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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김영은
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 단국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2014
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인공추간판 시술 시 발생하는 문제점들에 대한 임상적 장기 추적 결과가 보고되고 있으나, 인공추간판의 기능적 특성을 정량화 하여 평가한 생체역학적 분석은 아직도 부족한 상태이다. 본 연구에서는 인공추간판 삽입위치가 인접분절에 미치는 영향을 알아보기 위하여 경추부 유한요소모델과 인공추간판(ProDisc-C) 유한요소 모델을 제작하여 생체역학적 해석을 수행하였다.
경추부 유한요소모델의 제 7 경추 하단부의 절점을 고정시켰다. In-vivo 상태에서의 운동을 재현하기 위해 머리무게와 경추 주변근을 고려하여 70N의 follower load를 부여하였다. follower load로 인해 발생된 굴곡만큼의 변위량을 신전방향으로 주어 기립자세를 취하도록 설정하였다. 그리고 제 2 경추 상단 3분의 2지점을 중심으로 전?후방 100mm의 beam 요소를 제작하여 제 2 경추 상단부와 연결하고 beam 양 끝 절점에 40, 100N 의 집중하중을 가하여 4.0Nm의 굴곡(flexion), 8.0Nm의 신전(extension) 모멘트를 가하였다. 인공추간판 삽입으로 인한 인접분절에서의 영향을 판단하기 위해 인공추간판 ProDisc-C 유한요소모델을 제작하여 제 4-5, 5-6, 6-7 경추 분절에 삽입하였다. 또한 각 삽입분절 종판 중앙, 전방, 후방에 인공추간판이 삽입 된 모델을 생성하였다.
인공추간판의 삽입분절 위치에 변화를 준 모델의 경우 삽입분절 위치가 하위분절로 옮겨갈수록 상위분절에서의 추체 회전각도가 증가하게 된다. 이로 인해 인대 저항력과 수핵압력 등이 증가하여 인공추간판 시술로 인한 인접 상위분절에서의 변성 가능성이 더 증가할 수 있음을 보이고 있다. 인공추간판 전?후방 삽입위치에 변화를 준 모델의 경우 중앙삽입, 전방삽입 모델에 비해 후방삽입 모델의 경우 추체 회전각도, 인대 저항력, 추간판 응력 등이 증가하게 되어 인공추간판 삽입분절과 인접분절에서의 변성 가능성이 높다고 판단된다. 이와 같은 해석결과는 인공추간판이 시술 된 분절에서의 이소성 골화증(heterotopic ossification)과 삽입분절 및 인접분절에서의 후관절 비후증상 등의 퇴행성 변화를 가속화시킬 수 있음을 보이고 있다.
경추 주변근의 힘과 방향은 경추부 운동방향과 하중크기 변화에 따라 달라지게 된다. 그러나 본 연구에서는 운동방향과 하중크기 변화와 관계없이 일정한 크기와 방향을 갖는 follower load를 설정하여 해석하였다. 이와 같은 한계점을 추후 연구를 통해 보완한다면 보다 신뢰성 높은 연구결과를 얻을 수 있을 것이라 생각된다.
경추부 유한요소모델의 제 7 경추 하단부의 절점을 고정시켰다. In-vivo 상태에서의 운동을 재현하기 위해 머리무게와 경추 주변근을 고려하여 70N의 follower load를 부여하였다. follower load로 인해 발생된 굴곡만큼의 변위량을 신전방향으로 주어 기립자세를 취하도록 설정하였다. 그리고 제 2 경추 상단 3분의 2지점을 중심으로 전?후방 100mm의 beam 요소를 제작하여 제 2 경추 상단부와 연결하고 beam 양 끝 절점에 40, 100N 의 집중하중을 가하여 4.0Nm의 굴곡(flexion), 8.0Nm의 신전(extension) 모멘트를 가하였다. 인공추간판 삽입으로 인한 인접분절에서의 영향을 판단하기 위해 인공추간판 ProDisc-C 유한요소모델을 제작하여 제 4-5, 5-6, 6-7 경추 분절에 삽입하였다. 또한 각 삽입분절 종판 중앙, 전방, 후방에 인공추간판이 삽입 된 모델을 생성하였다.
인공추간판의 삽입분절 위치에 변화를 준 모델의 경우 삽입분절 위치가 하위분절로 옮겨갈수록 상위분절에서의 추체 회전각도가 증가하게 된다. 이로 인해 인대 저항력과 수핵압력 등이 증가하여 인공추간판 시술로 인한 인접 상위분절에서의 변성 가능성이 더 증가할 수 있음을 보이고 있다. 인공추간판 전?후방 삽입위치에 변화를 준 모델의 경우 중앙삽입, 전방삽입 모델에 비해 후방삽입 모델의 경우 추체 회전각도, 인대 저항력, 추간판 응력 등이 증가하게 되어 인공추간판 삽입분절과 인접분절에서의 변성 가능성이 높다고 판단된다. 이와 같은 해석결과는 인공추간판이 시술 된 분절에서의 이소성 골화증(heterotopic ossification)과 삽입분절 및 인접분절에서의 후관절 비후증상 등의 퇴행성 변화를 가속화시킬 수 있음을 보이고 있다.
경추 주변근의 힘과 방향은 경추부 운동방향과 하중크기 변화에 따라 달라지게 된다. 그러나 본 연구에서는 운동방향과 하중크기 변화와 관계없이 일정한 크기와 방향을 갖는 follower load를 설정하여 해석하였다. 이와 같은 한계점을 추후 연구를 통해 보완한다면 보다 신뢰성 높은 연구결과를 얻을 수 있을 것이라 생각된다.
목차
1. 서론 11.1 연구배경 11.1.1 추간판인성 요통 11.1.2 인공추간판(artificial disc) 21.1.3 선행연구 31.2 연구 필요성 및 목적 52. 유한요소모델 62.1 경추부 상세 유한요소모델 62.1.1 추골(Vertebra) 62.1.2 추간판(Intervertebral disc) 72.1.3 후관절(Facet joint) 92.1.3 인대(Ligaments) 102.2 인공추간판 유한요소모델 112.2.1 ProDisc-C 모델 122.3 인공추간판을 삽입한 유한요소모델 122.4 하중 및 경계조건 132.4.1 개발된 모델 검증을 위한 하중 및 경계조건 132.4.2 In-vivo 운동을 재현하기 위한 하중 및 경계조건 143. 해석결과 153.1 모델 타당성 검증 153.1.1 In-vitro 실험결과와 인대 인장력 비교 153.1.2 In-vitro 실험결과와 수핵의 압력 비교 173.1.3 In-vitro 실험결과와 추체 회전각도 비교 183.2 In-vivo 상태에서의추체 회전각도(Vertebra Rotation Angle) 223.3 인공추간판 삽입 시 추체 회전각도 변화 233.4 인공추간판 삽입 시 수핵의 압력 변화 273.5 추간판의 응력분포 333.6 인대에 작용하는 힘 403.7 후관절에서의 접촉력 473.8 추체에서의 응력분포 494. 결론 52References 55Abstract 59
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