• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.137-137
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• 2012

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위하여 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 직접적인 마모 운동을 수행하게 되므로, 이 부분의 소재 특성에 따라 인공관절의 수명이 결정 되게 된다. 현재 헤드 소재로서는 Co-Cr-Mo 합금이, 라이너 소재로서는 고분자 소재인 UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene)가 주로 사용되고 있다. 이러한 MOP (Metal-On-Polymer) 구조의 인공관절의 경우, 충격흡수의 장점이 있는 반면, 관절 운동시 발생하는 UHMWPE 의wear debris에 의해 골용해가 발생하게 되어 인공관절의 수명이 저하되는 문제점이 있으며, 금속 헤드의 마모로 인한 금속이온의 용출은 세포 독성의 문제를 야기하여 인공관절의 수명을 저하시키는 또 다른 원인이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition) 공정을 이용하여 금속 (Co-Cr-Mo 합금)소재 위에 세라믹 (niobium nitride) 박막을 증착하여 상대재인 UHMWPE의 마모를 줄이고자 하는 연구를 진행하였다. 금속 소재 위에 증착된 세라믹 박막은 상대재인 UHMWPE의 마모량을 줄여줄 뿐만 아니라 금속이온의 용출을 막아준다는 장점이 있으나, 장시간의 마모 운동에 의하여 발생하는 박막의 박리 현상은 인공관절의 수명을 급격히 저하시키는 또 다른 원인이 된다. 이러한 단점을 해결하기 위하여, 박막의 증착 초기에 이온주입과 증착을 동시에 수행하는 dynamic ion mixing공정을 수행하였다. Dynamic ion mixing 공정을 수행함에 따라 박막과 금속 사이의 접착력이 증가하게 되어, UHMWPE의 마모량이 2배 가까이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 장시간의 마모시험에서도 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 UHMWPE의 마모량을 감소시키기 위하여 박막을 증착하기 전에 금속 소재에 질소 이온주입을 수행하는 pre-ion implantation 공정을 도입하였다. 질소 이온주입 결과 Co-Cr-Mo 합금 표면에 부분적으로 CrN, Cr2N의 세라믹 상이 형성 되는 것을 확인할 수 있었으며, 그에 따라 UHMWPE의 마모량이 2배 이상 감소 되는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국임상수의학회지
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• 제31권2호
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• pp.121-124
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• 2014

7년령의 암컷 진도견이 뒷다리 파행을 주증으로 내원하였다. 신체검사상에서 대퇴관절의 신전시 염발음과 통증을 보였고 방사선 검사상에서 양측 대퇴 관절 이형성증에 의한 퇴행성 관절염과 오른쪽 부위의 전측 대퇴 탈구를 보여 주었다. 오른쪽 관절의 탈구의 치료를 위해 인공 대퇴 관절 전치환 술을 실시하였다. 수술 중 오른쪽 등쪽 관절절구의 결손으로 인한 인공 관절절구 컵의 탈구의 위험성을 확인하고 등쪽 관절절구의 결손을 잠김 금속판과 골시멘트를 이용하여 보강하였다. 수술 후 환자는 성공적인 결과를 보여주었다. 또한 오른쪽 대퇴관절의 관절 운동 범위과 근육량이 개선 되었다. 등쪽 관골절구 결손을 가진 대퇴 관절 탈구에서 잠김 금속판과 골시멘트 이용하여 인공 대퇴관절 전치환술을 성공적으로 실시하였다. 본 증례와 같은 수술 기법이 등쪽 관골절구 결손이 있을 시 사용될 수 있다고 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.189-189
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• 2011

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위해 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 관절 운동을 하는 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 인공관절의 수명을 결정하게 되는데, 헤드 부분에 메탈소재와 라이너 부분에 고분자 소재를 사용하는 MOP (metal on polymer) 구조의 인공관절은 충격흡수의 장점이 있는 반면 wear debris에 의한 골용해로 인하여 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재 시술의 주요 원인이 되고 있다. 또한 메탈 헤드의 마모로 인한 금속이온의 용출은 세포 독성의 문제를 야기하여 인공관절의 수명을 낮추는 또 하나의 요인이 되고 있다. 따라서 인공관절의 수명을 늘리기 위해 DLC, ZrO, TiN 등의 높은 경도 값을 갖는 박막을 금속 헤드 위에 증착하여 상대재인 인공관절용 고분자 소재의 마모량을 줄이고자 하는 연구가 활발하게 진행 되고 있다. 본 연구에서는 PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition)공정을 이용하여 Co-Cr-Mo 합금 소재 niobium nitride (NbN) 박막을 증착하여 상대제인 UHMWPE (ultra high molecular polyethylene)의 마모를 줄이고자 하는 연구를 진행하였다. 마모량을 감소시키기 위하여, 박막 증착전에 질소를 이온주입하는 pre-ion implantation 공정을 도입하였으며, 또한 Co-Cr 합금과 NbN박막 사이의 접착력을 증가시키기 위하여 박막의 증착 초기에 이온주입과 증착을 동시에 수행하는 dynamic ion mixing공정을 수행하였다. NbN 박막의 특성을 평가하기 위해 XRD, XPS, AFM 등의 분석을 수행하였으며, 상대재인 초고분자량 폴리에틸렌의 마모량을 측정하기 위해 Pin-on-disk tester를 이용하여 마모 실험을 진행하였다. 마모 실험 결과, pre-ion implantation 공정을 도입한 경우 현재 상용화 되어있는 Co-Cr 합금에 비하여 마모량을 2배 이상 감소시키는 것을 확인 할 수 있었으며, dynamic ion mixing 공정을 도입한 경우 장시간의 마모 시험에 대한 마모 특성이 향상 되는 것을 확인 할 수 있었다.

• 대한영상의학회지
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• 제83권6호
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• pp.1286-1297
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• 2022

목적 고관절 인공치환물을 가진 환자에서 여러 가지 금속인공물 감소 효과를 비교하였다. 대상과 방법 이 연구는 고관절 인공치환술과 이중에너지 전산화단층촬영을 시행한 47명 환자에서 시행하였다. 금속에서 발생한 인공물 감소효과는 서로 다른 3개의 영상(고식적 영상, 금속인공물 감소영상, 가상 단일에너지 영상)에서 비교하였다. 이를 위해 인공관절 주변 7곳에서 금속인공물에 대한 정량적 분석과 정성적 분석을 시행하였다. 결과 금속인공물 감소영상에서 가장 낮은 영상잡음과 인공물 지수를 보였고, 다음으로는 가상 단일에너지 영상이었다. 금속인공물 감소영상은 저음영 인공물이 매우 심한 영역에서만 높은 대조도를 보인 반면, 가상 단일에너지 영상은 인공물 주변 골조직과 그 외 영역에서 높은 대조도를 보였다. 연부조직 분석에서도 금속인공물 감소영상이 더 우수함을 보여 주었다. 정성적 분석에서도 금속인공물 감소영상이 가상 단일에너지 영상보다 인공물 감소 효과가 뛰어남을 밝혔지만, 이차적인 인공물 발생도 가장 흔히 발생하였다. 결론 금속인공물 감소영상이 심한 금속인공물감소에 가장 뛰어난 효과를 보였지만 새로운 이차적 인공물을 발생시켰다. 가상 단일에너지 영상은 인공물 주변 골조직 평가에서 우수함을 보였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권6호
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• pp.250-255
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• 2018

본 연구에서는 3D-프린팅 적층 공정으로 제조한 인공관절용 CoCrMo 합금 소재의 HIP 처리를 포함한 복합열처리 후 소재의 인장특성, 내마모 특성 등의 기계적 특성과 결정구조 및 미세조직 등의 재료특성 변화를 고찰하였다. 내부마이크로 기공을 제거하기 위한 HIP 열처리와 금속탄화물 생성을 위한 상압열처리 및 금속탄화물의 균질화를 위한 용체화 열처리를 거치는 복합열처리 공정을 실시하여 인공관절 소재로서의 특성을 부여하고자 하였다. 3D-프린팅 적층 공정으로 제조한 인공관절용 CoCrMo 합금 소재의 복합열처리 효과는 HIP 공정중의 치밀화 과정, 상압열처리 중의 금속탄화물 생성 및 용체화 열처리 과정중의 금속탄화물의 균질화 효과임을 XRD, FE-SEM, EDS 분석으로 확인하였다.

• 대한정형외과학회지
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• 제55권6호
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• pp.545-549
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• 2020

슬관절 인공관절 치환술 중 드물게 발생하는 내측 측부 인대 견열 골절의 치료는 보조기나 캐스트 등의 보존적 치료, 금속 나사못을 이용한 고정 등의 다양한 치료법이 소개되고 있다. 생흡수성 봉합 나사못은 생체 적합성, 방사선 투과성, 제거를 위한 2차 수술이 불필요하다는 장점 등으로 여러 부위에서 금속 고정물을 대체해 사용되고 있으나 골용해 등의 합병증이 보고되고 있다. 저자들은 슬관절 인공관절 치환술 중 발생한 내측 측부 인대 견열 골절에 대해 생흡수성 봉합 나사못을 이용한 고정 후 심각한 골용해 소견을 경험하여 사용에 신중을 기해야 한다는 판단하에 이에 대한 문헌 고찰과 함께 보고하고자 한다.

• 기계와재료
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• 제13권1호통권47호
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• pp.87-102
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• 2001

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.582-585
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• 2015

고령화 사회로 인한 관절 질환 환자의 증가로 TKRA(Total Knee Replacement Arthroplasty)가 증가하고 있다. 이에 따라 TKRA에 사용되는 인공관절에 의해 MRI영상에서 금속인공물이 발생하게 되는데 이는 진단에 영향을 미치게 된다. 그러므로 본 논문에서는 Co-Cr, Ni-Ti 소재의 인공관절과 시퀀스 변화를 주어 영상에서의 영향을 최소화시켜 진단의 효과를 높이고자 한다. 1.5T AVANTO장비와 플라스틱 통, 각각의 인공관절(Normal, Co-Cr, Ni-Ti)을 사용하였으며 종이컵 안에 인공관절을 고정시킨 후 원통 모양의 플라스틱 통 안에 넣어 신호강도를 측정하였다. 균일하고 강한 신호강도를 획득하기 위하여 플라스틱 통은 물로 채웠다. 시퀀스는 T1 TSE, T2 TSE, PD TSE로 변화하면서 실험하였고 Axial영상을 획득하였다. 신호강도는 동일한 크기의 관심영역을 설정하여 최대값, 최소값을 제외한 후 평균을 구해 SNR, CNR을 측정하고 Image J를 이용해 PSNR을 측정하였다. 결과적으로 PD TSE가 T1 TSE, T2 TSE에 비하여 SNR과 CNR 값이 크게 나타나왔고 Co-Cr이 Ni-Ti에 비하여 PSNR의 수치도 크게 나타나고 Normal의 SNR 값과 유사하게 나타난 것으로 보아 PD TSE의 시퀀스와 Co-Cr의 합금을 사용하는 것이 진단 및 판독을 하는데 있어서 유용할 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.349-349
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• 2011

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위해 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 관절 운동을 하는 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 인공관절의 수명을 결정하게 되는데, 헤드 부분에 메탈소재와 라이너 부분에 고분자 소재를 사용하는 MOP(metal on polymer) 구조의 인공관절은 충격흡수의 장점이 있는 반면 wear debris에 의한 골용해로 인하여 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재 시술의 주요 원인이 되고 있다. 현재 인공관절의 수명을 늘리기 위해 DLC, ZrO, TiN 등의 높은 경도 값을 갖는 박막을 금속헤드 위에 증착하여 상대재인 인공관절용 고분자 소재의 마모량을 줄이고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PIII&D(Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition)공정을 이용하여 Co-Cr-Mo 합금 소재에 질소 이온을 주입 한 후 NbN 박막을 증착하여 상대재인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)의 마모량을 줄이고자 하였다. NbN 박막의 특성을 평가하기 위해 XRD, XPS, AFM 등의 분석을 수행하였으며, 상대재인 초고분자량 폴리에틸렌의 마모량을 측정하기 위해 Pin-on-disk tribometer를 이용하여 마모 실험을 진행하였다. 마모 실험 결과, NbN 박막을 단순 증착한 경우, 현재 인공관절용 헤드(Head) 소재로 가장 널리 사용되고 있는 Co-Cr-Mo 합금에 비하여, 상대재인 초고분자량 폴리에틸렌의 마모량을 약 20% 감소시키는 것을 알 수 있었다. 또한, Co-Cr-Mo 합금 소재에 질소 이온주입을 하여 표면을 개질한 후, NbN 박막을 증착한 경우, 마모량이 최대 50%까지 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.228-228
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• 2012

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위하여 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 관절 운동을 하는 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 마모에 관여하여 인공관절의 수명에 영향을 미치게 되는데, 헤드 소재로서는 Co-Cr-Mo 합금이, 라이너 소재로서는 고분자 소재인 UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene)가 주로 사용되고 있다. 이러한 MOP (Metal-On-Polymer) 구조의 인공관절의 경우, 충격흡수의 장점이 있는 반면, 관절 운동시 발생하는 UHMWPE의 wear debris에 의한 골용해로 인하여 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재시술을 필요로 하게 된다. 또한 메탈 헤드의 마모로 인한 금속이온의 용출은 세포 독성의 문제를 야기하여 인공관절의 수명을 낮추는 또 하나의 요인이 되고 있다. 이러한 문제점들을 해결 하기 위하여, 본 연구에서는 PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition)공정을 이용하여 Co-Cr-Mo 합금 소재 위에 niobium nitride (NbN) 박막을 증착하여 상대재인 UHMWPE의 마모를 줄이고자 하는 연구를 진행하였다. 마모량의 감소를 위하여, 박막을 증착하기 전에 Co-Cr-Mo 합금 위에 질소를 이온주입 하는 pre-ion implantation 공정을 도입하였으며, Co-Cr-Mo 합금과 NbN박막 사이의 접착력을 증가시키기 위하여 박막의 증착 초기에 이온주입과 증착을 동시에 수행하는 dynamic ion mixing공정을 수행하였다. 실험 결과 pre-ion implantation 공정을 도입한 경우 현재 상용화 되어있는 Co-Cr-Mo 합금에 비하여 마모량을 2배 이상 감소시키는 것을 확인 할 수 있었으며, dynamic ion mixing 공정을 도입한 경우 장시간의 마모 시험에서도 UHMWPE의 마모량을 2배 가까이 줄일 수 있었다.