• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.331-337
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• 2023

본 논문에서는 근감소증의 발병 여부와 정도를 확인하기 위해 3번 요추부 (L3) CT 영상을 검출하는 딥러닝 모델을 제안하는 것이다. 또한, CT 데이터 내에 L3 레벨과 L3 레벨이 아닌 부분의 데이터 불균형으로 인한 성능 저하의 문제점을 오버샘플링 비율과 클래스 가중치를 설계변수로 하는 최적화 기법을 제시하고자 한다. 모델 학습 및 검증을 위하여 강릉아산병원에 내원한 전립선암 환자 104명, 방광암 환자 46명의 총 150명의 전신 CT 영상이 활용되었다. 딥러닝 모델은 ResNet50을 활용하였으며, 최적화기법의 설계변수로는 모델 하이퍼파라미터 5종과 데이터 증강비율 및 클래스 가중치로 선정하였다. 제안하는 최적화 기반의 L3 레벨 추출 모델은 대조군 (하이퍼파라미터 5종만을 최적화한 모델)과 비교하여 중간 L3 오차가 약 1.0 슬라이스 감소한 것을 확인할 수 있었다. 본 연구결과를 통하여 정확한 L3 슬라이스 검출이 가능하며, 추가적으로 데이터 증강을 통한 오버 샘플링과 클래스 가중치 조절을 통해 데이터 불균형 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 가능성을 제시할 수 있다.

• Korean Journal of Radiology
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• 제22권11호
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• pp.1909-1917
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• 2021

Objective: Muscle quantity and quality can be measured with an automated system on CT. However, the effects of contrast phases on the muscle measurements have not been established, which we aimed to investigate in this study. Materials and Methods: Muscle quantity was measured according to the skeletal muscle area (SMA) measured by a convolutional neural network-based automated system at the L3 level in 89 subjects undergoing multiphasic abdominal CT comprising unenhanced phase, arterial phase, portal venous phase (PVP), or delayed phase imaging. Muscle quality was analyzed using the mean muscle density and the muscle quality map, which comprises normal and low-attenuation muscle areas (NAMA and LAMA, respectively) based on the muscle attenuation threshold. The SMA, mean muscle density, NAMA, and LAMA were compared between PVP and other phases using paired t tests. Bland-Altman analysis was used to evaluate the inter-phase variability between PVP and other phases. Based on the cutoffs for low muscle quantity and quality, the counts of individuals who scored lower than the cutoff values were compared between PVP and other phases. Results: All indices showed significant differences between PVP and other phases (p < 0.001 for all). The SMA, mean muscle density, and NAMA increased during the later phases, whereas LAMA decreased during the later phases. Bland-Altman analysis showed that the mean differences between PVP and other phases ranged -2.1 to 0.3 cm² for SMA, -12.0 to 2.6 cm² for NAMA, and -2.2 to 9.9 cm² for LAMA.The number of patients who were categorized as low muscle quantity did not significant differ between PVP and other phases (p ≥ 0.5), whereas the number of patients with low muscle quality significantly differed (p ≤ 0.002). Conclusion: SMA was less affected by the contrast phases. However, the muscle quality measurements changed with the contrast phases to greater extents and would require a standardization of the contrast phase for reliable measurement.

• Korean Journal of Radiology
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• 제22권4호
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• pp.624-633
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• 2021

Objective: To evaluate the reliability of CT measurements of muscle quantity and quality using variable CT parameters. Materials and Methods: A phantom, simulating the L2-4 vertebral levels, was used for this study. CT images were repeatedly acquired with modulation of tube voltage, tube current, slice thickness, and the image reconstruction algorithm. Reference standard muscle compartments were obtained from the reference maps of the phantom. Cross-sectional area based on the Hounsfield unit (HU) thresholds of muscle and its components, and the mean density of the reference standard muscle compartment, were used to measure the muscle quantity and quality using different CT protocols. Signal-to-noise ratios (SNRs) were calculated in the images acquired with different settings. Results: The skeletal muscle area (threshold, -29 to 150 HU) was constant, regardless of the protocol, occupying at least 91.7% of the reference standard muscle compartment. Conversely, normal attenuation muscle area (30-150 HU) was not constant in the different protocols, varying between 59.7% and 81.7% of the reference standard muscle compartment. The mean density was lower than the target density stated by the manufacturer (45 HU) in all cases (range, 39.0-44.9 HU). The SNR decreased with low tube voltage, low tube current, and in sections with thin slices, whereas it increased when the iterative reconstruction algorithm was used. Conclusion: Measurement of muscle quantity using HU threshold was reliable, regardless of the CT protocol used. Conversely, the measurement of muscle quality using the mean density and narrow HU thresholds were inconsistent and inaccurate across different CT protocols. Therefore, further studies are warranted in future to determine the optimal CT protocols for reliable measurements of muscle quality.

• Korean Journal of Radiology
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• 제21권1호
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• pp.88-100
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• 2020

Objective: We aimed to develop and validate a deep learning system for fully automated segmentation of abdominal muscle and fat areas on computed tomography (CT) images. Materials and Methods: A fully convolutional network-based segmentation system was developed using a training dataset of 883 CT scans from 467 subjects. Axial CT images obtained at the inferior endplate level of the 3rd lumbar vertebra were used for the analysis. Manually drawn segmentation maps of the skeletal muscle, visceral fat, and subcutaneous fat were created to serve as ground truth data. The performance of the fully convolutional network-based segmentation system was evaluated using the Dice similarity coefficient and cross-sectional area error, for both a separate internal validation dataset (426 CT scans from 308 subjects) and an external validation dataset (171 CT scans from 171 subjects from two outside hospitals). Results: The mean Dice similarity coefficients for muscle, subcutaneous fat, and visceral fat were high for both the internal (0.96, 0.97, and 0.97, respectively) and external (0.97, 0.97, and 0.97, respectively) validation datasets, while the mean cross-sectional area errors for muscle, subcutaneous fat, and visceral fat were low for both internal (2.1%, 3.8%, and 1.8%, respectively) and external (2.7%, 4.6%, and 2.3%, respectively) validation datasets. Conclusion: The fully convolutional network-based segmentation system exhibited high performance and accuracy in the automatic segmentation of abdominal muscle and fat on CT images.

• Korean Journal of Radiology
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• 제22권2호
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• pp.189-197
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• 2021

Objective: Muscle depletion in patients undergoing liver transplantation affects the recipients' prognosis and therefore cannot be overlooked. We aimed to evaluate whether changes in muscle and fat mass during the preoperative period are associated with prognosis after deceased donor liver transplantation (DDLT). Materials and Methods: This study included 72 patients who underwent DDLT and serial computed tomography (CT) scans. Skeletal muscle index (SMI) and fat mass index (FMI) were calculated using the muscle and fat area in CT performed 1 year prior to surgery (1 yr Pre-LT), just before surgery (Pre-LT), and after transplantation (Post-LT). Simple aspects of serial changes in muscle and fat mass were analyzed during three measurement time points. The rate of preoperative changes in body composition parameters were calculated (preoperative ΔSMI [%] = [SMI at Pre-LT - SMI at 1 yr Pre-LT] / SMI at Pre-LT x 100; preoperative ΔFMI [%] = [FMI at Pre-LT - FMI at 1 yr Pre-LT] / FMI at Pre-LT x 100) and assessed for correlation with patient survival. Results: SMI significantly decreased during the preoperative period (mean preoperative ΔSMI, -13.04%, p < 0.001). In the multivariable analysis, preoperative ΔSMI (p = 0.016) and model for end-stage liver disease score (p = 0.011) were independent prognostic factors for overall survival. The mean survival time for patients with a threshold decrease in the preoperative ΔSMI (≤ -30%) was significantly shorter than for other patients (p = 0.007). Preoperative ΔFMI was not a prognostic factor but FMI increased during the postoperative period (p = 0.009) in all patients. Conclusion: A large reduction in preoperative SMI was significantly associated with reduced survival after DDLT. Therefore, changes in muscle mass during the preoperative period can be considered as a prognostic factor for survival after DDLT.

• Korean Journal of Radiology
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• 제24권5호
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• pp.434-443
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• 2023

Objective: To investigate the association between pelvic bone computed tomography (CT)-derived body composition and patient outcomes in older adult patients who underwent surgery for proximal femur fractures. Materials and Methods: We retrospectively identified consecutive patients aged ≥ 65 years who underwent pelvic bone CT and subsequent surgery for proximal femur fractures between July 2018 and September 2021. Eight CT metrics were calculated from the cross-sectional area and attenuation of the subcutaneous fat and muscle, including the thigh subcutaneous fat (TSF) index, TSF attenuation, thigh muscle (TM) index, TM attenuation, gluteus maximus (GM) index, GM attenuation, gluteus medius and minimus (Gmm) index, and Gmm attenuation. The patients were dichotomized using the median value of each metric. Multivariable Cox regression and logistic regression models were used to determine the association between CT metrics with overall survival (OS) and postsurgical intensive care unit (ICU) admission, respectively. Results: A total of 372 patients (median age, 80.5 years; interquartile range, 76.0-85.0 years; 285 females) were included. TSF attenuation above the median (adjusted hazard ratio [HR], 2.39; 95% confidence interval [CI], 1.41-4.05), GM index below the median (adjusted HR, 2.63; 95% CI, 1.33-5.26), and Gmm index below the median (adjusted HR, 2.33; 95% CI, 1.12-4.55) were independently associated with shorter OS. TSF index (adjusted odds ratio [OR], 6.67; 95% CI, 3.13-14.29), GM index (adjusted OR, 3.45; 95% CI, 1.49-7.69), GM attenuation (adjusted OR, 2.33; 95% CI, 1.02-5.56), Gmm index (adjusted OR, 2.70; 95% CI, 1.22-5.88), and Gmm attenuation (adjusted OR, 2.22; 95% CI, 1.01-5.00) below the median were independently associated with ICU admission. Conclusion: In older adult patients who underwent surgery for proximal femur fracture, low muscle indices of the GM and gluteus medius/minimus obtained from their cross-sectional areas on preoperative pelvic bone CT were significant prognostic markers for predicting high mortality and postsurgical ICU admission.

• 문화기술의 융합
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• 제10권2호
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• pp.555-563
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• 2024

우리는 한방과 민간요법에서 전통적으로 근력증대와 근감소증 예방, 근육합성 촉진, 연골과 인대 관절강화 등에 사용되어온 천연물 약재를 선정하였다. 이와 관련된 효능이 보고된 총 아미노산을 분석하고 근력약화 및 근감소 현상도 생체의 노화촉진 증상의 일환으로 간주하여 이들 추출물의 항산화 활성과 관련된 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 분석하였다. 인삼 및 삼채의 가공제조 과정에서 주종 Arginine 함량의 변화는 건조 백삼 114.07mg/100ml 대비 증숙 홍삼 99.48mg/100ml 및 건조 삼채 118.90mg/100ml 대비 증숙 삼채 54.69mg/100ml으로 감소하였다. 섬오가피 야생 뿌리와 가시오가피 지상부 잔가지 추출물의 항산화효과 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성이 현저하게 높았다. 한편 DPPH활성은 건조백삼과 건조 삼채에 비하여 증숙 홍삼과 증숙 삼채가 높았으나, ABTS 활성은 건조백삼 41.96% 대비 증숙 홍삼 66.88%로 증가를 보였으나 건조 삼채 77.48% 및 증숙 삼채 77.52%의 활성은 유사하였다.

• 생명과학회지
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• 제25권3호
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• pp.293-298
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• 2015

근위축은 근육 단백질 합성의 저하와 근육 단백질의 분해 증가에 따른 근섬유의 감소에 의한 근육량이 감소되는 현상이다. 오미자(Schisandrae Fructus, fruits of Schisandra chinensis (Turcz.) Baillon)는 오랫동안 전통의학에서 강장제로서 널리 사용되어 왔다. 비록 다양한 질병 연관 오미자의 생리활성 효능이 폭넓게 연구되어져 왔으나 근육 질환 관련 연구는 매우 제한적으로 이루어져 왔다. 본 연구에서는 오미자 에탄올 추출물(SF)이 AMPK 활성인자 AICAR 처리에 의한 C2C12 근관세포의 근위축 모델계를 이용하여 근위축 억제 효능을 가지는지의 여부와 관련 기전의 해석을 시도하였다. AICAR 처리는 근단백질 분해 연관 ubiquitin ligase muscle RING finger-1 (MuRF-1)의 발현을 전사 수준에서 증가시켰고, MuRF-1 조절 전사인자의 하나인 forkhead box O3a (FoxO3a) 단백질의 인산화를 증가시켰으며, 이러한 변화는 근위축과 연관된 C2C12 근관세포의 형태적 변형과 동반된 현상이었다. 그러나 SF의 전처리에 의하여, AICAR에 의하여 유도된 근위축성 형태변화를 억제하였으며, MuRF-1의 발현과 FoxO3a의 활성화를 억제시켰다. 본 연구의 결과는 SF가 AICAR 처리에 의한 C2C12 근관세포의 근위축을 AMPK 및 FoxO3a 신호전달계 조절을 통하여 억제하였음을 보여주는 것으로 오미자는 근기능 향상을 위한 식의 약 소재로서의 개발 가능성이 매우 높음을 시사하여 준다.

• 대한정형외과학회지
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• 제56권3호
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• pp.208-214
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• 2021

목적: 급성 골다공증성 요추 골절 환자에서 척추 변형의 진행을 예측할 수 있는 여러 인자들 중 척추의 자기공명영상 촬영에서 척추 주변 근육의 정량적 분석을 통해 척추 기립근 및 다열근의 감소와 후만각의 변형의 상관관계를 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 이 연구는 2007년 1월부터 2018년 3월까지 단일 분절의 급성 요추 골절로 진단되어 보존적 치료 중인 환자를 대상으로 하였다. 다열근 및 척추 기립근의 감소는 지방으로 변성된 비율을 통해 확인하였고 이는 진단 당시 촬영한 요추 자기공명영상 촬영을 사용하여 측정되었으며, 지방으로 변성된 비율은 총 지방 침윤율로 정의하였다. 1년 추적 관찰에서 요추의 측면 방사선 사진에 기초하여 추체 압박률, 콥스각 및 쐐기각을 측정하였다. 피어슨 상관 계수를 분석하여 통계적 유의성을 확인하였다. 결과: 연구 대상은 129명으로 30명은 남자, 99명은 여자를 대상으로 하였다. 평균 연령은 71.28±9.55세, 평균 BMD 점수는 -3.53±0.79 g/cm², 평균 지방 침윤율은 15.20%±11.99%였다. 지방침투율은 수상 당시 나이(R=0.373, p<0.001)와 양의 상관 관계가 있었지만, BMD 점수(R=-0.252, p=0.004)와는 음의 상관 관계를 보였다. 1년 후 추적관찰하여 확인한 결과에서 지방 침윤율은 추체 압박률(R=0.369, p<0.001) 및 콥스각(R=0.386, p<0.001)과 양의 상관 관계를 보였다. 요추 골절이 아래 분절로 내려 갈수록 추체 압박률(R=-0.191, p=0.030) 및 후만각(R=-0.428, p<0.001)은 감소하는 경향이 있었다. 결론: 급성 골다공증 요추 골절 환자에서 지방 침윤율은 보존적 치료를 위한 중요한 예측 인자가 될 수 있다. 지방 침윤율이 높은 환자의 예후는 환자 교육 과정에서 설명을 해야 하며 단기 외래 환자 후속 조치를 통해 환자를 면밀한 모니터링이 필요하다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제38권2호
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• pp.69-78
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• 2023

본 연구에서는 EMS를 건강기능식품으로 활용하기 위한 기초적인 데이터를 제공하기 위해 EMS가 DEX으로 유도한 근위축 C2C12 모델에서 미치는 보호 효과를 조사하고자 하였다. DEX를 처리한 근위축 모델을 확립하였다. 그리고 DEX으로 유도한 근위축 C2C12 myotube에 24시간 동안 10, 50, 100 ㎍/mL 농도의 EMS를 처리하였으며, C2C12에 EMS와 DEX를 처리하여 XTT 세포독성 테스트와 myotube 형성 효능(myotube diameter와 fusion index) 측정, 단백질 발현량 분석을 수행하였다. 또한, 기능성을 입증받은 SE를 positive control로 사용하였다. EMS의 세포독성 평가 결과, 100 ㎍/mL 농도까지 유의한 독성이 없는 것을 확인하였다. C2C12 myotube에서 EMS는 DEX만 처리한 실험군과 비교하여 모든 농도에서 유의적으로 세포 보호 효능이 있음을 확인하였다. 또한 fusion index와 myotube diameter를 측정하여 DEX만 처리한 실험군과 비교하였을 때, EMS의 myotube 형성 효능을 확인하였다. EMS는 근육세포 분해 관련 단백질인 Fbx32와 MuRF1의 발현을 감소시키고, 그와 반대로 근력 강화 및 합성과 관련된 단백질인 SIRT1과 p-Akt/Akt의 발현은 증가시켰다. 이러한 연구결과는 EMS가 건강기능식품 개발의 성분으로 활용될 수 있으며, in vivo 동물 모델에서도 활용 가능할 것으로 사료된다.