• 제목/요약/키워드: Biomedical Model

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CT기반 3차원 모델을 이용한 고관절 운동범위 예측 (Hip Range of Motion Estimation using CT-derived 3D Models)

  • 이연수
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제12권1호
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    • pp.115-122
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    • 2018
  • 본 연구에서는 CT영상기반 3차원 고관절모델을 이용한 컴퓨터시뮬레이션을 통해서 고관절의 운동범위(Range of Motion)를 측정하는 방법을 제시하였다. 본 연구에서는 그 측정방법에 대한 기술적인 사항을 제시하고, 그 기술이 재현성 있게 실현할 수 있도록 대퇴골두 중심점의 결절, 대퇴골 외전(Abduction)/내전(adduction)회전축, 굽힙(flexion)/신전(extension) 회전축을 정의하고 측정하는 명확한 방법을 제시하였다. 외전각은 해부학적인 시상면(Sagittal plane)상의 Anterior-Posterior축에 대해 아래쪽(Inferior)면으로부터 Lateral 쪽으로의 회전각으로 정의된다. 최대외전각은 대퇴골두가 엉덩이뼈(Pelvis)의 절구(Acetabulum)의 테두리와 겹치지 않고 Anterior-Posterior축을 중심으로 회전할 수 있는 최대 외전각으로 결정된다. 굴곡각은 해부학적인 관상면(Coronal plane)상의 Medial-Lateral축에 대해 아래쪽(Inferior)면으로부터 회전각으로 정의된다. 최대굴곡각은 대퇴골이 Medial-Lateral축을 중심으로 엉덩이뼈(Pelvis)의 절구(Acetabulum)의 테두리와 겹치지 않고 회전할 수 있는 최대 굴곡각으로 결정된다. 정상고관절에 비해 인공고관절술을 받은 해당 환자의 경우, 외전에서는 60도 정도, 굽힘에서는 4도 정도 운동범위가 줄어들 수 있다는 예측이 나왔다. 본 연구에서 행한 시뮬레이션을 해보고 외전의 경우 운동범위의 감소가 예측되므로, 대퇴골두를 조금 큰 것을 고르거나 대퇴골목부의 길이 (femoral neck offset)를 길게 시술해야 할 필요가 있음을 의미한다.

노인들의 의치 장착 기간과 의치 사후 관리에 영향을 주는 요인 - 경북 농촌지역을 중심으로 - (Factors Affecting Period of weared and Post Management of Denture of the Elderly (Rural areas in Gyoungbook Province))

  • 한석윤;배봉진;이화식
    • 대한치과기공학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.433-445
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    • 2012
  • Purpose: In order to validate empirically the theoretical model of this study subjects, who were limited in Andong gun, Youngyang gun, Uiseong gun, Bonghwa gun, Chilgok gun, Cheongsong gun according to residence-specified distribution and over aged 65, were focused to the elderly in rural areas with geographical characteristics where they have difficulties in accessibility of dental facilities and dental care. Methods: The collected data were analyzed by the SPSS 19.0 program. First, the frequency analysis was performed for each independent variable and the dependent variable. Second, reliability analysis and correlation analysis were conducted for daily living skills and Biomedical Vigilance. Third, multivariate analysis was performed in terms of and the post-administration management. Fourth, multiple regression analysis was performed to identify the factors affecting the post-management of dentures and the period of using dentures. Results: By results of the multiple regression analysis, the elder the subjects are(${\beta}$ = 0.03), the lower their income activities are(${\beta}$ = -0.18), the smaller their monthly allowances are(${\beta}$ = -0.16), the worse their daily activity skills are(${\beta}$ = -0.12), the more they were mounted their dentures by an unlicensed contractor(${\beta}$ = 0.07), and the more they cost to their dentures(${\beta}$ = 0.14), the longer the period of use dentures are. And the beneficiaries of Basic Livelihood Security(${\beta}$ = -0.14) who got free denture business are shorten the period of using dentures. According to multiple regression analysis for post management of dentures, the independent variables like the health education(${\beta}$ = 0.24), smoking(${\beta}$ = -0.18), periodic oral examination(${\beta}$ = 0.13), dentures mounted by an unlicensed contractor(${\beta}$ = -0.13) are shown statistically significant results. In that study subjects are taking part in health education and non-smokers, they are likely to have more chances to post management for their dentures like periodic oral examination. However the subjects who were weared their denture by an unlicensed contractor get less chance to post management for their dentures. Conclusion: As the elderly who want to wear denture are increasing due to the denture insurance for the elderly, the need for oral health education for the elderly is an urgent request, especially continuos education for the way of use their dentures and follow-up management for the elderly who were already mounted their dentures. And also, the need for more systematic researches is requested for securing objective data.

천연소재 MS-10의 에스트로겐 수용체 조절을 통한 여성건강 증진 (Natural Substance MS-10 Improves Women's Health via Regulation of Estrogen Receptor)

  • 노유헌;이지원;박지애;이상형;이준영;김성수;박광균;김태진;명순철;정윤화
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제45권6호
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    • pp.903-910
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    • 2016
  • 엉겅퀴와 타임의 복합추출물인 MS-10이 여성호르몬 수용체를 가역적으로 활성화해 여성갱년기에 감소하는 에스트로겐이 효율적으로 사용될 수 있도록 작용한다는 것이 확인되었다. 12주간의 인체적용시험에서 MS-10은 안면홍조 및 야한증, 감각마비, 수면장애, 신경과민, 우울, 현기증, 피로, 관절 및 근육통, 두통, 가슴 두근거림(심계항진), 그리고 질건조 등의 여성갱년기 증상이 개선되었음이 확인되었다. 이러한 MS-10의 여성갱년기 증상 개선은 MS-10에 의한 insulin-like growth factor-1의 개선에 기인한 것으로 판단된다. MS-10은 여성갱년기 증상을 개선하는 천연소재 건강 기능식품으로 사용될 수 있다.

Mechanistic Analysis of Taxol-induced Multidrug Resistance in an Ovarian Cancer Cell Line

  • Wang, Ning-Ning;Zhao, Li-Jun;Wu, Li-Nan;He, Ming-Feng;Qu, Jun-Wei;Zhao, Yi-Bing;Zhao, Wan-Zhou;Li, Jie-Shou;Wang, Jin-Hua
    • Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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    • 제14권9호
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    • pp.4983-4988
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    • 2013
  • Objectives: To establish a taxol-resistant cell line of human ovarian carcinoma (A2780/Taxol) and investigate its biological features. Methods: The drug-resistant cell line (A2780/Taxol) was established by continuous stepwise selection with increasing concentrations of Taxol. Cell morphology was assessed by microscopy and growth curves were generated with in vitro and in vivo tumor xenograft models. With rhodamine123 (Rh123) assays, cell cycle distribution and the apoptotic rate were analyzed by flow cytometry (FCM). Drug resistance-related and signal associated proteins, including P-gp, MRPs, caveolin-1, PKC-${\alpha}$, Akt, ERK1/2, were detected by Western blotting. Results: A2780/Taxol cells were established with stable resistance to taxol. The drug resistance index (RI) was 430.7. Cross-resistance to other drugs was also shown, but there was no significant change to radioresistance. Compared with parental cells, A2780/Taxol cells were significantly heteromorphous, with a significant delay in population doubling time and reduced uptake of Rh123 (p<0.01). In vivo, tumor take by A2780 cells was 80%, and tumor volume increased gradually. In contrast, with A2780/Taxol cells in xenograft models there was no tumor development. FCM analysis revealed that A2780/Taxol cells had a higher percentage of G0/G1 and lower S phase, but no changes of G2 phase and the apoptosis rate. Expression of P-gp, MRP1, MRP2, BCRP, LRP, caveolin-1, PKC-${\alpha}$, Phospho-ERK1/2 and Phospho-JNK protein was significantly up-regulated, while Akt and p38 MARK protein expression was not changed in A2780/Taxol cells. Conclusion: The A2780/Taxol cell line is an ideal model to investigate the mechanism of muti-drug resistance related to overexpression of drug-resistance associated proteins and activation of the PKC-${\alpha}/ERK$ (JNK) signaling pathway.

VRIFA: LRBF 커널과 Nomogram을 이용한 예측 및 비선형 SVM 시각화도구 (VRIFA: A Prediction and Nonlinear SVM Visualization Tool using LRBF kernel and Nomogram)

  • 김성철;유환조
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제13권5호
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    • pp.722-729
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    • 2010
  • 예측 문제를 해결하기 위한 데이타마이닝 기법은 다양한 분야에서 주목받고 있다. 이것에 대한 한 예로 컴퓨터-기반의 질병의 예측 혹은 진단은 CDSS(Clinical Decision support System)에서 가장 중요한 요소이기도 하다. 이러한 예측 문제를 해결하기 위해서 RBF커널 같은 비선형 커널을 사용한 SVM이 가장 널리 사용되고 있는데, 이는 비선형 SVM이 어떠한 다른 분류기법보다 정확한 성능을 보이기 때문이다. 하지만 비선형 SVM을 사용한 경우에는 모델내부를 시각화하는 일이 어려워서 예측결과에 대한 직관적인 이해가 힘들고, 의학 전문가들은 이러한 비선형 SVM의 사용을 기피하고 있는 실정이다. Nomogram은 SVM을 시각화하기 위해 제안된 기법이다. 하지만 이는 선형 SVM의 경우에만 사용이 가능하고. 이 문제를 해결하기 위해서 LRBF 커널이 제안된 바 있다. LRBF 커널은 기존의 RBF 커널을 사용한 SVM과 대등한 결과를 보이면서도 예측결과의 선형적 분석도 가능하게 한다. 본 논문에서는 노모그램(Nomogram)과 LRBF 커널을 사용한 SVM이 통합되어 있는 예측 툴 VRIFA를 제안한다. 이 툴은 사용자와 상호작용하며 비선형 SVM 모델의 내부구조를 데이타의 각 속성별로 보여주는 방법으로 사용자가 예측결과를 직관적으로 이해하도록 도와준다. VRIFA는 Nomogram기반의 피쳐선택(feature selection) 기능도 포함하고 있는데, 이 기능은 예측결과에 부정적인 영향을 끼치거나 중복된 연관성을 보이는 속성을 제거함으로써 모델의 정확도를 높이는 데 기여한다. 그리고 데이터에 포함된 클래스의 비율이 한 쪽으로 치우쳐져 있는 경우에는 ROC 곡선 넓이(AUC)를 예측결과를 평가하기 위한 측도로 사용할 수 있다. 이 툴은 컴퓨터-기반의 질병 예측 혹은 질병의 위험 요소 분석에 대해 연구하는 연구자들에게 유용하게 사용될 것으로 전망하는 바이다.

냉.온열의 반복 자극이 전립선 내부의 온도 분포에 미치는 영향 (The Effects of Warm and Cold Stimulations on the Temperature Distribution in the Prostate)

  • 문우석;백병준;박복춘;김철생
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제23권6호
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    • pp.467-475
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    • 2002
  • 가온 프로브를 사용하여 직장을 통한 온열치교법이 비침습적 전립선치료의 한 방법으로 사용되고 있으나 직장벽 내에서의 과도한 온도에 의한 가열은 장점막의 손상을 입힐 뿐만 아니라 전립선 전체를 적절한 온도까지 가열하기가 어렵다고 알려져 있다. 따라서 전립선과 온열치료 시스템 사이에서 일어나는 열전달 메카니즘에 관한 보다 정확한 이해가 요구된다. 본 연구에서는 전립선 표면에 가해진 냉.온 자극이 전립선 내부의 온도 분포에 미치는 영향을 수치해석을 이용하여 검토하였다. 유한체적 프로그램인 "FLUENT"를 사용하여 비정상상태의 열전도방정식을 해석하여 전립선 내의 시간에 따른 온도분포를 고찰하고, 가열 및 냉각시간, 가열 및 냉각온도 등이 전립선 내부의 온도분포와 온열효과가 전달되는 영역을 규명하였다. 온열 치료법(40~45$^{\circ}C$)에 의해 온열효과가 나타나는 전립선의 내부 영역을 가시화하고, 가열/냉각의 반복 자극이 전립선의 온도분포에 미치는 영향을 조사한 결과 통상적인 온열 치료법에 의한 온열효과는 전립선의 낮은 열전도도의 영향에 의해 전립선의 일부 영역에만 도달되는 한계를 보였다. 가열/냉각의 냉.온 자극을 반복하면서 열적 자극효과를 고려한 냉.온 치료시스템을 개발하기 위하여 냉.온 자극 온도와 시간이 전립선 내부에 미치는 열전달 메카니즘을 고찰하여 원하는 자극주기와 전립선 내부 온도자극 정도를 설정하기 위한 유효한 자극패턴을 제시할 수 있는 기초자료를 획득하였다. 또한, 전립선 조직내부를 통과하는 혈액의 유동이 조직의 온도분포 및 열전달에 미치는 영향을 검토한 결과 냉온 자극 강도에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 냉온자극에 의한 전립선치료기의 자극프로브의 형상 설계와 가열에 의한 온열 효과 및 가열/냉각의 반복에 의한 열자극 효과를 동시에 얻을 수 있는 자극시스템을 개발하는 데에 유용하게 사용할 수 있으리라 사료된다.

골 시멘트 중합 비율 변경이 척추성형술 치료에 미치는 영향에 대한 비교 분석 (A Micro Finite Element Analysis on Effects of Altering Monomer-to-Powder ]Ratio of Bone Cement During Vertebroplasty)

  • 김형도;탁계래;김한성
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제23권6호
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    • pp.451-458
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    • 2002
  • 골다공증이란 골량의 감소에 의해 야기되며. 해면골 미세구조의 골밀도가 감소하는 질병이다. 약물치료(부갑상선 호르몬)법은 골소주의 두께 및 골의 강도를 어느 정도 증가시킬 수 있는 호르몬 치료법이다. 척추성형술은 골다공성 척추 압박 골절의 치료를 위하여 척추 해면골에 주사기를 통하여 골 시멘트를 주입하는 최소 침습적 수술법이다. 임상적으로 골 시멘트의 물성치에 영향을 미치더라도 점성 감소와 주입 시간 확보를 위해 중합비율을 변경하여 사용한다. 본 연구의 목적은 골 시멘트 중합비율 변경에 따른 척추 해면골의 역학적 특성을 알아보고자 한다. 본 논문에서 는 수정된 보로노이 도형을 이용하여 척추 해면골의 유한요소 모델을 생성하고, 골 시멘트의 중합비율(0.40~l.07$m\ell$/g)에 따른 척추 해면골의 강도회복 정도를 비교하였다. 또한 골다공증 치료에서 호르몬 치료와 골 시멘트 치료의 상대적인 영향을 비교 분석하였다. 분석결과 골 시멘트 치료모델의 탄성계수와 강도는 정상 상태의 약 50%로 회복되었으며, 이 값은 호르몬 치료 모델의 약 2배이다. 0.53$m\ell$/g의 중합비율에서 골 시멘트의 탄성계수와 강도가 최고이며 1.07$m\ell$/g의 중합비율에서 최소의 탄성계수와 강도(각각 42%와 49%)이지만 약물 치료보다는 더 효과적임을 알 수 있다. 척추성형술시 제작사에서 추천하는 중합비율과 다른 비율을 사용할 경우 골 시멘트의 물성치 감소뿐만 아니라 환자의 골 밀도에 따라서 해면골의 강도회복에 문제가 발생할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

다단계 신경회로망을 이용한 후두질환 감별진단 시스템의 개발 (A Basic Study on the Differential Diagnostic System of Laryngeal Diseases using Hierarchical Neural Networks)

  • 전계록;김기련;권순복;예수영;이승진;왕수건
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제23권3호
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    • pp.197-205
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    • 2002
  • 본 연구에서는 잡음이 존재하는 공간에서 획득한 음성신호로부터 후두질환을 감별진단 할 수 있는 분류기를 구현하였다. 이를 위해 후두질환 환자로부터 수집한 /아/ 모음에 잡음을 혼입하여 음성 신호를 획득하였고, 여러 가지 후두질환을 감별진단 할 수 있는 파라미터를 추출하였으며. 이를 입력으로 하는 계층적 신경회로망을 구성하여 후두질환을 감별진단 하도록 하였다. 감별진단용 분류기는 다섯 단계의 계층적 신경회로망으로 구성하였다 첫 번째 신경회로망은 정상 양성 후두질환과 악성 후두질환을. 두 번째 신경회로망은 정상과 양성 후두질환을 감별진단 하도록 하였다 그리고 세 번째 신경회로망은 양성 후두질환 중 후두용. 성대결절 후두마비를 감별진단 하도록 하였으며. 네 번째와 다섯 번째 신경회로망은 성문암 1-4기를 감별진단 하도록 구성하였다. 분류기에 적용된 신경회로망은 다층퍼셉트론 구조로써 역전파 알고리듬으로 학습시켰으며, 선형변환 표준점수변환 등 전처리과정을 적용하여 분류기의 성능을 개선하였다. 후두질환의 감별진단 결과 후두용 88.23%. 정상. 성대결절. 후두마비 100%. 성문암 1기 90%, 성문암 2-4기 100%의 감별진단율을 관찰할 수 있었다.

비균질 팬텀에서 소조사면에 대한 필름측정, 회선/중첩 모델과 몬테 카를로 모사의 비교 연구 (Comparison of Film Measurements, Convolution$^{}$erposition Model and Monte Carlo Simulations for Small fields in Heterogeneous Phantoms)

  • 김상노;제이슨손;서태석
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.89-95
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    • 2004
  • 세기조절방사선치료(IMRT)에서는 일반적인 방사선 치료에서 사용되는 조사면에 비해 비교적 작은 크기의 빔조각(beamlet)을 사용하여 방사선의 세기를 조절하는 새로운 치료법으로 이에 대한 비균질 효과는 많은 연구가 필요하다. 우리는 기하학적으로 일정한 비균질 팬텀들에서 몬테카를로 시뮬레이션에 의한 선량값을 라디오크로믹 필름에 의한 선량값과 회선/중첩 방법에 의한 선량 계산 값과 서로 비교하였다. 몬테 카를로 모사를 위하여 EGS4 코드 기반의 BEAM 코드를 사용하였으며 이를 이용하여 Varian 2300C/D 선형가속기의 두부를 호사하였다. 측정과 모사에 사용된 조사면은 1${\times}$1$\textrm{cm}^2$, 2${\times}$2$\textrm{cm}^2$, 그리고 5${\times}$5$\textrm{cm}^2$이었다. 또한 팬텀의 물질은 솔리드 워터, 폐 등가 물질, 뼈 등가 물질을 사용하여 세 경우의 비극질 팬텀들을 설정하여 방사선을 조사하였다. 회선/중첩 방법과 몬테 카를로 방법에 의한 선량 계산치는 광자 측면선량의 경우 $\pm$1 mm, 깊이선량의 경우 $\pm$2% 이내로 선량측정치와 잘 일치함을 볼 수 있었다. 결론적으로 회선/중첩 방법과 몬테 카를로 방법이 소조사면에서도 필름 측정 데이터와 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

유한 요소 법을 이용한 노화에 따른 요추의 피질 골과 해면 골 간의 하중 분담 비율 (Load Sharing Ratios Between the Cortex and Centrum in a Lumbar Vertebral Body with aging using Finite Element Method)

  • 임종완
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.90-103
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    • 2016
  • 본 연구는 유한 요소 법을 이용한 노화되어 강성/강도가 저하되는 요추 체의 얇은 피질과 해면 골의 하중 분담 비율 분석과 사용된 탄성계수들의 평가가 목적이다. 해면 골의 나은 해석을 위하여, 20년마다 압축 시험에서 얻은 탄성계수를 체적 공극 비율로 나눈 유효 탄성계수를 사용하였다. 이와 상응하는 피질 쉘도 공극 비율을 포함한 빔 이론의 수식들로부터 유효 탄성계수를 구한 후에 적용하였다. 또한 p-요소를 사용하여 수치 오차를 최소화하였다. 보고된 논문들을 참고하여 후관절 부분이 제거된 매개 변수적인 퇴행된 L3 척추 형상을 만들어 유한 요소 모델링 하였다. 일정 변위의 압축 조건을 가한 후에 여덟 조각의 부피 별로 각 뼈에서 탄성 변형률 에너지와 수직 하중의 비율을 사용하여 하중 분담 비율을 계산하였다. 결과로는 1) 20대에서 80대까지 해면 골의 하중 비율은 55%에서 49%로 감소하였다; 2) 피질 쉘은 중간 면에서 최고 비율을, 해면 골은 종판에서 최고 비율을 나타냈다; 3) 다공성 얇은 피질과 해면 골을 위한 유효 탄성계수의 사용은 적절하였다; 4) 두 방법을 이용하여 얻은 하중 분담 비율의 차이는, 전체 비율은 1% 미만 내에서 같지만 각 위치에서의 비율 값들은 약간 달랐다.