• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제12권1호
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• pp.9-17
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• 2001

본 논문의 목적은 조직(Tissue)에서의 광학적 특성(Optical Properties)을 이용한 광학적 생검(Optical Biopsy)방법을 소개하고, 방사선 치료에서 치료 반응 결과를 확인하는데 적당한 도구인가를 확인하고자 한다 본 연구는 구강(Oral Cavity) 내부조직을 샘플로, 건강한 사람 4명과 구강 암환자 4명의 자원을 받았다. 연구실에서 제작한 FastEEM(Excitation Emission Matrix) 장비를 이용하여 생체 내(in vivo)상태에서 측정하였다. 건강한 구강의 정상조직(Normal Tissue)과 병이 있는 구강의 비정상조직에서 기존의 생검과 동시에 새로운 광학적 생검을 하였다. 광학적 생검 결과와 기존의 생검 결과를 비교 확인하고, 암 조직으로 진단 받은 환자들에게 2차 광학적 생검을 실시하였다. 암 조직에 대한 1차 광학적 생검과 2차 측정 결과에 대한 형광스펙트럼을 비교 분석하였고, 자료분석은 Gillenwater가 개발한 337nm에 근거한 진단 알고리즘을 이용하였다. 광학적 생검 방법은 암 조직을 정상조직과 확실하게 구분시키는 장비임을 확인하였다. 건강한 구강조직과 악성 종양 조직의 측정 형광세기를 비교하면 정상조직인 경우 암 조직의 형광세기보다 모든 환자에 대해서 크게 나타났다. 암 조직의 구성이 시간에 따라 변하였을 때(7일) 광학적 생검을 하면 측정된 4명의 환자의 형광의 세기에 변화가 있었다. 7일간 시간이 지난 암 조직이 형광세기가 더 작은 값을 갖는다. 광학적 생검은 조직을 인체에서 분리하지 않는 생체 내, 실시간, 비침습성(noninvasive)생검 방법이다. 본 연구에서는 구강의 정상조직과, 암 조직, 그리고 암 조직의 진화에 따른 구성의 변화를 형광스펙트럼으로 확인하였다. 형광분광법을 이용한 FastEEM장치는 암 조직의 변화를 확인함으로 방사선 치료 후 발생하는 암 조직 구성의 화학적, 생물학적, 형태학적 변화를 실시간으로 정확하게 측정이 가능한 장치임을 확인하였다.

• Archives of Plastic Surgery
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• 제42권5호
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• pp.626-629
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• 2015

Peripheral nerve injuries remain a challenge for reconstructive surgeons with many patients obtaining suboptimal results. Understanding the level of injury is imperative for successful repair. Current methods for distinguishing healthy from damaged nerve are time consuming and possess limited efficacy. Confocal laser endomicroscopy (CLE) is an emerging optical biopsy technology that enables dynamic, high resolution, sub-surface imaging of live tissue. Porcine sciatic nerve was either left undamaged or briefly clamped to simulate injury. Diluted fluorescein was applied topically to the nerve. CLE imaging was performed by direct contact of the probe with nerve tissue. Images representative of both damaged and undamaged nerve fibers were collected and compared to routine H&E histology. Optical biopsy of undamaged nerve revealed bands of longitudinal nerve fibers, distinct from surrounding adipose and connective tissue. When damaged, these bands appear truncated and terminate in blebs of opacity. H&E staining revealed similar features in damaged nerve fibers. These results prompt development of a protocol for imaging peripheral nerves intraoperatively. To this end, improving surgeons' ability to understand the level of injury through real-time imaging will allow for faster and more informed operative decisions than the current standard permits.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제15권3호
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• pp.300-304
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• 2011

Optical microscopes are widely used for medical imaging these days, but biopsy is a lengthy process that causes many problems during the ex-vivo imaging procedure. The endo-microscope has been studied to increase accessibility to the human body and to get in-vivo images to use for medical diagnosis. This research proposes a multi-modal confocal endo-microscope for bio-medical imaging. We introduce the design process for a small endoscopic probe and a coupling mechanism for the probe to make the multi-modal confocal endo-microscope. The endoscopic probe was designed to decrease chromatic and spherical aberrations, which deteriorate the images obtained with the conventional GRIN lens. Fluorescence and reflectance images of various samples were obtained with the proposed endo-microscope. We evaluated the performance of the proposed endo-microscope by analyzing the acquired images, and demonstrate the possibilities of in-vivo medical imaging for early diagnosis.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제12권1호
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• pp.79-94
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• 2001

생물학적 조직(Biological Tissue)에서 얻어내는 형광(Fluorescence)은 산란(Scattrering), 흡수(Absorption), 그리고 형광체(Fluorophores)가 원인이 되는, 인트린식 형광(Intrinsic Fluorescence)들에 관한 정보를 갖고 있다. 생물학적 조직의 형광스펙트럼은 조직 내에 존재하는 흡수체(Absorber)와 산란물질(Scatters)들의 영향을 받기 때문에 다른 조직의 생화학적인 인트린식 형광을 선형적인 조합으로 해석할 수 없었다. 생물학적 조직 같은 터비드 매질(Turbid Media)로부터 실험적으로 형광을 얻어서 산란과 흡수의 영향을 조사하기 위하여 본 연구소에서 제작한 장치를 소개하고, 넓은 범위의 흡수체와 산란물질의 농도를 갖고 제작한 조직 팬텀(Tissue Phantom)에 대한 형광과 반사(Reflectance) 스펙트럼을 측정하였다. 형광스펙트럼에 존재하는 산란과 흡수의 왜곡(Distortion)을 제거하기 위하여, 반사스펙트럼에 포함된 산란과 흡수 정보를 이용하는 ‘광자 이동 모델(Photon Migration Model)’을 적용하였고, 이러한 조직모델에 대한 인트린식 형광을 얻었다 연구 결과, 모델 값과 실제 인트린식 형광 스펙트럼이 훌륭하게 일치함을 확인하였다. 이런 연구를 하게된 동기는, 인간의 조직이 병들어서 진화하면 조직의 생화학적 구성의 변화가 발생하고 이때 인트린식 형광의 변화가 생기기 때문이다 결론적으로, 조직에 대한 실시간 광학적 생검에서 병든 조직과 정상조직을 단지 형광스펙트럼만으로 구분하는 것은 어렵지만, 인트린식 형광을 이용하면 가능하다.

• 대한기관식도과학회지
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• 제15권2호
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• pp.30-35
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• 2009

Lung cancer could be developed through a series of morphological changes from dysplasia to carcinoma in situ and then invasive cancer. However, precancerous lesions are generally a few cell layers thick and are detected only by chance. Autofluorescence bronchoscopy(AFB) is one of the newly developed diagnostic tools to detect the pre-cancerous lesions m the bronchial tissue. Several studies have shown that AFB improved the rate of detection of cancer and dysplastic lesions of the airway, especially those in intraepithelial stage. However, there were high rates of false positive with AFB, and it is also important to develop non-biopsy methods because of lack of accurate information of variable course of preneoplastic lesions regarding progression. So, many other technologies were developed, such as narrow band imaging(NBI), endobronchoscopic ultrasound, optical coherence tomography, and confocal fluorescence microendoscopy. Among the new machines, NBI is a new optical technology that can clearly visualize the microvascular structure m the mucosal layer. NBI seems to increase specificity without compromising sensitivity. In the future such techniques would make it possible to precisely study in detail the natural history of the premalignant epithelium.

• Archives of Plastic Surgery
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• 제35권6호
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• pp.755-758
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• 2008

Purpose: In order to determine the amount of wound healing, objective sequential assessments of changes in wound size and depth are essential. Although a variety of measurements for wound healing have been proposed, a gold standard for quantifying day-to-day changes in healing has not been established. We present here a simple and non-invasive wound measurement method that quantitatively and accurately documents changes of the size of a raw surface and the volume of a soft tissue defect using a stereoimage optical topometer(SOT) system. Methods: Using a 5mm diameter biopsy punch, four circular wounds were created on abdominal area of a diabetic mouse. Photographs were taken using SOT system at baseline, 5th day and 10th postoperative day. The wound margin was traced on a digitalized photo and evaluated the area and the volume of the wound by SOT system. Results: The SOT system calculated a mean wound surface of $15.93{\pm}0.29mm^2$ and volume of $827.50{\pm}88.86$ intensity/pixel${\times}$area(I/PA) immediately after wounding. On the 5th day after the operation wound surface declined by $10.73mm^2$ and on the 10th day declined by $5.95mm^2$. The wound volume also declined from 827.50 I/PA to 161.75 I/PA and 30.50 I/PA on 0, 5th and 10th day, respectively. Conclusion: The SOT system described in this study represents a reliable, simple, practical, and non-invasive technique to accurately monitor and evaluate wound healing.

• Current Optics and Photonics
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• 제1권2호
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• pp.132-137
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• 2017

To investigate the usefulness of optical coherence tomography (OCT) for imaging lymphedema, we directly compared it to other histological methods in a mouse model of lymphedema. We performed detailed imaging of the lymphedema lesion on a mouse tail. We imaged the mouse tail in vivo with OCT and created histopathological samples. We constructed a spectrometer-based OCT system using a fiber-optic Michelson interferometer. The light was directed to 50:50 couplers that split the light into reference and sample arms. Backscattered light from a reference mirror and the sample produced an interference fringe. An OCT image of the lymphedema model revealed an inflammatory reaction of the skin that was accompanied by edema, leading to an increase in the light attenuation in the dermal and subcutaneous layers. Similar to OCT image findings, histological biopsy showed an inflammatory response that involved edema, increased neutrophils in epidermis and subdermis, and lymphatic microvascular dilatation. Furthermore, the lymphedema model showed an increase in thickness of the dermis in both diagnostic studies. In the mouse tail model of lymphedema, OCT imaging showed very similar results to other histological examinations. OCT provides a quick and useful diagnostic imaging technique for lymphedema and is a valuable addition or complement to other noninvasive imaging tools.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.374-376
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• 2021

임상에서 암 관련 질병의 확진을 위해 영상장비를 이용한 기초 진단 이후 추가적인 방법으로 생체검사 등을 이용한 병리적 검사가 필수적이다. 이러한 생체검사를 진행하기 위해서는 전문지식을 가진 종양학자, 임상병리사 등의 도움과 최소한의 소요시간은 확진을 위해 반드시 필요하다. 최근 들어, 인공지능을 활용한 암세포의 자동분류가 가능한 시스템 구축에 관련된 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만, 이전 연구들은 한정된 알고리즘을 기반으로 하여 세포의 종류와 정확도에 한계를 보인다. 본 연구에서 심층 학습의 일종인 합성곱 신경망을 통해 총 4가지의 암세포를 식별하는 방법을 제안한다. 세포 배양을 통해 얻은 광학영상을 OpenCV를 사용하여 세포의 위치 식별 및 이미지 분할과 같은 전처리 수행 후, EfficientNet을 통해 학습하였다. 모델은 EfficientNet을 기준으로 다양한 hyper parameter를 사용하고, InceptionV3을 학습하여 성능을 비교분석 하였다. 그 결과 96.8%의 높은 정확도로 세포를 분류하는 결과를 보였으며, 이러한 분석방법은 암의 확진에 도움이 될 것으로 기대한다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제36권5호
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• pp.367-376
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• 2011

치아우식증의 조기 발견은 외과적 삭제를 피하면서, 적절한 치료를 할 수 있는 좋은 기회를 제공한다. 광간섭단층촬영술은 최근 각광받기 시작한 3차원 이미지 기술로서, 안과에서 광학적 생검의 목적으로 빈번히 이용되는 것을 필두로 다양한 의학 분야에 적용되어 왔고, 최근 초기 우식증의 발견에 전도유망하여 다양한 연구가 진행 중이다. 이 기술은 저 상관도 간섭계의 원리에 근거하고 있으며, 장점으로는 비침습적이고, 방사선을 사용하지 않으며, 3차원 이미지 구축이 가능하다는 점이다. 본 연구에서는 광간섭단층촬영술의 원리와 개략적인 개발 과정에 대한 기술과 함께 치아우식증에 관한 연구들에 대하여 고찰해 보았고, 이를 통해 이 기술의 응용 가능성을 확인하였다. 그럼에도 불구하고, 임상적인 유용성을 입증하기 위해서는 몇 가지 기술적 문제를 해결해야 하고, 보다 많은 생체 내 실험이 뒷받침되어야 할 것이다.

• Clinical Endoscopy
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• 제57권3호
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• pp.302-308
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• 2024

With incessant advances in information technology and its implications in all domains of our lives, artificial intelligence (AI) has emerged as a requirement for improved machine performance. This brings forth the query of how this can benefit endoscopists and improve both diagnostic and therapeutic endoscopy in each part of the gastrointestinal tract. Additionally, it also raises the question of the recent benefits and clinical usefulness of this new technology in daily endoscopic practice. There are two main categories of AI systems: computer-assisted detection (CADe) for lesion detection and computer-assisted diagnosis (CADx) for optical biopsy and lesion characterization. Quality assurance is the next step in the complete monitoring of high-quality colonoscopies. In all cases, computer-aided endoscopy is used, as the overall results rely on the physician. Video capsule endoscopy is a unique example in which a computer operates a device, stores multiple images, and performs an accurate diagnosis. While there are many expectations, we need to standardize and assess various software packages. It is important for healthcare providers to support this new development and make its use an obligation in daily clinical practice. In summary, AI represents a breakthrough in digestive endoscopy. Screening for gastric and colonic cancer detection should be improved, particularly outside expert centers. Prospective and multicenter trials are mandatory before introducing new software into clinical practice.