• 제목/요약/키워드: mechanical fixation

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Load response of the natural tooth and dental implant: A comparative biomechanics study

  • Robinson, Dale;Aguilar, Luis;Gatti, Andrea;Abduo, Jaafar;Lee, Peter Vee Sin;Ackland, David
    • The Journal of Advanced Prosthodontics
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    • 제11권3호
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    • pp.169-178
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    • 2019
  • PURPOSE. While dental implants have displayed high success rates, poor mechanical fixation is a common complication, and their biomechanical response to occlusal loading remains poorly understood. This study aimed to develop and validate a computational model of a natural first premolar and a dental implant with matching crown morphology, and quantify their mechanical response to loading at the occlusal surface. MATERIALS AND METHODS. A finite-element model of the stomatognathic system comprising the mandible, first premolar and periodontal ligament (PDL) was developed based on a natural human tooth, and a model of a dental implant of identical occlusal geometry was also created. Occlusal loading was simulated using point forces applied at seven landmarks on each crown. Model predictions were validated using strain gauge measurements acquired during loading of matched physical models of the tooth and implant assemblies. RESULTS. For the natural tooth, the maximum vonMises stress (6.4 MPa) and maximal principal strains at the mandible ($1.8m{\varepsilon}$, $-1.7m{\varepsilon}$) were lower than those observed at the prosthetic tooth (12.5 MPa, $3.2m{\varepsilon}$, and $-4.4m{\varepsilon}$, respectively). As occlusal load was applied more bucally relative to the tooth central axis, stress and strain magnitudes increased. CONCLUSION. Occlusal loading of the natural tooth results in lower stress-strain magnitudes in the underlying alveolar bone than those associated with a dental implant of matched occlusal anatomy. The PDL may function to mitigate axial and bending stress intensities resulting from off-centered occlusal loads. The findings may be useful in dental implant design, restoration material selection, and surgical planning.

BIOLOGICAL RESPONSES OF OSTEOBLAST-LIKE CELLS TO DIFFERENT TITANIUM SURFACE BY ANODIZING MODIFICATION

  • Kim Myung-Joo;Kim Chang-Whe;Lim Young-Jun;Park Hyun-Joo
    • 대한치과보철학회지
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    • 제43권6호
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    • pp.751-763
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    • 2005
  • Statement of problem. To improve a direct implant fixation to the bone, various strategies have been developed focusing on the surface of materials. The surface quality of the implant depends on the chemical, physical, mechanical and topographical properties of the surface. The different properties will interact with each other and a change in thickness of the oxide layer may also result in a change in surface energy, the surface topography and surface, chemical composition. However, there is limited the comprehensive study with regard to changed surface and biologic behavior of osteoblast by anodization. Purpose of study. The aim of this study was to analyze the characteristics of an oxide layer formed and to evaluate the cellular biologic behaviors on titanium by anodic oxidation (anodization) by cellular proliferation, differentiation, ECM formation and gene expression. And the phospholipase activity was measured on the anodized surface as preliminary study to understand how surface properties of Ti implant are transduced into downstream cellular events. Methods and Materials. The surface of a commercially pure titanium(Grade 2) was modified by anodic oxidation. The group 1 samples had a machined surface and other three experimental specimens were anodized under a constant voltage of 270 V(Group 2), 350 V(Group 3), and 450 V(Group 4). The specimen characteristics were inspected using the following five categories; the surface morphology, the surface roughness, the thickness of oxide layer, the crystallinity, and the chemical composition of the oxide layer. Cell numbers were taken as a marker for cell proliferation. While the expression of alkaline phosphatase and Runx2 (Cbfa1) was used as early differentiation marker for osteoblast. The type I collagen production was determined, which constitutes the main structural protein of the extracellular matrix. Phospholipase $A_2$ and D activity were detected. Results. (1) The anodized titanium had a porous oxide layer, and there was increase in both the size and number of pores with increasing anodizing voltage. (2) With increasing voltage, the surface roughness and thickness of the oxide film increased significantly (p<0.01), the $TiO_2$phase changed from anatase to rutile. During the anodic oxidization, Ca and P ions were more incorporated into the oxide layer. (3) The in vitro cell responses of the specimen were also dependant on the oxidation conditions. With increasing voltage, the ALP activity, type I collagen production, and Cbfa 1 gene expression increased significantly (p<0.01), while the cell proliferation decreased. (4) In preliminary study on the relation of surface property and phospholipase, PLD activity was increased but $PLA_2$ activity did not changed according to applied voltage. Conclusion. The anodized titanium shows improved surface characteristics than the machined titanium. The surface properties acquired by anodization appear to give rise more mature osteoblast characteristics and might result in increased bone growth, and contribute to the achievement of a tight fixation. The precise mechanism of surface property signaling is not known, may be related to phospholipase D.

Trans-sinusoidal maxillary distractor($TS-MD^{(R)}$)를 이용한 구순구개열 환자에서의 상악골 골신장술 (Maxillary Distraction Osteogenesis Using $TS-MD^{(R)}$ (Trans-sinusoidal Maxillary distractor) on Cleft Patients)

  • 팽준영;이일구;명훈;황순정;서병무;최진영;이종호;정필훈;김명진
    • 대한구순구개열학회지
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    • 제8권2호
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    • pp.71-79
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    • 2005
  • Purpose: Maxillary hypoplasia is a common developmental problem of cleft lip and palate. Fair results with distraction osteogenesis have been reported especially when these patients need a large amount of maxillary advancement, instead of orthognathic surgery. The purpose of this study is to evaluate the clinical results with a relatively new distractor, $TS-MD^{(R)}$ (Trans-sinusoidal maxillary distractor, KLS Martin, Tuttlingen, Germany) which was used for the advancement of the maxilla in the cleft patients. Patients and Method: Distraction osteogenesis using $TS-MD^{(R)}$ was performed for four CLP patients (three males and one female) who had maxillary hypoplasia. All patients were over 16 years old. As three patients showed mandibular prognathism as well, bilateral sagittal split ramus osteotomy for mandibular setback was performed at the same time. After consolidation periods of 4 to 12 weeks, the distraction devices were removed and miniplates were placed for simultaneous internal fixation. Results: Three patients showed a large amount of incisal overbite but one patient did not have sufficient maxillary advancement. Le Fort I osteotomy, maxillary advancement and internal fixation should have been performed for the patient when removing the distraction devices. Different from the $clinician{\box}s$ expectation, the amount of maxillary advancement using $TS-MD^{(R)}$ was not sufficient, although the device has rigid mechanical property. Rotation of maxilla during distraction forward and downward was also observed. Conclusion: Even though the maxillary advancement with $TS-MD^{(R)}$ device could be achieved, the clinical control of some characteristics related with the device was necessary. More clinical studies on $TS-MD^{(R)}$ should be performed.

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Surgical outcomes of sternal rigid plate fixation from 2005 to 2016 using the American College of Surgeons-National Surgical Quality Improvement Program database

  • Tran, Bao Ngoc N.;Chen, Austin D.;Granoff, Melisa D.;Johnson, Anna Rose;Kamali, Parisa;Singhal, Dhruv;Lee, Bernard T.;Fukudome, Eugene Y.
    • Archives of Plastic Surgery
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    • 제46권4호
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    • pp.336-343
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    • 2019
  • Background Sternal rigid plate fixation (RPF) has been adopted in recent years in high-risk cases to reduce complications associated with steel wire cerclage, the traditional approach to sternal closure. While sternal RPF has been associated with lower complication rates than wire cerclage, it has its own complication profile that requires evaluation, necessitating a critical examination from a national perspective. This study will report the outcomes and associated risk factors of sternal RPF using a national database. Methods Patients undergoing sternal RPF from 2005 to 2016 in the American College of Surgeons-National Surgical Quality Improvement Program were identified. Demographics, perioperative information, and complication rates were reviewed. Logistic regression analysis was performed to identify risk factors for postoperative complications. Results There were 381 patient cases of RPF identified. The most common complications included bleeding (28.9%), mechanical ventilation >48 hours (16.5%), and reoperation/readmission (15.2%). Top risk factors for complications included dyspnea (odds ratio [OR], 2.672; P<0.001), nonelective procedure (OR, 2.164; P=0.010), congestive heart failure (OR, 2.152; P=0.048), open wound (OR, 1.977; P=0.024), and operating time (OR, 1.005; P<0.001). Conclusions Sternal RPF is associated with increased rates of three primary complications: blood loss requiring transfusion, ventilation >48 hours, and reoperation/readmission, each of which affected over 15% of the study population. Smokers remain at an increased risk for surgical site infection and sternal dehiscence despite RPF's purported benefit to minimize these outcomes. Complications of primary versus delayed sternal RPF are roughly equivalent, but individual patients may perform better with one versus the other based on identified risk factors.

탈지방탈회우골분말과 Polymethyl Methacrylate(PMMA) Bone Cement 혼합제에 관한 연구 (STUDY OF POLYMETHYL METHACRYLATE BONE CEMENT CONTAINING BOVINE-DERIVED DEFATTING DEMINERALIZED BONE POWDER)

  • 김운규;김수관;조세인;고영무;윤정훈;안종모
    • Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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    • 제27권6호
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    • pp.491-497
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    • 2001
  • Polymethylmethacrylate(PMMA) is currently commonly used material for the reconstruction of bone defects and fixation of joint prosthetics following congenital and acquired causes. Although PMMA has widespread use, it does not possess the ideal mechanical characteristics with osteoconductivity and osteoinductivity required. In order to overcome these problem, addition of bovine bone drived defatting demineralized bone(BDB) powders to a PMMA bone cement was done for improvement of physical property and bone forming characteristics of composite. In order to investigate the influence of BDB reinforcement on the PMMA, we measured physical property of compressive, tensile, flexural strength, and scanning electron microscopic examinations. The results were obtained as follows: 1. The PMMA forms a solid cellular matrix with open cells about $100{\mu}m$ in variable size and incorporating BDB. BDB aggregates inside the cells form a porous network that is accessible from the outer surface. 2. The physical properties were compressive strength of mean $22.74{\pm}1.69MPa$, tensile strength of mean $22.74{\pm}1.69MPa$, flexural strength of mean $77.53{\pm}6.93MPa$. Scanning electron microscopic examinations were revealed that there was DBD particles form a highly porous agglomerates. BDB can be added PMMA in the form of dried powders, the composites are applicable as bone substitutes. BDB and PMMA mixture is shown to produce a class of composites that due to their microstructure and improved mechanical properties may be suitable for application as bone subsitutes. The mechanical and material properties of the BDB-PMMA bone substitute composites are competitive with those properties of a porous ceramic matrix of other hydroxyapatite and with those of natural bones.

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소심낭 절편의 무세포화와 알코올 전처치를 포함한 여러 고정 처리법 시행 후 석회화 경감 효과 관찰 연구 (Anti-calcification Effects in Decellularized and Variously Fixed Bovine Pericardium)

  • 황성욱;김용진;김수환;최승화
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제43권3호
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    • pp.235-245
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    • 2010
  • 배경: 심장혈관대체물로서 인체내에 이식된 우심낭의 부전은 석회화 및 기계적 변성에 의하여 이루어지며, 조기 부전의 가장 흔한 원인인 석회화 방지를 위하여 우심낭의 무세포화 처치를 시행하고 알코올 전처치를 포함한 여러 고정 방법을 병행하여 그에 따른 기계적 특성의 변화와 실제 생체 이식 시 석회화 정도를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 우심낭을 신선 상태와, 0.25% Sodium dodecylsulfate를 이용하여 무세포화 처치를 한 상태에서 각각 5가지의 방법을 이용하여 고정을 시행하였다. 5가지의 방법은 (1) 0.5 % glutaraldehyde (GA)로 2주간 처치, (2) 0.5% GA로 5일간 처치, 그 후 2일간 2% GA 처치 후 7일간 0.25% GA로 처치, (3) 0.5% GA로 5일간 처치 후 2일간 2% GA 처치 후 7일간 0.25% GA로 처치, 이후 70% 에탄올로 2일간 처치, (4) 0.5% GA로 5일간 처치 후, 2% GA와 70% 에탄올 혼합액으로 2일간 처치한 후 0.25% GA로 7일간 처치, (5) 0.5% GA로 5일간 처치 후 2% GA, 65% 에탄올, 5% octanediol 혼합액으로 2일간 처치한 후, 0.25% GA로 7일간 처치하여 구분하였다. 각각의 처치 후 조직 검사와 지질 양 측정과 기계적 특성에 대한 검사를 시행하였다. 처치가 끝난 총 10종류의 우심낭편을 쥐의 피하조직에 이식하고 8주가 지난 후 채취하여 석회화의 정도를 측정하였다. 결과: 조직 검사에서 무세포화 후에 특이적인 기질의 변성은 관찰되지 않았으며, 동일한 고정 방법을 사용한 경우 무세포화 처리를 한 우심낭편에서 평균 32% 정도의 장력 저하가 있었고, 유기용매 전처치 시 octanediol을 병행 처치하면 장력 저하를 줄이고 thermal stability를 유지시키는 효과가 있었다. 중성지방과 콜레스테롤의 양은 무세포화 처리에 영향을 받지 않았으며, 유기용매 중 octanediol 전처치를 시행하는 경우 그 양이 더욱 줄어드는 양상을 보였다. 무세포화 처리는 항석회화 효과를 보였으며, 유기용매 전처치를 시행하는 경우 석회화의 양이 더욱 감소하였다. 결론: 유기용매 전처치와 무세포화는 항석회화 효과가 있으며, 무세포화 처치는 우심낭 조직의 기계적 성능의 감소를 가져왔다. 조직의 기질에 손상을 주지 않는 무세포화와 고정방식에 대한 연구는 이종장기 연구 과정에서 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대한다.

돼지 대동맥 판막과 폐동맥 판막의 고정 방법에 따른 양방향 압력-신장도의 비교분석 (Biaxial Strain Analysis of Various Fixation Models in Porcine Aortic and Pulmonary Valves)

  • 조성규;김용진;김수환;최승화
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제42권5호
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    • pp.566-575
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    • 2009
  • 배경: 심장 판막의 기능은 대부분 판엽의 성질에 의해 결정된다. 단방향성 압력 장력 검사로 광범위하게 연구 되었으나, 단방향성 압력 장력 검사는 자연 상태에서의 압력 부하를 측정할 수 없다. 이번 연구는 더 나은 이종 이식 판막의 개발을 위하여 돼지의 대동맥 판막과, 폐동맥 판막을 고정액에 따라 자연적인 상태에서의 물리적 변화 즉 앙방향성 압력-팽창성 변화를 알아 보고자 하였다. 대상 및 방법: 돼지의 대동맥 판막과 폐동맥 판막을 아무것도 처리하지 않은 신선한 판막과 글루타알데하이드(glutaraldehyde, GA)로 고정한 군, GA에 에탄올과 같은 용매로 고정한 군으로 나누어 판막의 방사방향과 원주 방향의 양방향성 압력-신장도 변화를 조사 비교하였다. 결과: 신선한, GA고정 후의, 그리고 GA+ 용매 고정 후의 대동맥 판막(p=.00), 폐동맥 판막(p=.00) 모두에서 방사방향이 원주방향보다 압력 증가에 따라 더 잘 늘어 났다. GA 고정 후와 GA+용매 고정후의 대동맥 판막이 폐동맥 판막보다 각각 원주 방향과, 방사방향 비교했을 때 폐동맥 판막이 같은 압력에 대해 더 많이 늘어 났다(p=.00). 돼지의 신선한 대동맥 판막을 GA 고정 후에 원주 방향과 방사 방향에서 모두 신장도가 유의하게 감소 하였다(p=.00). GA+용매 고정 시에 방사 방향에서는 신장도가 유의하게 감소 하였으나(p=.00), 원주 방향에서는 그렇지 않았다(p=0.785). 그리고 GA 고정 그룹과 GA+용매 그룹간의 비교에서 원주 방향(p=0.785), 방사방향(p=0.137), 신장도가 유의한 차이는 얼었다. 폐동맥 판막에서도 GA 고정 그룹과 GA+용매 그룹간의 비교에서 원주 방향(p=0.718), 방사방향(p=0.910), 신장도가 유의한 차이는 없었다. 걸론: 돼지의 대동맥 판막과 폐동맥 판막의 GA 고정 시, 용매의 첨가는 물리적 손실은 가져 오지 않으나 신장도는 더 나아지지 않았다. 돼지의 대동맥 판막과 폐동맥 판막은 고정방법에 관계 없이 방사방향 신장도가 원주 방향보다 더 낫다.

돼지의 심낭, 판막을 이용한 이종이식 보철편의 개발(고정 방법에 따른 조직학적 분석) (Development of Porcine Pericardial Heterograft for Clinical Application (Microscopic Analysis of Various Fixation Methods))

  • 김관창;최창휴;이창하;이철;오삼세;박성식;김웅한;김경환;김용진
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제41권3호
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    • pp.295-304
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    • 2008
  • 배경: 지금까지 심장 및 혈관 등의 결손을 교정하기 위하여 자기 조직이 아닌 다른 보철편의 필요가 증가함에 따라, 그에 따른 다양한 대체제가 연구 개발되고 있으며, 임상에서 실제로 흔히 이용되고 있다. 본 연구는 새로운 조직의 처리방법을 개발하기 위하여 이미 상용화되고 있는 기존의 일부 이종이식 보철편들과, 여러 가지 조건들에서 제조되는 이종조직인 돼지 심낭과 대동맥, 페동맥판막 등의 보철편들의 임상적용 전에 각종 고정, 처리 방법에 따른 이종조직의 조직학적 변성이나 변화의 가능성을, 물리적, 구조적, 기능적 치적의 상태를 분석하기 위하여 광학 현미경 및 전자 현미경 소견을 통하여 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 1) 0.625% glutaraldehyde용액에 고정 전과 고정 후의 돼지 심낭과 대동맥, 폐동맥판막, 사람의 심낭, 그리고 상용화되고 있는 기존의 이종이식 보철편들과 광학 및 전자현미경으로 비교관찰 하였다. 2) 돼지 심낭과 대동맥, 페동맥판막을 0.625% glutaraldehyde 고정 전과 고정 후에 80% Ethanol 처리한 군과, sodium dodecylsulfate (SDS) 을 이용하여 무세포화 처리만 시행한 군, 무세포화과정 후에 0.625% glutaraldehyde 고정한 군, 80% ethanol 처리 후 다시 무세포화과정을 한 후 0.625% glutaraldehyde 고정한 군, 무세포화한 후 다시 ethanol 처리 후 다시 0.625% glutaraldehyde 고정한 군으로 나누어 각각을 광학 및 전자현미경으로 관찰하였다 결과: 1) 돼지 심낭은 장막 층(serosal layer), 섬유층(fibrosa), 심외막 결합조직(epicardial connective tissue)로 이루어져 있었으며, 여러 가지 처치 후에도 모두 콜라겐 섬유는 잘 유지되고 있었다. 하지만 무세포화만 시행하거나 먼저 무세포화 처리한 군의 콜라겐구조는 다른 군에 비해 느슨하게 연결된(loosely condensed) 양상이었다. 기존의 소나 돼지의 심낭으로 만들어진 Shelhign, Biocor, Supple Peri-guard 등의 제품들의 콜라겐 섬유는 비교적 잘 유지되고 있었다. 2) 돼지 대동맥, 폐동맥 판막은 섬유판(lamina fibrosa), 해면질판(lamina spongiosa), 심실판(lamina ventricularis) 세층으로 이루어져 있었으며 이 판막들은 여러 가지 처치 후에도 모두 세층과 콜라겐 섬유는 잘 유지되고 있었다. 하지만 무세포화만 시행하거나 민저 처리한 군은 신낭에서 처럼 콜라겐구조는 다른 군에 비해 약간 느슨하게 연결된(loosely condensed) 양상이었다. 돼지 대동맥판막으로 만들어진 Carpentier Edwards, Medtronics, Shelhigh, Biocor의 다른 제품들도 세 개의 층은 잘 유지되었고 콜라겐도 잘 유지되고 있었다. 결론: 이종이식 돼지심낭과 대동맥 판막, 폐동맥 판막 보철편은 여러 조건하의 고정 방법들에 따라 광학 및 전자 현미경적 구조의 확연한 차이를 보이지 않아, Glutaraldehyde를 이용한 각종 조직 처리과정 중 조직손상에 의한 구조적, 기계적손실은 없는 것으로 생각되며, sodium dodecylsulfate (SDS)을 이용하여 무세포화 처리를 시행한 경우 대부분의 보철편에서 콜라겐 조직의 미세한 변성이나 분해(degradation)가 광학 및 전자현미경에서 관찰되어, 무세포화의 처리방법이나 조건의 적절화가 필요한 것으로 생각되었다.

Low Calorific Gasturbine 매립지 적용 및 유리온실 운용기술 설계 (Design for Landfill Gas Application by Low Calorific Gas Turbine and Green House Optimization Technology)

  • 허광범;박정극;이정빈;임상규
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.244.1-244.1
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    • 2010
  • Bio energy development by using Low Calorific Gas Turbine(LCGT) has been developed for New & Renewable energy source for next generation power system, low fuel and operating cost method by using the renewable energy source in landfill gas (LFG), Food Waste, water waste and Livestock biogas. Low calorific fuel purification by pretreatment system and carbon dioxide fixation by green house system are very important design target for evaluate optimum applications for bio energy. Main problems and accidents of Low Calorific Gas Turbine system was derived from bio fuel condition such as hydro sulfide concentration, siloxane level, moisture concentration and so on. Even if the quality of the bio fuel is not better than natural gas, LCGT system has the various fuel range and environmental friendly power system. The mechanical characterisitics of LCGT system is a high total efficiency (>70%), wide range of output power (30kW - 30MW class) and very clean emmission from power system (low NOx). Also, we can use co-generation system. A green house designed for four different carbon dioxide concentration from ambient air to 2000 ppm by utilizing the exhaust gas and hot water from LCGT system. We look forward to contribute the policy for Renewable Portfolio Standards(RPS) by using LCGT power system.

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회전근 개 파열에 대한 관절경적 봉합술 중 일열 봉합술의 유용성 (Arthroscopic Rotator Cuff Repair by Single Row Technique)

  • 염재광
    • Clinics in Shoulder and Elbow
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    • 제11권2호
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    • pp.77-81
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    • 2008
  • 회전근 개 파열에 대한 봉합 수술의 목적은 봉합 초기에 고정력을 높이고 건-골 사이의 간격 형성을 최소화 하며 반복적인 부하에 기계적인 안정성을 유지시키고 회전근 개의 끝이 뼈에 부착되어 치유될 때까지 건-골 사이의 치유 환경을 최적화시키는 것이다. 일열 봉합은 원래의 회전근 개 부착부에 건을 완전히 부착시키는 면적이 제일 적고 간격 형성에 취약하다. 이열 봉합은 고정 실패를 방지하는 힘이 일열 봉합보다는 우수하고 간격 형성도 더 적으며 교량형 봉합은 최대 인장력이 가장 크며 전단력 및 회전력에 강하고 간격 형성도 제일 적다. 이러한 것을 볼 때 이열 봉합 및 교량형 봉합이 일열 봉합보다 우수한 점이 많지만 수술 시간이 좀 더 오래 걸리고 삽입하는 나사못의 개수도 많아 수술료가 비싸다는 단점도 가지고 있다. 따라서 일열 봉합도 회전근 개의 점액 낭측 부분층 파열이나 작은 완전 파열에 쓰여질 수 있는 아직은 유용한 방법으로 사료된다.