Influence of Impact Angle on Deformation in Proximal Femur during Slide Falling

Falling related injuries are categorized as the most serious and common medical problems experienced by the elderly, hip joint fracture, one of the most serious consequences of falling in the elderly, occurs in only about 1% of falling. Nevertheless, hip fracture accounts for a considerable part of the disability, death, and medical costs associated with falling. In this study, we considered the impact angle and displacement rate in falling as another factor affecting femoral strength. Using a fresh-frozen human femur, we developed system to simulate the falling condition and then conducted the experiments changing the impact angle (0$^{\circ}$, 15$^{\circ}$, 30$^{\circ}$) of proximal femur. Also, in order to analyze the relative risk due to falling to normal situation in proximal femur, we did the static test simulating the two-legged stance condition. The results showed that the change in impact angle affected the strain distribution in proximal femur, and that a large deformation in femoral neck than in other sites. Furthermore despite low impact velocity, a large deformation in proximal femur occurred in the impact test and different strain distribution was observed compare to the static case.

측방 낙상시의 충격 각도가 대퇴골 근위부의 변형에 미치는 영향

측방 낙상에 관계된 상해는 노인들에 있어서 가장 치명적이고 빈번한 의료 문제를 야기한다. 측방 낙상에 의해 발생하는 심각한 결과 중 하나인, 고관절 골절은 넘어진 사람 중 약 1%에서만 발생하지만 고관절 골절은 신체장애, 사망 및 이에 관련된 의료비용의 상승 등을 초래한다. 본 연구에서는 측방 낙상시 고관절 골절에 큰 영향을 미치는 충돌 단계에서의 위험요소를 하중각도로 가정하여 이 요소에 대한 영향과 직립시와 비교하여 상대적인 위험도를 비교하고자 하였다. 실험 조건은 이전 연구자의 자료를 토대로 모사골반을 구성하였고, 이렇게 구성된 모사골반을 진자형 충격 시험기에 고정시키고 충격각도(0$^{\circ}$, 15$^{\circ}$, 30$^{\circ}$)를 변화시켜가며 대퇴골의 동적 거동을 조사하였다. 본 실험을 통하여 하중각도의 변화가 대퇴골 근위부에서의 변형에 영향을 주며, 다른 부위에 비해 대퇴골 경부에 상대적으로 큰 변형이 생겨 골절 가능성이 높다는 것을 확인하였다. 또한 낮은 충격속도에서도 직립 상태에 비해 큰 변형을 보였으며, 변형 분포의 차이도 나타내었다. 따라서 변형 크기의 차이뿐만 아니라 이러한 변형 분포의 차이도 고관절 골절 기전에 영향을 줄 것으로 사료된다.