• 제목/요약/키워드: 뼈의 구조

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Fe 이온 치환 beta-tricalcium phosphate의 하소 온도에 따른 미세구조 및 분해 특성 (Fe-doped beta-tricalcium phosphate; crystal structure and biodegradable behavior with various heating temperature)

  • 유경현;김현진;선우경;윤석영
    • 한국결정성장학회지
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    • 제30권6호
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    • pp.244-250
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    • 2020
  • β-삼인산칼슘(β-tricalcium phosphate, β-TCP, Ca3(PO4)2)은 뼈와 유사한 성분을 가지는 인산 칼슘계 세라믹 중 하나로, 생분해성과 골 전도성을 가지고 있어 골 대체재 등으로 다양하게 사용된다. 이러한 β-TCP의 생체 활성과 골유도성을 향상시키기 위해 다양한 이온 치환 연구가 진행되어왔으며 그 중 철 이온은 필수 미량 원소로 체내에서 다양한 기능을 한다. 본 연구에서는 β-TCP에 철 이온이 치환되었을 때 열처리 온도에 따른 구조의 변화를 분석하고, 이에 따른 생분해 특성을 평가하였다. 또한 분해 후의 구조를 분석하여 분해 거동을 확인하였다. 철 이온을 치환한 β-TCP는 공침법으로 합성을 하였고, 925℃와 1100℃에서 하소 처리를 실시하였다. X-선 회절 분석과 Rietveld refinement를 이용하여 구조 분석을 실시하였다. 철 이온은 온도에 따라 Fe2+ 또는 Fe3+ 상태로 바뀌기 때문에 β-TCP에 치환되었을 때 열처리 온도에 따라 치환 위치(Ca(4), Ca(5))가 바뀌고, 1100℃에서 열처리를 실시한 철 이온 치환 β-TCP의 분해 속도가 가장 빨랐다. 또한 세포 증식 특성이 향상된 것을 통해 β-TCP에 철 이온을 치환하는 것이 생체적합성과 생체 활성 특성을 향상시키고 골 결손부 회복 등 더욱 다양한 분야에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

연속 CT 영상에서 템플릿 매칭을 이용한 폐결절 정합 (Pulmonary Nodule Registration using Template Matching in Serial CT Scans)

  • 조현희;홍헬렌
    • 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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    • 제36권8호
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    • pp.623-632
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    • 2009
  • 본 논문에서는 연속시점에서 촬영한 CT 영상에서 대응되는 폐결절을 추적 관찰하기 위한 폐결절 정합 방법을 제안한다. 제안 방법은 다음과 같은 다섯 단계로 구생된다. 첫째, 분할된 폐를 포함하는 최적경계볼륨의 중심으로 위치 차이를 보정한다. 둘째, 초기 CT 영상과 추적 CT 영상에서 가장 높은 밝기값을 가지고 있는 갈비뼈 구조를 포함하는 관상최대강도투사 영상을 생성한다. 셋째, 두 관상최대강도투사 영상 간의 정규화된 평균 밝기값 차이를 통해 강체 변환을 최적화한다. 넷째, 강체 정합 후에 폐결절 중심 간의 유클라디안 거리 측정을 통해 대응되는 폐결절 대응 후보를 정의한다. 마지막으로, 폐결절을 매칭하기 위하여 초기 CT 영상 내에 폐결절 템플릿과 추적 CT 영상 내에 탐색 볼륨 간의 템플릿 매칭을 수행 한다. 본 제안 방법의 결과를 평가하기 위하여 육안 평가, 정확성 및 수행시간 측정을 수행하였다. 실험결과 관상최대강도투사를 기반으로 하는 강체정합과 지역적 템플릿 매칭을 이용하여 폐결절이 정확하고 빠르게 정합됨을 알 수 있었다.

Ti-49.5Ni (at%)합금의 다공성 구조가 뼈 세포 흡착에 미치는 영향 (Effect of Pore Structures of a Ti-49.5Ni (at%) Alloy on Bone Cell Adhesion)

  • 임연민;최정일;강동우;남태현
    • 한국재료학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.66-70
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    • 2012
  • Ti-Ni alloys are widely used in numerous biomedical applications (e.g., orthodontics, cardiovascular science, orthopaedics) due to their distinctive thermomechanical and mechanical properties, such as the shape memory effect, superelasticity and low elastic modulus. In order to increase the biocompatibility of Ti-Ni alloys, many surface modification techniques, such as the sol-gel technique, plasma immersion ion implantation (PIII), laser surface melting, plasma spraying, and chemical vapor deposition, have been employed. In this study, a Ti-49.5Ni (at%) alloy was electrochemically etched in 1M $H_2SO_4$+ X (1.5, 2.0, 2.5) wt% HF electrolytes to modify the surface morphology. The morphology, element distribution, crystal structure, roughness and energy of the surface were investigated by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive Xray spectrometry (EDS), X-ray diffractometry (XRD), atomic force microscopy (AFM) and contact angle analysis. Micro-sized pores were formed on the Ti-49.5Ni (at%) alloy surface by electrochemical etching with 1M $H_2SO_4$+ X (1.5, 2.0, 2.5) wt% HF. The volume fractions of the pores were increased by increasing the concentration of the HF electrolytes. Depending on the HF concentration, different pore sizes, heights, surface roughness levels, and surface energy levels were obtained. To investigate the osteoblast adhesion of the electrochemically etched Ti-49.5Ni (at%) alloy, a MTT test was performed. The degree of osteoblast adhesion was increased at a high concentration of HF-treated surface structures.

달걀껍질을 이용한 생체용 β-tricalcium Phosphate 분말의 합성 (Synthesis of β-tricalcium Phosphate by Using an Eggshell)

  • 권명도;오선호;이상진
    • 한국세라믹학회지
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    • 제39권11호
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    • pp.1103-1107
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    • 2002
  • 생체재료의 일환으로 사용되고 있는 ${\beta}$-TCP(${\beta}$-Tricalcium Phosphate)를 합성하기 위하여 주원료인 칼슘을 화학약품이 아닌 천연재료인 달걀껍질을 이용하여 실험을 하였고, 이를 인산(phosphoric acid)과 혼합하여 ${\beta}$-TCP를 합성하였다. 본 연구에서는 인산의 혼합 량, 하소온도의 변화 그리고 달걀껍질의 출발물질 상태 등의 변수를 두고 실험을 실시하였다. 실험 변수에 따른 결과는 XRD 분석에 의해 결정상을 관찰하고, SEM에 의해 미세구조를 관찰하여 특성분석을 하였다. $900{\circ}$에서 하소한 달걀껍질을 인산과 함께 습식으로 볼 밀링 한 후, 이를 건조시켜 $900{\circ}$에서 1시간 동안 열처리하여 비교적 좁은 입도분포의 ${\beta}$-TCP 분말을 얻을 수 있었다. 차후 합성된 분말의 소결체를 이용하여, 생체 친화성과 뼈 속으로 대체되는 속도 등을 실험할 예정이다.

조선시대 회곽 묘 출토 염습의에 부착된 회백색 물질의 동정 (Identification of Greyish White Material Adhered to Shrouds from Tombs Covered with Lime of the Chosun Dynasty)

  • 오준석;유혜선;윤은영
    • 보존과학회지
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    • 제16권
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    • pp.21-26
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    • 2004
  • 회곽의 구조를 가진 충청북도 보은의 유인서 부처 묘와 옥천의 무연고 분묘에서 출토된 수침 복식에 부착되어 있는 회백색 오염물질에 대한 적외선 분광 분석을 통해, 미라의 회백색 물질과 동일 성분인 지방산의 칼슘염이 주성분이며 지방산, 지방, 단백질이 소량 함유된, 사체의 지방이 분해되어 생성된 시랍으로 판명되었다. 또 시랍의 주성분이 지방산의 칼습염인 것은 사체의 뼈나 회곽의 성분인 석회와의 관련성이 있음을 알 수 있다. 그리고 지방산 분석을 통해 사체의 시랍에서 볼 수 있는 10-Hydroxyhexadecanoic acid 및 10-Hydroxyoctadecanoic acid가 확인되었고 지방산의 함량 분포패턴도 Palmitic acid와 같은 포화지방산의 함량은 높고, Oleic acid와 같은 불포화지방산의 함량이 낮은 시랍과 유사한 패턴을 보이고 있다. 이와 같은 결과로 미루어 보아 옥천과 보은에서 출토된 복식 표면의 회백색 물질은 미라로부터 이동된 시랍이라는 사실을 확인할 수 있었다.

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수산화인회석과 폴리락타이드 복합체에서 상호작용력의 도입 (Introduction of Specific Interaction of Hydroxyapatite/Polylactide Composites)

  • 강진규;임준혁;문명준;이원기;김미라;이진국
    • 폴리머
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    • 제33권1호
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    • pp.13-18
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    • 2009
  • 인공뼈의 잠재적인 재료로서 주목을 받는 hydroxyapatite(HA)와 Poly(L-lactide)(PLLA) 복합체의 물성을 개선하기 위하여 HA에 D-lactide(DLA)를 표면 그래프트(g-HA)하여 PLLA 사이의 스테레오 콤프렉스 형성을 도입하였다. 복합체 필름은 건조단계에서 HA의 침전을 최소화하기 위하여 용매-비용매법으로 제조하였다. 복합체의 구조와 물성은 thermal gravimetric analysis(TGA), differential scanning calorimeter, scanning electron microscopy 및 mechanical property 측정으로 확인하였다. TGA분석으로부터 HA에 대한 DLA의 표면 그래프트율은 6 wt%였고 HA에 비하여 유기용매에 대한 분산성이 증가하였다. 복합체의 스테레오 콤프렉스 형성은 용융온도의 변화로써 확인하고 HA/PLLA 복합체에 비하여 우수한 기계적 물성을 나타내었다.

생체적합성 및 골전도성 향상을 위한 경조직 대체용 생체재료의 표면개질 (Surface Modification of Biomaterials for Hard Tissue Substitutes to Improve Biocompatibility and Osteoconductivity)

  • 김성욱;이우걸
    • 공업화학
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    • 제16권6호
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    • pp.725-730
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    • 2005
  • 경조직 대체용 생체재료의 개발에 있어서 재료의 생체적합성 및 골전도성은 가장 중요한 고려사항 중의 하나이다. 인산칼슘 박막은 경조직과 화학적 성분이 매우 유사하기 때문에 재료의 표면에 인산칼슘 박막을 형성함으로써 재료의 생물학적 성질을 매우 증진시킬 수 있다. 생체재료의 성공여부는 재료의 표면에 대한 부착단백질의 작용에 의해 결정되는데, 이는 부착단백질들이 세포의 부착 및 부착된 세포의 생물학적 반응을 유도하기 때문이다. 재료의 표면에 대한 부착단백질들의 흡착기전과 흡착된 입체구조에 따라 조골세포의 부착, 증식, 그리고 분화와 같은 세포반응이 향상되거나 또는 억제된다. 인산칼슘 박막에 의해 개질된 생체재료의 경우 골전도성이 높은 것으로 알려져 있다. 조골세포의 분화 정도가 증가함은 물론 뼈 결절들이 신속하게 형성되는 것이 관찰되었다.

긴 파이프로 이뤄진 세장형 부이 구조물의 파랑 중 생존성에 관한 모형시험 및 수치해석 연구 (An Experimental and Numerical Study on the Survivability of a Long Pipe-Type Buoy Structure in Waves)

  • 권용주;남보우;김남우;박인보;김시문
    • 한국항해항만학회지
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    • 제42권6호
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    • pp.427-436
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    • 2018
  • 본 논문에서는 긴 파이프 이뤄진 세장형 부이 구조물의 파랑 중 거동특성에 관한 모형시험과 수치해석 연구를 수행하였다. 대상 부이 구조물은 긴 파이프를 기본 뼈대로 하여, 상부구조물, 부력재, 중력식 앵커로 구성된 아티큘레이트(Articulated)형 부이 구조물이다. 대상 해역인 서해에서의 본 부이 구조물의 생존성을 평가하기 위하여, 축척비 1/22의 축소 모형을 제작하여 선박해양플랜트연구소 해양공학수조에서 일련의 모형시험을 진행하였다. 이 때 50년 재현주기의 극한파 조건을 고려하였으며, 또한 조류 및 주기 효과를 검토하기 위하여 추가적인 실험을 수행하였다. 생존성 평가를 위한 주된 평가항목으로는 구조물의 거동, 앵커 지지력, 침수 횟수를 고려하였다. 모형시험 결과와의 상호검증을 수행하기 위하여 상용계류해석 프로그램인 OrcaFlex를 이용하여 수치 시뮬레이션을 병행하였다. 평가결과로써 먼저 조위차에 따른 본 부이 구조물의 거동 특성에 대해 살펴보았다. 고조위와 저조위 조건에서의 종동요 응답, 앵커지지력의 변화를 살펴보았으며, 수치 시뮬레이션 결과와의 직접 비교 검토하였다. 두 번째로는 파도 주기와 조류의 유무에 따른 부이 구조물의 응답 특성 변화에 대해 고찰하였다. 세 번째로는 상부구조물의 침수와 관련하여 비디오 분석을 통한 침수 횟수를 수치해석 결과와 비교 제시하였다. 마지막으로 모형시험에서 직접 계측하지 못한 구조응답과 관련하여 수치 시뮬레이션 결과를 제시하고, 극한파 중 구조적 안전성에 대해서 논하였다. 일련의 생존성 평가 연구를 통하여 본 부이 구조물의 극한파 중 거동 특성에 대해 살펴볼 수 있었으며, 파도, 조류, 조위차에 따른 민감도 특성을 통해 본 부이구조물의 취약점 및 활용성에 대해 고찰해 보고자 하였다.

이마앞겉질을 제거시킨 흰쥐 앞뇌의 바닥핵무리에서 변성축삭종말의 미세구조연구 (Ultrastructure of Degenerating Axon Terminals in the Basal Forebrain Nuclei of the Rat following Prefrontal Decortication)

  • 안병준;고정식;안의태
    • Applied Microscopy
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    • 제35권3호
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    • pp.135-152
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    • 2005
  • 중추신경계통에서도 최고중추인 이마앞겉질 (prefrontal cortex)은 거의 모든 대뇌겉질과 연결되어 있어서 대뇌겉질 각 부분에 저장된 감각, 운동, 언어... 등 모든 정보를 받을 뿐만 아니라, 앞뇌의 바닥핵들 (basal forebrain nuclei)을 비롯한 많은 신경핵들과도 연결되어 있어서 생체 내부환경과 본능에 관한 정보도 받아드린다. 이들 연결을 통해서 이마앞겉질은 변연계통의 본능, 감정, 기억, 학습기능과 줄무늬체계통의 적절한 표현, 대응, 절차기억, 운동조절기능들을 연계하고 조정한다. 앞뇌의 바닥핵들(꼬리핵 caudate nucleus, 줄무늬체바닥핵 fundus striati nucleus, 중격옆핵 accumbens septi nucleus, 중격핵 septal nucleus)도 역시 변연계통과 줄무늬체계통 사이에서 해부학적으로나 기능적으로도 교차기능이 있는 것으로 알려져 있다. 이 실험은 흰쥐의 이마앞겉질은 제거한 다음, 앞쪽 앞뇌의 바닥핵들에서 변성종말들이 있는지 여부와 그 미세구조를 관찰하려고 시행했다. $250{\sim}300g$된 흰쥐를 실험동물로 이용하였으며, 흰쥐들을 정상군, 대조군, 수술군으로 구분하였다. 수술군은 마취시킨 다음, 뇌수술장치에 고정시키고, 머리피부를 절개한 다음, 이마뼈에 구멍을 만들고, 이 구멍을 통해 이마앞겉질을 흡인하여 제거했다. 대조군은 이마뼈에 구멍을 만드는 과정까지만 실행하였고, 정상군은 아무조치도 취하지 않았다. 수술 후 2일 경과 후에 전자현미경 관찰을 위해 1% glutaraldehyde-1% paraldehyde 혼합액 (pH 7.4)에 1차 고정하였고, 뇌를 적출하여 고정액에 냉장시켰다가, 다음날 해당 신경핵을 적출하여 2차 고정액 (2% osmium tetroxide액)에 고정하였다. Araldite 혼합액에 포매하여 ultratome-V로 자른 절편은 4% uranyl acetate와 2.7% lead citrate로 염색하여 JEM 100CX-II 전자현미경으로 관찰하였다. 관찰결과 네 신경핵에서 모두 변성 축삭종말이 관찰되었는데, 출현비율은 상당한 차이를 보여서 가장 변성이 심한 신경핵은 꼬리핵 이었고, 다음은 줄무늬체바닥핵, 중격옆핵, 중격핵의 순서였다. 변성축삭종말이 각 부위에서 연접하는 모양을 비교한 결과 꼬리핵과 줄무늬체바닥핵에서는 모두 가지돌기가시(dendritic spine)에 연접하였으나, 중격옆핵과 중격핵에서는 가지돌기 (dendrite)에 연접하는 것과 가지돌기가시에 연접하는 것이 혼재하였다. 이들 두 신경핵 무리는 이마앞겉질에서 기원하는 축삭종말의 연접차이로 볼 때 서로 다른 회로계통에 속할 것으로 생각되며, 문헌고찰을 통해서 꼬리핵과 줄무늬체바닥핵은 줄무늬체회로 (striatal circuit)에 속하고 중격옆핵과 중격핵은 변연계통회로(limbic circuit)에 속할 것으로 판정했다. 이마앞겉질은 생리적, 약리적, 신경학적 및 형태학적 근거들로 보아 바닥핵들을 통해 변연계통과 대뇌겉질 전체에 영향을 미칠 것으로 여겨지는데, 본 실험에서는 네 종류의 바닥핵들, 즉 꼬리핵, 줄무늬체바닥핵, 중격옆핵 및 중격핵과 관련된 신경연접들을 관찰하였으며, 그 결과를 문헌 고찰한 결과 변연계통과 줄무늬체계통이 앞뇌의 바닥에 있는 신경핵들에서 형태학적 교차연결을 통해 정서와 마음의 상태를 행동과 대응으로 표현하는 중요한 신경회로가 존재함을 제안하였다.

소방공무원의 근골격계 질환: 2011년~2013년 공상신청 분석 (Muscuoloskeletal Disorders of Korean Fire Fighters: Applicants for Public Worker's Compensation from 2011 to 2013)

  • 윤장원
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제30권3호
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    • pp.133-137
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    • 2016
  • 본 연구의 목적은 전국 소방서에 근무하는 소방공무원 중 2011년부터 2013년까지 근골격계 질환으로 공상을 신청 한 510명을 대상으로 자료를 분석하여 그 특성에 대해 알아보고, 공상 예방을 위한 대책을 제시하는 것이다. 2011년 1월부터 2013년 12월까지 공상을 신청한 1596명의 공상신청자의 정보를 국민안전처로부터 제공받아 주병명을 기준으로 근골격계 질환을 판별하여 이 중 510명을 최종 연구대상으로 하였다. 공상신청자는 남성이 92%로 여성보다 월등히 많았고, 공상발생 연령은 40대 초반이 가장 많았다. 공상이 발생한 시기는 5월과 6월이 가장 높았다. 지역별로 공상신청이 가장 많은 지역은 서울이었고 공상 발생만인율이 가장 높은 곳은 전북이었다. 공상신청이 가장 잦은 부위는 허리가 제일 많았고 무릎이 그다음 이었다. 신체구조는 인대가 가장 많고 추간판과 뼈 순이었다. 공상발생 당시 직무는 화재진압 38.3%, 구급 37.7%, 구조 12.4%, 기타 순이었다. 앞으로 지역 간 공상신청 빈도차이를 좀 더 세밀히 조사할 필요가 있고, 소방 직부별 부상기전과 예방방안에 대한 연구가 필요하다.