• Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.267-268
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• 2011

본 연구에서는 유한요소 해석 방법을 이용하여 경추 유한요소 모델을 개발하고, 척추 인공디스크 수술 후 경추 분절의 생체역학적 특성을 평가하였다. 반구속 및 비구속 개념의 인공디스크가 삽입된 경추 유한요소 모델의 제 7 경추체를 완전히 고정시키고 추적 경로 방향의 50 N의 압축력을 가한 상태에서 1 Nm의 굴곡과 신전, 측면 굴곡, 비틀림 모멘트를 가하였다. 모든 방향의 하중 조건에서 인공디스크가 삽입된 경추 모델들의 회전량이 정상 경추 모델의 회전량에 비하여 크게 나타났다. 또한 인공디스크를 삽입한 운동 분절에서 정상에 비하여 후관절의 접촉력과 여섯 가지 주요 인대에 걸리는 응력이 높게 나타났다. 본 연구의 결과는 척추 인공디스크 수술 시 수술 방법의 선택뿐만 아니라 새로운 경추 수술용 임플란트 개발을 위한 인체정보 콘텐츠를 구축하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.2
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• pp.139-143
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• 2010

Whiplash injuries often occur in motor vehicle collision accidents. This injury frequently occurs in the cervical region. However, the reason for this has not yet been clarified. In this study, a multi-body neck model with muscles was designed. Some muscles in the model were preloaded; these were previously determined using the concept of the follower load. Cervical spinal vertebrae, discs, and muscles were designed in accordance with the human cervical spine. The purpose of this study was to investigate the effect of preloads on muscles. The results imply that the whiplash model with preloaded muscles simulates practical situations more closely than models without preloads.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.41 no.1
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• pp.1-6
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• 2017

Ballistic impact on a soldier wearing a helmet can induce fatal injury, even if the helmet is not penetrated. Although studies on this type of injury have been performed, most of them have used an analytical model focused on head injury only. The injury of the neck muscles and cervical vertebrae by non-penetrating ballistic impact affects the survivability of soldiers, despite not inflicting fatal injury to the human body. Therefore, an analytical model of the head and neck muscles are necessary. In this study, an analysis of human body injury using the previously developed head model, as well as a cervical model with muscles, was performed. For the quantitative prediction of injury, the stress, strain, and HIC were compared. The results from the model including the cervical system indicated a lower extent of injury than the results from the model excluding them. The results of head injury were compared with other references for reliability.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.10
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• pp.953-959
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• 2013

In this study, a multibody dynamic model of the cervical spine was developed for a virtual in-vitro cadaveric experiment. The dynamic cervical spine model was reconstructed based on Korean CT images and the material properties of joints and soft tissue obtained from in-vitro experimental literature. The model was validated by comparing the inter-segmental rotation, multi-segmental rotations, load-displacement behavior, ligament force, and facet contact force with the published in-vitro experimental data. The results from the model were similar to published experimental data. The developed dynamic model of the cervical spine can be useful for injury analysis to predict the loads and deformations of the individual soft-tissue elements as well as for virtual in-vitro cadaveric experiments.

• Proceedings of the ESK Conference
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• 1997.04a
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• pp.311-320
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• 1997

사회가 발달함에 따라 교통사고 등에 의한 외상 환자는 20 -30 년전에 비해 기하급수적으로 증가 하고 있으며 그러한 외상 중에 경추부 상해의 빈도는 매우 높다. 경추부 상해 원인을 규명하기 위한 임상학적 시도는 한계성을 지니고 있다. 본 논문에서는 실제 경추부 형상을 바탕으로 근육과 인대 등 을 비선형 스프링, 댐퍼 등으로 수치 모델링하여 후면 충돌시 경추부의 거동과 경추부에 미치는 상해를 구현하였다. 이를 이용하여 편타성 상해와 에어백으로 인한 경추부 골절의 생리학적 원인을 분석하고 자 한다.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.22 no.1
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• pp.69-80
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• 2001

본 연구에서는 환자의 골다공증 유무에 따른 내고정 장치 시술 직후 및 융합 후의 안정성을 평가하기 위해 다양한 하중 모드에서 C5-C6 운동분절의 생체역학적 거동을 분석하였다. 이러한 목적으로 먼저, C5-C6 경추부의 유한요소 모델을 구현하여 검증하였다. 모델의 결과는 기존 실험치와 유사하여 신뢰성이 부여되었다. 검증된 모델은 Smith-Robinson 방식으로 골이식물을 삽입한 후 전방 내고정 장치를 적용한 시술 상황을 재현하기 위해 수정되었다. 수정된 모델은 두 종류로 구현되었다. (1) 첫 번째 모델에서는, 시술 직후의 상황을 재현하기 위해 골이식물과 종판의 경계면에 접촉요소를 사용하였다. (2)두 번째 모델에서는 완전히 융합된 상황을 나타내기 위해 골이식물을 종판에 고정하였다. 골다공증의 효과를 예측하기 위하여 두 모델의 해면골에 대한 탄성계수를 변화시켰다(정상: 100MPa, 골다공증: 40MPa). 각 모델의 C5 주체의 상위면에 73.6N의 압축 하중을 가한 후에 108Nm의 굴곡/신전, 굽힘, 비틀림 하중을 가하였으며, C6 추체의 하단면은 모든 방향에 대하여 구속하였다. 전체적인 결과에 있어서 상대적 회전운동, 미끄럼운동, 골이식물 내에서의 von Mises 응력의 경우 정상 모델에 비해 골다공증 모델에서 증가함을 보였으며, 특히 시술 직후의 모델에서 비틀림 하중이 가해진 경우, 상대적 회전운동 및 미끄럼 운동이 가장 높게 예측되었다. 이는 골다공증환자에게 전방 내고정 장치를 시술한 경우 골이식물의 파단 및 유합의 실패가 비틀림 하중에서 발생할 수 있음을 나타낸다. 해면골의 von Mises 응력은 시술 직후에 골다공증 모델의 모든 하중 모드에서, 유합 후에는 굽힘 하중 외의 모든 하중에서 ultimate strength를 초과하는 것으로 나타나 골다공증 환자에게 screw의 해리가 발생할 가능성이 높은 것으로 예측되었다. 따라서 골다공증 환자에게 과도한 운동이 발생하지 않도록 하기 위해서 시술 후 세심한 주의와 halo 같은 견고한 정형술이 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2009.06a
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• pp.45-46
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• 2009

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.7 no.5
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• pp.249-257
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• 1999

A three dimensional finite model of a human neck has been developed in an effort to study the mechanics of cervical spin while subjected to vertical impact. This model consisting of the vertebrae from C1 through C7 including posterior element and ligaments was constructed by 2mm thick transverse CT cross-sections and X-ray film taken at lateral side. Geometrical nonlinearity was also considered for the large deformation on the disc. ABAQUS package was used for calculation and its results were verified comparing with responses of a model under static loading condition with published in-vitro experimental data. There were more cervical fracture in the restrained (compression) mode than in the nonrestrained (flexion-compression and extension-compression) mode. Upper cervical(C1-C2) injuries were observed under compression-extension modes, while lower cervical injuries occurred undjer compression-flexion modes. Posterior ligament distraction without bony damage at the upper cervical spin(C1-C2) were observed secondary to C5-C7 trauma in compression-flexion modes.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2021.01a
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• pp.7-10
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• 2021

최근 스마트폰과 컴퓨터 등의 비중이 커지면서 거북목 증후군의 관심사가 커졌다. 거북목 증후군은 잘못된 자세로 인해 어깨의 근육과 인대가 늘어나 통증이 생기는 증상을 의미한다. 이러한 잘못된 자세에는 대표적으로 일자목과 역c자목이 있으며 일자목은 7개의 목뼈로 이루어진 경추라인이 c자 라인에서 일직선으로 뼈의 형태가 바뀌어 디스크가 일어나 통증을 유발하는 증상이고 역c자목은 정상의 목뼈 구조를 잃어버린 형태로 곧 디스크를 보이며 고개를 드는 것이 힘드며 구부정한 자세를 취하게 되는 증상이다. 본 연구에서는 컨볼루션 신경망 (CNN) 학습 모델을 구현하여 주어진 자세가 올바른 자세인지 일자목인지 c자목인지를 진단할 수 있는 분류기를 구현하였다. 또한, 최근 코로나 사태로 인해 마스크 장착이 일상화되고 있는데, 추가 데이터를 보강하여, 마스크 착용상태에서도 적용가능한 모델로 확장하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.3
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• pp.215-221
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• 2015

The elbow reflex, a principal reflex in the upper extremity, plays an important role in the diagnosis of cervical spine syndromes. In this study, the muscle activations of brachial biceps and triceps, and the kinematics of upper extremities were predicted using an activation model for the stretch reflex. The muscle activations that equated the simulation results estimated by the analysis model with the experimental results were obtained first, and the activations obtained from the simulations were compared with the electromyography signals obtained from the experiments, for model validation. The root mean squares error of the joint angles (obtained from experiments and simulation using the suggested model) was 0.056, a value that is half of that obtained using the previous model. This demonstrates that the suggested model corresponded well with the actual reflex.