• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.470-473
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• 2021

본 연구에서는 인공 관절치환술 시 삽입되는 라이너의 잔존 두께 측정과 비구컵과의 결합 상태를 판별 할 수 있는 생체 삽입형 보철물 두께 측정 시스템 개발을 위한 생체 삽입형 초음파 변환자의 개발, 잔존 두께측정 알고리즘 및 최적화된 초음파 운용 방법에 대한 연구를 진행했다. 세부적으로, 비슷한 민감도와 대역폭을 갖는 8MHz 와 20MHz의 중심주파수를 갖는 초음파 변환자를 제작하여 상용 폴리에틸렌 재질의 인공 고관절 라이너의 다양한 두께를 측정함으로써 신호대잡음비와 축방향 해상도 비교 분석을 진행하여 체내 초음파 운용 방식 최적화 연구를 진행하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권5호
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• pp.401-410
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• 2003

본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 대퇴골 전자간 골절 치료에 대한 다양한 수술기법을 골밀도 변화에 따라 생체역학적으로 분석하여 이를 평가하고자 한다. 이에 구현된 모델들은 압박 고관절 나사만을 이용하여 시술한 모델 (Type I), 삽입된 압박 고관절 나사 주위에 시멘트 영역을 확보한 뒤 골 시멘트로 보강하는 시술을 구현한 모델 (Type II),대학교추가의 골소실이 없이 시멘트를 가압하여 주입하는 시술을 구현한 모델 (TypeIII)의 3가지 형태로 구현하였다. 시술 상황에 따라 골절부위와 삽입물의 경계면 주위에 접촉요소를 사용하기 위해 적절한 마찰계수를 설정하였으며, 골다공증 정도 (Singh Indices, II∼V)에 따라 대퇴골의 물성치를 적절하게 적용시켰다. 각 모델에 있어 골밀도 변화에 따른 수술기법의 차이를 분석하기 위하여 다음과 같은 인자를 분석하였다 : (a) 대퇴골두 내에서의 von Mises 응력 부피비, (b) 대퇴골두 망상골과 인공 삽입물내에서의 최대 von Mises 응력 (PVMS), (c) 대퇴골두 내에서의 최대 von Mises 변형률 (MVMS), (d) 골절 부위와 인공 삽입물 주위에서의 미세운동량. 수술기법 중 Type III가 대퇴골두 내에서 골밀도 변화에 상관없이 가장 낮은 PVMS, MVMS 수치를 보여 가장 효율적인 결과를 나타내었다. 이는 기존 시술법 (Type I,II)에 비해 내고정 실패 가능성이 가장 적을 것으로 예측되었다. 특히, 골밀도가 낮을 때에는 Type III의 수술 효과가 더욱 커지는 것으로 나타났다. 또한, 삽입물 주위에서 미세운동량을 분석한 결과, Type III의 수치가 다른 시술법들의 15∼20%로 나타나 시멘트를 가 압하여 보강하는 시술법이 삽입물 주위의 미세운동을 억제하는데 있어 가장 효과적이다는 것을 증명하는 것이다. 이러한 결과로부터, 압박 고관절 나사를 이용한 대퇴골두 전자간 골절 치료에 있어 골 시멘트를 가압하여 보강하는 방법이 골밀도가 낮은 환자에 있어 인공삽입물의 내고정 및 골유합에 가장 큰 효과를 보일 것으로 사료된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-44
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• 1999

인공 슬관절에 사용되는 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-high molecular weight polyethylene : UHMWPE)의 마모는 삽입물의 수명을 결정하는 주요 요인으로 작용한다. UHMWPE의 마모로 입자가 발생하여 조직반응을 일으키고 이에 따른 일련의 반응으로 골용해가 일어나 인공관절의 실패의 원인으로 작용한다. 여러 보고들에 의하면 관절 운동시 발생하는 접촉응력은 UHMWPE의 마모에 영향을 미치는 주요한 인자 중 하나로 알려져 있다. 그러나 이러한 보고들은 관절 접촉면에서의 접촉 조건만을 고려했고 UHMWPE 삽입물을 지지하고 있는 금속 지지판과의 접촉면에서의 접촉 조건은 고려하지 않았다. 본 연구에서는 이러한 접촉 조건들을 고려하여 UHMWPE의 모양, 두께, 마찰, 굴곡 정도 그리고 구성 요소들에 대한 UHMWPE 표면과 내부에서의 응력해석을 통해 이들 변수가 UHMWPE의 마모현상에 미치는 영향을 알아보았다. UHMWPE의 모양에 따른 관절의 일치정도(conformity)에 대한 영향의 경우, 일치정도가 높은 모델이 응력을 줄여줄 수 있는 유형으로 나타났으며, 금속 지지판과의 접촉면에서 접촉조건을 준 경우가 완전히 결합된 것으로 가정한 경우보다 UHMWPE 내부에서의 최대 응력이 1-2mm 더 아래에서 나타났다. 또한 UHMWPE로만 된 유형이 금속 지지판이 있는 유형보다 낮은 응력분포를 보여줌으로써 높은 응력으로 인한 UHMWPE의 마모와 균열을 줄이기 위해서는 UHMWPE로만 된 유형의 삽입물의 사용이 좋을 것으로 사료되었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권6호
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• pp.455-464
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• 2004

현재 인공고관절 전치환 수술 과정의 높은 난이도 때문에 숙련된 의사의 경험에 상당히 의존하고 있는 실정이다. 비구컵과 대퇴 임플란트의 위치 선정은 수술의 성공 여부와 밀접한 관계가 있지만 아직까지는 의사의 눈대중에 의해 이루어지는 경우가 많다. 이러한 이유로 인하여 인공삽입물(비구컵, 대퇴시스템) 삽입의 정확성이 낮아서 재치환술을 해야 하는 경우가 자주 발생한다. 본 연구에서는 환자 골반골(pelvis)과 대퇴골(femur)의 3차원적인 고유 기하학적 정보를 이용하는 모사 시술을 통하여 비구컵과 대퇴 임플란트의 정확한 위치를 선정하는 방법을 결정하였다. 이를 위하여 우선 비구컵의 위치 변화에 따른 대퇴 전염각 및 대퇴 경간각의 변화 양상을 살펴보았고 또한 대퇴 임플란트의 삽입 위치에 따른 대퇴스템 경부 길이 및 대퇴스템각의 변화 양상을 조사하였다. 본 연구에서 다양한 모사 시술을 통한 기하학적 정보의 분석 결과 비구컵과 대퇴 임플란트의 정확한 위치 선정이 가능함을 확인하였다. 본 연구의 모사 시술 방법을 이용하여 의사가 인공고관절 수술을 선행한다면 수술의 정확도와 숙련도를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제30권2호
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• pp.131-136
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• 2001

목적 : 최근 척추 수술에 나사못을 사용하는 빈도와 범위가 넓어 지고 있는데 때로 수술 중 한번 삽입하였던 나사못을 다시 사용하는 경우가 있다. 인체 골과 타이타늄의 탄성계수가 크게 차이 나지만 반복 삽입 과정에서 나사못의 이가 손상될 가능성이 있다. 저자들은 나사못의 반복 삽입이 나사못의 인출 저항에 미치는 영향을 조사하였다. 방법 : 각각 6개의 세가지 다른 종류 cortical lateral mass screw, cancellous lateral mass screw and cervical vertebral body screw의 나사못을 시험하였다. 나사못을 인체의 골과 비슷한 밀도의 인공합성골에 삽입하였으며 삽입 중 삽입력을 측정하였고 그 후 Instron(Model TT-D, Canton, MA)을 이용하여 2.4mm의 속도로 인출하여 인장항력을 digital oscilloscope에 기록하였다. 위의 과정을 3회 반복하여 기록한 뒤 나사못을 광학 현미경으로 확대하여 관찰하였다. 결과 : cortical lateral mass screws의 평균 인장항력(1회인장 시험 $185.66N{\pm}42.60$, 2회 인장시험 $167.10N{\pm}27.01$, 3회인장 시험 $162.52N{\pm}23.83$ : p=0.03)과 cervical vertebral body screws ($386.0N{\pm}24.1$, $360.2N{\pm}17.5$ and $330.9N{\pm}16.7$ : p=0.0024)은 반복하여 삽입, 인장 검사 할 때 마다 감소하였으나 cancellous lateral mass screws의 평균 인장항력($194.00N{\pm}36.47$, $219.24N{\pm}26.58$ and $199.49N{\pm}36.63$ : p=0.24)은 감소하지 않았다. 전자현미경 소견에서 나사이의 끝이 무디어지고 표면이 문드러진 것을 관찰할 수 있었다. 결론 : 일부 나사못을 반복하여 삽입한 후 나사못의 인장항력이 감소되었으므로 수술중 여러번 삽입하였던 나사못은 최종 구조물에 사용되지 않아야 한다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제41권6호
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• pp.695-702
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• 2008

배경: 심장 판막 수술에서 조직판막 혹은 기계판막의 선택은 중요한 문제이고, 조직판막의 내구성이 그 결정에 주요한 역할을 한다. 본 연구는 승모판에서 조직판막 이식 후 중기 결과를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 1989년 7월부터 2007년 8월까지 조직판막을 이용하여 승모판 치환술을 받은 모든 환자를 대상으로 하였다. 216명의 환자에서 236예의 수술을 시행하였으며 평균 연령은 $63{\pm}15$세, 남녀 비는 1 : 3이었다. 술 후 총 추적 관찰 기간은 760.2 patient-years, 평균 추적 관찰 기간은 $41.9{\pm}40.7$개월 ($0{\sim}212$개월)이었고, 외래 경과 기록과 의무 기록을 통해 후향적으로 분석하였다. 결과: 조기 사망은 18명(8.3%)이었고, 13명은 승모판 치환술과 다른 동반 수술을 같이 시행한 경우였다. 5년, 8년에서 생존율은 각각 $79.9{\pm}3.5%$, $65.5{\pm}5.5%$이었으며, 구조적 판막 손상으로부터의 5년, 8년 회피율(freedom from structural valve deterioration, SVD)은 각각 $96.2{\pm}2.2%$, $85.9{\pm}5.3%$이었다. 재수술의 5년, 8년 회피율(freedom from Reoperation)은 $96.0{\pm}1.7%$$, $90.4{\pm}4.2%$, 구조적 판막 손상으로 인한 재수술의 회피율(freedom from Reoperation for, SVD)은 $98.1{\pm}1.2%$$, $92.3{\pm}4.1%$이었다. 수술 전 위험인자의 다변량 분석에서 작은 판막(Valve size 25 and 27 mm)을 사용한 경우가 재수술의 유의한 위험 인자였으며, 중등도 이상의 좌심실 기능부전(Left ventricle ejection fraction, LVEF < 40%)은 구조적 판막 손상과 사망률의 유의한 위험인자였다. 결론: 승모판의 조직판막 치환술에서 생존율과 재수술의 회피율은 만족할 만한 중기 성적을 보여주나, 구조적 판막 손상의 회피율은 비교적 낮은 성적을 보였다. 수술 후 8년을 전후해서 급격한 손상의 진행을 보이므로, 8년을 기준으로 해서 잦은 경과 관찰과 심초음파 검사는 판막 손상의 조기 발견에 도움이 될 것이며, 더 많은 환자 수에서 보다 장기적인 연구가 필요할 것이다.

• 대한정형외과스포츠의학회지
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• 제2권2호
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• pp.168-175
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• 2003

근위 상완골 골절은 골절의 형태에 따라 크게 관절편 또는 해부학적 경부, 대 결절, 소 결절, 상완골 간부 또는 외과적 경부의 4개의 골절편으로 나눌 수 있다. 현재 널리 사용되고 있는 Neer의 근위 상완골 골절의 분류는 골절선에 의해 골절편을 나누는 분류가 아니며, 1 cm이상전이나 45$^{\circ}$ 이상의 각형성 이 있는 경 우를 전 이 골절편으로 생각하였다. 골절에 대한 관혈적 정 복 및 내고정술의 일차적 적응증은 골다공증이 없는 젊은 환자에서 발생된 튼튼한 내고정물을 시행할 수 있는 삼분 골절로 만족할 만한 결과를 위해 술후 오랜 기간동안 시행할 재활치료에 잘견딜수 있는 활동력 이 좋은 환자여야 한다. 수술적 치료의 절대적 적응증은 개방성 골절 ,혈관이 나 신경 손상이 동반될 때 , 정복이 불가능한 골절 탈구등이다. 반대로 환자가 골다공증이 심하거나, 근위 상완 골절편의 분쇄정도가 심하며 , 튼튼한 내고정을 시행할 가능성 이 희박한 나이가 많은 경 우에는 관혈적 정복 및 내고정술보다 일차적 인공삽입물을 이 용한 관절성형 술을 시행한 후 조기 재활 치료를 시행하는 것을 고려할 수 있다. 상완골 근위부 골절의 수술적 요법에는 다양한 수술 기법과 이에 따른 여러 합병증이 발생할 수 있으며 지속적 이고 체계적 인 재활 치 료가 꼭 필요하다. 여러 수술 기 법 중 관혈적 정복 및 장력 대 강선 기법을 시행할 때 만족할 만한 결과를 얻 을 수 있다. 이 방법 은 수술적 기법이 어렵지 않고, 골에 대한 고정과 함께 회전근 개의 건부착 부위에 대한 봉합을 추가할 수 있으나 역시 여러 가지 합병증이 있으므로 골절의 양상이 나 환자의 상태 ,환자의 활동력 등을 고려하여 치료 방법을 결정하여야 할것으로 사료된다.EX>46N으로, 슬개건-티타늄 간섭나사군이평균 1067.4$\pm$145N에서평균 601.8$\pm$134N으로, 슬개건-생체흡수성간섭나사군이평균 987.1$\pm$168N에서588.7$\pm$124N으로각각40$\%$, 39$\%$, 50$\%$, 24$\%$, 44$\%$, 40$\%$가감소하였다. 결론: 수술후초기고정력은슬괵건을LA나사(R) 또는Semifix(R)로고정하는방법과슬개건을티타늄및생체흡수성간섭나사로고정하는방법등이우수하였으며, 슬괵건을생체흡수성간섭나사나Endobutton(R)으로 고정하는 방법 등은고정력이 상대적으로매우약함을 알수있었다. 최대인장력은단순인장검사로는이상의대퇴골측고정방법의고정력이초기부하를견뎌내는데충분하다고생각되었으나주기성부하실험후현저히감소되어충분한초기안정성을제공하지못함을알수있었다.를 나타내었다. 또한 3m깊이에서의 측방 선량분포에서 Spoiler의 거리변화(6, 10cm)는 심부선량의 변화에 영향을 주지 않는 것으로 확인할 수 있었다. 그리고 위의 실험측정치를 치료계획 시스템에 입력하여 선량분포를 확인한 결과 Spoiler를 사용하는 경우 OPEN에 비해 선량분포 영역을 표면으로 끌어 올릴 수 있으며 Bolus 보다 피부 보호효과는 어느 정도 유지가 되는 것을 보여주었다. 4.결론 이와 같이 Spoiler는 Bolus와 비교하여 6MV 광자선의 build up 영역을 표면으로 증가시키는 동시에 Skin Sparing(피부보호)효과를 유지할 수 있으며 두경부암의 치료에서 Spoiler의 사용이 가능한 조건으로는 조사면이

• Journal of Chest Surgery
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• 제42권2호
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• pp.165-174
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• 2009

배경: 심장 수술의 발전과 함께 자기 조직이 아닌 다른 인공 보철편의 필요가 늘어나 그에 따른 다양한 대체제가 연구 개발, 이용되고 있다. 본 연구는 더 나은 인공 조직보철편의 개발을 위해 이종이식 판막(돼지)과 심낭(돼지, 소)을 고정액에 따른 조직의 물리적 성질의 변화와 장력의 관계, 탄력도 변화, 열성 안정성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 이종이식 판막과 심낭을 처리하지 않은 그룹(fresh), glutaraldehyde (GA)로 고정한 그룹, glutaraldehyde (GA)에 ethanol 등과 같은 용매(solvent)를 첨가하여 고정한 그룹 세 그룹으로 나누어 검사하였다. 1) 각각의 군을 물리적 활성도 검사를 시행하였다. 2) 각 군별로 이종이식편의 일방향성 장력과 탄력도를 검사 비교하였다. 3) 소 심낭과 돼지 심낭을 각군 간에 열성 안정성 검사를 시행하였다. 결과: 1) 물리적 활성도 검사에서 촉진시 유의한 차이가 없었고, 봉합과, 신장도면에서 저농도 GA에 비해 GA+용매 처리군이 좀더 단단하게 느껴졌다. 2) 일반적으로 돼지의 대동맥, 폐동맥 판막의 원주방향 일방향성 장력과 탄력도는 아무것도 처리하지 않은 것보다 GA 혹은 GA+용매 처리 시 나아졌고, GA 혹은 GA+용매로 처리한 것 간에는 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 소와 돼지의 심낭의 경우에도 GA 혹은 GA+용매로 처리한 것 간에는 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 3) 각 실험과 군간에 GA 농도별로 비교 시 모든 군에서 그렇지는 않았지만, 고농도로 GA로 처리한 군(돼지의 폐동맥 판막, 돼지 심낭)에서 탄력도가 더 증가하는 경향이었다. 4) 소와 돼지 심낭 절편의 열 안정성 검사에서 GA 처리군과 GA+용매로 처리군간에 급격 수축 시점이 $80^{\circ}C$로 서로 차이가 없었다(소 심낭: p=0.057, 돼지 심낭: p=0.227). 결론: 이종 이식 보철편의 GA 고정 시 용매의 첨가는 압력-장력, 압력-탄력도, 열성 안정성 등 물리적 손실은 가져오지 않는 것으로 생각되며, 계속해서 더 나은 이식 보철 편 개발을 위한 여러 기능성 용매의 사용이나 세정 액의 연구개발이 필요하다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제43권1호
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• pp.1-10
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• 2010

배경: 심장 혈관계 수술에서 인공 조직 보철편은 주로 소나 돼지 판막, 심낭의 글루타알데하이드 고정 방법을 사용하고 있으나 중장기적으로 이식편의 석회화 및 물리-기계적인 결함이 문제시 되고 있다. 이 중 본 연구에서는 소의 심낭에 글루타알데하이드 고정, 용매, 무세포화, 항독성화 처리가 조직의 물리-기계적 장력 및 신장도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 아무런 처리를 하지 않은 신선한 소의 심낭과 여러 방법의 글루타알데하이드 고정 및 용매 첨가 그룹, 무세포화 그룹, 항독성화 처리 그룹 등으로 나누어 각 조직의 물리-기계적 장력 및 신장도 검사를 시행하였다. 심낭을 30도 각도로 달리하여 얻어낸 6가지 방향에 대하여 폭 5 mm에 대한 인장 강도를 구하여 장력을 측정하였고, 양방향으로 늘려 끊어지는 시점에서의 길이를 측정하여 늘어난 정도를 구하여 신장도를 측정하였다. 결과: 1) 상용 농도의 글루타알데하이드 고정시 장력이 감소하며(n=83, $MPa=11.47{\pm}5.40$, p=0.006) 용매를 첨가하였을 때 장력의 변화는 관찰되지 않았다. 신장도는 글루타알데하이드 고정시 늘어났으며(n=83, strain $(%)=24.55{\pm}9.81$, p=0.00), 용매 첨가시 신장도의 변화는 관찰되지 않았다. 2) 무세포화 처리시 대부분의 장력은 감소하는 경향을 보였으며(p>0.05) 장기간 저농도 용액 처리, 고농도의 세정용매 처리시 장력의 감소가 통계적으로 유의했으며(p=0.01, p=0.00), 신장도는 늘어나는 경향을 보였다. 3) 항독성화 처리 시 장력 및 신장도에 유의한 차이를 보이지 않았다. 결론: 소의 심낭에 글루타알데하이드 고정, 용매, 항독성화 처리 후에는 장력 손실이 관찰되지 않으며 신장도는 증가하는 경향을 보였다. 무세포화에 따른 장력의 손실이 뚜렷하였으나 저 농도 세정제 사용과 고농도 용액처리를 보강한 무세포화 처리에서는 장력의 손실이 향상되었다. 계속해서 더 나은 이식 보철편개발을 위한 다양한 용매의 연구 개발이 필요하다.