• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.339-344
• /
• 2000

기도에 존재하는 섬모는 인체의 방어기전으로서 중요한 역할을 하며 섬모운동의 장애는 여러 가지 기도질환을 유도하는 원인이 된다. 본 연구에서는 기도 내 섬모의 운동을 생채 내에서 측정할 수 있는 시스템을 개발하여 섬모 운동 주파수(ciliary beat frequency, CBF)를 autoregressive(AR) 스펙트럼 분석을 통하여 정량화하였다. 생체 내에서 운동하고 있는 섬모의 주파수를 측정하기 위해서 레이저와 광섬유 프루브를 사용하는 광전신호(photoelectric signal)방법을 응용하였다. 섬모운동에 의해 산란된 레이저 빛은 광섬유 프루브에 의해 탐지되어 포토 다이오드에서 전기적인 신호로 전환된다. 시리얼 통신을 통하여 PC로 전송된 디지털 섬모운동 신호는 화면에 디스플레이 되며 AR 스펙트럼 방법에 의해 실시간으로 CBF가 결정될 수 있다. 인체의 비강 중비갑개 전단부(anterior end of middle turbinate)에서 직접적으로 프루브를 적용하여 획득된 신호를 분석하였다. 8명의 정상인에 대하여 분석한 결과 CBF는 5에서 10Hz 사이에서 분포했으며 평균적으로 7.3$\pm$1.1Hz 값을 나타냈다. 이는 현재까지 알려진 CBF 값과 유사한 결과이며 측정된 값들의 표준편차도 또한 보고된 결과와 유사한 양상을 나타냈다. 본 연구 결과는 약물에 대한 섬모운동의 영향 및 질별 발달 과정에서의 섬모 운동의 변화 분석 등의 임상 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
• /
• 대한의용생체공학회 1997년도 추계학술대회
• /
• pp.154-160
• /
• 1997

By their rapid and periodic actions, the cilia of the human respiratory tract play an important role in clearing inhaled noxious particles. Based on the automated image-processing technique, we studied ciliary beat frequency (CBF) objectively and quantitatively. Microscopic ciliary images were transformed into digitized gray ones through an image-grabber, and from these we extracted signals or CBF. By means of a FFT, maximum peak frequencies were detected as CBFs in each partitioned block or the entire digitized field. With these CBFs, we composed distribution maps visualiy showing the spatial distribution of CBFs. Through distribution maps of CBF, the whole aspects of CBF changes or cells and the difference of CBF of neighboring cells can be easily measured and detected. Histogram statistics calculated from the user-defined polygonal window can show the local dominant frequency presumed to be the CBF of a cell or a crust the region includes.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.113-118
• /
• 1998

인체의 기도 내 섬모 세포는 세포간의 동기화된 고 속의 움직임을 통하여 호흡기를 통하여 들어오는 유해한 물질을 제거하는 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 자동화된 영상처리 기법을 기반으로 CBF를 객관적이고 정량적인 방법으로 측정할 수 있는 방법을 연구하였다. 광학 현미경의 세포 영상은 영상 수집 보드를 통하여 연속적으로 디지털화 된다. 이러한 디지털 영상으로부터 분석에 필요한 신호가 추출되고 분석된다. 획득된 영상을 현미경의 배율을 고려하여 적당한 크기의 사각형 블록으로 나눈 다음 각각에 대하여 FFT 방법에 의해 파워 스펙트럼을 구한다. 파워 스펙트럼의 최고치 주파수가 CBF로 간주되고 이 주파수들을 이용하여 영상 필드 내의 CBF분포를 시각적으로 보여주는 CBF 분포도가 구성된다. 스펙트럼의 최고치 주파수가 CBFD로 간주되고 이 주파수들을 이용하여 영상 필드 내의 CBF 분포를 시각적으로 보여주는 CBF분포도가 구성된다. CBF분포도는 세포간의 CBF차이를 쉽게 구분할 수 있게 해줄 뿐만 아니라 CBF분포의 전체적인 변화 양상을 파악하기 쉽게 해준다. 관찰자가 지정하는 다각형의 윈도우 내의 CBF히스토그램 분포를 통하여 세포 또는 세포 크러스트의 특정 부분의 CBF를 측정할 수 있다.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
• /
• 대한의용생체공학회 1998년도 추계학술대회
• /
• pp.199-200
• /
• 1998

The mucociliary system is one of the most important airway defense mechanisms, and knowledge of the ciliary beat frequency(CBF) is important in the understanding of this system. Using a laser light scattering method and fiber optic probe, we developed a simple and practical instrument for real-time in vivo measurements of CBF of cells in human nasal cavity. From the ciliated epithelium cells in an anterior end of middle terminator in nasal cavity, the signals of ciliary movement are transferred into a PC and analyzed by a autoregressive(AR) power spectrum. The mean CBF of 8 normal subjects was $7.1{\pm}1.1$(Hz). This instrument provided a convenient and reliable method of studying the mucociliary activity in the respiratory tract.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
• /
• 대한의용생체공학회 1996년도 춘계학술대회
• /
• pp.111-114
• /
• 1996

Mucociliary transport is one of the essential defensive functions of the airway mucosa. In this paper, the objective and quantitative method of measuring CBF(Ciliary Beat Frequency) was developed based on the image processing method. Microscopic ciliary images are acquired through image processing board inside PC, and data necessary for the FFT(Fast Fourier Transform) analysis are extracted. By means of FFT analysis, maximum peak frequencies are found in each divided block of a whole acquired image. Finally using these frequencies, we compose a frequency map showing the spatial distribution of CBF's.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2006년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.649-652
• /
• 2006

폐나, 기관지 등의 호흡기, 기타 장기에는 매우 미세한 크기의 털 형태의 섬모라고 하는 부속기관을 가지고 있다. 점액을 이동시키고 기타 물질들을 배출할 때 유용한 역할을 하는 이 섬모들은 동기화된 패턴으로 진동을 한다. 이러한 움직임은 각각의 종이 가진 특성뿐만 아니라, 같은 종의 현재의 상태에 따라 다양한 특징들을 보여준다. 시약 투여 시 혹은 환경 변화에 따른 생체 반응 등과 같이 다양한 특성 및 반응 연구에 이러한 섬모의 진동 주파수 (Ciliary Beat Frequency, CBF)를 이용하고 있다. 섬모의 진동 주파수 측정에 대해 몇몇 연구가 있어왔으나, 규격화되거나 대표적인 방법은 아직까지 없으며, 각각의 방법마다 잡음에 약하든지, 빠르게 움직이는 섬모의 주파수 측정에 어려움이 있거나, 고비용 시스템 필요 등의 단점들이 있다. 최근 들어 영상 기술의 발달로 영상을 이용한 CBF 측정 방법들이 제안되고 있다. 본 논문에서는 CCD 카메라로 촬영한 영상을 이용해서 섬모의 영상에서 가중 평균을 응용한 위치 값으로 섬모의 움직임을 추출, FFT를 통해 보다 정확하고 간편하며 좀 더 다양한 영상에 적용시킬 수 있는 CBF 측정 방법을 제시한다.

• Journal of Ginseng Research
• /
• 제45권1호
• /
• pp.66-74
• /
• 2021

Background: Abnormal chloride (Cl-) transport has a detrimental impact on mucociliary clearance in both cystic fibrosis (CF) and non-CF chronic rhinosinusitis. Ginseng is a medicinal plant noted to have anti-inflammatory and antimicrobial properties. The present study aims to assess the capability of red ginseng aqueous extract (RGAE) to promote transepithelial Cl- secretion in nasal epithelium. Methods: Primary murine nasal septal epithelial (MNSE) [wild-type (WT) and transgenic CFTR-/-], fisher-rat-thyroid (FRT) cells expressing human WT CFTR, and TMEM16A-expressing human embryonic kidney cultures were utilized for the present experiments. Ciliary beat frequency (CBF) and airway surface liquid (ASL) depth measurements were performed using micro-optical coherence tomography (μOCT). Mechanisms underlying transepithelial Cl- transport were determined using pharmacologic manipulation in Ussing chambers and whole-cell patch clamp analysis. Results: RGAE (at 30㎍/mL of ginsenosides) significantly increased Cl- transport [measured as change in short-circuit current (ΔISC = ㎂/㎠)] when compared with control in WT and CFTR-/- MNSE (WT vs control = 49.8±2.6 vs 0.1+/-0.2, CFTR-/- = 33.5±1.5 vs 0.2±0.3, p < 0.0001). In FRT cells, the CFTR-mediated ΔISC attributed to RGAE was small (6.8 ± 2.5 vs control, 0.03 ± 0.01, p < 0.05). In patch clamp, TMEM16A-mediated currents were markedly improved with co-administration of RGAE and uridine 5-triphosphate (8406.3 +/- 807.7 pA) over uridine 5-triphosphate (3524.1 +/- 292.4 pA) or RGAE alone (465.2 +/- 90.7 pA) (p < 0.0001). ASL and CBF were significantly greater with RGAE (6.2+/-0.3 ㎛ vs control, 3.9+/-0.09 ㎛; 10.4+/-0.3 Hz vs control, 7.3 ± 0.2 Hz; p < 0.0001) in MNSE. Conclusion: RGAE augments ASL depth and CBF by stimulating Cl- secretion through CaCC, which suggests therapeutic potential in both CF and non-CF chronic rhinosinusitis.