• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1139-1145
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• 2014

인체 골격의 모델생성과 형상변동을 파악하는 것은 생체역학의 응용분야에서 중요한 부분을 차지한다. 본 논문에서는 3 차원 대퇴골 모델의 데이터베이스로부터 대퇴골의 형상변동을 통계적으로 분석하고, 추출된 주요 파라미터를 사용하여 대퇴골의 형상을 직관적으로 모델링 할 수 있는 방법을 제안한다. 이를 위해서 먼저 통계적 기법 중에 하나인 주성분 분석(PCA)을 이용하여 대퇴골의 형상변동을 파악하였다. 주성분 분석을 수행하기 위해서는 3 차원 대퇴골 모델 간에 토폴로지(Topology)의 일치가 필요하다. 따라서 대퇴골의 형상에 해부학적 기준점(Landmark)을 정의하여 템플릿 모델이 대상 대퇴골 모델로 변형되기 위한 방향을 결정한 후 곡면 피팅(Surface fitting)을 수행하였다. 다음으로 주성분 분석을 통해 도출된 주성분과 대퇴골의 형상을 대표할 수 있는 해부학적 파라미터와의 상관관계를 정의하였다. 마지막으로 해부학적 파라미터로 대퇴골 모델의 생성 및 형상변동을 가시화 할 수 있는 프로그램을 개발하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권5호
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• pp.459-465
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• 2011

대퇴골 근위부의 기하학적 형상은 대퇴골 경부 골절과 중요한 상관관계를 가지고 있는 것으로 보고되고 있다. 기존의 연구에서는 인장실험법과 유한요소해석법을 이용하여 상관관계를 분석해왔다. 그러나 이 방법들은 인체의 미리 정의된 대퇴골 형상을 변경할 수 없고, 다수의 시험편들을 확보하기 어렵기 때문에 다양한 시험편과 모델을 적용할 수 없다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 대퇴골 골절 해석에 폭넓게 사용할 수 있도록 매개변수로 기하학적 형상 변형이 가능한 대퇴골 모델을 이용하여 대퇴골 골절과 형상 매개변수의 관계를 분석하였다. 이 관계를 분석하기 위하여 4가지 주요 매개변수(대퇴골두 직경, 대퇴경부 직경, 대퇴경두간 길이, 대퇴경간각)를 이용하여 다양한 해석 모델을 생성하여 유한요소해석을 수행하였다. 이 후 대퇴골두에서의 반력(reaction force)과 경부에서의 응력 분포(stress distribution)를 분석함으로써 유한요 소해석을 수행하였고, 대퇴경부 직경이 대퇴골 경부 골절에 가장 큰 영향을 미치고 대퇴골두 직경이 가장 작은 영향을 미치는 결과가 나타났다.

• Composites Research
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• 제24권3호
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• pp.6-11
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• 2011

본 논문은 복잡한 형상으로 드레이핑 성행된 직물 복합재료 구조의 국부적 물성 변화 및 재료거동 예측을 위한 방법을 제시하였다. 제안된 방법을 적용하기 위해 대퇴골 골 간단 부 골절치료용 고정판을 대상으로 선정하였다. 드레이핑 공정 종 발생하는 재료의 거시적/미시적 변형에 의한 국부적 재료물성 변화를 다양한 실험을 통해 검증하고, 그 결과를 복잡한 형상을 가지는 고정판의 정적/피로 거동 예측에 활용하였다. 본 논문은 복잡한 형상을 가지는 복합재료 구조물의 설계 및 성능평가에 유용한 정보와 해석방법을 제시할 것으로 기대된다.

• 정보과학회 논문지
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• 제43권8호
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• pp.869-877
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• 2016

본 논문에서는 무릎 MR 영상에서 다중 아틀라스 기반 지역적 가중투표를 이용한 대퇴부 연골 자동 분할 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 다음의 두 단계로 구성된다. 첫째, 대퇴부 연골이 대퇴골에 붙어 있다는 형상정보를 이용하기 위해 볼륨 및 객체 정합 기반의 지역적 가중투표와 협대역 영역확장을 통해 대퇴골을 분할한다. 둘째, 대퇴골의 객체 기반 어파인 변환을 대퇴부 연골 정합에 적용한 후, 다중 아틀라스 형상 기반의 지역적 가중투표를 통해 대퇴부 연골을 분할한다. 제안 방법의 성능을 평가하기 위해 다수투표 기법, 밝기값 기반 지역적 가중투표 기법과 제안 방법의 분할 결과를 전문가에 의한 수동 분할 결과와 비교한다. 실험 결과 제안 방법이 주변 유사 밝기값 영역으로의 누출을 방지하여 분할 정확도가 향상되었음을 보여준다.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1996년도 추계학술대회
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• pp.347-348
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• 1996

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제6권2호
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• pp.111-125
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• 1995

뼈는 주변 여건에 따라 뼈의 재질 및 형상이 변하는 일종의 동적 구조물로서, 보철물이 부착되면 뼈의 응력상태가 다라져 새로이 골재형성을 하게 된다. 특히, 골절판 부착시 뼈의 접촉은 촉진되나, 그 부위의 응력 변화에 의하여 골절판과 부착된 부분의 뼈는 오히려 약화되는 골다공증 현상을 야기하기도 한다. 본 연구에서는 뼈의 응력변화와 골재형성의 관계를 3차원 유한 요소법을 이용하여 관련시키고자 한다. 이는, 새로이 설계된 골절판 또는 어떤 보철물이, 비록 그 자체의 생체 적합성 및 충분한 강도를 갖게 되더라도 골재형성에 미치는 영향을 판단할 근거가 요구된다고 사료되기 때문이다. 그래서, 현 사용되는 골절판을 인체 대퇴골에 부착된 3차원 유한 요소 모델을 제작하여, 응력 차이법에 의한 골재형성의 경향을 조사하고, 그 경향을 기존 동물 실험결과와 비교 검토하여, 본 연구의 타당성을 평가하여 보철설계의 역학적 기초를 확립하고자 한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.51-54
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• 2009

본 논문에서는 MLS기반 유한요소에 대한 개략적인 현재 개발상황과 향후 예상할 수 있는 응용분야에 대한 제안을 하였다. 이동최소제곱근사를 이용하여 형상함수를 생성하는 MLS기반 유한요소는, 요소의 경계에서 기존 유한요소의 성질-크로네커 델타 조건-을 가지면서도 기존 요소가 갖지 못했던 임의의 절점추가가 자유롭다는 장점이 있어 다양한 변절점요소로의 개발이 이루어져왔다. 선형 또는 이차형상함수를 갖는 2차원 변절점요소 뿐 아니라, 균열선단과 균열면을 포함하고 있는 2차원 균열요소와 3차원에서의 제한적인 변절점요소 등이 개발되어 다양한 불연속성 문제에 적용 가능함이 입증되었다. 이러한 MLS기반 유한요소는 향후 2차원 변절점 3각요소, 2차원 삼각균열요소, 변절점 쉘요소, 균열 쉘요소, 마칭큐브알고리즘에 적합한 3차원 변절점요소로의 개발이 가능할 것으로 예상되며, 본 논문에서는 3차원 변절점요소를 이용한 복잡한 요소망 생성에 대한 예제로 대퇴골의 요소망 생성을 보였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권3호
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• pp.279-283
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• 2000

After ACL reconstruction. abrasion or wear of graft appeared frequently because of contact stresses between femoral tunnel and ACL. To minimize these problems. optimal shape of femoral tunnel is necessary. In this study. we evaluate friction force by degree of wear due to abrasion of soft tissue and develop 3-dimensional FEM model using ANSYS 5.5.1 version to analyze stress growths between femoral tunnel and ACL, We conclude that femoral tunnel angle must be slacked parallel to tunnel direction to minimize contact stress.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권2호
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• pp.155-164
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• 1999

본 논문에서는 화상 신호처리 및 컴퓨터 그래픽스 요소기술을 이용하여, 컴퓨터 상에서 인공고관절의 시술절차를 적용해 보기 위한 Simulated Implantation System (이하 SIS)을 소개한다 SIS는 일련의 자동화된 절차에 따라, 골반(pelvis)과의 접촉이 이루어지는 대퇴골의 상단부위인 고관절(femoral head)을 대체하는 과정을 3차원적으로 가상 수행할 수 있으며, 환자의 고관절과 인공고관절간의 정합정도를 수치적으로 해석할 수 있는 기능을 궁극적 목표로 하게 된다. 이를 위해 필수적으로 필요한 CT-Image를 이용한 고관절 영상의 3차원 재구성, 그리고 projection image글 이용한 인공고관절의 3차원 표현기법에 대해 논의하고, 각각에 대응되는 결과물들을 분석해봄으로써 현재 의공학 분야에서 절실히 요구되고 있는, 영상신호처리와 컴퓨터그래픽스를 이용한 SIS의 prototype에 대한 모습을 제시해 보고자 한다

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.335-341
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• 2009

본 논문에서는 MLS기반 유한요소에 대한 현재 개발상황에 대한 개관과 향후 예상할 수 있는 응용분야에 대한 제안을 하였다. 이동최소제곱근사를 이용하여 형상함수를 생성하는 MLS기반 유한요소는, 요소의 경계에서 기존 유한요소의 성질-크로네커 델타 조건-을 가지면서도 기존 요소가 갖지 못했던 임의의 절점 추가가 자유롭다는 장점이 있어 다양한 변절점 요소로의 개발이 이루어져 왔다. 선형 또는 이차형상함수를 갖는 2차원 변절점요소 뿐 아니라, 균열선단과 균열면을 포함하고 있는 2차원 균열요소와 3차원에서의 제한적인 변절점요소 등이 개발되어 다양한 불연속성 문제에 적용 가능함이 입증되었다. 이러한 MLS기반 유한요소는 향후 2차원 변절점 3각요소, 2차원 삼각균열요소, 변절점 쉘요소, 균열 쉘요소, 마칭큐브알고리즘에 적합한 3차원 다면체요소로의 개발이 가능할 것으로 예상되며, 본 논문에서는 그 일례로 3차원 다면체요소를 이용한 대퇴골의 요소망 생성을 보였다.