• 제목/요약/키워드: Anisotropy Tensor

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Software development for the visualization of brain fiber tract by using 24-bit color coding in diffusion tensor image

  • Oh, Jung-Su;Song, In-Chan;Ik hwan Cho;Kim, Jong-Hyo;Chang, Kee-Hyun;Park, Kwang-Suk
    • 대한자기공명의과학회:학술대회논문집
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    • 대한자기공명의과학회 2002년도 제7차 학술대회 초록집
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    • pp.133-133
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    • 2002
  • Purpose: The purpose of paper is to implement software to visualize brain fiber tract using a 24-bit color coding scheme and to test its feasibility. Materials and Methods: MR imaging was performed on GE 1.5 T Signa scanner. For diffusion tensor image, we used a single shot spin-echo EPI sequence with 7 non-colinear pulsed-field gradient directions: (x, y, z):(1,1,0),(-1,1,0),(1,0,1),(-1,0,1),(0,1,1),(0,1,-1) and without diffusion gradient. B-factor was 500 sec/$\textrm{mm}^2$. Acquisition parameters are as follows: TUTE=10000ms/99ms, FOV=240mm, matrix=128${\times}$128, slice thickness/gap=6mm/0mm, total slice number=30. Subjects consisted of 10 normal young volunteers (age:21∼26 yrs, 5 men, 5 women). All DTI images were smoothed with Gaussian kernel with the FWHM of 2 pixels. Color coding schemes for visualization of directional information was as follows. HSV(Hue, Saturation, Value) color system is appropriate for assigning RGB(Red, Green, and Blue) value for every different directions because of its volumetric directional expression. Each of HSV are assigned due to (r,$\theta$,${\Phi}$) in spherical coordinate. HSV calculated by this way can be transformed into RGB color system by general HSV to RGB conversion formula. Symmetry schemes: It is natural to code the antipodal direction to be same color(antipodal symmetry). So even with no symmetry scheme, the antipodal symmetry must be included. With no symmetry scheme, we can assign every different colors for every different orientation.(H =${\Phi}$, S=2$\theta$/$\pi$, V=λw, where λw is anisotropy). But that may assign very discontinuous color even between adjacent yokels. On the other hand, Full symmetry or absolute value scheme includes symmetry for 180$^{\circ}$ rotation about xy-plane of color coordinate (rotational symmetry) and for both hemisphere (mirror symmetry). In absolute value scheme, each of RGB value can be expressed as follows. R=λw|Vx|, G=λw|Vy|, B=λw|Vz|, where (Vx, Vy, Vz) is eigenvector corresponding to the largest eigenvalue of diffusion tensor. With applying full symmetry or absolute value scheme, we can get more continuous color coding at the expense of coding same color for symmetric direction. For better visualization of fiber tract directions, Gamma and brightness correction had done. All of these implementations were done on the IDL 5.4 platform.

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Diffusion Tensor Imaging of the Lateral Pterygoid Muscle in Patients with Temporomandibular Joint Disorders and Healthy Volunteers

  • Simin Liu;Changhua Wan;Haosen Li;Weiwei Chen;Chu Pan
    • Korean Journal of Radiology
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    • 제23권2호
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    • pp.218-225
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    • 2022
  • Objective: This study aimed to explore the feasibility of functional evaluation of the lateral pterygoid muscle (LPM) using diffusion tensor imaging (DTI) in patients with temporomandibular joint disorders (TMDs). Materials and Methods: A total of 119 patients with TMD (23 male and 96 female; mean age ± standard deviation, 41 ± 15 years; 58 bilateral and 61 unilateral involvements for a total of 177 joints) and 20 healthy volunteers (9 male and 11 female; 40 ± 13 years; 40 joints) were included in this prospective study. Based on DTI of the jaw in the resting state, the diffusion parameters, apparent diffusion coefficient (ADC), fractional anisotropy (FA), λ1, λ2, and λ3 of the superior and inferior heads of the LPM (SHLPM and IHLPM) were measured. Patients with TMD with normal disc position (ND), anterior disc displacement with reduction (ADWR), and anterior disc displacement without reduction (ADWOR) were compared. Results: Patients with TMD overall, and ADWR and ADWOR subgroups had significantly higher ADC, λ1, λ2, and λ3 in both the SHLPM and IHLPM than those in volunteers (p < 0.05 for all), whereas the ND subgroup only had significantly higher ADC and λ1 (p < 0.001). Meanwhile, significant differences in FA in the SHLPM and IHLPM were found between volunteers and ADWOR (p = 0.014 and p = 0.037, respectively). Among the three TMD subgroups, except for λ3 and FA in the ADWR subgroup, ADWR and ADWOR subgroups had significantly higher ADC, λ1, λ2, and λ3 and lower FA than those in the ND group (p < 0.050). There was no significant difference in diffusion variables between ADWR and ADWOR. In ADWOR, the osteoarthritis group had significantly higher λ3 and lower FA values in the IHLPM than those in the non-osteoarthritis group. Conclusion: DTI successfully detected functional changes in the LPM in patients with TMD. The unsynchronized diffusivity changes in the LPM in different subgroups of TMD signified the possibility of using diffusion parameters as indicators to identify the severity of LPM hyperfunction at various stages of TMD.

2차모멘트 난류모형을 이용한 정사각 단면 곡덕트 내 발달하는 난류유동 변화에 대한 고찰 (Investigation on the Developing Turbulent Flow In a Curved Duct of Square Cross-Section Using a Low Reynolds Number Second Moment Turbulence Closure)

  • 전건호;최영돈;신종근
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제23권8호
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    • pp.1063-1071
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    • 1999
  • Fine grid calculations are reported for the developing turbulent flow in a curved duct of square cross-section with a radius of curvature to hydraulic diameter ratio ${\delta}=Rc/D_H=3.357 $ and a bend angle of 720 deg. A sequence of modeling refinements is introduced; the replacement of wall function by a fine mesh across the sublayer and a low Reynolds number algebraic second moment closure up to the near wall sublayer in which the non-linear return to isotropy model and the cubic-quasi-isotropy model for the pressure strain are adopted; and the introduction of a multiple source model for the exact dissipation rate equation. Each refinement is shown to lead to an appreciable improvement in the agreement between measurement and computation.

상자성체 $CsMnCl_{3}$ 단결정에서 $^{133}Cs$ 핵자기공명 연구 (Cesium NMR in a Paramagnetic $CsMnCl_{3}$ Single Crystal)

  • Tae-Jong Han
    • 한국자기학회지
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    • 제4권2호
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    • pp.184-187
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    • 1994
  • Czochralski 방법에 의해 성장된 $CsMnCl_{3}$ 단결정에서 $^{133}Cs$의 핵자기 공명을 Bruker FT NMR 분광기를 이용하여 연구하였다. 두 개의 다른 무리의 $^{133}Cs$ 공명선이 관측되었다. : 서로 다른 intensity를 갖는 두 cesium 스펙트럼에 속하는 여러 transition이 분석되었다. Cs(I)의 핵 사중극 결합상수는 $0.15{\pm}0.01$ MHz이고, Cs(II)는 $0.21{\pm}0.01$ MHz이다. 비대칭인자는 두 경우에 대하여 영이고, 일들 두 경우의 EFG 텐서의 주축은 같았다. EFG 텐서의 가장 큰 성분을 만족하는 Z 축은 결정학적인 c축과 나란한 방향임을 알았다.

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정상인에서 기능적 뇌 자기공명영상과 확산텐서영상 합성기법을 이용한 피질척수로의 위치에 따른 정량적 분석 (Quantitative Evaluation of the Corticospinal Tract Segmented by Using Co-registered Functional MRI and Diffusion Tensor Tractography)

  • 장성호;홍지헌;변우목;황창호;양동석
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제13권1호
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    • pp.40-46
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    • 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.

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고려 홍삼이 대뇌 백질 미세구조 및 인지기능에 미치는 효과 : 침입 오류를 중심으로 (Effects of Korean Red Ginseng on White Matter Microstructure and Cognitive Functions : A Focus on Intrusion Errors)

  • 정현석;김영훈;이선호;염아림;강일향;김지은;이정현;반순현;임수미;이선혜
    • 생물정신의학
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    • 제22권2호
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    • pp.78-86
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    • 2015
  • Objectives Although ginseng has been reported to protect neuronal cells and improve various cognitive functions, relationship between ginseng supplementation and response inhibition, one of the important cognitive domains has not been explored. In addition, effects of ginseng on in vivo human brain have not been investigated using the diffusion tensor imaging (DTI). The purpose of the current study is to investigate changes in intrusion errors and white matter microstructure after Korean Red Ginseng supplementation using standardized neuropsychological tests and DTI. Methods Fifty-one healthy participants were randomly allocated to the Korean Red Ginseng (n = 26) or placebo (n = 25) groups for 8 weeks. The California Verbal Learning Test was used to assess the number of intrusion errors. Intelligence quotient (IQ) was measured with the Korean Wechsler Adult Intelligence Scale. Depressive and anxiety symptoms were evaluated using Hamilton Depression Rating Scale, Hamilton Anxiety Rating Scale, and Hopkins Symptom Checklist-25. The fractional anisotropy (FA) was measured from the brain DTI data. Results After the 8-week intervention, Korean Red Ginseng supplementation significantly reduced intrusion errors after adjusting age, sex, IQ, and baseline score of the intrusion errors (p for interaction = 0.005). Change in FA values in the left anterior corona radiata was greater in the Korean Red Ginseng group compared to the placebo group (t = 4.29, p = 0.04). Conclusions Korean Red Ginseng supplementation may be efficacious for improving response inhibition and white matter microstructure integrity in the prefrontal cortex.

Effects of the Combination Herbal Extract on Working Memory and White Matter Integrity in Healthy Individuals with Subjective Memory Complaints : A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Clinical Trial

  • Kwon, Oran;Lee, Sunho;Ban, Soonhyun;Im, Jooyeon J.;Lee, Doo Suk;Lee, Eun Hee;Kim, Joohee;Lim, Soo Mee;Lee, Sang Gon;Kang, Ilhyang;Kim, Kyung-Hee;Yoon, Sujung;Lee, Sun Hea
    • 생물정신의학
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    • 제22권2호
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    • pp.63-77
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    • 2015
  • Objectives The combination extract of four kinds of herbs, Gastrodia elata, Liriope platyphylla, Dimocarpus longan, and Salvia miltiorrhiza, has shown to have memory improving effects in mice. The aim of this study was to investigate the efficacy and safety of the herbal mixture for improving working memory as well as microstructural changes in white matter integrity in individuals with subjective memory complaints. Methods Seventy-five individuals with subjective memory complaints were assigned to receive either placebo (n = 15) or herbal mixture (low-dose group, n = 30 and high-dose group, n = 30) supplementation in an 8-week, randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial. Changes in working memory performance and fractional anisotropy (FA) values reflecting white matter integrity from baseline to 8-week endpoint were assessed. Results The herbal mixture group showed an increase in working memory performance compared to the placebo group (p for interaction = 0.001). In addition, the herbal mixture group showed an increase in FA values in the temporo-parietal regions (corrected p < 0.05), which are crucially involved in working memory function and are among the most affected regions in patients with cognitive impairments. Conclusions Findings from this study indicate that the herbal mixture may be a promising therapeutic option for individuals with subjective memory complaints.

균열암반의 역학적 등가물성의 수치해석적 결정을 위한 2차원 및 3차원 해석의 비교 (Comparison of Two- and Three-dimensional Approaches for the Numerical Determination of Equivalent Mechanical Properties of Fractured Rock Masses)

  • 민기복;알렌토로발
    • 터널과지하공간
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    • 제22권2호
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    • pp.93-105
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    • 2012
  • 균열암반의 등가역학적 물성을 수치해석적으로 결정할 때 2차원 및 3차원 해석을 비교하였다. 수직균열모델과 암반균열망(DFN) 모델이 균열암반의 형상으로 이용되었으며 3차원 모델으로부터 다양한 방향으로 2차원 모델을 절단하여 역학적 물성을 비교하였다. 본 연구의 지질데이터는 영국 셀라필드 지역의 자료를 기본으로 사용하였다. 직교균열모델에서는 컴플라이언스텐서의 변환을 이용한 해석적 방법이 물성결정을 위해 이용되었으며 암반균열망모델에서는 수치실험이 실시되었다. 2차원 모델에서는 균열이 항상 모델평면과 직교한다고 가정하기 때문에 탄성계수는 항상 3차원보다 크게 계산이 되었다. 2차원 해석에서의 포아송비는 3차원 해석보다 큰 값을 나타내는 경향이 있었으나 반대의 경향도 관찰되었다. 본 논문은 3차원 형상을 단순화시켜 사용하는 2차원 해석의 한계를 정량적으로 고찰하였다는데 의의가 있다.

등가탄성에너지법에 의한 콘크리트의 연속체 손상모델 (Contimuum Damage Model of Concrete using Hypothesis of Equivalent Elastic Energy)

  • 이기성;변근주;송하원
    • 콘크리트학회지
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    • 제7권5호
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    • pp.172-178
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    • 1995
  • 콘크리트는 타설시부터 수많은 미세균열을 가지고 있으며, 이러한 미세균열등이 성장하고 전파되어 결국에는 콘크리트가 파괴된다. 이러한 일련의 과정을 손상이라 한다. 손상은 주로 2차 텐서로 표현되며 균열은 연속체적 현상으로 취급된다. 본 논문에서는 손상의 특성을 유효응력개념과 함께 등가탄성에너지법을 이용하여 나타내었으며, Helmholtz 자유에너지와 소산 포텐셜을 이용하여 손상모델의 손상전개와 구성방정식을 유도하였다. 구성방정식은 콘크리트의 탄성, 이방성 손상과 소성의 영향을 포함하도록 하였다. 두 가지 형태의 유효접선강성텐를 사용하였는데, 하나는 탄성-손상의 영향에 의한 것이며 다른 하나는 소성-손상의 영향에 의한 것이다. 모델을 검증하기 위하여 일축과 이축의 하중을 받는 콘크리트 요소에 대하여 유한요소해석을 하였으며 그 결과를 실험결과와 비교하였다.

정신과적 투약력이 없는 초발 주요 우울장애 청소년 환아들에서의 백질 구조적 연결성 감소 (Decreased White Matter Structural Connectivity in Psychotropic Drug-Naïve Adolescent Patients with First Onset Major Depressive Disorder)

  • 서은수;김지현;서상일;박소영;이전호;이종하;김인성;이문수
    • 정신신체의학
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    • 제25권2호
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    • pp.153-165
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    • 2017
  • 연구목적 최근의 신경영상 연구들은 주요 우울장애의 기전을 인지 회로와 감정 회로 연결의 기능장애 즉, 후외방 전두피질과 전전두엽을 번연계로 연결하는 전측대상피질의 연결성 장애에 초점을 맞추고 있다. 소아청소년 주요 우울장애에서 확산텐서영상(diffusion tensor image, DTI)을 사용한 종전의 연구들은 양측 구상회속, 양측 하측 전두후두속, 좌측 전측대상피질, 좌측 상종속 등에서 신경연결의 감소를 보고하였다. 이 연구에서 우리는 정신과적 투약력이 없는 초발 주요 우울장애 청소년에서의 신경 연결성을 DTI를 이용하여 정상 대조군과 비교하였다. 방 법 고려대학교 구로병원을 내원한 청소년 환아들 중 정신과적 투약력이 없으며 주요 우울장애를 처음으로 진단받은 환아들(n=26, 남성 10명, 여성 16명) 및 대조군(n=27, 남성 5명, 여성 22명)을 모집하였다. 정신과적 면담, 지능지수, 해밀턴 우울척도를 포함한 심리검사, 확산강조영상을 포함한 MRI 검사가 항우울제 투약 전에 시행되었다. Fractional anisotropy(FA), radial diffusivity, mean diffusivity, axial diffusivity가 DTI를 사용하여 계산되었다. 통계적 분석을 위해 FMRIB Software Library-Tract Based Spatial Statistic가 사용되었다. 결 과 전체 뇌의 분석에서는 유의한 구조적 변화를 관찰할 수 없었다. 그러나 관심영역을 지정하여 시행한 분석을 하였을 때, 환아군에서 대조군에 비해 우측 상종속 부위에 유의미한 FA값의 감소를 보인 3개의 다발이 관찰되었다. 결 론 주요 우울장애를 진단받은 청소년 환아군에서 대조군에 비해 DTI에 기반하여 우측의 상종속에 연결성 감소를 보였다. 따라서 DTI를 통한 구조적 연결성은 정신과적 투약력이 없는 초발 주요 우울장애 청소년에서도 생체 표지자로 사용될 수 있을 것이라 생각된다.