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Development of a Classification Model for Driver's Drowsiness and Waking Status Using Heart Rate Variability and Respiratory Features

  • Kim, Sungho;Choi, Booyong;Cho, Taehwan;Lee, Yongkyun;Koo, Hyojin;Kim, Dongsoo
    • 대한인간공학회지
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    • 제35권5호
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    • pp.371-381
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    • 2016
  • Objective:This study aims to evaluate the features of heart rate variability (HRV) and respiratory signals as indices for a driver's drowsiness and waking status in order to develop the classification model for a driver's drowsiness and waking status using those features. Background: Driver's drowsiness is one of the major causal factors for traffic accidents. This study hypothesized that the application of combined bio-signals to monitor the alertness level of drivers would improve the effectiveness of the classification techniques of driver's drowsiness. Method: The features of three heart rate variability (HRV) measurements including low frequency (LF), high frequency (HF), and LF/HF ratio and two respiratory measurements including peak and rate were acquired by the monotonous car driving simulation experiments using the photoplethysmogram (PPG) and respiration sensors. The experiments were repeated a total of 50 times on five healthy male participants in their 20s to 50s. The classification model was developed by selecting the optimal measurements, applying a binary logistic regression method and performing 3-fold cross validation. Results: The power of LF, HF, and LF/HF ratio, and the respiration peak of drowsiness status were reduced by 38%, 22%, 31%, and 7%, compared to those of waking status, while respiration rate was increased by 3%. The classification sensitivity of the model using both HRV and respiratory features (91.4%) was improved, compared to that of the model using only HRV feature (89.8%) and that using only respiratory feature (83.6%). Conclusion: This study suggests that the classification of driver's drowsiness and waking status may be improved by utilizing a combination of HRV and respiratory features. Application: The results of this study can be applied to the development of driver's drowsiness prevention systems.

스테레오 카메라를 이용한 안면부 측정의 재현성과 정확도에 대한 마네킨을 이용한 연구: 직접 인체계측, Digitizer, Stereophotogrammetry의 비교 연구 (Manikin Model Study on Reproducibility and Accuracy of Maxillofacial Measurements Determined by Stereocamera: Comparative Study of Direct Anthropometry, Digitizer and Stereophotogrammetery)

  • 정연욱;양지웅;정광;국민석;오희균
    • Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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    • 제34권1호
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    • pp.17-25
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    • 2012
  • Purpose: Recently, a three dimensional approach to hard and soft tissues of the maxillofacial area has been widely used. This study was to evaluate the reproducibility and accuracy of a stereocamera compared to actual measurement methods using a digital caliper and digitizer. Methods: The stereoscopies of 7 head dummies with different sizes and shapes were obtained using a Di3D system (Dimensional Imaging, Glasgow, UK) after marking reference points on facial areas. From the obtained stereoscopy, 10 measurements representing the width, height and depth of each of the facial sections of the dummy were measured twice using a three dimensional reverse engineering software program (RapidForm$^{TM}$ 2006, Inus, Seoul, Korea). The x, y, and z coordinates of each of the three dimensional measurements were obtained and distances between two points were calculated. All procedures were repeated twice. The actual measurement method was performed twice, directly on dummies, using a digital caliper and values were compared with the previously determined values. Results: The results were as follows. In the ANOVA analysis, there were no significant statistical differences among the three measurement methods. In the Bonferroni analysis, with adjustments applied for multiple comparisons, there was no difference between actual measurement methods using a digitizer and a digital caliper. However, there was some difference between using a stereocamera and actual measurement methods using a digitizer and a digital caliper in values of $Ex_{Rt}-Ex_{Lt}$, $En_{Rt}-En_{Lt}$, $Ala_{Rt}-Ala_{Lt}$, $Ch_{Rt}-Ch_{Lt}$, G-Pg', $Ala_{Rt}$-Prn, $Ala_{Rt}$-Prn. The mean value for technical error in measurement (TEM) in Di3D (0.98 mm) was slightly higher than for a digital caliper (0.17 mm) and a digitizer (0.30 mm). In an intraclass correlation coefficient (ICC) there were no significant differences among the three measurement methods, but the Di3D system with the stereocamera showed relatively lower reproducibility compared to actual measurement methods using a digitizer and a digital caliper. Conclusion: These results indicate that some complementary measures may be needed to improve accuracy and reproducibility in the Di3D system with stereocamera.

치아크키와 악골크기의 상관관계에 관한 연구 (A study on the relationship between jaw size and tooth size)

  • 안효범;남동석
    • 대한치과교정학회지
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    • 제33권3호
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    • pp.157-167
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    • 2003
  • 본 연구는 치아크기와 악골크기의 상관관계를 살펴보고자 교정치료경험이 없고 교합이 양호한 87명 (남자49명, 여자38명)의 치아경석고모형과 두부방사선사진을 평가하였다. 치아크기는 치아의 근원심 최대폭경을 디지털 버니어 캘리퍼스를 이용하여 반복 측정하였고 악골의 크기는 기존의 여러 두부방사선계측법에서 이용된 악골의 선계측치를 반복 측정하였다. 치아와 악골크기 모두 성별에 따라 다르게 측정하였다. 치아크기와 악골크기 사이의 상관관계를 알아보기 위해 피어슨 상관관계분석을 실시하였다. 결과는 다음과 같다. 1.성별에 따라 두 군으로 나뒀을 경우 악골크기와 치아크기가 두 군에서 유의성 있게 다르게 나타났다. 2.남자군에서는 상악골과 상악치아 크기는 유의한 상관관계를 보이지만 여자군에서는 상악골과 상악치아 크기는 거의 상관관계를 보이지 않았다. 3. 남자군에서는 상악골의 크기를 나타내는 PTM vert-ANS vert (FH plane)과 PTM vert-A vert (palatal plane)는 모든 상악치아와 유의성 있는 상관관계를 보였으며 상악중절치는 상악골에 관계된 모든 계측치들과 유의성 있는 상관관계를 보였다. 4. 남여 모두에서 하악골의 크기를 나타내는 B vert- Point J vert (mandibular plane)는 하악치아와 유의성 있는 상관관계를 보였다. 위의 결과에서 자연적으로 나타나는 정상교합에서 치아와 악골크기는 상관관계가 낮거나 거의 없음을 알 수 있다.

3차원 전산화단층촬영 영상을 이용한 안면 연조직 두께 계측의 임상적 유용성 (Clinical usefulness of facial soft tissues thickness measurement using 3D computed tomographic images)

  • 정호걸;김기덕;한승호;허경석;이제범;박혁;최성호;김종관;박창서
    • Imaging Science in Dentistry
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    • 제36권2호
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    • pp.89-94
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    • 2006
  • Purpose : To evaluate clinical usefulness of facial soft tissue thickness measurement using 3D computed tomographic images. Materials and Methods : One cadaver that had sound facial soft tissues was chosen for the study. The cadaver was scanned with a Helical CT under following scanning protocols about slice thickness and table speed; 3 mm and 3 mm/sec, 5 mm and 5 mm/sec, 7 mm and 7 mm/sec. The acquired data were reconstructed 1.5, 2.5, 3.5 mm reconstruction interval respectively and the images were transferred to a personal computer. Using a program developed to measure facial soft tissue thickness in 3D image, the facial soft tissue thickness was measured. After the ten-time repeation of the measurement for ten times, repeated measure analysis of variance (ANOVA) was adopted to compare and analyze the measurements using the three scanning protocols. Comparison according to the areas was analyzed by Mann-Whitney test. Results : There were no statistically significant intraobserver differences in the measurements of the facial soft tissue thickness using the three scanning protocols (p>0.05). There were no statistically significant differences between measurements in the 3 mm slice thickness and those in the 5 mm, 7 mm slice thickness (p>0.05). There were statistical differences in the 14 of the total 30 measured points in the 5 mm slice thickness and 22 in the 7 mm slice thickness. Conclusion : The facial soft tissue thickness measurement using 3D images of 7 mm slice thickness is acceptable clinically, but those of 5 mm slice thickness is recommended for the more accurate measurement.

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아기-알지네이트 연합 인상체의 보관방법 및 idophor 침적소독에 의한 체적 변화에 관한 연구 (AGAR-ALGINATE COMBINED IMPRESSION TECHNIQUE AND DIMENSIONAL CHANGE RESULTING FROM IDOPHOR DISINFECTION)

  • 오남식;서정민;김선희;윤영아;심준성
    • 대한치과보철학회지
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    • 제42권1호
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    • pp.21-29
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    • 2004
  • Statement of problem : Because dental impression can be a cross-infection source, disinfection, such as immersion disinfection is nessecary. However, the disinfection process may change the volume of the impression cast. Purpose : The purpose of this study is to find out the effects on dimensional change of different storage times and methods, of agar-alginate impression when immersed in a 5% idophor disinfectant. Material and Methods : An agar-alginate impression was made from a mandible model and then was disinfected and stored according the experimental conditions and a stone model was produced. Measurements were taken between reference points on the original mandible model and they were compared to measurements taken between reference points on the stone model. The study was divided into 4 groups. In group 1, the impression was stored in a 100% humidor for 30 minutes, 1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 6 hours, 12 hours and 24 hours and stone models were made at each time. In group 2, the impression was immersed in 5% idophor disinfectant and then stored in a 100% humidor for the same length of times as group 1, and stone models were made at each time. In group 3, the impression was stored in extend-A-pourR, a special storage solution for 30 minutes, 1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 6 hours, 12 hours, 24 hours 3 days, and 7 days and stone models were made at each time. In group 4, the impression was immersed in 5% idophor disinfectant and then stored in stored in extend-A-pourR, a special storage solution for the same length of times as group 3, and stone models were made at each time. 5 impressions and stone models were made at each time to make a total of 180. The Student-t test (P < .05) was used to do a statistical analysis of the measurements of the mandible model and stone models. The repeated-measure 2-way analysis of variance (P < .05) was used to do a statistical analysis of the difference in the 4 groups. Results : The percent liner dimensional change was from $0.25{\pm}0.03%$ (group 1, 30 minutes) to $0.34{\pm}0.06%$ (group 4, 7 days). No significant change was noticed between the 4 groups. Conclusion : According to the above study, in both methods, least dimensional change was recorded when the storage times were short and in both methods, immersion in 5% idophor disinfectant did not effect dimensional change in the agar-alginate impression.

게이트 심근 SPECT 분석 소프트웨어의 개발과 좌심실 수축 기능 평가 (Development of Gated Myocardial SPECT Analysis Software and Evaluation of Left Ventricular Contraction Function)

  • 이병일;이동수;이재성;정준기;이명철;최흥국
    • 대한핵의학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.73-82
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    • 2003
  • 목적: 게이트 심근 SPECT 영상 데이터에서 좌심실을 분할하고 단위영상 각각의 심실부피를 계산하는 소프트웨어를 개발하였다. 개발한 소프트웨어에서 얻은 구혈률을 상용 소프트웨어QGS (Quantitative Gated SPECT)에서 산출한 값과 비교하여 검증하였다. 대상 및 방법: 게이트 심근 SPECT를 시행하여 구혈률 15%-80%, 확장기말 부피는 49 mL-293 mL, 수축기말 부피는 8 mL-250 mL인 40명의 영상데이터를 사용하여 이 연구에서 개발한 CSA (Cardiac SPECT Analyzer)로 구혈률과 부피를 산출하여 QGS로 얻은 결과와 비교하였다. 같은 영상을 CSA로 두 번 분석하여 구혈률과 부피가 같은 값이 나오는지 보고, 26명의 환자에서 같은 자리에서 두 번 이어서 얻은 게이트 SPECT 영상을 CSA로 분석하여 편차를 조사하였다. 결과: CSA측정과 QGS 측정의 상관성은 상관계수가 구혈률, 확장기말 부피, 수축기말 부피 각각 0.97, 0.92, 0.96이었고 Bland Altman 도표에 치우침 없이 2표준편차가 구혈률의 경우 10.1%이었다. 같은 영상에 대한 CSA 2회 측정 결과의 상관은 0.96, 0.99, 0.99 이었고 구혈률의 2표준편차는 3.4%이었다. 두 번 연속 촬영한 영상으로 CSA 분석한 결과 상관계수는 0.89, 0.97, 0.98, 이었고 변이계수는 8.2%, 5.4mL, 8.5mL, Bland Altman 도표 2표준편차는 구혈률의 경우 10.6%이었다. 결론: 게이트 심근 SPECT에서 얻은 영상으로 구혈률을 측정할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 이 소프트웨어로 얻은 구혈률, 화장기말 부피, 수축기말 부피는 정확하며 정밀하였다. 구혈률의 2표준편차는 10.6%이었다.

수중글라이더를 활용한 동해 최초 연속 물성 단면 관측 보고 (Report about First Repeated Sectional Measurements of Water Property in the East Sea using Underwater Glider)

  • 임규창;박종진
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제29권1호
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    • pp.56-76
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    • 2024
  • 동해에서 수행된 국내 최장기 수중글라이더 운용 및 연속 단면 관측 결과를 보고한다. 본 연구팀은 수중글라이더를 활용하여 2020년 9월 18일부터 12월 21일까지 총 95일 동안 국립수산과학원(NIFS) 정선 관측 106 라인에 거의 일치하는 37.9 °N 위도선을 따라 동경 129.1 °E ~ 131.5 °E 사이를 6회 왕복하는 국내 최초의 연속 물성 단면 관측을 성공리에 수행하였다. 본 수중글라이더는 2020년 9월 18일 129.1 °E 위치에서 투하되어 9월 19일부터 88일간의 비행 관측을 수행하였고, 2020년 12월 15일부터 6일간 129.2 °E 위치에서 위치 제어 유지(Virtual Mooring)후 회수되며 전체 운용을 마무리하였다. 표층부터 800 dbar 수심까지 톱니형태의 궤적을 그리면서 총 수평거리 2550 km를 비행하는 동안 글라이더의 경로 이탈은 RMS 거리 262 m를 벗어나지 않을 정도의 매우 안정적인 경로 추종 모드를 보여줬다. 비행 관측을 통해 획득한 총 12개의 고해상도 물성 횡단면 자료로부터 수온과 염분의 연속적인 변동이 보이는 아중규모 특성을 확인하였고, 국립수산과학원(NIFS)의 격월 선박 관측 자료와 비교함으로써 시공간 해상도 차이에 따른 뚜렷한 특성을 발견하였다. 첫째는 공간 해상도 차이에 따른 결과로 표층 전선역의 세기 및 이동, 수온약층 강화현상 등 아중규모 현상들이 글라이더 횡단면 자료에서만 뚜렷하게 관찰되었다. 이러한 아중규모 구조는 현행 선박 관측 자료의 정점 간격(25 km) 보다 작다는 특징이 있었는데, 동해 내 아중규모 구조의 이해를 위해서는 고해상도 관측이 필요함을 의미한다. 둘째는 시간 해상도 차이에 따른 결과로 글라이더 자료에서 추출한 평균 7일 간격의 수온과 염분 시계열이 대략 6주 주기를 갖는 월중변동(Intramonthly variation) 특성을 보인다는 것과 대략 1주 동안 급격한 관측치의 변동이 나타난다는 것을 확인하였다. 이는 격월 정선 관측 자료에는 확인되지 않는 특징이다. 따라서, 정선 관측해역의 물성 변동을 이해하기 위해서는 선박 관측과 비교하여 상대적으로 비용이 저렴하고 효율적인 글라이더 관측을 통한 보완이 필요하다고 여겨진다. 마지막으로 두 플랫폼 간 관측치의 편차를 확인하였는데, 이러한 편차의 요인을 공간 규모에 기초한 정점의 정의 및 시간 규모에 따른 변동성, 그리고 각 플랫폼의 CTD 측정 장비의 교정 관점에서 논하였다.

FDG PET/CT 검사 시 참고장기에서 측정한, 제지방체중으로 표준화한 표준화 섭취계수의 관찰자 사이 및 관찰자 내 재현성에 대한 연구 (Interobserver and Intraobserver Reproducibility of SUL Measurements in Reference Organs on FDG PET/CT)

  • 김성수;신용철;이선도;이남주;김종철;이춘호
    • 핵의학기술
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    • 제17권1호
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    • pp.11-17
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    • 2013
  • 고형암의 치료반응 평가 기준을 제시한 PERCIST에서는 제지방체중으로 표준화한 표준화 섭취계수 즉, SUL을 사용하도록 권고하고 있다. 이 연구에서는 전신 CT에서 측정된 제지방체중을 이용해 SUV를 표준화하여 얻은 SUL의 새로운 측정법을 제시하고 관찰자 사이 및 관찰자 내 재현성 여부를 평가하였다. 52명의 대상에서 전신 CT를 포함한 PET/CT를 시행하였고 -140~-30HU를 가지는 지방조직의 용적을 정확히 측정할 수 있었다. 이를 이용하여 개별 환자에서의 제지방체중을 계산하였고, 이를 이용해 SUV를 표준화하여 SUL을 측정하였다. 정상 참고 장기인 간, 복부 대동맥, 비장에 각각 지름 3 cm의 구형 VOI, $1{\times}2cm$의 원통형 VOI, 그리고 지름 2 cm의 구형 VOI를 그렸다. 경험 있는 두 명의 관찰자가 각 장기의 VOI에서 $SUL_{max}$$SUL_{mean}$ 을 측정하였다. 관찰자 1이 2주 간격으로 이전 측정결과를 알지 못하는 상태에서 반복 측정하였고 같은 방법으로 관찰자 2가 동일 환자에서 SUL을 측정하였다. 재현성을 평가하기 위해서 대응표본 t-test를 시행하고 Pearson의 상관계수 (CC)를 계산하였고, 측정오차를 알아보기 위해 TEM을 계산하였다. 관찰자 사이 재현성 즉, 관찰자 1과 관찰자 2가 측정한 간, 복부 대동맥, 비장의 $SUL_{max}$ 사이에는 통계적으로 유의한 차이가 없었고 이는 $SUL_{mean}$에서도 마찬가지였다. 관찰자 내 재현성 즉, 간에서 관찰자 1이 2주 간격으로 두 번 측정한 SUL 측정치 사이에도 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 이 연구는 정상 참고 장기에서 SUL 측정이 매우 재현성이 있음을 보여준다. $SUL_{mean}$ 측정의 재현성이 $SUL_{max}$보다 약간 우수하였으며 SUL 측정치는 체중 의존성이 개선되었다. 전신 CT를 시행하여 측정한 제지방체중으로 표준화한 SUL의 새로운 측정법은 향후 여러 연구에서 유용하게 이용될 것으로 기대된다.

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근관치료용 무선전기모터인 X-Smart의 전원의 종류에 따른 RPM 변화의 평가 (The Evaluation of RPM Change in X-Smart According to Power Source: Endodontic Wireless Electronic Motor)

  • 박세희;정동빈;조경모;김진우
    • 구강회복응용과학지
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    • 제27권1호
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    • pp.91-97
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    • 2011
  • 본 연구의 목적은 근관치료용 무선전기모터인 X-Smart의 지속적인 사용 시, 배터리전원과 AC 어댑터 전원일 때의 RPM의 유지를 평가하고자 하였다. X-Smart (Dentsply Maillefer, Ballaigues, Switzerland) 신품 5대를 사용하였다. 본체에 연결한 핸드피스를 바이스에 고정하고, RPM의 측정을 위한 반사지를 붙인 Disk를 장착하였다. 비접촉식 RPM측정기인 TM-5000을 사용하여 RPM을 측정하였다. 배터리 전원시의 RPM과 AC 어댑터 전원시의 RPM을 5분마다 180분에 걸쳐 측정하였고 각 전기모터마다 3회씩 반복하였다. $SPSS^{TM}$ 14.0을 이용하여 2요인 반복측정분석을 통해 각 전원별 전기모터에 따른 RPM 변화량과 전원의 종류에 따른 RPM 변화량의 상관관계를 95% 유의 수준에서 비교하였다. 전원의 종류와 관계없이 같은 전원에서 각 기기별 RPM 변화량은 유의한 차이를 보이지 않았고, 전원의 종류에 따른 RPM 변화량의 차이는 90분 이후의 측정치에서 점진적으로 증대되는 것이 관찰되어지나 통계학적으로 유의한 차이는 보이지 않았다. 이상의 결과로, 배터리 전원의 무선전기모터로서의 X-Smart를 180분 이내로 연속사용 한다면, 신뢰성 있는 RPM 유지를 얻어 안전한 임상사용이 가능하리라 생각된다.

온열과 냉의 국소적용에 의한 체표면 온도와 근전도 활동의 변화 (Changes of Surface Temperature and Electromyography Activities by Local Heat and Cold)

  • 최석주;임상완;김수현;문달주
    • 대한임상전기생리학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.61-72
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    • 2007
  • INTRODUCTION: Local heat and cold application has been frequently used as means of muscle relaxation and blood circulation or reinforcing muscle strength, relaxing muscle tension in clinical situation. In particular, it has been known that long-term heat and cold application for relaxing muscle tension inhibits muscle spasticity or tension. But, it has been rarely reported that what influences of heat and cold application on activation of muscle action potential. Therefore, this study aims to analyze surface temperature and electromyography activities according to the heat and cold application. METHODE: Subjects of this research were 10 normal men and women (5 men, 5 women). Hot pack and cold pack was applied to vastus medialis muscle of thigh and rectus femoris muscle for 20 min. Surface temperature of vastus medialis muscle and rectus femoris muscle was measured, knee joint of subjects was in $45^{\circ}$ flexion, sitting on a chair, maximal isometric contraction was induced, surface electromyography (sEMG) signals were collected and root mean square (RMS) and median frequency (MOF) were analyzed. All measurements were conducted before and immediately after experiment, 10 min., 20 min. and 30 min. after experiment. Data were analyzed with SPSS 12.0 program, comparison of changes in superficial temperature and sEMG signals through repeated measurement was conducted with repeated measures ANOVA and significance level $\alpha$ was 0.05. RESULTS: Changes of surface temperature of vastus medialis muscle according to cold application were radically decreased immediately after application, but it was recovered after 30 min. of application and it showed significant difference (F4. 36=72.216, P<0.001). Surface temperature of rectus femoris also showed radical decrease immediately after application, but it was recovered after 30 min. of application and showed significant difference (F4. 36=88.930, P<0.001). Changes of surface temperature of vastus medialis muscle according to heat application were radically increased immediately after application, but it was recovered after 30 min. of application and it showed significant difference (F4. 36=27.267, P<0.001). Surface temperature of rectus femoris also showed radical decrease immediately after application, but it was recovered after 30 min. of application and showed significant difference (F4. 36=19.774, P<0.001). Changes of sEMG by heat and cold application were no statistical difference. Surface temperature of skeletal muscle after heat and cold application showed significant change for 30 min., but it was found that increase or decrease of surface temperature had not great influence on sEMG activities.

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