇼크이다. 그러나 초기 쇼크에서 이를 정확히 예측할 수 있다면 신속한 치료가 가능하여 그 피해를 줄일 수 있다. 본 논문의 목적은 흰쥐의 대퇴부정맥을 통해 일정량의 출혈을 시키면서 변화하는 생리적 변수인 심박수, 수축기 혈압, 평균 동맥압, 호흡수, 체온 데이터로 최적의 생존 예측 모델을 제시하여 출혈성 쇼크를 조기 진단하는 것이다. 예측 모델로는 최근 많이 연구되는 인공신경망과 지원벡터기계 방법을 사용하였다. 과대적합을 피하고 최적의 모델을 선정하기 위해 10-fold cross validation을 수행하였을 때, 인공신경망의 경우 은닉노드 수가 3개인 모델이 가장 우수한 성능을 보였고, 지원벡터기계에서는 가우시안 커널함수를 이용한 모델이 가장 우수한 성능을 보였다. 평가 데이터 세트를 이용하여 각각의 생존 예측 모델을 평가한 결과 인공신경망의 경우 민감도 88.9 %, 특이도 96.7 %와 정확도 92.0 %를 보였고, 지원벡터기계의 경우 민감도 97.8 %, 특이도 95.0 %와 정확도 96.7 %를 보였다. 따라서 출혈에 따른 흰쥐의 생존 예측에서 지원벡터기계가 인공신경망보다 더 우수한 성능을 보이는 것을 확인하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제2권2호
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• pp.121-128
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• 1991

뇌정위적 방사선 수술 시 정확한 3차원적 선량분포에 대한 정보가 필요한다. 3차원적 치료계획은 최적선량분포를 얻기위한 것이며 환자 데이타, 선량분포, 방사선 조사 요소들에 대한 3차원적인 관계를 다루어야만 한다. 원형 조사면에 대한 single 조사면 선량 데이타와 3차원 선량 알고리듬을 이용하여 non-coplanar moving arcs 에 대한 3차원적 선량모델이 개발되었다. 뇌정위적 방사선 수술시 3차원 선량 알고리듬의 적용과 여러경우에 대한 응용에 대하여 논의되어진다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제20권1호
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• pp.24-33
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• 2002

목적 : 유방보존 수술 후 행하는 방사선치료인 2문 대칭조사(two tangential field technique)시 나타나는 선량분포의 불균일성을 효과적으로 개선하기 위하여, multistatic fields의 사용법과 공용보상체 사용법을 제시하고 평가하였다. 대상 및 방법 : 1) Multistatic field 방법 3차원의 치료계획용 software (RTP)를 이용하여, wedge를 사용한 2문 대칭 조사의 최적의 치료계획을 시행한 후 beam's eye view상에서 과조사가 일어나는 부분을 가리워 주도록 blocked field를 설계하고, 그 beam에 대칭되는 beam을 만들었다. 기존의 2개의 tangential field와 추가된 field의 weighting을 최적의 선량분포를 갖도록 조절하였다. 2) 공용보상체 사용법 : 1999와 2000년에 본원에서 whole-breast radiotherapy를 받은 환자 20명의 유방의 크기를 측정하고 평균하여 표준 유방 모델을 만들었다. 이 모델에 대하여 공용보상체를 설계하고, 설계된 공용보상체의 geometry를 RTP에 입력한 후 환자의 치료 계획을 수행하였다. 2문 대칭조사 치료 계획과, multistatic fields의 경우 그리고 공용 보상체를 사용한 경우의 치료계획에서의 불균일도(DII : 처방선량의 $95-105\%$를 벗어나는 PTV의 부피의 백분율), 최대선량 값$(D_{max})$ 그리고 등가선량 곡선을 각각 비교하였다. 결과 : Multistatic field 방법은 DII의 평균값을 $14.6\%$ (p value<0.000) 낮추고 $D_{max}$를 $4.7\%$ (p value<0.000) 낮춤으로써, 전통적인 2문 대칭 조사법보다 우수한 방법으로 확인되었다. 반면에 공용보상체의 사용은 평균 DII를 $3.7\%$ 낮추지만(p value=0.260) 평균 $D_{max}$는 거의동일 하여($0.3\%$ 감소, p value=0.867), 전통적인 방법보다 우수성이 크게는 없는 것으로 평가되었다. 그러나 환자의 체곡선이 보상체와 잘 일치하는 경우에는 DII가 $18\%$까지 감소하였다. 결론 : Multistatic field 방법은 모든 환자에 대하여 선량분포의 균일성을 전반적으로 향상시키는 효과적인 방법으로 평가되는 반면 공용보상체의 사용은 보상체의 크기가 환자의 체 윤곽과 잘 일치하는 경우만 효과적으로, 적용의 범위에는 한계가 있는 방법으로 평가되었다.

• 한국의학물리학회:학술대회논문집
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• 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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• pp.49-49
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• 2003

목적 : 심초음파는 비침습적이므로 반복적으로 정확히 심질환의 경과를 관찰하여 치료효과 및 수술시기를 정할 수 있는 검사로서 임상적으로 매우 유용하다. 실시간 심근조영심초음파에 의한 time intensity 평가는 부위별로 수행됨으로 연속적으로 위치하는 관심영역이 intensity에 있어 심장의 움직임 변화에 영향을 받는다. Time intensity 곡선의 최적의 곡선맞춤을 위해 주기적인 심장 운동 매개변수를 조합해 기존의 모델을 보정한 안정적인 측정방법을 제시한다. 방법 : 심장의 운동에 의한 특징적인 정보를 설명하기 위해 기존의 문헌에 제시된 지수 함수에 주어진 심박수로 만들어진 시간에 관한 일반적인 정형파 함수를 추가한다. C(t) = A[1 - exp($\beta$t)] + Dsine(2$\pi$ft + $\theta$) C(t): videointensity A: plateau videointensity (blood volume) $\beta$: capillary blood velocity (rate constant of rise in videointensity) t: pulsing interval (ms) D: displacement from the periodic variance of the curve (estimated motion field from the ejection point for the ratio between systole and diastole) f: heart rate $\theta$: transit time issue A $\times$ $\beta$ : myocardial blood flow 관상동맥의 관류 데이터에 대한 실험이 펄스간격에 대한 비디오 세기로 수행되었다. 그리고 이러한 결과들이 the sum of squares due to error, R square, root mean squared error로 평가되었다. 결과 : 실험결과, 주기적인 심장의 움직임과 심박출 시점으로부터의 변위를 잘 기술하고 곡선에서의 측정 점들이 예측된 심장 움직임에 따라 성공적으로 표시되었다. 뿐만 아니라 보정된 모델이 현저한 적합도의 향상을 보여주었다. 결론 : 제시된 접근방법은 각각의 측정에서 심장 운동 영역의 변화에 독립적이며 측정 시점에 의해 영향받지 않고 심근 관류의 안정적인 측정이 가능하다. 심장의 움직임에 관한 매개변수를 조합한 모델로 곡선접합을 수행함으로써 관류의 정량적 정보를 좀더 정확하게 얻을 수 있으며 임상적 이용을 가능하게 할 것으로 기대된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.393-401
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• 2015

폐암에 대한 방사선치료는 단독치료 또는 병용치료 시에 효과적인 치료이다. 연구에 의하면 최적의 방사선치료 이용률은 61%에서 74% 범위로 추정되고 있으나, 우리나라의 방사선치료 이용률은 낮은 것으로 조사되어 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 부산, 경남 지역에서 폐암환자의 방사선치료 이용률을 조사하여 방사선 이용의 적절성을 평가하고 방사선치료 이용관련 인자를 밝히고자 하는 것이다. 본 연구는 폐암으로 진단된 부산, 경남 지역 인구를 대상으로 하였다. 연구를 위하여 2개의 병원에 등록된 환자 1,036명의 환자 자료를 수집하여 최종적으로 연구에 적합한 897명을 대상으로 연구를 수행하였다. 연구는 적정 이용비율과 실제 방사선치료 비율을 비교하였고, 방사선치료 이용의 적정성과 관련인자를 확인하고자 하였다. 연구대상자 897명 중에서 503명(56%)은 내과적 치료가 시행되었고, 394명 (44%)는 방사선치료가 시행되었다. 전체 폐암환자의 방사선치료 이용률은 42%이었다. 조직학적 분류에 의한 비소세포 폐암의 비율은 33%이었고, 소세포 폐암은 90%이었다. 폐암의 방사선치료 이용과 관련 인자는 연령, 조직학적 유형, 임상병기, 의뢰의사, 임상검사이었다. 부위(site)별 방사선치료 이용률을 비교했을 때 근치적 흉부치료는 42%이었고, 완화적 치료는 26%이었다. 조직학적 유형의 비교에서 소세포 폐암의 이용률은 낮았고 특히 병기 III기에서 이용률은 가장 낮았다. 부산, 경남지역에서 방사선치료의 이용률은 적정한 이용률 보다 낮게 나타났다. 이용률 차이는 환자요인, 종양요인, 의료 서비스 요인으로 설명할 수 있었다. 이용률 개선을 위해서는 아웃리치 서비스(outreach service) 프로그램의 개발과 다 학제적 팀의 활성화가 필요하다.

• 한국기계가공학회지
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• 제12권4호
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• pp.22-28
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• 2013

It is important to begin left ventricular assist device (LVAD) treatment at appropriate time for heart failure patients who expect cardiac recovery after the therapy. In order to predict the optimal timing of LVAD implantation, we predicted pumping efficacy of LVAD according to the severity of heart failure theoretically. We used LVAD-implanted cardiovascular system model which consist of 8 Windkessel compartments for the simulation study. The time-varying compliance theory was used to simulate ventricular pumping function in the model. The ventricular systolic dysfunction was implemented by increasing the end-systolic ventricular compliance. Using the mathematical model, we predicted cardiac responses such as left ventricular peak pressure, cardiac output, ejection fraction, and stroke work according to the severity of ventricular systolic dysfunction under the treatments of continuous and pulsatile LVAD. Left ventricular peak pressure, which indicates the ventricular loading condition, decreased maximally at the 1st level heart-failure under pulsatile LVAD therapy and 2nd level heart-failure under continuous LVAD therapy. We conclude that optimal timing for pulsatile LVAD treatment is 1st level heart-failure and for continuous LVAD treatment is 2nd level heart-failure when considering LVAD treatment as "bridge to recovery".