3차원 스캔 및 프린팅 기술을 활용한 맞춤형 깔창의 착용이 족저근막병증 환자의 통증 및 보행 기능 개선에 미치는 효과

정정우 고려대학교 융합과학대학원 2023 국내석사

배경: 족저근막병증은 발의 기능 제한과 관련이 있으며, 맞춤형 깔창은 개인의 발 모양과 필요에 맞게 제작되어 발의 통증과 불편함을 완화하는 데 도움이 되고 발바닥 압력을 재배치하고 보행 기능을 개선하는 역할을 한다. 최근 3D 스캐닝 및 프린팅의 발전으로 맞춤형 깔창을 효율적으로 생산할 수 있게 되어 접근성이 향상되었다. 그러나 족저근막병증 환자에게 3D 스캔-프린팅 기술을 활용한 깔창에 대한 연구는 아직 부족하며, 이에 대한 효과를 검증하는 연구가 필요하다. 본 연구는 족저근막병증 환자에게 3D 스캔-프린팅 기술을 이용한 맞춤형 깔창의 효과를 통증 평가 척도 및 보행속도, 압력분산효과, 압력중심(COP; Center of Pressure) 등의 생체역학적 특성을 통해 확인하고자 한다. 방법: 만 19세 이상, 족저근막병증 진단을 받고 발병 후 3개월 미만의 보행을 방해하는 정형외과적 또는 신경학적 상태의 병력이 없는 보행 가능한 사람을 연구대상자로 선정하였다. 제외 기준은 인지장애 등으로 지시 수행이 불가능, 임산부, 발 기능이나 이동성에 영향을 줄 수 있는 약물 사용, 발에 상처 또는 감염이 있는 경우 등이다. 모든 참가자에게는 3D 스캐닝 및 프린팅 기술을 사용하여 제작한 맞춤형 깔창이 제공되었다. 3D 스캔-프린팅 맞춤형 깔창의 효과를 비교하기 위해 깔창형 족저압 검사와 압력중심(COP) 측정을 3D 스캔-프린팅 맞춤형 깔창과 일반 깔창을 무작위 순서로 착용한 상태에서 두 차례 실시했다. 깔창형 족저압 검사에서는 보행속도와 발바닥의 압력분포를 조사했고, 압력중심(COP) 측정검사에서는 전·후방향의 압력중심(Center of Pressure Anterior-Posterior) 변위와 내·외측 방향의 압력중심(Center of Pressure Medial-Lateral) 변위를 측정했다. 참가자의 주관적인 발 통증은 깔창형 족저압 검사 및 압력중심(COP) 측정 전과 2주 후에 각각 측정된 수치 평가 척도(NRS; Numeral Rating Scale)로 표현했다. 결과: 20명의 참가자를 모집했으며, 이 중 16명이 여성, 4명이 남성이었다. 2주간 3D 스캔-프린팅 맞춤형 깔창을 착용한 후 발의 통증이 유의하게 감소했다(p<.01). 또한, 3D 스캔-프린팅 맞춤형 깔창을 착용할 때의 보행속도는 일반 깔창을 착용할 때보다 더 빨랐다(p<.01). 깔창형 족저압 측정 검사를 통해 발의 압력 크기를 분석한 결과, 3D 스캔-프린팅 맞춤형 깔창을 착용할 때 Forefoot, Heel, Lateral, Medial, Overall 영역에서 압력이 유의하게 감소했다(p<.01). 반면, Midfoot 영역에서는 통계적으로 유의하게 증가했다(p<.01). 압력중심(COP) 측정 검사를 통해 전·후방향의 압력중심(COP A-P) 변위와 내·외측 방향의 압력중심(COP M-L) 변위의 차이를 분석한 결과, 전·후방향의 압력중심(COP A-P) 변위는 깔창의 종류에 따라 유의한 차이가 없었으나, 내·외측 방향의 압력중심(COP M-L) 변위는 3D 스캔-프린팅 맞춤형 깔창을 착용할 때 유의하게 감소했다(p<.01). 환측 발만 따로 비교한 결과, 3D 스캔-프린팅 맞춤형 깔창을 착용했을 때 COP A-P 변위가 유의하게 증가(P<.05)하고 COP M-L 변위가 유의하게 감소한 것으로 나타났다(p<.01). 결론: 3D 기술을 사용한 3D 스캔-프린팅 맞춤형 깔창은 비용 측면에서도 상당한 이점이 있으며 본 연구의 결과로 보아 환자의 보행 중 발 통증과 불편한 증상을 개선하고 보행의 질을 향상시킬 수 있음을 시사한다. 이러한 개선은 보행 속도 증가 및 압력분포 개선, 압력중심(COP) 변위의 변화와 관련이 있다. Background: Plantar fasciopathy is associated with limitations in foot function, and custom orthotic insoles are designed to alleviate foot pain and discomfort by redistributing plantar pressure and improving walking function according to an individual's foot shape and needs. Recent advancements in 3D scanning and printing have improved the accessibility of producing custom insoles efficiently. However, research on 3D scanning-printing technology for insoles in patients with plantar fasciopathy still needs to be completed, and studies to validate their effectiveness are required. Therefore, this study aims to evaluate the effects of custom orthotic insoles produced using 3D scanning-printing technology on biomechanical characteristics such as walking speed, pressure distribution, and center of pressure (COP) in patients with plantar fasciopathy. Methods: Participants were limited to those aged 19 years or older, who had been diagnosed with plantar fasciopathy and had a recovery time of 3 months or less. Additionally, participants had to be ambulatory and free from any orthopedic or neurological conditions that could interfere with mobility. Exclusion criteria consisted of cognitive impairments preventing the ability to follow instructions, pregnancy, use of medications that could impact foot function or mobility, and presence of foot wounds or infections. All participants received customized insoles produced using 3D scanning and printing technology. To assess the effectiveness of the 3D scan-printed custom insoles, insole plantar pressure testing and center of pressure(COP) measurements were conducted twice, once while wearing the 3D scan-printed custom insoles and once while wearing general insoles, in a randomized control. The insole plantar pressure test examined gait speed and distribution of pressure on the foot, while the center of pressure(COP) measurement test measured anterior-posterior(A-P) and medial-lateral(M-L) displacements of the center of pressure(COP). In addition participants' subjective foot pain was evaluated using a numerical rating scale(NRS) before and two weeks after the insole plantar pressure testing and center of pressure(COP) measurements. Results: A total of 20 participants (16 females, 4 males) were recruited for the study. After wearing the 3D scan-printed custom insoles for two weeks, there was a significant reduction in foot pain (p<.01). Additionally, wearing the 3D scan-printed custom insoles resulted in faster walking speeds than general insoles(p<.01). Analysis of insole plantar pressure showed significant pressure reduction in the forefoot, heel, lateral, medial, and overall areas with the custom insoles, while the midfoot area showed a statistically significant increase in pressure(p<.01). Center of pressure(COP) measurements revealed no significant difference in center of pressure anterior-posterior(COP A-P) displacement based on the type of insole, but center of pressure medial-lateral(COP M-L) displacement significantly decreased with the 3D scan-printed custom insoles(p<.05). In a separate analysis focusing on the affected foot, comparing the 3D scan-printed custom insoles with the general insole, it was observed that wearing the 3D scan-printed custom insoles resulted in an increased COP A-P displacement(p<.05) and a decreased COP M-L displacement(p<.05). Conclusion: The use of 3D technology for 3D scan-printed custom insoles offers significant cost advantages, and the results of this study suggest that it can improve foot pain and discomfort during walking, enhancing the quality of gait. These improvements are associated with increased gait speed, improved plantar pressure distribution, and changes in center of pressure(COP) displacement.

전산화단층촬영의 DECT Monochromatic과 Low kVp 검사시 조영증강효과 기법의 화질평가

김태윤 고려대학교 융합과학대학원 2024 국내석사

1) 목적 환자의 진단에 필수가 되어 가는 조영증강 CT 검사에서 조영제를 사용한 검사도 중요하지만, 조영제 유해 반응, 신독성 및 혈관외유출을 최소화하기 위해 필요 상황에 따라 조영제의 사용량을 줄여 환자에게 위험 부담을 줄이는 검사 진행 방법도 필요하다. 2) 대상 및 방법 Dual-Energy CT장비인 SIEMENS사의 SOMATOM Definition Force CT 장비를 사용하였으며, AAPM CT Performance Phantom의 대조도 분해능 영역을 본 연구에 맞게 조영증강 농도를 설정하여 사용하였다. 실험군으로 Low 70kVp(1조건), DE 70kV-Sn150kV(2조건), DE 100kV-Sn150kV(3조건) 조건으로 각각 Scan 하였다. DE Scan에서는 각각 Scan조건에서 Monochromatic 50keV, 70keV, 100keV 영상을 획득 하였다. 3) 결과 Contrast Enhancement부분 DE 70-Sn150의 Mono 50keV가 4.8점(총점 5점)으로 가장 높은 점수를 획득하였고 DE 100-Sn150의 Mono 50keV 4.6점, Low 70kVp가 4.4점 획득하였다. Overall Image Quality부분에서도 Mono 50keV가 4점(총점 5점)으로 가장 높은 점수를 획득하였고 Low 70kVp가 3.6점, DE 100-Sn150의 Mono 50keV 2.8점 획득하였다. DE 100-Sn150의 Mono 50keV과 DE 70-Sn150의 Mono 50keV 영상에서 비교적 높은 CNR과 SNR이 측정되었다. 4) 결론 본 연구에서 준수한 Image Quality와 높은 조영 증강 효과를 보여주며 실제 CNR과 SNR의 수치도 높은 수준으로 측정된 DE 70-Sn150의 Mono 50keV 영상은 전문의와 함께 느낀 바로는 실제 임상에서 장점 및 활용이 많을 것으로 판단되어 필요 상황에 따라 조영제 사용량을 50% 감소한 프로토콜로 즉각 적용 할 부분을 검토 중에 있다. 높아지는 의료기술만큼 의료기관에서는 분명 환자에게 위험 Risk를 줄이며 최적의 Image Quality를 만들어내는 것이 영상 검사의 기본 자세라고 생각 된다. 1) Purpose In contrast-enhanced CT scans, which are becoming essential for patients' diagnosis, tests using contrast agents are also important, but in order to minimize adverse reactions to contrast agents, nephrotoxicity, and outflow of blood vessels, a test method is also needed to reduce the risk to patients by reducing the use of contrast agents according to the necessary circumstances. 2) Materials and Methods SIEMENS' SOMATOM DEFINITION FORCE CT equipment, a dual-en ergy CT equipment, was used, and the contrast enhancement conc entration of the AAPM CT Performance Phantom was set and used according to this study. As an experimental group, Low 70kVp (1 condition), DE 70kV-Sn150kV (2 conditions), and DE 100kV-Sn150k V (3 conditions) were used. In the DE Scan, monochromatic 50ke V, 70keV, and 100keV images were obtained under Scan condition s, respectively. 3) Results Mono 50keV of Contrast Enhancement part DE 70-Sn150 scored the highest with 4.8 points (5 points in total), and Mono 50keV 4.6 points of DE 100-Sn150 and Low 70kVp 4.4 points. In the overall image quality category, Mono 50keV scored the highest with 4 points (5 points in total), Low 70kVp scored 3.6 points, and Mono 50keV 2.8 points with DE 100-Sn150. Relatively high CNRs and SNRs were measured in Mono 50keV images of DE 100-Sn150 and Mono 50keV images of DE 70-Sn150. 4) Conclusion In this study, Mono 50keV images of DE 70-Sn150 showed high image quality and high contrast enhancement effects, and the actual CNR and SNR levels were measured at high levels. As with the increasing medical technology, medical institutions are clearly considered to be the basic posture of imaging tests to reduce risk to patients and create optimal image quality.

요부 강화 운동 프로그램이 소방대원의 기능적 움직임, 동적 균형과 요부 근력에 미치는 영향

김일교 고려대학교 융합과학대학원 2024 국내석사

The purpose of this study was to analyze the effects of a lumbar strengthening exercise program on the functional movement, dynamic balance, and lumbar strength of firefighters, in order to prevent lumbar injuries among them. The study participants were firefighters in 00 city with no history of lumbar injuries. They were divided into an exercise group (n=9) and a control group (n=9). The exercise program was conducted twice a week for six weeks, with each session lasting 60 minutes. Functional Movement System (FMS), Y-balance test, and back strength were measured before and after the program. All collected data were analyzed using SPSS version 29.0 to calculate the means and standard deviations. A paired sample t-test was used to compare the pre- and post-exercise results within each group, and an independent sample t-test was conducted to compare the effects between the two groups after the exercise program. The significance level was set at α=0.05. The results of the experiment are as follows: 1. After the 6-week exercise program, the dynamic balance score of the right foot in the exercise group significantly improved (P<0.05), and the lumbar exercise group showed a greater improvement compared to the control group (P<0.05). Therefore, it can be seen that the lumbar exercise program is effective in improving the functional movement of firefighters. 2. As a result of the 6-week lumbar strengthening program, the exercise group showed significant improvements in the Y-balance test scores for the right foot (P<0.05) and left foot (P<0.01). The improvement in the right foot was greater in the exercise group compared to the control group, and this difference was statistically significant (P<0.05). However, while the left foot also showed greater improvement in the exercise group compared to the control group, this difference was not statistically significant. 3. As a result of the 6-week lumbar strengthening program, there was no significant difference in lumbar strength between the exercise group and the control group of firefighters. In conclusion, the 6-week lumbar strengthening program appears to have a positive effect on improving the functional movement and dynamic balance related to the lumbar region in firefighters. Therefore, if the goal is to improve functional movement and dynamic balance to prevent lumbar injuries, the 6-week lumbar strengthening program is recommended. 본 연구의 목적은 소방대원을 대상으로 요부 강화 운동 프로그램이 소방대원의 기능적 움직임, 동적 균형, 요부 근력에 미치는 영향을 분석하여 소방대원의 요부 부상을 예방하기 위하여 실시되었다. 연구 대상자는 요부 부상 이력이 없는 00시 소방대원을 대상으로 하였으며, 운동군 (n=9)과 대조군 (n=9)으로 분류하였고 요부 강화 프로그램은 6주동안 주 2회, 일 60분씩 진행되었다. FMS, Y-balance test, 배근력이 요부 강화 프로그램 진행 전·후에 실시되었으며, 수집된 모든 자료는 SPSS 29.0버전을 이용하여 평균 및 표준편차를 산출하였다. 두 집단 내에 운동 전·후의 결과를 비교하기 위하여 대응표본 t-test를 사용하였고, 운동 후 두 그룹의 효과를 비교하기 위하여 독립표본 t-test를 실시하였다. 유의수준은 α=0.05로 설정하였다. 이 실험에서의 결과는 다음과 같다. 1. 6주간의 요부 운동 프로그램 이후, 운동군의 오른발 동적 균형 점수는 유의하게 향상되었으며 (P<0.05), 요부 운동군 그룹이 대조군 그룹보다 더 큰 향상도를 보여주었다 (P<0.05). 따라서, 요부 운동 프로그램이 소방대원의 기능적 움직임의 개선에 효과적인 것을 볼 수 있다. 2. 6주간 요부 강화 프로그램을 진행한 결과 운동군 그룹의 Y-balance test 오른발 (P<0.05), 왼발 (P<0.01)점수의 큰 향상을 보여주었다. 오른발은 운동군 그룹이 대조군 그룹보다 향상이 더 크게 일어났으며, 이 차이는 통계적으로 유의하다고 할 수 있다 (P<0.05). 하지만 왼발은 운동군 그룹이 대조군 그룹보다 향상이 더 크게 일어났지만 이 차이는 통계적으로 유의하지 않았다. 3. 6주간 요부 강화 프로그램을 진행한 결과 소방대원의 운동군, 대조군 그룹은 요부 근력의 유의한 차이는 일어나지 않았다. 이상의 결론을 종합하면 6주간의 요부 강화프로그램은 소방대원의 요부와 관련된 기능적 움직임, 동적균형의 개선에 도움이 되는 긍정적인 효과를 미치는 것을 보인다. 따라서 요부 부상 예방을 위한 기능적 움직임, 동적 균형의 개선을 목적이라면 6주간의 요부 강화프로그램은 추천된다 중심어: 요부 부상, 요부 강화, 기능적 움직임, 동적 균형, 요부 근력

심방세동 심전도와 광혈류측정의 관계 분석 : 상호 보완 가능성 연구

김태호 고려대학교 융합과학대학원 2024 국내석사

배경 심방세동은 임상에서 접하는 지속성 부정맥 중 가장 흔한 부정맥이다. 심방세동은 그 자체로는 치명적인 병은 아니지만 뇌경색의 강한 위험 인자이다. 심방세동을 조기에 발견하면 뇌경색을 예방할 수 있지만, 상당수의 심방세동은 무증상이며 뇌경색이 발생한 후에 비로소 심방세동이 발견되는 경우가 많다. 이러한 무증상 심방세동을 조기에 발견하고 진단하기 위해 최근 다양한 웨어러블 모니터링 기기가 개발되고 있으며, 심방세동의 진단율을 향상시키기 위한 다양한 알고리즘 및 측정 방법들이 연구, 개발되고 있다. 목적 본 연구의 목적은 심방세동 환자의 심전도와 광혈류측정 파형을 비교하여 그 연관성을 확인하고, 상관 관계를 분석하여 두 측정 방법의 상호 보완 및 대체 정도를 확인하는 것이다. 방법 인공심박동기 시술을 받은 환자 5명의 심방세동 심전도와 광혈류측정 파형을 이용하여, 30초 구간의 심전도의 QRS군 peak와 뒤따라 나온 광혈류측정 파형의 peak 사이의 간격을 측정하였다. 측정한 결과를 바탕으로 측정된 간격의 평균, 표준편차 및 최댓값과 최솟값의 차이를 분석하였다. 결과 대상 환자 5명의 ‘EKG–PPG 간격’의 표준편차의 평균은 0.02초를 넘지 않았으며, 최댓값과 최솟값의 차이 또한 0.1초를 넘지 않았다. 심방세동이 지속되는 불규칙한 박동 중에도 ‘EKG–PPG 간격’이 일정하게 유지된다는 것을 확인하였다. 결론 심방세동 상태에서 측정된 심전도와 광혈류측정 파형은 QRS군 이후 광혈류측정 파형의 peak가 일정한 간격으로 따라 나오는 유의미한 상관 관계가 있으며, 상호 보완이 가능하다. Background Atrial fibrillation is the most common sustained arrhythmia encountered in clinical practice. Atrial fibrillation is not fatal in itself, but it is a strong risk factor for stroke. Early detection of atrial fibrillation can prevent strokes, but many cases of atrial fibrillation are asymptomatic and are only discovered after a stroke has occurred. Various wearable monitoring devices have been developed in recent years to detect and diagnose asymptomatic atrial fibrillation at an early stage, and various algorithms and measurement methods are being researched and developed to improve the diagnosis rate of atrial fibrillation. Purpose The aim of this study is to compare electrocardiogram and photoplethysmogram recorded during atrial fibrillation to determine their correlation, and to analyze the correlation to determine the degree of complementarity and substitution of the two measurement methods. Method Using the atrial fibrillation electrocardiogram and photoplethysmogram of five patients who have had a pacemaker procedure, the interval between the peak of the QRS complex of the electrocardiogram and the peak of the subsequent photoplethysmography waveform was measured over a 30-second period. Based on the results, the mean, standard deviation, and difference between the maximum and minimum values of the measured intervals were analyzed. Result The mean of the standard deviation of the ‘EKG- PPG interval’ for the five patients was no more than 0.02 seconds, and the difference between the maximum and minimum values was no more than 0.1 seconds. The ‘EKG- PPG interval’ remained constant even during the irregular rhythm of atrial fibrillation. Conclusion Electrocardiogram and photoplethysmogram in atrial fibrillation are significantly correlated and complementary, with the peak of the photoplethysmography waveform following the QRS complex at regular intervals.

백색소음을 적용한 매트 필라테스 운동이 경도인지장애 여성노인의 기능적 체력과 인지기능에 미치는 영향

방혜연 고려대학교 융합과학대학원 2024 국내석사

본 연구의 목적은 65세 이상의 경도인지장애를 가진 여성 노인을 대상으로 백색소음을 적용한 매트 필라테스 운동프로그램을 적용하고, 운동 중재 전과 후 경도인지장애를 가진 여성 노인의 기능적 체력과 인 지능력을 평가하여 그 효과를 입증하기 위해 실시되었다. 연구 대상자는 Korean version of mini-mental state examination(MMSE-K) 검 사에서 20~23점 사이의 여성 노인임과 동시에 한국판 몬트리올 인지 평가 Korean version of Montreal Cognitive Assessment(MoCAK)에서 22점 이하의 점수를 받은 여성 노인으로 선정하여 경도인지장애 를 판별하였으며, 백색소음을 적용한 매트필라테스 운동집단(n=10)과 소음의 적용이 없는 매트 필라테스 운동집단(n=10), 대조군(n=10) 총 세 그룹으로 분류하였다. 운동프로그램은 6주간 주3회, 일 60분씩으로 구성되었으며 운동 전후로 Senior fitness test(SFT), Stroop test A,B 숫자 바르게 외우기, 숫자 거꾸로 외우기 검사(Digit span test)를 실시 하여 경도인지장애 노인의 기능적 체력과 인지기능을 판별하였다. 수집 된 모든 자료는 SPSS24.0 버전을 이용하여 평균 및 표준편차를 산출하 였다. 반복측정 이원 변량분석(Two-way ANOVA with repeated me asured)을 실시하여 세 집단간의 주 효과 ‘Group’ 과 주효과 ‘Time’, 상호작용 ‘Group’ * ‘Time’의 유의한 차이를 조사하였다. 집단 간의 유의성이 나타날 경우 사후 검증으로 Bonferroni를 실시하였으며, 집단 과 시기 간의 상호작용효과가 나타날 경우 훈련 전/후 시기에 따른 변 화를 알아보기 위해 집단 간에 대응 표본 T–test를 실시하였다. 모든 통계처리 에 대한 유의 수준은 .05로 규정하였다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 1. 매트필라테스 운동그룹에서 운동 전과 후 기능적 체력 요인인 상/하지근력, 상/하지유연성, 심폐지구력, 민첩성 및 동적평형성에 통계 적으로 유의한 차이가 있었다. 2. 백색소음을 적용한 매트필라테스 운동그룹에서 운동 전과 후 기 능적 체력 요인인 상/하지근력, 상/하지유연성, 심폐지구력에 통계적으 로 유의한 차이가 있었고, 민첩성 및 동적평형성에 통계적으로 유의한 차이가 없었지만 전과 후의 점수 차이가 있었다. 3. 백색소음을 적용한 매트필라테스 운동그룹이 매트필라테스 운동 그룹보다 상지근력과 하지 유연성, 심폐지구력에서 더 큰 유의한 차이가 있었는데, 이는 매트필라테스와 백색소음을 함께 적용하는 것이 경도인 지장애 노인의 기능적 체력 요소에 더 큰 긍정적인 영향을 미칠 수 있 다는 것을 의미한다. 4. 매트필라테스 운동그룹에서 운동 전과 후 인지기능 요인인 stro op test B(t=-3.469, p<.01)와 숫자 바로 따라 외우기(DTS-F)(t=-2.44 9, p<.05) 항목에 유의한 효과가 있었다. 5. 백색소음을 적용한 매트필라테스 운동그룹에서는 stroop test A (t=-11.020, p<.001)와 B(t=-7.521, p<.001), 숫자 바로 따라 외우기 (DTS-F)(t=-2.689, p<.05)와 숫자 거꾸로 따라 외우기(DTS-B)(t=-3.85 7, p<.01)의 인지기능의 모든 항목에서 통계적으로 유의하게 효과가 있 었다. 6. 백색소음을 적용한 매트필라테스 운동그룹의 숫자 거꾸로 따라 외우기(DTS-B)가 매트필라테스 운동그룹과 대조군보다 유의하게 높게 나타났는데(p<.001), 이는 매트필라테스와 백색소음을 함께 적용하는 것 이 경도인지장애 노인의 인지기능에 더 큰 긍정적인 영향을 미친다는 것을 의미한다. 백색소음을 적용한 매트필라테스 운동그룹이 기능적 체력 요인인 상지근력, 하체유연성, 심폐지구력과 인지기능에 모든 요인에서 아무런 처치를 취하지 않은 그룹과 필라테스만 실시한 그룹에 비해 더 큰 효과 가 있었다. 따라서 이 연구 결과는 경도인지장애 환자의 저하된 기능적 체력과 인지능력을 향상시킬 수 있는 치료적 운동 프로그램을 계획함에 있어, 백색소음을 청각적 배경 효과로써 추가로 적용하는 것이 더 효과 적일 것이라고 보여지며, 다양한 인지 재활이 필요한 대상자에게 적용될 수 있을 것이다. The purpose of this study was to evaluate the effects of a mat Pilates exercise program with white noise on functional fitness and cognitive abilities in elderly women with mild cognitive impairment (MCI) aged 65 and above. Participants were selected based on scores between 20-23 on the Korean version of the Mini-Mental State Examination (MMSE-K) and scores of 22 or lower on the Korean version of the Montreal Cognitive Assessment (MoCA-K) to diagnose MCI. The participants were divided into three groups: a mat Pilates exercise group with white noise (n=10), a mat Pilates exercise group without white noise (n=10), and a control group (n=10). The exercise program consisted of sessions three times a week for 60 minutes each over six weeks. Before and after the intervention, the Senior Fitness Test (SFT), Stroop Test A and B, and Digit Span Test (both forward and backward) were administered to evaluate the functional fitness and cognitive abilities of the participants with MCI. All collected data were analyzed using SPSS version 24.0 to calculate means and standard deviations. A two-way ANOVA with repeated measures was conducted to investigate significant differences in the main effects of 'Group' and 'Time' as well as the interaction 'Group' * 'Time'. If significant differences were found between groups, Bonferroni post-hoc tests were performed. If an interaction effect between group and time was observed, paired sample t-tests were conducted to examine changes between pre- and post-intervention periods within groups. The significance level for all statistical analyses was set at .05. The results are as follows: 1. In the mat Pilates exercise group, there were statistically significant differences in functional fitness factors (upper/lower body strength, upper/lower body flexibility, cardiovascular endurance, agility, and dynamic balance) before and after the exercise. 2. In the mat Pilates exercise group with white noise, there were statistically significant differences in functional fitness factors (upper/lower body strength, upper/lower body flexibility, cardiovascular endurance) before and after the exercise, and there were score differences in agility and dynamic balance before and after the exercise, although these differences were not statistically significant. 3. The mat Pilates exercise group with white noise showed significantly greater improvements in upper body strength, lower body flexibility, and cardiovascular endurance compared to the mat Pilates exercise group. This suggests that combining mat Pilates with white noise may have a more positive impact on the functional fitness elements of older adults with mild cognitive impairment. 4. In the mat Pilates exercise group, there were significant effects on cognitive function factors such as the Stroop Test B (t=-3.469, p<.01) and Digit Span Forward (DTS-F) (t=-2.449, p<.05) before and after the exercise. 5. In the mat Pilates exercise group with white noise, there were statistically significant effects on all cognitive function factors, including the Stroop Test A (t=-11.020, p<.001), Stroop Test B (t=-7.521, p<.001), Digit Span Forward (DTS-F) (t=-2.689, p<.05), and Digit Span Backward (DTS-B) (t=-3.857, p<.01). 6. The Digit Span Backward (DTS-B) in the mat Pilates exercise group with white noise was significantly higher than in the mat Pilates exercise group and the control group (p<.001). This suggests that combining mat Pilates with white noise may have a more positive impact on the cognitive function of older adults with mild cognitive impairment. The mat Pilates exercise group with white noise showed greater improvements in all functional fitness factors, including upper body strength, lower body flexibility, and cardiorespiratory endurance, as well as in all cognitive function factors, compared to the control group and the mat Pilates exercise group without white noise. Therefore, the results of this study suggest that incorporating white noise as an auditory background effect in therapeutic exercise programs can be more effective in improving the diminished functional fitness and cognitive abilities of patients with MCI, and it can be applied to various populations in need of cognitive rehabilitation.

방사선 치료실에서 시간·거리 및 에너지 변화에 따른 선량분포 연구

민벼리 고려대학교 융합과학대학원 2024 국내석사

목적 진단 영상 장비와 기술의 발전으로 조기 암 발견률이 증가함에 따라 방사선 치료에 대한 수요도 상응하여 증가하고 있다. 그 중 방사선 치료는 정밀하고 효과적인 치료 방법으로 의료 분야에서 폭넓게 활용되고 있다. 특히 고에너지 의료용 선형가속기의 사용은 암 치료의 핵심적인 역할을 수행하고 있으며, 그 효율성으로 인해 특히 심부종양 치료에 널리 사용되고 있다 하지만, 고에너지 광자의 사용은 주변 물질과의 상호작용을 통해 광핵반응을 일으킬 수 있으며, 이로 인해 발생하는 방사화 현상은 환자와 방사선 관계 종사자에게 추가적인 피폭 위험을 초래할 수 있다. 이러한 문제의식을 바탕으로, 본 연구는 의료용 선형가속기를 통한 방사선 치료 과정에서 발생하는 공간선량률을 체계적으로 측정하고, 조사 에너지 및 시간대별로 공간선량률의 변화를 깊이 있게 분석함으로써 선형가속기 장비에서 발생할 수 있는 방사화 현상과 그로 인한 공간선량률 변화에 대한 체계적인 분석을 통해, 방사선 치료 과정에서 환자와 종사자의 안전을 보장하며, 피폭선량 저감에 대한 자료 활용하고자 한다. 본 연구를 통해 얻어진 데이터와 분석 결과는 방사선 치료의 질을 향상시키는 동시에 환자와 종사자의 방사선 피폭 위험을 최소화하는 데 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 대상 및 방법 본 연구에서는 방사선 치료 장비의 공간선량률 변화를 정밀하게 측정하고 분석하기 위해, Elekta Infinity 장비를 사용하여 실험을 진행하였다. 실험 전 준비 과정으로, 장비의 출력 정확성을 확인하기 위해 6MV와 10MV의 엑스선 출력을 점검하였으며, 장비 출력오차는 1% 이내로 유지되었다는 점을 확인하였다. 실험은 Multi-Leaf Collimator(MLC)의 크기를 10x10cm로 고정하고 ,다양한 에너지와 거리에서 방사선량률을 측정하기 위해 실험에서 사용된 Source to Detector Distance (SDD)는 100cm로 설정하였으며, 기준 선량률은 500MU로 설정했다. 에너지별로 300,500,1000MU(Monitor Unit)의 순차적 증가를 통해 방사선을 조사하였고, 조사거리는 80cm, 100cm, 200cm로 설정하여 거리에 따른 선량률의 변화도 함께 조사하였다. 또한, 시간대별 공간 선량률의 변화를 알아보기 위해 각 조건별로 빔 조사 종료 직후부터 5분까지의 시간대별 공간 선량률을 측정하였다. 본 연구에서 사용한 선량률의 측정은 FLUKE 451B 선량률 측정기를 통해 수행되었다. 계측기의 위치는 모든 실험 조건에서 일관성을 유지하기 위해 사전에 선정된 고정된 지점에 배치되었다. 실험은 치료실 내 온도 23±2도, 습도 43%, 기압 1013.3 hPa의 환경 조건 하에서 진행되었고, 측정 전 기준으로, 치료실 내의 초기 공간선량률은 0.96± 0.01 μSv/h로 유지되었음을 확인하였다. 또한, 빔 조사 후 남아있는 잔존 선량을 고려하여, 각 에너지 조사 후에는 10분간의 시간차를 두어 실험을 진행하였다. 실험의 정확도와 신뢰성을 높이기 위해, 각 조건에서 5회씩 반복 측정을 실시하고, 이를 통해 얻은 데이터의 평균값을 최종 실험 결과로 산출하였다. 결과 본 연구에서는 선형가속기를 사용한 방사선 치료 후 치료실 내 공간선량률의 변화를 에너지 수준과 소스-검출기거리(Source-Detector Distances, SDD)에 따라 조사하였다. 연구 결과, 에너지 수준이 증가함에 따라, 그리고 SDD 가 감소함에 따라 치료실 내부의 공간선량이 증가하는 경향을 보였다. 6MV 에너지에서의 실험 결과는 조사야로 부터의 거리가 80cm일 때 공간선량률이 가장 높게 측정되었으며, 200cm로 증가함에 따라 선량률이 감소하는 경향을 보였다. SDD 100cm를 기준으로 하였을 때 500MU의 선량을 조사한 결과, 치료 직후 공간선량률은 1.45μSv/h로 측정되었고, 이후 1분 후에는 1.19μSv/h, 5분 후에는 0.83μSv/h로 점차 감소하여 초기 수준으로 회복되었다. 10MV의 높은 에너지 수준에서는, 동일한 SDD 조건 하에서 6MV의 경우보다 약 2배 높은 공간선량률인 3.2μSv/h가 측정되었다. 이 역시 거리가 증가함에 따라 선량이 감소하는 경향을 보였으나, 회복 시간 동안의 공간선량률은 6MV에 비해 높은 수준을 유지하였다. 이러한 결과는 에너지 수준과 SDD가 치료실 내 공간선량에 중요한 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 특히 10MV와 같은 높은 에너지에서는 치료 후 비교적 충분한 시간이 지난 후 방사선 관계 종사자의 출입을 권장한다. 반면, 6MV와 같은 낮은 에너지 레벨과 긴 SDD를 가진 경우에는 방사선 작업종사자의 출입 시간을 상대적으로 짧게 설정하여도 방사선 노출을 효과적으로 관리할 수 있을 것으로 보인다. 결론 본 연구에서는 6MV와 10MV의 두 가지 X선 에너지를 사용하여 선형가속기에서의 방사선 치료 후 치료실 내 공간선량률의 변화를 조사하였다. 6MV 에너지 사용 시, 일정 시간이 경과한 후 치료실 내의 선량은 기존 공간선량률과 유사한 수준으로 측정되었다. 반면, 10MV 에너지를 사용했을 경우, 치료 종료 후 충분한 시간이 지난 후에도 치료실 내부의 선량이 상당히 높은 수준으로 나타났다. 이는 고에너지 광자 사용 시 주변물질과의 광핵반응을 통한 방사화 현상이 발생할수있으며, 이로 인해 환자와 의료종사자에게 추가적인 피폭위험 이 발생할 가능성이 있음을 시사한다. 따라서 10MV 이상의 고에너지 방사선을 사용하는 치료과정에서는 치료 후 방사선 관계 종사자가 치료실 내부로 입장하기 전 충분한 시간이 경과한 후 출입하는 것이 필요함을 알 수 있다. 특히 고에너지 방사선을 사용하는 경우, 치료 종료 후에도 방사선 노출 위험이 지속될 수 있으므로, 방사선 노출을 줄이기 위한 추가적인 주의가 필요함을 나타낸다. 본 연구의 주요 한계는 X선 에너지 두 가지 유형에 대해서만 실험을 수행했다는 점과, 한 종류의 서베이미터만을 사용하여 실험한 점에 있다. 더 다양한 에너지 수준과 여러 종류의 계측기를 사용한 추가적인 연구가 필요하며, 이를 통해 얻은 결과는 방사선 치료실의 안전 관리 및 방사선 노출 최소화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 향후 보다 포괄적인 연구를 통해 이러한 초기 발견을 더욱 확장하고 구체화할 필요가 있다. 이는 방사선 치료의 안전성을 높이고, 환자와 의료진의 방사선 노출을 최소화하는 데 중요한 역할을 할 것이다. 추가 연구를 통해 방사선 치료 과정에서의 최적의 노출 관리 전략을 개발하고, 이를 임상에 적용함으로써 방사선 치료의 질을 향상시킬 수 있을 것이다. Purpose As early cancer detection rates increase due to advances in diagnostic imaging equipment and technology, the demand for radiation therapy is correspondingly increasing. Radiation therapy is widely utilized in the medical field as a precise and effective treatment method. The use of high-energy medical linear accelerators plays a key role in the treatment of cancer, and due to their efficiency, they are widely used, especially in the treatment of deep-seated tumors. However, the use of high-energy photons can cause photonuclear reactions through interactions with surrounding materials, and the resulting radiation phenomena can pose additional exposure risks to patients and radiation workers. Based on these issues, this study aims to systematically measure the spatial dose rate generated during radiation therapy with a medical linear accelerator and analyze the changes in the spatial dose rate by irradiation energy and time of day in depth to ensure the safety of patients and workers during radiation therapy and to use the data for dose reduction. The data and analysis results obtained in this study are expected to make an important contribution to improving the quality of radiation therapy while minimizing the risk of radiation exposure to patients and workers. Objectives and methods In this study, an Elekta Infinity instrument was used to accurately measure and analyze the spatial dose rate variation of radiation therapy equipment. In preparation for the experiment, the X-ray output of 6 MV and 10 MV was checked to confirm the accuracy of the equipment's output, and it was confirmed that the equipment output error was within 1%. The size of the Multi-Leaf Collimator (MLC) was fixed at 10x10 cm, and the Source to Detector Distance (SDD) used in the experiment to measure the radiation dose rate at various energies and distances was set to 100 cm, and the reference dose rate was set to 500 MU. The radiation was irradiated with a sequential increase of 300,500,1000 MU (Monitor Unit) by energy, and the irradiation distance was set to 80cm, 100cm, and 200cm to investigate the change of dose rate with distance. In this study, the spatial dose rate was measured for each condition from the end of the beam irradiation to 5 minutes after the end of the beam irradiation in order to investigate the changes in spatial dose rate over time. The dose rate measurements used in this study were performed with a FLUKE 451B dose rate meter. The position of the instrument was placed at a pre-selected fixed point to ensure consistency across all experimental conditions. The experiments were conducted under the environmental conditions of 23±2 degrees Celsius, 43% humidity, and 1013.3 hPa barometric pressure in the treatment room, and it was confirmed that the initial spatial dose rate in the treatment room was maintained at 0.96±0.01 μSv/h before the measurement. In addition, to account for the residual dose remaining after the beam irradiation, the experiment was conducted with a 10-minute time gap after each energy irradiation. To increase the accuracy and reliability of the experiment, five repeated measurements were performed in each condition, and the average value of the data obtained was calculated as the final experimental result. Results. In this study, we investigated the changes in the spatial dose rate in the treatment room after radiation therapy using linear accelerators as a function of energy level and source-detector distance (SDD). The results showed that the spatial dose inside the treatment room tended to increase as the energy level increased and as the SDD decreased. The experimental results at 6MV energy showed that the highest spatial dose rate was measured at a distance of 80 cm from the irradiation field, and the dose rate tended to decrease as the distance increased to 200 cm. At a dose of 500 MU, based on an SDD of 100 cm, the spatial dose rate was measured to be 1.45 μSv/h immediately after treatment, and then gradually decreased to 1.19 μSv/h after 1 minute and 0.83 μSv/h after 5 minutes before returning to the initial level. At the high energy level of 10MV, a spatial dose rate of 3.2 μSv/h was measured, which is about twice as high as that of 6MV under the same SDD conditions. The results showed that the dose tended to decrease with increasing distance, but the spatial dose rate during the recovery time remained high compared to 6MV. These results indicate that the energy level and SDD have a significant impact on the spatial dose in the treatment room. Especially at higher energies, such as 10MV, it is recommended that radiation personnel enter the room after a relatively long period of time after treatment. On the other hand, for low energy levels such as 6MV and long SDDs, it seems that radiation exposure can be effectively managed by setting relatively short entry and exit times for radiation workers. Conclusion. In this study, we investigated the changes in the spatial dose rate in the treatment room after radiation therapy in a linear accelerator using two X-ray energies, 6MV and 10MV. When using 6MV energy, the dose in the treatment room after a certain period of time was measured to be similar to the conventional spatial dose rate. In contrast, when 10MV energy was used, the dose inside the treatment room was found to be significantly higher even after a sufficient time after the end of treatment. This study suggests that the use of high-energy photons may cause radiation through photonuclear reactions with surrounding materials, which may result in additional exposure risks to patients and medical personnel. Therefore, it can be concluded that in treatment procedures using high-energy radiation above 10MV, it is necessary to allow sufficient time to elapse before radiation personnel enter the treatment room after treatment. The results indicate that the risk of radiation exposure may persist after the end of treatment, especially when high energy radiation is used, indicating the need for additional attention to reduce radiation exposure. The main limitations of this study are that only two types of X-ray energy were tested and only one type of survey meter was used. Further studies using different energy levels and different types of instruments are needed, and the results obtained may contribute to the safety management and minimization of radiation exposure in radiation therapy rooms. Therefore, it is necessary to further expand and refine these initial findings through more comprehensive studies in the future. This will play an important role in increasing the safety of radiation therapy and minimizing radiation exposure to patients and medical staff. Further research will help to develop optimal exposure management strategies during radiation therapy and apply them in clinical practice to improve the quality of radiation therapy.

8주간 필라테스 운동의 사슬 유형이 폐경 여성의 골밀도, 하지 근력 및 균형에 미치는 영향: 닫힌 사슬 vs 열린 사슬 비교 분석

정재윤 고려대학교 융합과학대학원 2025 국내석사

배경: 폐경은 생리적 변화와 정신적 변화를 동반하며 여성의 건강에 큰 영향을 미친다. 호르몬의 영향과 더불어 골밀도와 근골격계의 약화로 이어져, 중요한 운동 프로그램 중 하나인 필라테스가 폐경 여성의 건강 유지를 위한 운동으로 주목받는다. 그러나 폐경 여성의 골밀도, 하지 근력 및 균형 능력 향상을 위해서 열린 사슬 운동과 닫힌 사슬 운동 프로그램을 구분하여 적용한 연구는 아직 부족하다. 이에 본 연구는 골밀도, 하지 근력 및 균형 능력 변인에서 폐경 여성에게 어떤 사슬유형의 운동이 효과적인지 확인하고, 기존의 선행연구의 새로운 접근에 기여하고자 한다. 방법: 40-60대 폐경 여성에서, 심각한 대사성 질환 및 정형외과적 질환이 없으며, 걷기를 제외한 규칙적인 운동을 하지 않은 자를 연구대상자로 선정하였다. 제외 기준은 정확한 자세의 운동이 어려운 근골격계 질환 판정을 받은 적이 있는 자, 근골격계 질환 판정을 받지 않았더라도 최근 6개월 이내 근골격계 통증 및 심혈관 관련 증상이 있는 경우이다. 열린 사슬 운동그룹 (n=10)과 닫힌 사슬 운동그룹 (n=10) 무작위 대조 실험을 하였고, 8주간 주2회 총60분간 운동 중재를 하였다. 처음 체성분 검사를 시작으로 운동 전〮후의 폐경 증상 척도 (MRS)와 이중에너지 X-선 흡수법 (DEXA)를 통한 골밀도 (BMD)를 분석하였고, 휴대용 도수근력기 (Micro FET2)를 통한 하지 등척성 근력과 Y-balance kit를 이용한 하지 동적 균형 능력을 측정하였다. 결과: 8주간 열린 사슬 & 닫힌 사슬 운동 전〮후 폐경 증상 척도는 모든 운동군에서 긍정적인 변화가 나타났다 (p<0.05). 하지만 요추와 대퇴골 골밀도에서 열린 사슬 & 닫힌 사슬 운동군 모두 운동 전〮후에서 긍정적인 변화가 나타나지 않았다. 반면, 하지 근력 측정 변인에서는 왼쪽 고관절 굴곡 (p<0.01), 오른쪽 고관절 굴곡 (p<0.05), 오른쪽 고관절 외전 (p<0.05)에서 닫힌 사슬 운동군에 비해 열린 사슬 운동군이 통계적으로 더 유의하게 증가했다. 또한 오른쪽 하지 동적 균형 능력에서 닫힌 사슬 운동군이 더 유의한 증가 변화가 나타났다 (p<0.01). 결론: 본 연구는 열린 사슬 & 닫힌 사슬 필라테스를 구분한 운동 프로그램으로 폐경 여성에게 있어서 관절의 안정성, 근력 증가, 균형능력 향상과 같은 각각의 운동목적에 더 효과적인 운동프로그램이 무엇일지 알아볼 수 있다는 이점이 있음을 시사하며, 이러한 점은 사슬 유형을 구분한 구체적인 운동 중재 방법의 효과를 보여주고, 앞으로의 폐경 여성들을 위한 연구의 긍정적인 토대를 마련할 것이다. Background: Menopause is accompanied by physiological and mental changes and has a significant impact on women's health. In addition to the influence of hormones, it leads to weakening of bone density and musculoskeletal system, so Pilates, one of the important exercise programs, is attracting attention as an exercise to maintain the health of menopausal women. However, there is still a lack of research that separately applies open and closed chain exercise programs to improve bone density, lower extremity strength, and balance in postmenopausal women. Accordingly, this study aims to determine which chain-type exercise is effective for postmenopausal women in terms of bone density, lower limb strength, and balance ability variables, and to contribute to a new approach to existing previous research. Methods: Postmenopausal women in their 40s to 60s, without serious metabolic or orthopedic diseases, and who did not engage in regular exercise other than walking were selected as study subjects. Exclusion criteria include those who have been diagnosed with a musculoskeletal disease that makes it difficult to exercise with correct posture, and those who have had musculoskeletal pain and cardiovascular-related symptoms within the past 6 months even if they have not been diagnosed with a musculoskeletal disease. A randomized controlled trial was conducted between the open chain exercise group (n=10) and the closed chain exercise group (n=10), and exercise intervention was performed twice a week for a total of 60 minutes for 8 weeks. Starting with the body composition test, bone mineral density (BMD) was analyzed using the Menopausal Symptom Scale (MRS) and dual-energy X-ray absorptiometry (DEXA) before and after exercise, and lower limb isometric strength was measured using a portable manual strength machine (Micro FET2), and lower limb dynamic balance ability was measured using the Y-balance kit. Results: The appearance of menopause before and after 8 weeks of open and chain exercise appears positive in all exercise groups (p<0.05). However, in terms of lumbar spine and femur bone mineral density, both open chain and chain exercises have a positive effect before and after. On the other hand, in the variables measuring lower extremity strength, the chain exercise group is more important compared to the chain exercise group in the right hip joint area (p<0.01) and right hip external anteversion (p<0.05). It was active. Additionally, the chain motor group appears to be significantly larger in the ability to tilt to the right (p<0.01). Conclusion: This study is an exercise program that differentiates between open chain and closed chain Pilates, and has the advantage of being able to find out which exercise program is more effective for each exercise purpose, such as joint stability, increased muscle strength, and improved balance ability in menopausal women. This point shows the effectiveness of specific exercise intervention methods that differentiate chain types and will lay a positive foundation for future research on postmenopausal women.

경추 안정화 운동과 사무환경 개선이 전방머리자세를 가진 여성 사무직 근로자의 두개척추각, 심부경추굴곡근 지구력, 상부승모근 강직도에 미치는 영향

김종건 고려대학교 융합과학대학원 2025 국내석사

본 연구는 전방머리자세를 가진 여성 사무직 근로자에게 6주간 경추 안정화 운동과 사무 환경개선을 단독 또는 복합적으로 적용하여 목 장애 지수, 심부경추굴곡근 지구력, 상부승모근 강직도, 두개척추각 변화를 분석하였다. 분석을 토대로 사무직 근로자의 경추부 근골격계 질환 예방 및 관리에 효과적인 중재 방법을 알아보고자 하였다. 21명의 연구 대상자를 7명 씩 사무환경 개선(EC) 그룹, 경추 안정화 운동(CSE) 그룹, 그리고 두 가지 중재를 결합한 그룹(EC+CSE)으로 나누었다. 연구 결과, 세 그룹 모두 목 장애지수가 유의하게 감소하였으며, 복합 중재 그룹(EC+CSE)에서 가장 큰 감소폭을 보였다(p<0.05). 심부경추굴곡근 지구력은 모든 그룹에서 유의하게 증가했으나(p<0.05), 그룹 간 유의한 차이는 나타나지 않았다. 상부승모근 강직도는 세 그룹 모두 유의한 변화가 없었으며, 두개척추각은 경추 안정화 운동 그룹(CSE)과 복합 중재 그룹(EC+CSE)에서 유의하게 증가하였다(p<0.05). 본 연구는 재활 운동과 환경 개선이라는 통합적 중재 전략의 효과를 제시하며, 후속 연구를 통해 복합 중재의 장기적인 시너지 효과를 평가해야 함을 강조한다. This study analyzed the effects of a 6-week intervention involving cervical stabilization exercises and office environment improvements, applied either individually or in combination, on female office workers with forward head posture. The parameters assessed included the Neck Disability Index (NDI), deep cervical flexor endurance, upper trapezius stiffness, and craniovertebral angle. The aim was to identify effective interventions for preventing and managing cervical musculoskeletal disorders in office workers. Twenty-one participants were divided into three groups: office environment improvement (EC), cervical stabilization exercise (CSE), and a combined intervention group (EC+CSE). Results showed a significant reduction in NDI scores across all groups, with the combined intervention group exhibiting the greatest decrease (p<0.05). Deep cervical flexor endurance significantly increased in all groups (p<0.05), though no significant differences were observed between groups. Upper trapezius stiffness did not show significant changes in any group. The craniovertebral angle significantly increased in both the CSE and EC+CSE groups (p<0.05). These findings suggest that an integrated intervention strategy combining rehabilitation exercises and environmental modifications is effective, highlighting the need for further research to evaluate the long-term synergistic effects of combined interventions.

딥러닝 기반 흉부CT의 움직임 인공물 감지 연구

김진 고려대학교 융합과학대학원 2025 국내석사

CT영상에서 움직임 인공물을 감지하는 CNN 모델을 연구하였다. 공개 데이터셋에서 저해상도 흉부 CT 영상 694장을 획득하였다. 슬라이스 수준 모델 학습을 위하여 밝기 균일화, 흉부 분할, 인공물 부분 강조의 방법으로 데이터 증강 방법을 사용하여 학습하였다. 전이학습을 이용한 Xception 모델로 학습을 시켜본 결과 학습이 되지 않았다. 패치 수준 모델을 학습하기 위하여 음성클래스 212개, 블러 인공물 211개, 이중 구조 인공물 204개의 32x32 패치를 추출하여 학습하였다. 학습 결과 음성클래스와 블러 인공물은 ConV2D 레이어를 이은 모델, 음성클래스와 이중 구조 인공물은 잔차 모델이 학습이 가능한 것을 확인하였다. 단일 모델에서 블러 인공물과 이중 구조 인공물이 3개의 클래스로 분류되는 모델은 없었다. 학습 성능은 블러 감지 모델에서 정확도 0.84, 정밀도 0.87, 민감도 0.81, AUC 0.86이었다. 이중 구조물 감지 모델에서 정확도 0.89, 정밀도 0.96, 민감도 0.81, AUC 0.96이었다. 각 모델 학습 결과를 시각적으로 분석하였고 중간 필터 활성화 층을 분석하여 모델 구조별 학습 형태를 확인하였다. 확인 결과 CNN 모델의 구조에 따른 특성에 따라 분류 학습이 되는 움직임 인공물의 형태가 다름을 확인하였다. 소량의 데이터셋을 이용해 딥러닝 기반의 움직임 인공물 감지 시 인공물의 형태별로 다른 구조의 CNN 모델을 구성하면 움직임 인공물 감지 성능을 높일 수 있다. This study aims to develop a convolutional neural network (CNN) model for detecting motion artifacts in chest CT images. A total of 694 chest CT images were obtained from a public dataset, and a slice-level artifact detection model was trained using data augmentation techniques. These techniques included brightness equalization, chest segmentation, and artifact region emphasis. However, training with the Xception model using transfer learning did not converge successfully. To address this, a patch-level motion artifact detection model was developed. Patches of size 32×32 were extracted from the original data, consisting of 212 speech artifact classes, 211 blur artifacts, and 204 double structure artifacts, which were then used for training. The learning results demonstrated that a model with consecutive Conv2D layers effectively trained to detect speech artifact classes and blur artifacts, while a residual model successfully learned to detect speech artifact classes and double structure artifacts. However, no single model architecture was able to distinguish blur artifacts and double structure artifacts simultaneously as a 3-class model. The performance of the patch-level models showed that the blur detection model achieved an accuracy of 0.84, precision of 0.87, sensitivity of 0.81, and AUC of 0.86. The double structure detection model achieved an accuracy of 0.89, precision of 0.96, sensitivity of 0.81, and AUC of 0.96. Visual analyses of the learning outcomes were conducted, and the intermediate filter activation layers were examined to understand the learning patterns associated with different model architectures. The results revealed that the classification of motion artifact types varied depending on the structural characteristics of the CNN model. This study suggests that, even with a small dataset, the detection performance of motion artifacts in deep learning-based systems can be improved by designing CNN models optimized for different artifact types.

만성 요통을 가진 좌업생활자의 요부 안정화 운동 및 밸런스 운동이 정적 균형감각 및 보행패턴에 미치는 영향

유공재 고려대학교 융합과학대학원 2025 국내석사

This study aimed to verify the effectiveness of an exercise program by measuring changes in static balance and gait patterns through the intervention of lumbar stabilization exercises and balance exercises in sedentary individuals with chronic low back pain who do not have degenerative spinal diseases. A total of 20 sedentary individuals diagnosed with chronic low back pain were randomly divided into groups by assigning numbers. Odd-numbered participants underwent pre-tests for static and dynamic plantar pressure, followed by lumbar stabilization exercises, after which post-tests were conducted. After 24 hours, they performed balance exercises, followed by post-tests for static and dynamic plantar pressure. Even-numbered participants followed the reverse sequence of exercises and tests. The static plantar pressure test was measured once, followed by three repetitions after taking three steps in place. The dynamic plantar pressure test involved walking alternately forward and backward using equipment for a total of three repeated measurements. All data were processed using IBM SPSS statistical software (ver.27), calculating the mean (M) and standard deviation (SD) for each group and measurement period. A paired ttest was conducted to verify the significance of mean differences between the groups and pre-post test points. The level of statistical significance was set at (p <.05). The results of this study are as follows: 1. Lumbar stabilization exercises significantly reduced both static and dynamic plantar pressure ratios, with statistically significant changes in plantar pressure (p <.001). 2. Balance exercises significantly reduced both static and dynamic plantar pressure ratios, with statistically significant changes in plantar pressure (p <.001). 3. The static plantar pressure reduction effect of balance exercises was higher than that of lumbar stabilization exercises, but the difference was not statistically significant (p >.05). 4. The left foot's dynamic plantar pressure reduction effect of balance exercises was higher than that of lumbar stabilization exercises, but the difference was not statistically significant (p >.05). 5. The right foot's dynamic plantar pressure reduction effect of lumbar stabilization exercises was higher than that of balance exercises, but the difference was not statistically significant (p >.05). Thus, the study confirmed improvements in static balance ability and gait patterns through lumbar stabilization exercises and balance exercises. While statistically significant differences were observed in the intra-group effects of the exercises, no significant differences were found between the two exercise methods in terms of effectiveness. This outcome may be attributed to the short-term nature of the intervention, which might not have allowed sufficient time to observe strength gains that could result in differences in effectiveness between the exercise methods. 본 연구는 퇴행성 척추 질환이 없는 만성 요통을 가진 좌업생활자를 대상으로 요부안정화 운동 및 밸런스 운동을 중재하여 정적 균형감각 및 보행패턴의 변화를 측정하여, 운동프로그램의 효과성을 검증하고자 하였다. 만성 요통을 진단 받은 좌업생활자 20명을 대상으로 단순 무작위 집단 분류법으로 번호를 부여한 뒤, 홀수 번호는 사전검사로 정적, 동적 족저압 검사를 진행하고 요부 안정화 운동(Lumbar Stabilization Exercise)을 실시한 뒤 사후검사를 진행하였으며, 24시간 뒤 밸런스 운동(Balance Exercise)을 실시한 뒤 마찬가지로 사후 검사로 정적, 동적 족저압 검사를 진행하였다.짝수 번호는 그 반대의 순서로 운동 및 검사를 진행 하였다.정적 족저압 검사는 1회 측정 후 제자리걸음 3걸음을 한 후 반복측정으로 3회를 진행하고 동적 족저압 검사는 장비를 앞뒤로 번갈아 걸어가며 총 3회를 반복 측정하였다. 모든 자료 처리는 IBM SPSS 통계프로그램(ver.27)을 이용하여 각 운동 집단 및 시기별 측정 항목에 대한 평균(mean, M)및 표준편차(standard deviation, SD)를 산출하였고, 운동집단간 평균차이에 대한 유의성 검증 및 두 시점 간 (전-후 차이)의 평균차이를 비교하기 위해 종속표존 T 검정을 실시 하였다. 모든 통계처리 유의수준은 p<.05로 설정하였다. 본연구의 결과는 다음과 같다. 1)요부 안정화 운동은 정적, 동적 족저압력비를 수치적으로 감소시켰고, 족저압 변화를 통계적으로 유의하게 감소시켰다(p<.001). 2)밸런스 운동은 정적, 동적 족저압력비를 수치적으로 감소시켰고, 족저압 변화를 통계적으로 유의하게 감소시켰다(p<.001). 3)밸런스 운동의 정적 족저압력이 요부 안정화 운동의 정적 족저압력보다 운동효과가 높은 것으로 나타났으나 통계적으로 유의하지 않았다(p>.05). 4)밸런스 운동의 좌측발 동적 족저압력이 요부 안정화 운동의 좌측발 동적 족저압력보다 운동효과가 높은 것으로 나타났으나 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(p>.05). 5)요부 안정화 운동의 우측발 동적 족저압력이 밸런스 운동의 우측발 동적 족저압력보다 운동효과가 높은 것으로 나타났으나 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(p>.05). 따라서 요부안정화 운동과 밸런스 운동을 통하여 정적 균형 능력 및 보행패턴의 개선된 변화를 확인 하였다.운동내 효과성은 유의한 차이가 발생하였지만 운동간 효과성은 변화량의 차이는 있었지만 유의한 차이는 발생하지 않았다.이는 단기간에 이루어진 운동효과성 검증이었기 때문에 시간에 따른 근력증가로 인한 운동간 변화차이는 관찰하지 못하였다.