• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.17.2-17.2
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• 2011

모든 생물은 늙어가면서 그 생물체를 이루고 있는 생체조직들이 낡게 되고 약해지기 마련이며, 이외에도 자동차 사고 등 재해에 의해 생체 장기의 손상을 가져올 수도 있다. 또한 인간의 평균수명 연장과 함께 소득 수준이 높아지고 또한 'quality of life'를 추구하는 고령화 시대로 접어듦에 따라, 인공골, 인공치아 또는 인공 고/슬관절 등의 골조직 대체재료의 수요가 빠르게 증가하고 있다. 이와 같은 골조직 대체, 즉 골이식은 크게 자기골 이식(autografting), 동종이식(allografing), 인공재료(man-made materials)의 이식으로 구분된다. 현재 대체물질의 약 58%를 차지하고 있는 자기골 이식의 경우, 거부면역 반응이 없어 임상성공율이 80%에 달한다는 장점을 가지고 있으나, 비용이 비싸고 감염과 통증의 위험이 있다. 또한 시신으로부터 골을 이식하는 동종이식의 경우 대체물질의 약 34%를 차지하고 있는데, 성공률이 떨어지고 질병 감염의 위험이 있는 단점이 있다. 이외에 약 8%를 차지하고 있는 인공재료 이식의 경우, 파단, 독성반응, 마모, 골조직의 remodeling 등이 일어나는 단점이 있으나, 앞에서 언급한 바와 같이 그 필요성이 급격히 증가함에 따라 보다 나은 치료법과 골이식 대체물질의 개발에 많은 노력이 경주되고 있다. 2003년 6월 미국 Financial Times에 의하면, 인체내 식립형 생체재료의 세계시장 규모는 약 650억 달러에 이르며, 매년 200% 이상씩 신장하고 있다고 한다. 따라서 세계 각국의 의학, 약학, 임상학, 생명과학, 공학 등의 관련 연구 분야에서는 이 수요를 충족시키기 위한 활발한 연구활동을 펼치고 있다. 한편 인체내 식립용 임플란트의 국내 시장규모는 치과 임플란트의 경우 2006년 현재 2000억원 규모로, 정형외과, 악안면 성형외과, 이비인후과를 포함하면 소위 'bone-anchored metal implant' 영역의 시장 규모는 4~5조원에 이를 것으로 추산 되고 있다. 또한 소비 신장률 10~15%를 감안하면 향후 시장 규모는 폭발적으로 증가될 것으로 예상된다. 이에 발맞추어, 최근 들어 선진국은 물론, 국내에서도 인체내 식립을 목적으로 하는 생체재료에 관한 연구개발이 활발히 진행되고 있으며, 일부는 실용화 단계에 진입하고 있다. 본 강연에서는 금속 임플란트의 시장현황과 앞으로의 추세에 대하여 조망하고, Ti 임플란트를 중심으로 이의 생체활성을 부여하는 표면개질 필요성 및 최근의 연구개발 동행에 대해 소개하고자 한다.

• 대한관절경학회지
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• 제16권2호
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• pp.153-159
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• 2012

목적: 본 연구의 목적은 슬관절 내측 반월상 연골판 후방 부착부 파열 환자에 대해 관절경적 견인 봉합술을 시행한 후 임상적 및 방사선학적 5년 추시 결과를 보고하고자 한다. 대상 및 방법: 2001년 1월부터 2005년 5월까지 본원에서 내측 반월상 연골판 후방 부착부 파열로 진단받고 관절경적 견인 봉합술을 시행한 환자 중 5년 이상 추적 관찰이 가능하였던 30예를 대상으로 하였다. 평균 추시 기간은 76개월(60-90개월)이었다. 임상적 결과는 Lysholm knee score로 확인하였고 방사선학적 결과는 단순 방사선 사진을 이용한 Kellgren-Lawrence 분류를 이용하였으며, 전예에서 2차 관절경 수술을 시행하였다. 외상, 비만, 내반 변형 및 수술 시기 등과 임상적 결과를 비교 분석하였다. 결과: 임상적 결과는 수술 전 Lysholm knee score 평균 55점에서 5년 추시 시 평균 86점으로 호전을 보였고, 방사선학적 추시 검사 결과 23예에서 관절 간격의 유지 및 호전 소견 보였으며, 7예에서 관절 간격이 감소되는 등의 퇴행성 변화가 있었고, 그 중 1예에서 골 관절염의 진행 소견으로 추후 인공 관절 치환술을 시행하였다. 결론: 관절경적 견인 봉합술을 시행하여 최소 5년 추시에서 27예(90%)에서 양호 이상의 좋은 결과를 얻었으며 내반 각도가 클수록 임상적으로 호전되는 정도는 유의하게 낮았다.

• 한국자기학회지
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• 제26권6호
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• pp.219-225
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• 2016

퇴행성 슬관절 연골 질환의 평가를 위하여 지방 신호 억제 3D SPGR 기법과 지방 신호 억제 3D $T2^*$ weighted 기법을 이용하여 자기공명영상을 획득하였다. 정량적 평가를 위해서 슬관절 연골을 내측대퇴연골(medial femoral cartilage, MFC), 내측경골연골(medial tibial cartilage, MTC), 외측대퇴연골(lateral femoral cartilage, LFC), 외측경골연골(lateral femoral cartilage, LFC), 슬개연골(patella cartilage, Pat) 구역으로 분류하여 관심영역을 설정한 후 각각의 신호강도, 신호 대 잡음비, 대조도 대 잡음비를 측정하였다. 측정된 값은 Mann-Whitney U-검정을 이용 두 기법간의 통계적 유의성을 검증하였다. 정성적 평가를 위해서 각각의 영상을 2명의 영상의학의가 관찰한 후 영상 내 인공음영, 연골의 경계, 조직 간 대조도, 병소의 묘사정도를 4점 척도(1점: 나쁨, 2점: 적당함, 3점: 좋음, 4점: 매우 좋음)로 평가하고, 그 결과를 바탕으로 Kappa-value 검정을 통해 통계적 유의성을 검증하였다. 영상획득에 사용된 장비는 3.0T MR system과 HD T/R 8ch knee array coil을 사용하였다. 정량적 분석결과, SNR 측정값을 토대로 한 두 기법 간의 통계적 유의성 검증 결과 MFC, LFC, LTC, Pat에서는 통계적으로 유의한 결과(p < 0.05)를 보였으나, MTC에서는 유의하지 않은 결과(p > 0.05)를 보였다. CNR 측정값의 통계적 유의성 검증 결과 MFC, LFC, Pat에서는 통계적으로 유의한 결과(p < 0.05)를 보였으나, MTC, LTC에서는 유의하지 않은 결과(p > 0.05)를 보였다. 정성적 분석결과, 영상의 평가항목별 결과 값의 평균을 비교해 보면 3D $T2^*$ weighted 영상에서 조금 높은 결과를 보였고, Kappa-value test를 이용한 두 관찰자간의 일치성 검증에서는 모든 평가항목에서 통계적으로 의미 있는 결과(p < 0.05)를 보였다. 결론적으로 3D $T2^*$ weighted 영상 기법은 3D SPGR 영상기법과의 비교에서 슬관절 연골의 묘사와 주변 조직 간의 대조도 및 병소의 묘사 등 영상의 평가에서 동등 및 그 이상의 진단적 가치를 낼 수 있다.

• 대한정형외과학회지
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• 제56권2호
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• pp.103-116
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• 2021

삼차원(three-dimensional, 3D) 프린팅의 사용은 점차 보편화되고 있으며 정형외과 영역에서도 그 활용이 늘어나고 있다. 현재 정형외과에서 3D 프린팅 기술을 사용하는 방법은 크게 네 가지로 첫째, 3D 프린팅 모델을 이용한 수술 계획 수립 및 수술 시뮬레이션, 둘째, 환자 맞춤형 수술 기구, 셋째, 3D 적층 기법을 이용한 인공 삽입물의 생산, 넷째, 3D 프린팅으로 제작된 환자 맞춤형 삽입물이다. 3D 프린팅 기술을 사용할 수 있는 정형외과의 영역은 견관절, 척추, 고관절 및 골반, 슬관절, 족관절, 종양 분야 등으로, 각각의 영역마다 다루는 질환 및 특성이 다르기 때문에 3D 프린팅 기술을 사용하는 방법 역시 각각의 영역에 따라 약간의 차이가 있다. 하지만 모든 영역에서 3D 프린팅 기술을 이용하는 것은 수술의 효율을 높여 주고, 수술 시간을 단축시키며 수술 중 방사선 노출을 줄여 준다. 3D 프린팅 기술은 특히 복잡하고 어려운 질환이나 골절 환자의 치료에 큰 도움을 줄 수 있다. 따라서 정형외과 의사는 이러한 3D 프린팅 기술의 장점을 이해하고 임상에 최대한 적용하여 효율적인 환자의 치료가 이루어질 수 있도록 해야 한다.

• 보건행정학회지
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• 제34권1호
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• pp.78-86
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• 2024

연구배경: 본 연구를 통해 전문병원과 비전문병원에서 인공관절치환술(슬관절)을 받은 입원환자를 대상으로, 전문병원 지정 여부에 따른 입원환자의 의료이용을 비교하여 전문병원제도의 효과성을 파악하고자 한다. 방법: 본 연구는 2021-2022년 건강보험심사평가원(Health Insurance Review and Assessment Service) 요양급여비용 청구자료를 활용하였다. 종속변수는 입원환자의 의료이용으로, 건당 진료비와 재원일수를 선정하였다. 독립변수는 전문병원 지정 여부이며, 통제변수는 환자 단위 변수(연령, 성별, 보험자 유형, 수술 유형 및 Charlson comorbidity index)와 의료기관 단위 변수(설립 구분, 종별 구분, 소재지, 정형외과 의사 수 및 간호사 수)를 선정하였다. 결과: 건당 진료비와 전문병원 지정 여부 간 다중회귀분석 결과, 건당 진료비와 전문병원 지정 여부 간 통계적으로 유의미한 음(-)의 관계가 있었다. 이는 전문병원이 비전문병원에 비해 건당 진료비가 유의하게 낮다는 것을 의미하며, 전문병원과 비전문병원의 입원환자 간 의료이용 결과에 차이가 있음을 시사한다. 결론: 본 연구의 정책적 시사점은 다음과 같다. 첫째, 전문병원 지정기준의 완화가 필요하다. 본 연구결과, 전문병원이 비전문병원에 비해 건당 진료비가 유의하게 낮은 것으로 나타났다. 이러한 전문병원의 비용 효과성에도 불구하고 전문병원 지정에 대한 높은 진입장벽으로 인해 수도권 및 대도시 지역에 전문병원이 집중되어 있다. 전문병원의 지역불균형을 해소하기 위해 "준전문병원(가칭)"을 도입하는 등 비수도권 전문병원 지정기준을 완화한다면, 지역간 건강격차 해소 및 의료비 절감의 효과를 불러올 것으로 판단된다. 둘째, 병원 의료인력 규모의 적정성을 판단할 필요가 있다. 본 연구결과, 정형외과 의사 수 및 간호사 수에 따라 건당 진료비에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 병원 의료인력 적정 배분을 바탕으로 의료서비스의 비용 효과성을 극대화함으로써 의료비를 절감하는 효과를 불러올 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한골관절종양학회지
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• 제14권2호
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• pp.140-145
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• 2008

사지 구제술이 보편화된 후 슬 관절 주위 골육종 환자의 재건 방법은 술자의 선호도에따라 차이가 있을 수 있으나 비교적 표준화 되어 있다. 현재 주로 시행되는 사지 구제술 방법으로는 크게 인공관절 치환술, 동종골 이식술이 있다. 인공관절 치환술의 경우 매우 안정적이며 술후 기능적으로도 양호한 방법으로 알려져 있으나, 궁극적으로 파손에 의한 제거술 시행이 필수적인 단점이 있다. 장기적인 관점에서 볼때 이식골을 이용한 재건술은 큰 장점을 갖고 있다. 하지만, 동종골의 사용은 요구되는 크기와 모양을 쉽게 구하기 어렵다는 단점이 있으며, 자가골 이식술은 수술 절제연이 안전하고, 그 적응증이 확립된 경우에만 사용해야 한다는 단점을 갖고 있다. 사지 구제술에 있어 분절 절제법은 골간의 병변에 있어 그 유용성이 확립되어 있으나, 골간단의 병변에 있어서는 시행 적응증이 널리 알려져 있지 않다. 저자들은 17세 환자의 근위 경골 내측과에 국한적으로 발생한 골육종의 증례에서 내측과 절제만으로도 안전한 절제연을 얻을 수 있을 것으로 사료되어 내측과 절제술 및 저온 열처리 자가골 이식술을 시행하였다. 본 술식은 추가적인 성장이 예상되는 소아환자에게 시행하였을 경우, 추후 파손 발생시에도 반측 치환술로 치환 가능한 방법으로 생각되어 보고하는 바이다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제8권2호
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• pp.100-108
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• 2004

목적 : Trypsin으로 관절연골의 변성을 인공적으로 유도한 뒤 관절연골의 구성성분인 glycosaminoglycan(GAG)의 소실을 생화학적으로 정량분석하고 $Gd(DTPA)^{2-}$-(gadolinium diethylene triamine pentaacetic acid)조영증강, 그리고 T1, T2, rho 이완시간등과 어떤 상관관계가 있는지를 조사함으로써 관절연골의 초기 퇴행성 변화에 대해서 자기공명영상(MRI)으로 관찰이 가능한 지를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 적출된 3개의 돼지 슬개골에서 실험에 사용될 관절연골조각을 폭 8 mm, 길이 10 mm 크기의 관절연골조각을 3개 만들었다. 분광광흡수계(spectrophotometry)에서 dimethylmethylene blue를 이용한 chondroitin sulfate standard의 흡수도를 측정하여 GAG을 정량분석 하였다. 관절연골을 배양할 용액은 0.2 mg/ml trypsin, 1 mM $Gd(DTPA)^{2-}$ 첨가된 trypsin, 그리고 대조군용 인산염완충식염수(phosphate buffered saline, PBS)의 3가지를 준비하였다. 배양시간은 1시간에서 5시간까지는 매시간마다 배양하였고 24시간과 48시간까지 배양하였다. MRI촬영은 1시간에서 5시간까지만 매시간마다 배양후 시행하였다. 1.5T 기기에서 MRI촬영은 T1강조영상(TR/TE, 450/22)과 혼합에코기법(mixed echo sequence) (TR/TE, 760/21-168, 8 echoes)등을 시행하였다. 모든 촬영에서 영상영역은 50 mm, 절편두께는 2 mm, 그리고 매트릭스는 $256\times512$ 였다. MRI촬영자료에서 관절연골부위를 픽셀단위로 비교분석 하였다. 배양이 끝난 관절연골은 hematoxylin & eosin, toluidine blue, alcian blue, trichrome 염색 등을 시행하여 관찰하였다. 결과 : Dimethylmethylene blue를 이용한 GAG의 정량분석결과 배양시간증가에 따라 GAG의 농도가 비례적으로 증가하였다. $Gd(DTPA)^{2-}$ 첨가된 trypsin배양에서 관절연골의 T1 강조 영상에서의 신호강도는 trypsin 배양에 비하여 평균 $42.0\%$ 증가하였고 4시간과 5시간배양에서는 trypsin에서만 배양한 관절연골에 비하여 신호강도가 더욱 뚜렷하게 증가되었다 (p<0.05). 관절연골의 T1, T2, rho 이완시간은 배양시간에 따라 유의성 있는 차이가 관찰되지 않았으나 $Gd(DTPA)^{2-}$ 첨가된 trypsin배양에서 T1이완시간의 증가가 관절연골의 표층부와 이행부에서 측정되었다. 조직검사결과 trypsin 배양의 관절연골에서 toluidine blue와 alcian blue염색에서 결손이 관찰되었다. 결론 : Trypsin 배양시간에 따라 관절연골의 GAG결손을 정량적으로 확인할 수 있었고 픽셀크기 $97.9\times195\;{\mu}m$인 MRI로 $Gd(DTPA)^{2-}$-조영증강 및 이완시간을 측정할 수 있었다. 배양시간에 따른 GAG결손은 T1, T2, rho 이완시간보다 $Gd(DTPA)^{2-}$-조영증강에서 유의한 차이를 관찰할 수 있었다. 그러므로 관절연골의 초기 퇴행성 변화를 진단하는 데는 T1강조영상에서 $Gd(DTPA)^{2-}$-조영증강정도를 비교하는 것이 가장 유용할 것으로 사료된다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.283-289
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• 2014

본 논문에서는 능동형 대퇴의지 시스템의 설계 및 최적화에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구의 능동형 대퇴의지 시스템은 무릎부의 1 자유도를 통해 슬관절의 움직임을 모사하는데, 실제 다리의 기능을 대체하는 것이므로 사람의 다리 무게와 최대한 유사해야 하며, 경량화가 중요한 요소라고 할 수 있다. 본 연구에서는 기존에 개발된 3-링크 구조의 능동형 의지 시스템의 문제점을 보완하기 위해 기어 구동 방식의 능동형 대퇴의지 시스템을 설계 및 제작하였고, 사용자의 만족감 향상 및 피로도 저감을 위해 최적화를 통한 경량화를 진행하고 유한요소해석을 통해 응력 및 변위 특성을 분석하고 안정성을 검증하였다. 또한 능동형 의지 시스템이 사용자의 보행 의도에 맞추어 작동하기 위해 의지의 인공 발에 스트레인 게이지를 부착하여 보행시 발의 앞, 뒷부분에 각기 다르게 가해지는 하중을 측정, 보행 주기를 판단할 수 있도록 한다. 이 때 스트레인 게이지는 미세한 변형에도 민감하게 반응하므로 유한요소해석을 통해 적절한 부착위치를 결정하고, 실제 제작 및 실험을 통해 안정성 및 보행주기 판단 여부를 검증한다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제34권1호
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• pp.14-23
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• 2013

In this study, biomechanical stability of the newly developed revision total knee arthroplasty (rTKA) was evaluated through strain and stress distribution analysis within the implanted proximal tibia using a three-dimensional finite element (FE) analysis. 2000N of compressive load (about 3 times body weight) was applied to the condyle surface on spacer, sharing by the medial (60%) and lateral (40%) condyles simulating a stance phase before toe-off. The results showed that PVMS within the revision total knee arthroplasty and the proximal tibia were less than yield strength considering safe factor 4.0 (rTKA: less than 10%, Cortical bone: less than 70%, Cancellous bone: less than 70%). The materials composed of them and the strain and stress distributions within the proximal tibia were generally well matched with those of a traditional revision total knee arthoplasty (Scorpio TS revision system, Stryker Corp., Michigan, USA) without the critical damage strain and stress, which may reduce the capacity for bone remodeling, leading to bone degeneration. This study may be useful to design parameter improvement of the revision total knee arthoplasty in biomechanical stability point of view beyond structural stability of revision total knee arthoplasty itself.

• Journal of Medicine and Life Science
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• 제20권2호
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• pp.60-66
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• 2023

Gentamicin-loaded bone cement used in total joint arthroplasty is indispensable, as it provides stability by directly binding the surfaces of implants and bones. Depending on multiple factors, including the material of the bone cement used, common complications, such as aseptic loosening, osteolysis, and infection can occur postoperatively. In clinical practice, Doujet bone cement is easy to handle (pre-packed all-in-one system), and has shown low failure rates and non-inferior results compared with similar available products. We conducted a retrospective comparative study to analyze the clinical and radiological results of each bone cement group to establish the safety and usefulness of Doujet bone cement. From July 2020 to July 2022, we enrolled 198 patients in this study after an average follow-up period of 37 months (range, 6-48 months). In 99 patents, Doujet^® bone cement (Injecta, Gunpo, Korea) was used for total knee arthroplasty (TKA), while Refobacin^® bone cement (Biomet, Warsaw, IN, USA) was used in 99 patients. The average range of motion (ROM) of the knee increased by 2.4° (from 127.0° preoperatively to 129.4° postoperatively) in the Doujet group, and by 0.1° (from 128.7° to 128.8°) in the Refobacin group (P=0.701). The Western Ontario and McMaster Universities (WOMAC) osteoarthritis index scores decreased from 44.1 to 7.8 in the Doujet group, and from 44.2 to 6.3 in the Refobacin group (P=0.162). Complications, such as osteolysis or post-operative wound infection, did not occur in more than two cases in both groups. The WOMAC and ROM of the knee in both groups had no clinical differences. Both Doujet and Refobacin similarly showed low complication rates after TKA.