• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권3호
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• pp.171-182
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• 2004

본 연구에서는 의료 영상과 유한요소 해석을 이용하여 골절된 척추체의 치료를 위해 골 시멘트를 주입하는 추체 성형술(vertebroplasty)에 영향을 미치는 여러 인자들에 대해 생체 역학적으로 분석하여 평가하고자 하였다. 의료 영상을 통해 구현된 모델들은 분석하고자 하는 인자에 대하여 크게 단분절과 다분절 유한요소 모델의 2 가지 형태로 구분하였다. 단분절 유한요소 모델을 통해 골다공증의 정도, 주입된 골 시멘트의 양, 골 시멘트의 주입량 및 환자에게 주입된 골 시멘트 양의 적절성을 평가하였으며, 골 시멘트의 주입이 척추체의 구조적 안정성에 미치는 효과를 분석하기 위하여 척추체 상종판에 수직 압축하중을 가하여 이때의 최대 수진 변위량을 분석하였다. 또한 단분절 척추체의 강성도(stiffness) 값을 산출한 뒤, 정상 상태의 척추체의 강성도 값으로 정규화 하였다. 다분절 유한요소 모델의 경우, 압박 골절 상태를 적용하여 척추 만곡의 변화가 인체에 미치는 영향을 분석하기 위하여 골절의 정도를 3 가지로 구현하였으며, 모델의 최상부에 압축 하중을 가한 후의 척추 만곡의 변화 정도를 분석하였다. 추체 성형술에 대한 다양한 인자들에 대한 분석 결과, 추체 성형술을 통해 환자의 골밀도가 상대적으로 높은 경우(BMD 50mg/$m\ell$이상)와 환자의 척추체 망상골 부피의 약 15%에 해당하는 골 시멘트 주입 시 가장 큰 척추체의 구조적 안정성의 증가 효과를 가져올 것으로 예측되었다. 또한 척추 골절이 미치는 영향에 대한 분석 결과, -2.8$^{\circ}$의 정상적인 후만곡을 가지는 T12∼L2 운동 분절이 골절의 모델링 후 약 9∼17$^{\circ}$의 큰 전만곡을 가지게 되었으며 이러한 척추 만곡의 변화는 동일한 하중 하에서 급격한 척추 만곡의 변화를 야기하는 것으로 나타났다. 또한 골절의 정도가 심할수록 척추 변형은 더욱 크게 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과들로부터, 전반적으로 추체 성형술은 골 시멘트의 주입량 또는 골밀도에 상관없이 약화된 척추체의 자체의 구조적 안정성의 증가 효과를 가져왔으며 골절로 인해 추체의 높이가 손상되었을 경우 이를 회복하는 것이 중요한 인자의 하나임을 나타내는 결과로 사료되어진다.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제55권6호
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• pp.337-342
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• 2014

Objective : To determine deformity correction by postural correction and subsequent balloon inflation in acute vertebral compression fractures (OVCFs) and to examine the effect of bone mineral density on deformity correction. Methods : A totol of 50 acute OVCFs received balloon kyphoplasty. Lateral radiographs were taken and analyzed at five different time points : 1) preoperative, 2) after placing the patient in prone hyperextended position, 3) after balloon inflation, 4) after deposition of the cement, and 5) postoperative. All fractures were analyzed for height restoration of anterior (Ha), middle (Hm) and posterior (Hp) vertebra as well as Cobb angle and Kyphotic angle. The bone mineral density (BMD) of lumbar spine was measured by dual-energy X-ray absorptiometry. According to the T-score, the patients were divided into two groups which were osteoporosis group and osteopenia group. Results : Postoperative measurements of Ha, Hm and the Cobb angle demonstrated significant reduction of 4.62 mm, 3.66 mm and $5.34^{\circ}$ compared with the preoperative measurements, respectively (each p<0.05). Postural correction significantly increased Ha by 5.51 mm, Hm by 4.35 mm and improved the Cobb angle by $8.32^{\circ}$ (each p<0.05). Balloon inflation did not demonstrate a significant improvement of Ha, Hm or the Cobb angle compared with baseline prone hyperextended. Postural correction led to greater improvements of Ha, Hm and Cobb angle in osteoporosis group than osteopenia group (each p<0.05). Conclusion : In acute OVCFs, the height restoration was mainly attributed to postural correction rather than deformity correction by balloon inflation. BMD affected deformity correction in the process of postural correction.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제61권2호
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• pp.184-188
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• 2006

경피적 척추성형술은 PMMA를 붕괴된 척추체에 경피적으로 주사하여 통증을 완화시키고 척추체를 구조적으로 보강하는 시술이다. 척추성형술은 아주 효과적인 치료방법이기는 하나 합병증이 전혀 없지는 않다. 척추성형술의 많은 합병증은 주로 PMMA 누출과 관련되어 있다. 대부분의 누출은 증상이 없고 또한 폐색전증은 매우 드물지만 시술도중 PMMA의 혈관내 이동을 조기에 발견하지 못할 때 발생할 수 있다. 저자들은 천식으로 인한 기침으로 내원한 환자의 흉부X선에서 우연히 PMMA에 의한 폐색전증을 진단하였기에 문헌 고찰과 함께 보고하는 바이다.

• 정보처리학회논문지B
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• 제10B권5호
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• pp.503-508
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• 2003

척추에 대한 외과수술은 신경조직을 손상하지 않아야 하기 때문에 수술 절차가 신중하게 계획되고 고도의 정밀을 요구한다. 척추성형술(verte-broplasty)은 골다공증으로 인한 척추의 골절을 치료하기 위해 제안된 비교적 새로운 외과적인 수술방법으로 최소침습적인 수술 기법으로 피부를 통하여 골절된 척추부위에 구멍을 내고 그곳에 PMMA(polymethylmethacrylate)라 불리는 골시멘트(bone cement)를 주입하여 치료하는 방법이다. 최근의 연구결과, 수술 후 즉각적인 고통의 경감을 가져오며, 골다공증으로 인한 골절부위에 강도가 강한 골시멘트를 주입하게 됨으로써 골다공증 척추체에 구조적인 안정성을 제공해 주는 것으로 알려져 있다. 수술 후 발생하는 합병증의 대부분은 과도한 골시멘트의 주입으로 인한 것으로 알려져 있으며, 따라서 척추성형술의 치료에 가장 중요한 요인은 주입한 골시멘트의 양을 조절하는 것이다. 이에 본 연구에서는 환자의 컴퓨터단층촬영(computer tomography)을 통하여 획득한 영상을 토대로 척추성형술 시술시 필요한 의료 영상 시스템을 설계 및 개발하고, 텍스처 분석을 통하여 개개인의 환자에게 필요한 골시멘트의 양을 계산하는 알고리즘을 개발하여 이를 실제 환자의 시술시에 적용해 보았다. 결과적으로 본 시스템은 척추성형술시에 최적의 골시멘트의 양을 예측할 수 있었으며, 정형외과의 다른 부위의 수술시에도 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 대한정형외과학회지
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• 제54권4호
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• pp.327-335
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• 2019

목적: 골다공증성 척추 압박 골절 환자에서 척추경 나사못을 이용한 고정술을 시행 시 골시멘트(polymethylmethacrylate) 보강의 방사선적 효용성에 대해 조사하고자 하였다. 대상 및 방법: 골다공증성 압박 골절에서 골시멘트 보강술을 이용한 척추경 나사 고정을 시행한 20예의 환자가 연구에 포함되었다. 평균 추시 기간은 15.6개월이었으며, 인구학적인 자료, 골밀도(bone mineral density, BMD), 유합 분절, 척추경 나사의 사용 개수 및 골시멘트 주입량은 의무기록을 통하여 검토되었다. 방사선적인 결과를 산출하기 위하여 시간 순차적(수술 전, 수술 직후, 술 후 6주, 술 후 3, 6개월 및 술 후 1년) 추시를 통해 방사선적 지표를 측정하였다. 결과: 본 연구에 총 20명의 환자(여자 16예[80.0%]; 평균 나이, 69.1±8.9세)가 포함되었다. 평균 BMD는 -2.5±0.9 g/cm², 각각의 추체당 평균 골시멘트 주입량은 6.3 ml였다. 술 전 측정한 후만각(Cobb angle)은 32.7°±7.0°였으며, 술 후 측정값은 8.7°±6.9° (p<0.001)로 큰 호전을 나타내었고, 교정은 술 후 시간 순차적인 추시에서도 유지됨을 보였다. 기구 고정 후 후만각, 설상각, 시상지표 또한 유사한 호전 양상을 나타내었다. 또한 골절된 추체의 전방 높이 또한 수술 전 11.0±5.0 mm에서 수술 후 18.5±5.7 mm (p=0.006)로 호전되었고 3, 6개월 및 1년간의 추시 간에도 유지됨이 확인되었다. 결론: 골다공증성 압박 골절에서 골시멘트 보강술을 이용한 척추경 나사 고정은 효과적인 치료법이라 생각되며, 이 술식을 통해 국소 흉요추부 후만의 충분한 교정을 얻을 수 있고 술 후에도 잘 유지할 수 있는 방법으로 골다공증 척추 압박 골절 환자에서 유용한 술식으로 생각된다.

• 동의생리병리학회지
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• 제18권6호
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• pp.1918-1926
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• 2004

Osteoporosis is defined as a progressive systemic skeletal disorder characterized by low bone mineral density, microarchitectual deteriorations of bone and susceptibility to fracture. numerous methods have been used for quantitative assessment of the skeleton in osteoporosis. QCT has been shown to measure changes in trabecular mineral content in the spine with great sensitivity and precision. To provide the normal reference values and changes of lumbar spinal bone mineral density in korean adult spinal bone mineral density was evaluated in 451 women (229 premenopausal and 222 postmenopausal women) and 206 men, aged 20 to 74 years old in Wonkwang hospital from 2000 to 2004, which was carried out by using QCT. women with oophorectomy, vertebral compression fracture, any history of endocrine disease and use of drugs that alter bone metabolism were excluded. According to the WHO definition, a patient is osteoporotic based on a bone mineral density(BMD) measurement that is 2.5 standard deviations (SDs) below typical peak bone mass of young healthy white women. This measurement of standard deviation from peak mass is called the T score. BMD values of normal women in their 20-24 years, 25-29 years, 30-34 years, 35-39 years, 40-44 years, 45-49 years, 50-54 years, 55-59 years, 60-64 years, 65-69 years, over 70 years were 168.95㎎/㏄ K₂PHO₄, 155.41㎎/㏄ K₂PHO₄, 166.87㎎/㏄ K₂PHO₄, 160.67㎎/㏄ K₂PHO₄, 154.06㎎/㏄ K₂PHO₄, 132.04㎎/㏄ K₂PHO₄, 114.05㎎/㏄ K₂PHO₄, 91.78㎎/㏄ K₂PHO₄, 78.61 ㎎/㏄ K₂PHO₄, 61.35㎎/㏄ K₂PHO₄, 50.53㎎/㏄ K₂PHO₄ Mean bone density of normal women was 115.77K₂PHO₄ K₂PHO₄. BMD values of normal men in their 20-24 years, 25-29 years, 30-34 years, 35-39 years, 40-44 years, 45-49 years, 50-54 years, 55-59 years, 60-64 years, 65-69 years, over 70 years were 171.46㎎/㏄ K₂PHO₄, 162.19㎎/㏄ K₂PHO₄, 155.62㎎/㏄ K₂PHO₄, 147.28㎎/㏄ K₂PHO₄, 137.56㎎/㏄ K₂PHO₄, 137.56㎎/㏄ K₂PHO₄, 101.25㎎/㏄ K₂PHO₄, 109.00㎎/㏄ K₂PHO₄, 103.32㎎/㏄ K₂PHO₄, 91.53㎎/㏄ K₂PHO₄, 88.35㎎/㏄ K₂PHO₄ Mean density of normal men was 115.77㎎/㏄ K₂PHO₄. Peak bone density of women and men was in the age group of 20-24 years and 168.95㎎/㏄ K₂PHO₄, 171.46㎎/㏄ K₂PHO₄, respectively. Bone loss was increased with aging and was accelerated in postmenopausal women than that of premenopausal women. The total loss of BMD for women and men was 70.09% and 48.47%, respectively. Postmenopausal women(mean BMD : 85.83㎎/㏄ K₂PHO₄) had significantly lower BMD than premenopausal women(meand BMD : 144.80㎎/㏄ K₂PHO₄)(p<0.001). The annual loss of BMD of women and men was 2.702㎎/㏄ K₂PHO₄ and 1.795㎎/㏄ K₂PHO₄, respectively. This study provided the BMD reference data for normal korean adult. further studies on BMD in healthy adult and comparison with published data are needed.

• 핵의학기술
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• 제18권1호
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• pp.49-61
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• 2014

인구의 고령화와 함께 골다공증성 척추압박골절 환자의 발병률은 매년 증가하는 추세이며 경피적 척추성형(percutaneous vertebroplasty, PVP)은 가장 많이 시행되는 표준화된 치료 방법이다. 시술 전 후의 정확한 진단평가에 있어 SPECT/CT 검사의 유용성이 우수하다는 연구 보고가 있으나 시술에 사용되는 골 시멘트(bone cement) 물질은 CT 영상에서 인공물(artifact)을 생성하여 영상품질에 영향을 미친다. 이에 본 연구에서는 골 시멘트가 SPECT/CT 영상에 미치는 영향을 평가하는 데 목적을 두었다. NEMA-1994 팬텀(phantom)에 배후방사능(3.6 kBq/ml), 열소(29.6 kBq/ml), 냉소(물)를 설정한 후 각 원통(cylinder)에 모형 시멘트를 삽입하여 영상 획득하였다. Astonish (Iterative: 4, Subset: 16)으로 재구성하였고, CT 보정 방법은 비감쇠보정(NAC), 감쇠보정(AC+SC-), 감쇠 및 산란보정(AC+SC+) 3가지 방법을 사용하였다. 각각의 보정방법에 따른 평균계수와 시멘트물질의 유 무에 따른 계수 변화율을 비교하고 대조도 회복 계수(contrast recovery coefficient, CRC)를 구했다. 또한, 압박골절 진단을 받은 환자 107명 중 PVP를 시행한 20명을 선별하여 추체를 골절, 정상, 시멘트로 나누고 연조직(척추기립근)을 포함 4곳의 평균 계수를 측정한 후, 뼈/연조직 간 계수 비(bone/soft tissue ratio, B/S ratio)을 구했다. NAC를 기준으로 AC+SC-, AC+SC+의 평균계수는 증가하였고, AC+SC-의 평균계수가 가장 높았으며, AC+SC+는 AC+SC-에 비해 상대적으로 낮았다. 시멘트 물질의 유 무에 따른 평균계수는 시멘트가 존재할 때 NAC, AC+SC-, AC+SC+에 따라 팬텀의 열소에서 12.4%, 6.5%, 1.5%, 냉소 75.2%, 85.4%, 102.9%, 배후방사능 13.6%, 18.2%, 9.1%, 임상영상의 골절부에서 33.1%, 41.4%, 63.5%, 정상부 53.1%, 61.6%, 67.7%, 연조직 10.0%, 4.7%, 3.6%의 증가율을 보였다. 반면 원통 내부의 시멘트 인접부에서 상대적 계수감소를 확인할 수 있었고, 병소에 대한 팬텀영상과 임상영상간의 계수 증가율은 상반된 양상을 보였다. 대조도 비를 나타내는 CRC와 B/S ratio는 NAC, AC+SC-, AC+SC+순으로 향상되었고, 팬텀의 냉소에서는 큰 변화 없이 일정하였다. 정량적 계수는 AC+SC-가, 대조도 비는 AC+SC+가 가장 높게 분석되었다. PVP 시행 환자의 척추 뼈 SPECT/CT 검사에서 AC+SC- 의 사용은 영상계수를 대폭 향상시켜 특히 병소의 농도가 높은 영상을 얻는 반면에 골 시멘트의 영향과 함께, 연부조직 및 산란영역의 영상잡음 계수까지 증가시키므로 대조도비를 향상시키는 AC+SC+의 적용을 병행한다면 임상진단에 유용할 것으로 사료된다.

• Journal of Yeungnam Medical Science
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• 제24권2호
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• pp.119-128
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• 2007

목적 : 이 연구는 낮은 b값의 SSFP-확산강조영상에 의한 물분자의 확산 성질 측정이 가능한지를 알기 위한 모형연구를 하고 이 기법이 골수질환에 적용이 가능한 가를 아는 것이 목적이다. 재료 및 방법: 모형 연구：순수한 물로 구성된 모형에서 확산강조 영상을 시행하였다. 섭씨 3도, 23도 그리고 63도의 순수한 물로 구성된 모형에서 SSFP 확산강조영상과 echo plannar imaging (EPI) 확산강조영상 (b값: $1000s/mm^2$)을 모두 시행하여 각각에서 신호 대 잡음 비 (SNR; signal to noise ratio)와 확산계수를 얻었다. 임상 연구 : 10명의 천골 부족 골절, 10명의 골다공증에 의한 급성 요추 압박골절, 그리고 전이암에 의한 요추 압박골절 8명에서 각각 SSFP 확산강조영상을 시행하였다. SSFP 확산 강조영상 외 확산계수를 측정하기 위해 single shot stimulated echo-acquisition mode sequence 를 이용한 확산강조영상을 시행하였다. 결과: 모형연구에서 EPI 확산 강조영상뿐만 아니라 SSFP 확산강조영상에서 물의 온도가 증가됨에 따라 신호강도의 감소를 보였다. EPI-확산계수 영상에서 확산계수 값은 3도의 물은 $0.13{\times}10^{-3}mm^2/s$, 23도는 $0.22{\times}10^{-3}mm2/s$ 그리고 63도에서 $0.37{\times}10^{-3}mm^2/s$를 나타냈다. 이러한 결과는 SSFP 기법은 비록 낮은 b 값을 가지지만 확산 강조 영상으로 확신된다. SSFP 확산강조영상에서 모든 천골 부족 골절과 골다공증 척추 압박골절은 높은 확산계수를 의미하는 저신호강도를 전이암에 의한 압박골절은 낮은 확산 값을 나타내는 고신호 강도를 보였다. 결론 : SSFP 확산강조영상에서 다른 확산계수를 가진 골수질환이 영상화 되었으며 모든 양성골절은 주위 정상 골수에 비해 저신호강도, 악성 종양에 의한 골절은 고신호강도로 관찰되었다.

• 대한정형외과학회지
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• 제54권5호
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• pp.435-439
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• 2019

목적: 골다공증성 척추 압박골절을 가진 환자에서 혈액을 혼합한 시멘트를 사용함으로써 기존 시멘트를 이용하여 경피적 척추 성형술을 시행했을 경우 나타나는 합병증을 줄이는 데 적합한지 알아보고자 한다. 대상 및 방법: 2016년 1월부터 2017년 1월까지 80명을 대상으로 후향적으로 진행되었다. 각 군에서 기존에 사용하던 시멘트 20 g에 혈액을 각각 2, 4, 6 ml를 섞어서 다공성 시멘트를 생성하였다. 지름 2.8 mm, 길이 215 mm의 튜브를 이용하였고 중합온도, 응결 시간, 적절한 통과시간을 측정하여 기존의 시멘트만 사용하던 것과 비교하였다. 방사선적으로 컴퓨터 단층촬영 및 X-ray를 통하여 결과를 평가하여 비교하였다. 결과: 중합온도는 기존의 시멘트(R), 2 ml (B2), 4 ml (B4), 6 ml (B6) 군에서 각각 70.3℃, 55.3℃, 52.7℃, 45.5℃였으며, 응결시간은 960초(R)에서 558초(B2), 533초(B4), 500초(B6)로 감소하는 양상을 보였다. 통과시간은 각각 73초(R)에서 45초(B2), 60초(B4), 78초(B6)를 보였으며, 혈액의 양이 증가할수록 기존의 시멘트 통과시간과 유사하였다. 방사선적 결과 분석에서 추체 재건율과 추체 재함몰률은 4군 간에 유의한 차이가 없었다. 인접 추체 골절은 R군에서 2건, B2, B4 군에서 1건씩 나타났으며, 시멘트 누출률은 기존 시멘트 군에서 약 2배 높게 측정되었다. 결론: 기존의 경피적 척추 성형술 시 본인 자가 혈액을 시멘트와 혼합하여 사용하는 술식은 중합온도의 감소, 응결시간의 단축을 보이며 시멘트 누출 발생률이 적었다. 이러한 물성은 기존의 시멘트만 사용하는 경우보다 합병증을 줄일 수 있는 더 적합한 기계적 특성에 도움일 될 것으로 판단된다.