• 한국가시화정보학회지
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• 제16권2호
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• pp.31-37
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• 2018

Ischemic mitral regurgitation (IMR) is the primary mitral valve (MV) pathology in the aftermath of myocardial infarction as a consequence of regional left ventricular (LV) remodeling. We investigated the effect of asymmetric papillary muscle (PM) displacement and annular dilation on IMR development. Virtual MV modeling was performed to create a normal human MV. Asymmetric PM displacement, asymmetric annular dilation, and the combination of these two pathologic characteristics were modeled. Dynamic finite element evaluation of MV function was performed across the complete cardiac cycle for the normal and three different IMR MV models. While the normal MV demonstrated complete leaflet coaptation, each pathologic MV model clearly revealed deteriorated leaflet coaptation and abnormal stress distributions. The pathologic MV model having both asymmetric PM displacement and annular dilation showed the worst leaflet malcoaptation. Simulation-based biomechanical evaluation of post-ischemic LV remodeling provides an excellent tool to better understand the pathophysiologic mechanism of IMR development.

• 동력기계공학회지
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• 제14권5호
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• pp.41-47
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• 2010

티타늄과 티타늄 합금은 재료적 특이성 때문에 심장 혈관 임플란트에서 일반적으로 사용되어 왔다. 일찍이 적용된 예로는 인공심장판막, 심박조율기의 보호케이스, 혈액 순환 장치 등이 있다. 하지만 물질유도혈전증(Material-induced thrombosis)은 혈전폐색에 의해 기인한 기능 손실로 심장혈관 임플란트 장치의 주된 합병증으로 존재하고 있으며, 심장혈관 임플란트의 혈전유전자는 심장혈관장치의 발달에 주된 난관 중 하나로 남아있다. 그리고 텍스처 혈액 접합 물질(Textured blood-contacting material)은 1960년대 초반 이후부터 혈액순환 보조 장치의 임상실험에 사용되고 있다. 접합 물질에 내장된 텍스처 섬유조직 표면은 형성, 성장, 안정적 부착, 생물학적 내벽(neointimal layer) 등 유도 혈액(entrapping blood) 성분에 의해 형성된다. 공동(cavity) 형상의 용해 가능한 미립자를 사용하는 SCPL법(Solvent casting/particulate leaching method)은 티타늄 기질 이전에 형성된 폴리우레탄 위에 텍스처(texture)를 생성하기 위해 사용되었다. 또한 콜라겐의 부동화(不動化)에 의한 공동(cavity)은 혈액 접합면에 잔존하기 위한 내피세포를 고정할 수 있는 효과가 있다. cpTi로 층화된 PU 기소공성(microporous)은 구조적 특성과 혈전증 감소를 위한 생물학적 내벽 사용의 잠재성을 평가하기 위한 세포 공동체 실험을 통해서 평가되었다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제42권2호
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• pp.165-174
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• 2009

배경: 심장 수술의 발전과 함께 자기 조직이 아닌 다른 인공 보철편의 필요가 늘어나 그에 따른 다양한 대체제가 연구 개발, 이용되고 있다. 본 연구는 더 나은 인공 조직보철편의 개발을 위해 이종이식 판막(돼지)과 심낭(돼지, 소)을 고정액에 따른 조직의 물리적 성질의 변화와 장력의 관계, 탄력도 변화, 열성 안정성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 이종이식 판막과 심낭을 처리하지 않은 그룹(fresh), glutaraldehyde (GA)로 고정한 그룹, glutaraldehyde (GA)에 ethanol 등과 같은 용매(solvent)를 첨가하여 고정한 그룹 세 그룹으로 나누어 검사하였다. 1) 각각의 군을 물리적 활성도 검사를 시행하였다. 2) 각 군별로 이종이식편의 일방향성 장력과 탄력도를 검사 비교하였다. 3) 소 심낭과 돼지 심낭을 각군 간에 열성 안정성 검사를 시행하였다. 결과: 1) 물리적 활성도 검사에서 촉진시 유의한 차이가 없었고, 봉합과, 신장도면에서 저농도 GA에 비해 GA+용매 처리군이 좀더 단단하게 느껴졌다. 2) 일반적으로 돼지의 대동맥, 폐동맥 판막의 원주방향 일방향성 장력과 탄력도는 아무것도 처리하지 않은 것보다 GA 혹은 GA+용매 처리 시 나아졌고, GA 혹은 GA+용매로 처리한 것 간에는 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 소와 돼지의 심낭의 경우에도 GA 혹은 GA+용매로 처리한 것 간에는 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 3) 각 실험과 군간에 GA 농도별로 비교 시 모든 군에서 그렇지는 않았지만, 고농도로 GA로 처리한 군(돼지의 폐동맥 판막, 돼지 심낭)에서 탄력도가 더 증가하는 경향이었다. 4) 소와 돼지 심낭 절편의 열 안정성 검사에서 GA 처리군과 GA+용매로 처리군간에 급격 수축 시점이 $80^{\circ}C$로 서로 차이가 없었다(소 심낭: p=0.057, 돼지 심낭: p=0.227). 결론: 이종 이식 보철편의 GA 고정 시 용매의 첨가는 압력-장력, 압력-탄력도, 열성 안정성 등 물리적 손실은 가져오지 않는 것으로 생각되며, 계속해서 더 나은 이식 보철 편 개발을 위한 여러 기능성 용매의 사용이나 세정 액의 연구개발이 필요하다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제19권6호
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• pp.571-575
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• 1998

초음파 영상 진단 장비의 중요한 특징 중의 하나는 실시간으로 생체내의 연부 조직에 대한 정보를 보여준다는 것이다. 심초음파도는 심장판막 및 심벽의 상태를 실시간 단면 영상으로 보여줄 수 있으므로 심장 질환 진단에 널리 이용되고 잇다. 그러나, 초음파 영상은 스펙클 잡음이나 영상 탈락 등으로 인하여 화질이 많이 열화되어 있다. 그러므로, 이러한 초음파 영상을 개선시킬 수 있는 새로운 기술을 개발하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 심초음파도의 개선된 이진 영상을 검출하기 위한 영상 처리 기술을 제안한다. 아날로그 영상인 심초음파도로부터 디지털 동영상 파일을 만들고, 이것을 다시 프레임 단위로 각각 8bit 그레이 레벨을 갖는 정지 영상으로 변환하여 저장하였다. 효율적인 영상 처리를 위해 심중격과 삼첨판을 중심으로 한 심장 부위를 관심 영역으로 두었고, 스펙클 잡음이 포함된 각각의 영상은 영상 개선 필터와 모폴러지 필터를 이용하여 처리되었다. 그 결과, 원 영상이나 문턱치에 의한 이진 영상에 비해 명확한 윤곽선을 가진 개선된 이진 영상을 얻을 수 있었다. 결론적으로, 본 논문에서 제안한 장법은 보다 최적의 초음파 이진 영상 처리 기술 개발과 심초음파 영상의 좌심실벽 운동과 같은 정량적 분석에 중요한 심벽 윤곽선 검출 등에 기여할 수 있을 것이라 생각된다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제36권1호
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• pp.39-49
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• 2006

1. 목 적 이 연구의 목적은 성견의 하악 골 결손부에 이식한 생체 유래 골 이식재에 대한 치조골의 반응을 알아보는 것이다. 2. 연구방법 및 재료 생후 1년 이상 된 성견 4마리의 하악 제2소구치 및 제 4 소구치를 발거하고 발치와에 금원심 폭경 8mm, 협설 폭경 5mm, 치조정에서의 깊이 6mm인 결손부를 형성하였다. 4주간의 자연 치유 후 판막을 형성하여 결손부의 크기를 확인하였다. 각각의 결손부 크기가 일정하도록 수정한 후 '이식재+차폐막'군에는 OCS-B을 이식하고 Bio-gide을 차단막으로 사용한 후 봉합하고 '이식재군'은 OCS-B 이식 후 차폐막 없이 봉합하였으며 '비이식'군은 아무런 처치없이 일차봉합하였다. 수술 4, 6주에 실험동물을 각각 희생시켜 실험부위를 적출하고 비탈회 연마 표본을 제작하여 골 치유 양성을 조직학적 및 조직계측학적으로 관찰하였다. 3. 연구결과 이식재 비이식군 및 이식군 모돼서 별다른 부작용없이 잘 치유되었다. 세 실험군 모두에서 술후 4주에 비교하여 술 후 6주에서의 결손부 산생골 형성량이 증가하였다. 술후 4주 소견에서 비이식군은 결손부 주변부위에서 골이 생성되어 나오는 양상을 보였으며 이식군은 이식재 주변으로 골침착 시작되는 것을 관찰할 수 있었다. 술후 6주 소견에서 비이식군은 결손부 경계부로부터의 지속적인 골 생성을 관찰할 수 있었으며 이식군은 이식재 주변으로 침착된 골의 양이 많아지고 신생골이 가교를 형성하는 것을 관찰할 수 있었다. 4. 결 론 차폐막 유무와 상관없이 OCS-B는 염증반응을 전혀 일으키지 않았으며 우수한 골 전도성을 보였다. 또한 결손부의 형태를 잘 유지하여 골재생을 위한 공간을 확보할 수 있었다. 이는 OCS-B가 골이식재로서의 필요조건을 갖추었음을 확인한 결과이며 보다 장기적인 관찰에서 OCS-B의 흡수 가능성을 확인하는 것이 필요할 것으로 보인다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제36권1호
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• pp.15-26
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• 2006

흡수성 차페막을 이용한 조직 유도 재생술시 차폐막의 견고성으로 미루어 보아 재생을 위한 공간의 유지가 어려울 수 있다. 조직 유도 재생술과 함께 골이식술을 시행함으로써 공간 확보와 함께 적절한 혈병의 유지를 도모할 수 있고 이식된 골은 선생골 형성을 위한 핵으로 작용할 수도 있다. 최근에 사람의 치아회분말과 연석고를 혼합한 골이식재가 여러 연구를 통해 좋은 골이식재로 평가되었다. 본 연구에서는 성견 하악 소구치 2급 치근이개부위에 외과적으로 형성하여 흡수성 차폐막과 치아회분말-연석고 혼합 이식재를 이용한 조직유도재생 술을 시행하여 치주 조직 재생의 양상을 조직학적으로 관찰하고자 한다. 생후 12개월에서 16개윌 된 체중 15 Kg 내외의 성견 4마리를 이용하였다. 실험 재료로 생체흡수성 차폐막 (Biogide(R), Swiss) 를 사용하였고, 골이식재로 치아회분말-연석고를 혼합매식 하였다. 양측 상악 소구치 부위에 변연 치조골하방에 4 mm ${\times}$ 4 mm ${\times}$ 4 mm, (깊이 ${\times}$ 근원심 ${\times}$ 협설폭경) 깊이로 골내낭을 형성하였다. 형성된 골내낭의 기저부위 치근 표면에 1/4 round bur로 notch를 형성하여 참고점으로 하였다. 무작위로 선택된 한 쪽의 결손부를 대조군으로 오직 생체 흡수성 차폐막을 사용하였고, 실험군으로 치아회분말-연석고와 생체 흡수성 차폐막을 결손부로부터 2 mm 이상 덮을 수 있도록 다듬어 결손부 위에 위치시킨 후 협측 판막을 덮고 봉합하였다. 4주 후 2마리 ,8주 후 2마리를 희생시키고 통상의 방법으로 고정, 탈회, 포매의 과정을 거쳐 광학 현미경으로 검경하였다. 그 결과, 1. 4주 대조군에서 Bio-gide(R)는 완전한 흡수를 보였고, 치근이개부내에는 큰 공간이 존재하였다. 2. 4주 실험군에서 역시 Bio-gide(R)는 완전한 흡수를 보였고, 골 결손부내에 더 많은 신생골 관찰되었다. 그러나 아직까진 기존골과 신생골간에 명확한 차이가 있어서 쉽게 구분할 수 있었다. 또한 골이식재 주변으로 파골세포가 다수 관찰되며 이로 미루어 보아 활발한 골흡수가 일어남을 알 수 있었다. 3. 8주 대조군에서 결손부내에서는 기존골에 인접하여 신생골 형성이 부분적으로 일어났으나 연조직 침입이 관찰되었다. 4. 8주 실험군은 신생골이 기존골과 매우 유사한 형태로 관찰되었고, 신생골 형성 부위에 신생 혈관 증식이 관찰되었다. 또한 골내낭 기저부위에서는 백악질과, 치주인대가 재생됨이 관찰되었다. 이상의 결과에서 치아회분말-연석고 혼합매식은 골재생을 위한 골전도성이 있는 재료로 사료되며, 이를 이용히여 치주조직재생술시 흡수성 차폐막과 병행하여 사용한다면 더 많은 골재생이 있을 것으로 기대된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제27권6호
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• pp.418-426
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• 2006

In the artificial heart application, productivity and hemodynamic properties of artificial heart valves are crucial in successiful application to long term in vivo trials. This paper is about manufacture and assessment of trileaflet polymer heart valves using vacuum forming process(VFP). The VFP has many advantages such as reduced fabrication time, reproducibility due to relatively easy and simple process for manufacturing. Prior to VFP of trileaflet polymer heart valves, polyurethane(Pellethane 2363 80AE, Dow Chemical) sheet was prepared by extrusion. The sheets were heated and formed to mold shape by vacuum pressure. The vacuum formed trileaflet polymer heart valves fabrication is composed of two step method, first, leaflet forming and second, conduit forming. This two-step forming process made the leaflet-conduit bonding stable with any organic solvents. Hydrodynamic properties and hemocompatibility of the vacuum formed trileaflet polymer heart valves was compared with sorin bicarbon bileaflet heart valve. The percent effective orifice area of vacuum formed trileaflet polymer heart valves was inferior to bileaflet heart valve, but the increase of plasma free hemoglobin level which reflect blood damage was superior in vacuum formed trileaflet polymer heart valves Vacuum formed trileaflet polymer heart valves has high productivity, and superior hemodynamic property than bileaflet heart valves. Low manufacturing cost and blood compatible trileaflet polymer heart valves shows the advantages of vacuum forming process, and these results give feasibility in in vivo animal trials in near future, and the clinical artificial heart development program.

• Journal of Chest Surgery
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• 제40권3호
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• pp.180-192
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• 2007

배경: 최근 이종 심장 이식에서 이종항원 및 항체로 인한 초급성 또는 급성 거부반응이 중 또는 대구경의 혈관이나 판막에서는 일어나지 않는다는 보고들이 있다. 이는 이런 부위에서 이종 항원의 발현이 다른 부위보다 낮고 내피세포에 미치는 전단력이 크기 때문인 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이들 보고를 바탕으로 돼지-염소 모델에서 중 또는 대구경의 혈관에 해당하는 경동맥을 이용한 이종 동맥 이식을 시행하고 정해진 기간 경과 후 이식편을 적출하여 이종 이식 혈관의 생체 내 중, 장기 개통성 및 조직병리학적 변화 양상을 관찰하여 이종 혈관 이식의 생체 내 장기 적합성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 10쌍의 돼지-염소 조합을 실험군으로 하여 1주, 1개월, 3개월, 6개월 및 12개월의 정해진 기간으로 나누어 각 기간마다 2마리의 돼지에서 양측 경동맥을 채취하여 얻은 4개의 경동맥편을 다른 처리를 하지 않고 $-70^{\circ}C$에서 보존한 후 2마리의 염소의 양측 경동맥에 각각 이식하였다. 보존 기간은 2일에서 7일로 대부분 7일 이내에 동물 실험을 시행하였다. 이식 후 주기적인 도플러 초음파 검사로 개통성을 평가하였고, 정해진 기간이 경과한 후에 염소에서 이식된 혈관 도관을 적출하여 관찰한 후 hematoxylin-eosin과 Masson's trichrome 염색을 시행하였다. 또한 T 임파구 표식자와 von Willebrand factor에 대한 면역화학염색을 시행하였다. 결과: 실험군 중 1주와 1년으로 정해진 2마리의 염소가 실험 과정과는 무관한 이유로 사망하였고, 나머지 8마리가 실험 종료시점까지 생존하였다. 생존한 8마리의 염소 가운데 3개월로 지정된 염소에서 일측 경동맥의 폐색이 발견되었으나 나머지 염소에서는 혈관의 개통성이 잘 유지되었으며, 동맥류를 형성한 이식편은 없었다. 정해진 기간 별로 적출하여 관찰하였을 때 혈관 문합부위는 잘 보존되어 있었고, 석회화는 관찰되지 않았다. 조직학적 검사에서 이식편의 혈관 내피세포는 이식 1주 후에는 소실되어 있었고, 1개월째에는 수용체인 염소의 내피세포로 재세포화 되는 양상을 보였다. 중막 및 외막에도 염증반응과 함께 수여자의 섬유아세포 및 근섬유아세포가 침윤되는 양상을 보였다. 재내피세포화 과정은 양측 문합 부위에서 시작하여 이식된 혈관의 중간 부위로 진행되는 양상이었으며, vWF에 대한 면역조직화학 염색을 통해 이식 후 1개월에 이식편의 전체에 걸쳐 재내피세포화가 이루어졌음을 관찰할 수 있었다. 신생 내막의 비후와 외막의 염증반응이 이식 후 3개월까지 심하였으나 그 이후에는 감소된 양상을 보였다. 이식 편에서 T 임파구 표식자인 CD3 양성인 세포들의 비율은 매우 낮았다. 결론: 신선 동결된 이종 동맥은 조직학적으로 이종 면역 반응에 큰 영향을 받지 않고 생체 내에서 장기 개통성을 유지하였다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제42권2호
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• pp.148-156
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• 2009

배경: 심혈관 수술이 발달함에 따라 혈관 또는 판막 등의 일부로써 사용하기 위한 보철편의 필요성이 대두되고 있다. 저자들은 보철편의 기계적 성질을 객관적으로 평가하고 내구성에 대한 정보를 얻기 위하여 피로 자극 시험 장비를 개발하였고, 다양한 방법으로 처리된 우(牛)심낭편을 시험하여 그 결과를 확인하고 서로 비교하여 더 나은 처리방법을 찾고자 하였다. 대상 및 방법: 도살장에서 신선 우심낭편을 무균 채취한 뒤 총 16가지의 대표적인 처리방법으로 우심낭편을 고정 또는 탈세포화 한 뒤 피로 실험 전후로 조직의 투과도와 유순도를 측정하여 비교하였고 또한 광학현미경을 통한 조직검사로 조직 구조의 가시적인 변화 정도를 확인하였다. 결과: 글루타르알데히드 단독으로 고정한 경우에 비해 글루타르알데히드와 용매를 혼합하여 고정한 경우가 더 좋은 기계적 내구성을 보였다. 최근 기성제품에서는 저농도 글루타르알데히드가 널리 쓰이고 있으나, 면역학적 이점이 있을 것으로 생각되는 고농도 글루타르알데히드로 고정한 우심낭편도 기계적 내구성에 문제가 얼었다. 탈세포화는 석회화 예방을 위해 다분히 필요한 과정으로 생각되고 있으나, 흔히 쓰이고 있는 SDS를 미용한 탈세포화는 우심낭편의 기계적 성질을 크게 악화시켜 투과도와 유순도가 $20{\sim}190$배 정도까지 증가하며, 탈세포화를 거친 우심낭편은 기계적 내구성도 매우 떨어져 피로 자극 후 투과도와 유순도가 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 결론: 자체 개발한 피로 자극 실험 장비를 이용하여 다양한 방법으로 처리한 심낭편의 내구성을 평가할 수 있었으며 향후 최적의 심낭편 처리방법을 개발하기 위한 기초적인 데이터를 얻을 수 있었다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제42권6호
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• pp.685-695
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• 2009

배경: 이종조직의 석회화는 기존에 사용된 돼지 판막이나 소 심낭을 이용한 생체 인공조직의 임상 실패의 주된 원인으로 알려져 있다. 최근에 항석회화 효과를 높이고자 기전이 다른 여러 처치를 병합하는 시도들이 보고되고 있다. 본 연구에서는 작용기전이 다른 ethanol, L-lysine, $NaBH_4$을 병합 처리하였을 때 예상되는 상승 효과를 석회화와 조직의 신축력(elasticity)을 통해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 0.625% Glutaraldehyde ($4^{\circ}C$에서 2일, 상온에서 7일간)고정한 돼지 심낭을 80% Ethanol (상온에서 1일), 혹은 0.1 M L-lysine ($37^{\circ}C$에서 2일), 혹은 0.1 M $NaBH_4$ (상온에서 2일)로 처리 한 후 각각의 두께(thickness)와 장력(tensile strength)을 측정하였다. 각각의 항석회화 처리한 돼지심낭을 생후 3주된 쥐의 피하조직에 이식하고 8주 뒤 칼슘을 정량하고 조직학적 소견을 관찰하였다. 결과: 0.625% glutaraldehyde 고정만 시행한 군($51.2{\pm}8.5$ ug/mg)과 비교하여 80% Ethanol 처리한 군($13.6{\pm}10.0$ ug/mg, p=0.008)과, L-lysine 처리한 군($15.3{\pm}1.0$ ug/mg, p=0.002), 그리고 80% Ethanol과 L-lysine 처리한 군($16.1{\pm}11.1$ ug/mg, p=0.012)은 통계적으로 의미 있게 칼슘의 침착량이 적었지만, $NaBH_4$만 처리한 군($65.7{\pm}61.8$ ug/mg, p=0.653)과 80% Ethanol, L-lysme, $NaBH_4$로 모두 처리한 군($92.9{\pm}58.3$ ug/mg, p=0.288)은 칼슘의 침착량이 더 많았다. 80% Ethanol과 L-lysine으로 처리한 군과 80% Ethanol, L-lysine, $NaBH_4$로 모두 처리한 군의 장력/두께 비율(tensile strength/thickness ratio)은 각각 $7.60{\pm}1.55$, $7.47{\pm}1.85$로 glutaraldehyde 고정만 시행한 군의 $4.75{\pm}1.88$보다 증가되어 있는 경향을 보였다(p=0.76, p=0.33). 결론: Ethanol과 L-lysine을 돼지심낭에 병합처치 하였을 때, Ethanol과 L-lysine을 단독처치 하였을 때와 비교하여, 비슷한 항석회화 효과와 조직의 신축력을 증가시키는 경향을 보였지만 병합처치에 의한 상승효과를 확인하지는 못하였다. $NaBH_4$는 단독처치 혹은 병합처치하였을 때 모두 석회화를 증가시키는 경향을 보였다.