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폐쇄성 수면 무호흡 증후군을 가진 어린이 환자들의 MRI 영상으로부터 상기도 면적 변화 분석을 위한 광류 방법에 대한 연구
A Study on the Optical flow Method for Analysis of Ipper Airway Deformation from Magnetic Resonance Images for Children with Obstructive Sleep Apnea Syndrome 원문보기

Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers = 전자공학회논문지, v.51 no.4, 2014년, pp.201 - 209  

이민희 (연세대학교 의공학과) ,  김동윤 (연세대학교 의공학과)

초록
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폐쇄성 수면 무호흡 증후군은 수면 중 부분적인 혹은 완전한 상기도 폐쇄로 인한 호흡 장애 질환이다. 본 연구에서는 폐쇄성 수면 무호흡 증후군 환자와 정상인에서의 호흡하는 동안의 상기도 움직임 변화를 분석하기 위하여 광류 방법을 사용하였다. 정상인 6명과 폐쇄성 수면 무호흡 증후군 환자 5명에 대해, 기도 면적 분석 방법과 광류 방법을 적용하여 흡기와 호기에서의 차이의 절대 값을 비교하였다. 통계적 분석 결과, 기도면적 분석 방법과 광류 방법은 각각 유의수준 10%(p값 0.0977)와 1%(p값 0.0011)에서 유의한 결과를 얻었다. 따라서 광류 방법을 이용함으로써 기존의 연구에서 폐쇄성 수면 무호흡 증후군 환자의 진단에 있어 더 정확한 정보를 얻는데 도움이 될 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Obstructive sleep apnea syndrome(OSAS) is a respiratory disease caused by partial or complete obstruction of the upper airway during sleep. In this paper, we proposed the optical flow method to analyze the upper airway dynamic changes during respiration for children with OSAS and control subjects. W...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 전체 영상에서 선택한 256×256 크기 의 관심 영역에 대하여 기도 면적 분석 방법과 본 연구 에서 제안한 광류 방법을 적용하여 이를 비교, 분석하 고자 한다.
  • 본 연구에서는 폐쇄성 수면 무호흡 증후군을 가진 소아비만 환자의 기도를 면적의 변화를 관찰하는 방법과 함께 이를 광류 방법에 적용하여 비교, 분석하는 연구 를 진행하였다. 이를 위하여 각각 정상인 환자와 OSAS 환자의 기도를 촬영한 영상에서 흡기와 호기에서의 기도의 면적의 차이와 광류 방법을 통하여 얻어진 계산 값의 차이를 비교하였다.
  • 본 절에서는 광류 추정 방법의 전반적인 개념과 이론 의 설명과 함께 Horn-Schunck 알고리듬에 대하여 설 명하고자 한다[11].
  • 본 절에서는 정상인과 OSAS 환자를 구분하기 위하여 기도의 면적과 모양의 변화에 초점을 맞춘 기존의 연구에서 사용한 방법을 간략하게 설명하고자 한다. 소 아 비만 환자의 경우 편도선 비대와 아데노이드의 영향 으로 1회 호흡하는 동안 흡기(inspiration)와 호기 (expiration)에서의 기도 면적과 모양의 차이가 발생하 므로 기존의 연구에서는 기도 면적의 차이를 보여줌으 로써 두 경우를 구분하는 방식을 사용하였다[5].

가설 설정

  • 어떤 객체 상의 픽셀은 프레임이 바뀌어도 그 값이 변하지 않는다. 한 영상에서 추적하고 있는 객체 픽셀의 밝기 는 변하지 않는다고 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
OSAS의 위험 인자 중 비만인자를 특히 주의해야 하는 이유는 무엇인가? OSAS의 위험 인자에는 비만, 연령 증가, 코막힘, 유전적 소인등 많은 것들이 있지만 그 중에서도 비만은 상기도의 구조와 기능에 영향을 미치므로 가장 관련이 크다. 기도의 개존성이 유지되기 위해서는 인두 확장근의 작용이 흡 기에 따른 기도 내강의 음압과 기도 주변의 압력을 이겨내야 한다. 비만 환자는 피하 및 인두 주변 조직의 지방 축적으로 인하여 상기도의 협착이 발생하여 기도 개존성이 유지되지 못한다. OSAS의 유병률은 비만 정도에 따라 증가하고 체중이 증가할수록 OSAS의 중증도도 증가된다. 이와는 반대로 OSAS는 수면 결핍에 의한 신체 활동 및 운동 능력 감퇴, 에너지 대사의 감소 등으로 인해 비만의 원인이 될 수 있다[4].
폐쇄성 수면 무호흡 증후군이란 무엇인가? 폐쇄성 수면 무호흡 증후군(obstructive sleep apnea syndrome, OSAS)은 수면중 부분적인 혹은 완전한 상기도(upper airway) 폐쇄로 인한 임상증상의 발작이 특징적인 호흡 장애 질환이다. 소아에서는 약 120여년 전OSAS가 처음 알려지기는 했지만 1976년 Guilleminault 등[8]이 소아에서 이 질환에 대하여 구체적인 임상 양상과 문제점을 다루기 시작한 이후 본격적인 연구가 이루어지게 되었다.
소아에게 성인과 다른 OSAS 진단 기준이 필요한 이유는 무엇인가? 소아에서는 약 120여년 전OSAS가 처음 알려지기는 했지만 1976년 Guilleminault 등[8]이 소아에서 이 질환에 대하여 구체적인 임상 양상과 문제점을 다루기 시작한 이후 본격적인 연구가 이루어지게 되었다. 폐쇄성 무호흡이 없어도 부분적인 기도 폐쇄의 발작이 소아에서는 흔히 관찰되기 때문에 성인과 다른 OSAS의 진단 기준이 필요하다[1~3]. OSAS의 위험 인자에는 비만, 연령 증가, 코막힘, 유전적 소인등 많은 것들이 있지만 그 중에서도 비만은 상기도의 구조와 기능에 영향을 미치므로 가장 관련이 크다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (11)

  1. R. T. Brouillette, S. K. Fernbach, C. E. Hunt, "Obstructive sleep apnea in infants and children", The Journal of pediatrics, pp. 31-40, 1982. 

  2. C. Guillenminault, F. L. Eldrige, F. B. Simmons and W. C. Derment, "Sleep Apenea in eight children", Pediatrics, vol. 58, pp. 23-30, 1976. 

  3. J. L. Carroll and G. M. Loughlin, "Diagnostic criteria for Obstructive Sleep Apnea Syndrome in Children", Pediatric Pulmonology, vol. 14, pp. 71-73, 1992. 

  4. W. S. Kim, "Sleep apnea syndrome", Korean Society for the Study of Obesity 32th Spring Conference, pp. 6-9, The Catholic University of Korea, Seoul ST. Mary's Hospital, Korea, April 2010. 

  5. R. Arens, S. Shin, J. M. McDonough, J. M. Palmer, T. Dominguez, H. Meyer, D. M. Wootton, and A. I. Pack, "Changes in Upper Airway Size Tidal Breathing in Children with Obstructive Sleep Apnea Syndrome", American journal of respiratory and critical care medicine, vol. 171, pp. 1298-1304, 2005. 

  6. J. L. Barron, D. J. Fleet, S. S Beauchemin "Performance of Optical Flow Technique", International Journal of Computer Vision, vol. 12, pp. 43-77, 1994. 

  7. S. S. Beauchemin and J. L. Barron, "The Computation of Optical Flow", ACM Computing Surveys, vol. 27, pp. 433-466, 1995. 

  8. A. Singh, "Optical Flow Computation", IEEE Computer Society Press, Los Alamitos. CA, pp. 22-43, 1991. 

  9. B. D. Lucas and T. Kanade, "An Iterative Image Registration Technique with an Application to Stereo Vision", In: IJCAI, pp. 674-679, 1981. 

  10. B. K. Horn and B. G. Schunck, "Determining Optical Flow", 1981 Technical Symposium East, International Society for Optics and Photonics, pp.319-331, 1981. 

  11. S. J. Song, K. G. Nam, J. M. Lee, "Measurement of Optical Flow Using Horn and Anandan Techniques", Proceedings of IEEK conference, vol. 21, pp. 685-688, 1998. 

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