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멀티 생체신호 동기 시스템을 이용한 심장자기공명영상
Cardiac Magnetic Resonance Imaging Using Multi-physiological Intelligent Trigger System 원문보기

대한자기공명의과학회지 = Journal of the Korean society of magnetic resonance in medicine, v.18 no.3, 2014년, pp.244 - 252  

박진호 (광운대학교 전기공학과) ,  윤종현 (광운대학교 전기공학과) ,  양영중 (광운대학교 전기공학과) ,  안창범 (광운대학교 전기공학과)

초록
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목적 : 멀티 생체신호를 이용한 지능형 실시간 심장과 호흡에 동기화 하는 시스템을 사용하여 심장자기공명영상을 수행하였다. 또한 멀티 생체신호를 측정하는 과정에서 유기될 수 있는 eddy current의 특성을 분석하였다. 대상 및 방법 : 멀티 생체신호 동기화 시스템에서는 심전도 신호와 호흡신호 외에 추가로 $SPO_2$ 정보를 수집하여 심장의 움직임에 동기화 하였다. 심장운동의 동기화는 심전도와 함께 $SPO_2$의 이차미분 신호를 이용할 수 있음을 보였다. 심장 동기화 과정에서 피검자의 움직임과 부정맥에 의해 발생할 수 있는 잘못된 동기신호를 평균 R-R 시간을 이용하여 제거하였다. 심장 영상화를 위한 시퀀스에서 경사자계의 스위칭에 의해 유기될 수 있는 eddy current의 특성을 분석하여 하드웨어 및 소프트웨어 필터로 차단하였다. 결과 : 제안된 동기화 시스템을 이용하여 심장과 호흡 운동에 동기화된 심장자기공명영상을 얻었다. 심전도 신호에서 피검자의 움직임과 부정맥에 의해 발생할 수 있는 동기신호를 차단하였고, 심장 영상화 과정에서 유기될 수 있는 eddy current를 제거하였다. 또한 심전도 신호를 보완하여 $SPO_2$의 이차미분신호를 이용하여 심장 영상이 가능함을 보였다. 결론 : 본 논문에서 제안한 멀티 생체신호 동기화 시스템은 심장자기공명영상을 위해 여러 생체신호 (심전도, $SPO_2$, 호흡)를 이용하여 실시간으로 심장과 호흡 동기화를 수행한다. 심전도에서 피검사자의 움직임과 부정맥에 의해 발생할 수 있는 동기 신호를 차단하였다. 경사자계의 스위칭에 의해 생체신호에 유기될 수 있는 eddy current를 분석하였고, 심장과 호흡 동기를 병행하여 피검사자가 자유롭게 호흡하면서 심장 영상을 얻을 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Purpose : We proposed a multi-physiological signals based real-time intelligent triggering system(MITS) for Cardiac MRI. Induced noise of the system was analyzed. Materials and Methods: MITS makes cardiac MR imaging sequence synchronize to the cardiac motion using ECG, respiratory signal and second ...

주제어

#Multi-physiological Intelligent Trigger System (MITS)   #Cardiac MRI   #ECG gating   # $SPO_2$ gating   #Respiratory gating  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 경사자계의 인가하는 과정에서 영상시퀀스 및 실험 파라미터에 따라 심전도 신호에 유기될 수 있는 노이즈 특성을 분석하였다.
  • 본 논문에서는 심장 MR 영상을 얻기 위해 다양한 생체신호를 이용하여 호흡과 심장운동에 동기화하여 트리거를 발생시키는 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 호흡과 심전도뿐만 아니라 SPO2의 이차미분 신호를 이용하여 심장동기화 신호를 얻을 수 있음을 보였다.
  • 기존의 심장 동기화 시스템들은 주로 호흡 센서와 심전도를 사용하여 증폭과 필터링, 그리고 단순한 문턱치 방법을 사용하여 동기신호를 유도하였다 (3). 본 논문에서는 심전도와 호흡 및 SPO2 신호를 이용한 멀티 생체신호 기반의 지능형 동기 시스템 (Multi-physiological Intelligent Trigger System, MITS)을 제안하였다. MITS는 다양한 생체신호를 디지털 신호로 변환하여 환자에 적응적인 지능형 동기화가 가능한 시스템이다 (4).
  • 이 경우 잘못된 동기화로 인해 정확한 심장영상을 얻지 못하는 문제가 발생한다. 심전도 신호에서 발생할 수 있는 부정맥과 움직임에 의한 잘못된 피크를 구분하기 위하여 본 논문에서는 평균 R-피크의 간격을 이용하여 유효성을 점검하였다. 나아가 심전도를 보완할 수 있는 산소포화도 (SPO2)를 이용해 심장 영상화를 시도해 보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
심장자기공명영상의 역할은 무엇인가? 심장자기공명영상 (Cardiac Magnetic Resonance Imaging, CMRI)은 심장의 움직임, 심혈관, 심근상태 등 심장의 구조 및 기능상의 문제를 잘 파악할 수 있어 심혈관 병변의 진단과 치료에 중요한 정보를 제공한다 (1, 2). 그러나 다른 검사에 비해 영상 시간이 길어 호흡과 심장운동에 의한 움직임에 동기화 하는 과정이 요구된다.
MITS란? 본 논문에서는 심전도와 호흡 및 SPO2 신호를 이용한 멀티 생체신호 기반의 지능형 동기 시스템 (Multi-physiological Intelligent Trigger System, MITS)을 제안하였다. MITS는 다양한 생체신호를 디지털 신호로 변환하여 환자에 적응적인 지능형 동기화가 가능한 시스템이다 (4). 다양한 생체 신호의 특성을 종합적으로 사용하며, 소프트웨어 방식으로 개별 피검사자에 맞춘 적응적인 파라미터 설정으로 부정맥과 같은 인체 내부의 유사 신호나 eddy current 등의 외부 노이즈에 강인한 시스템을 구성하였다.
MITS의 특징은 무엇인가? MITS는 다양한 생체신호를 디지털 신호로 변환하여 환자에 적응적인 지능형 동기화가 가능한 시스템이다 (4). 다양한 생체 신호의 특성을 종합적으로 사용하며, 소프트웨어 방식으로 개별 피검사자에 맞춘 적응적인 파라미터 설정으로 부정맥과 같은 인체 내부의 유사 신호나 eddy current 등의 외부 노이즈에 강인한 시스템을 구성하였다.
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참고문헌 (17)

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  2. Kaus MR, Berg JV, Weese J, Niessen W, Pekar V. Automated segmentation of the left ventricle in cardiac MRI. Med Imag Anal 2004;8:245-254 

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