International Journal of Control, Automation, and Systems
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제1권3호
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pp.282-288
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2003
It is known that HIV (Human Immunodeficiency Virus) infection, which causes AIDS after some latent period, is a dynamic process that can be modeled mathematically. Effects of available anti-viral drugs, which prevent HIV from infecting healthy cells, can also be included in the model. In this paper we illustrate control theory can be applied to a model of HIV infection. In particular, the drug dose is regarded as control input and the goal is to excite an immune response so that the symptom of infected patient should not be developed into AIDS. Finite horizon optimal control is employed to obtain the optimal schedule of drug dose since the model is highly nonlinear and we want maximum performance for enhancing the immune response. From the simulation studies, we found that gradual reduction of drug dose is important for the optimality. We also demonstrate the obtained open-loop optimal control is vulnerable to parameter variation of the model and measurement noise. To overcome this difficulty, we finally present nonlinear receding horizon control to incorporate feedback in the drug treatment.
It is known that HIV (Human Immunodeficiency Virus) infection, which causes AIDS after some latent period, is a dynamic process that can be modeled mathematically. Effects of available anti-viral drugs, which prevent HIV from infecting healthy cells, can also be included in the model. In this paper we illustrate control theory can be applied to a model of HIV infection. In particular, the drug dose is regarded as control input and the goal is to excite an immune response so that the symptom of infected patient should not be developed into AIDS. Finite horizon optimal control is employed to obtain the optimal schedule of drug dose since the model is highly nonlinear and we want maximum performance for enhancing the immune response. From the simulation studies, we find that gradual reduction of drug dose is important for the optimality. We also demonstrate the obtained open-loop optimal control is vulnerable to parameter variation of the model and measurement noise. To overcome this difficulty, we finally present nonlinear receding horizon control to incorporate feedback in the drug treatment.
본 논문에서는 소형 크기인 SiPM Sensor를 휴대용 검출기 내부에 적용하여 환자 피폭을 최소화하면서도 최적의 이미지 획득을 위한 선량을 제어하기 위한 방법을 제시하고 이에 대한 성능을 평가하는 것을 목적으로 한다. 휴대용 검출기는 환자의 위치에 빠르게 접근하여 신속한 진단을 가능하게 하는 장점이 있지만 이러한 이동성은 선량 관리의 어려움을 동반한다. X-ray imaging devices 국제 표준인 IEC62220-1-1 기준의 이미지 평가를 통해 검출기의 DQE와 최적 화질을 갖을 수 있는 선량을 확인하고 영상의 ADU와 SiPM Sensor의 출력을 매칭 하여 최적 선량을 확인하는 방법을 제시하였다. 검출기 제조사 기준 선량과 최적 선량 구현으로 획득된 Skull AP 이미지는 제조사 기준 342.8 µGy, 최적 제어 선량은 148.3 µGy로 조사되어 제조사 기준 선량 대비 57 %, Chest AP는 제조사 기준 81.9 µGy, 제어된 최적 선량은 27.9 µGy로 66 %의 높은 선량 감소 효과가 확인되었다. 또한 촬영된 두 영상은 방사선사 5명의 분석을 통해 해부학적 구조물을 판별하기에 임상적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 확인되었다.
The effects of water extracts and powder of Korean ginseng on the division of Saccharomyces cerevisiae were studied. 1. The addition of several doses of water extracts and powder of ginseng to the yeast medium of Moyer and Coghill showed various promoted division of Saccharomyces. 2. The optimal dose of ginseng on tile division of Saccharomyces (0.08% dry ginseng medium solution per $10\;cells/mm^3$) could be recognized. 3. On the culture for 24 hours at $18^{\circ}C$, the cell number of control group was $13.25{\times}10^3\;cells/mm^3$ and that of the optimal dose group of water extracts of ginseng was $23.20{\times}10^3\;cells/mm^3$. On the culture, for 24 hours at $25^{\circ}C$, the cell number of control group was $16.85{\times}10^3\;cells/mm^3$ and that of the optimal dose group was $30.20{\times}10^3\;cells/mm^3$. The increasing rate of cell divison by the ginseng was about twice than that of control group. The optimal dose treatment of ginseng at $18^{\circ}C$ was more effective than control group at $25^{\circ}C$. 4. On the culture for 24 hours at $18^{\circ}C$, the increasing rate of water extracts of ginseng was 75.1%, and the rate of ginseng powder was 7.6%. On the culture for 24 hours at $25^{\circ}C$, the rate of water extracts of ginseng was 79.8%, and the rate of ginseng powder was 57.2%. Therefore water extracts of ginseng was more effective than ginseng powder of same dry weight, and the promoted effect of ginseng powder at $25^{\circ}C$ was more effective than at $18^{\circ}C$.
The paper determines by control-theoretic means the optimal dose of fertilizer to be used to two plants for maintaining optimal revival of their growths, which are retarded mainly due to the toxicity contributed by the plants jointly.
Vestibular schwannoma (VS) is a benign tumor typically originated in the schwann cell of vestibular nerve and usually accompany hearing symptom. Microsurgical removal and radiosurgery have a great role for the treatment of VS. Recently radiosurgery has been considered as an alternative or primary treatment for VS with the tremendous increase of patients who were treated with gamma knife radiosurgery (GKS) though microsurgery still takes the premier. By many published results, it is proved that GKS is a effective and noninvasive technique for VS, especially small sized tumors with satisfactory tumor control rate. The authors assumed that GKS can be expected to achieve satisfactory tumor control rate for small VS under 5cc in volume. A major interest regarding radiosurgery nowadays is to determine the optimal radiation dose for hearing preservation to improve the quality of life of patients. The more high radiation dose are used for effective tumor growth control, the more radiation-related complications like as hearing deficit, the impairment of other cranial nerve function are increased. Since 1990's the mean radiation dose for tumor margin was more than 18 Gy, but there were high complication rate in spite of good tumor growth control. After the year of 2000, under the influence of advanced neuro-imaging techniques and radiosurgical planning system which enable clinicians to do more precise planning, marginal dose for VS has been decreased to 12-13 Gy and the radiation-related complications has been reduced. But because there may be a unexpected radiation induced complications as time goes by after the latency period, optimal radiation dose for VS should be established on the basis of more long term follow-up observation.
Purpose: To evaluate intracranial control after surgical resection according to the adjuvant treatment received in order to assess the optimal radiotherapy (RT) dose and volume. Materials and Methods: Between 2003 and 2015, a total of 53 patients with brain oligometastases from non-small cell lung cancer (NSCLC) underwent metastasectomy. The patients were divided into three groups according to the adjuvant treatment received: whole brain radiotherapy (WBRT) ${\pm}$ boost (WBRT ${\pm}$ boost group, n = 26), local RT/Gamma Knife surgery (local RT group, n = 14), and the observation group (n = 13). The most commonly used dose schedule was WBRT (25 Gy in 10 fractions, equivalent dose in 2 Gy fractions [EQD2] 26.04 Gy) with tumor bed boost (15 Gy in 5 fractions, EQD2 16.25 Gy). Results: The WBRT ${\pm}$ boost group showed the lowest 1-year intracranial recurrence rate of 30.4%, followed by the local RT and observation groups, at 66.7%, and 76.9%, respectively (p = 0.006). In the WBRT ${\pm}$ boost group, there was no significant increase in the 1-year new site recurrence rate of patients receiving a lower dose of WBRT (EQD2) <27 Gy compared to that in patients receiving a higher WBRT dose (p = 0.553). The 1-year initial tumor site recurrence rate was lower in patients receiving tumor bed dose (EQD2) of ${\geq}42.3Gy$ compared to those receiving <42.3 Gy, although the difference was not significant (p = 0.347). Conclusions: Adding WBRT after resection of brain oligometastases from NSCLC seems to enhance intracranial control. Furthermore, combining lower-dose WBRT with a tumor bed boost may be an attractive option.
저선량흉부 CT (Low Dose chest CT, LDCT)에서 Scout 관전압을 변화시키고 scan parameter인 자동노출제어장치(Auto Exposure Control, AEC)와 적응식 반복재구성기법(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction, ASIR)등을 적용하여 최적의 프로토콜을 찾음으로써 방사선 피폭선량과 화질을 평가하고자 하였다. Scout 관전압을 80, 100, 120, 140 kV로 변화시키며 LDCT 프로토콜로 5회 반복 측정 후 선량을 비교하기 위해 장비에서 제공된 Dose report를 이용하여 연구 목적에 적합한 관전압을 선택하였다. 120 kV, 30 mAs의 조건으로 기본 LDCT 촬영한 후, 이 조건에 ASIR 50%를 적용하였으며 신호대잡음비와 대조도대잡음비를 평가하기 위해 배경의 노이즈를 측정하였다. 선량 비교를 위해 장비에서 제공되는 CTDIvol과 선량길이곱(Dose length product, DLP)를 식을 이용하여 비교 분석하였다. 그 결과 S140 + LDCT + ASIR 50 + AEC를 적용한 프로토콜에서 고식적인 LCDT보다 방사선 피폭선량을 감소시키고 영상의 질을 향상시켰으며 최적의 프로토콜을 얻을 수 있었으며 LDCT는 매 검사 시 필요 이상의 피폭선량이 우려되기 때문에 적절한 Parameter를 적용하는 것이 중요하며, 향후 LDCT를 이용한 건강검진에서 국민의 건강에 이바지 하는데 긍정적인 요인으로 작용될 것으로 사료된다.
The interaction of HIV and human immune system was studied in the perspective of dynamics. We summarized the recent researches on drug scheduling using optimal control theory for HIV treatment. The drug treatment to make immune system to work properly is investigated based on mathematical models including memory CTLp. In the simulation results, it was verified that stopping medication after a certain period of treatment can lead a patient to be cured naturally by one s immune system. Also, we summarized and categorized the advantages and disadvantages of each HIV drug scheduling method. In conclusion, model-based predictive control is more efficient for making decision of drug dose than other methods, when there exist uncertainties on model parameters or state variables.
하천과 호수의 부영양화로 인하여 남조류가 대량으로 증식하게 되면 고유의 생물독소로 인한 위해뿐만 아니라 정수처리 과정에서 경제적 손실을 야기할 가능성이 있다. 현재 상용화되어있는 천연조류제거제인 M사의 W.H. 응집제(이하 W.H.)는 참나무 유래 성분의 살조 및 타감작용을 이용한 응집.부상공정을 통하여 조류를 사전에 제거함으로써 정수공정에 미치는 영향을 효과적으로 저감할 수 있다. 그러나, W.H.를 활용한 응집 부상공정은 정수처리의 전처리공정으로 적용된 사례가 없기 때문에 최적주입농도의 결정기법에 대한 보고 또한 전무한 실정이다. 본 연구에서는 (1) 한강에서 채취한 복합 조류와 (2) 남조류를 선택적으로 대량 배양하여 광조건 하에서 W.H. 투여량 및 조류농도 등의 여러 조건을 변화시키면서 Jar-test를 시행하여 응집 부상공정에서의 조류의 제거기작을 검토하였다. Jar-test 결과를 바탕으로 IBM-SPSS를 활용한 다중회귀분석을 실시하여 최적 W.H. 주입농도를 결정하기 위한 Chl-a 농도와 탁도를 변수로 하는 두 가지 선형식을 도출하였다. 또한 유입수질의 변동에 따라 W.H. 주입농도를 신속하게 결정하고 자동화할 수 있는 자동제어 로직의 프로토타입(Prototype)을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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