• 구강회복응용과학지
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• 제31권3호
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• pp.186-194
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• 2015

목적: 임플란트 위치와 길이가 하악 후방연장 가철성 국소의치(DERPD)와 연관된 임플란트의 응력 분포와 변위에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 연구 재료 및 방법: #35, 36, 37이 소실된 시상절단면의 후방연장모형과 가철성 국소의치를 기본모형으로 사용했다. NX 9.0으로 7개의 모델을 디자인했다. 모델 A, B, C에서 각각 11, 6, 4 mm 길이의 임플란트가 #37 인공치 하방에 위치되었다. 모델 D, E, F에서 각각 11, 6, 4 mm의 임플란트가 #36 인공치 하방에 위치되었다. 모델 G는 임플란트가 없었다. 수직하중(250 N)을 #36의 중심와에 가했고, 유한요소 분석프로그램을 이용해 von Mises stress와 변위를 관찰했다. 결과: #37에 위치한 임플란트는 #36에 위치한 것과 비교시 주변골에 더 낮은 응력집중도를, #36에 위치한 임플란트는 #37에 위치한 것보다 더 적은 변위를 보였다. 결론: 임플란트 지지형 가철성 국소의치에서 후방부에 위치한 임플란트는 전방부에서보다 더 이점을 가지며, 길이가 더 긴 임플란트의 사용은 응력분산을 위해서 중요하다.

• 구강회복응용과학지
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• 제38권1호
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• pp.34-41
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• 2022

최근 디지털 기술과 Computer-aided design/Computer-aided manufacturing (CAD/CAM) 작업 환경은 의치 제작에 있어 임상의의 진료 과정의 변화를 가져왔다. CAD/CAM 기술을 이용한 의치 제작 방식은 진료 및 기공 과정을 단순화하여 오류의 발생을 감소시키며, 임상적인 효율성과 편리함을 제공한다. 본 증례는 하악 편위를 가진 상·하악 완전 무치악 환자에서 광경화 SLA 기반의 3D 프린팅을 이용한 디지털 제작 방식의 양악 총의치 수복 증례이다. 구강 스캐너로 채득한 디지털 모형에서 기록상을 제작하였고 교합제에 악간관계를 기록한 후 부가 중합형 실리콘 인상재로 폐구 정밀 인상을 채득하였다. 또한 교합제를 장착하고 촬영한 안면 스캔 데이터를 추가로 획득하여 기공 작업 시 교합 평면 결정이나 인공치 배열에 참고할 수 있도록 하였다. 인상체를 3차원 스캔 후 CAD 프로그램을 통해 인공치를 배열하였고, 연마면을 형성하여 의치 디자인을 완성하였다. 시적 의치 및 최종 의치는 미국식품의약국(Food and Drug Administraion, FDA) 승인을 받은 액체 광경화성 레진을 이용하여 stereolithography (SLA) 기반 3D 프린터로 출력하였고, 최종 의치는 적절한 안정과 유지, 지지를 보였으며 기능적, 심미적으로 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제26권6호
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• pp.633-639
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• 2016

고분자(polymer), 금속(metal), 세라믹(ceramic), 합성물(composite) 등과 같은 바이오소소재(Biomaterials)는 그들의 물리화학적 성질 때문에 의료용섬유(medical fibers), 인공혈관(artificial blood vessels), 인공관절(artificial joints), 임플란트(implants), 연조직(soft tissue), 인공성형물(plastic surgery materials) 등 의료용으로 많이 사용되며, 개발연구도 활발히 진행되고 있다. 그러나, 필름(film)이나 판(plate)형태의 바이오소재에 대한 생체적합성(biocompatibility)이나 독성(toxicity)을 포유동물세포를 이용하여 평가하는 것은 적절한 평가용 장치가 없기 때문에 매우 어려운 상황이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 연구에서는 고분자필름이나 금속판에 유용하게 적용할 수 있는 실리콘링, 상판(top panel), 하판(bottom panel)으로 구성된 새로운 포유동물배양시스템을 개발하고, 이를 실제 적용하고자 하였다. 개발된 시스템은 평가하고자 하는 시료를 상판과 하판사이에 조립하는 샌드위치시스템을 기반으로 한다. 세포배양장치의 조립 후, SK-MEL-2세포를 3가지 시료; Styela Clava Tunic (SCT)- PF, NaHCO₃-added SCT (SCTN)-PF, magnesium MP (MMP)에 적용하고 37℃ 이산화탄소 배양기에서 24시간과 48시간 동안 배양하였다. MTT분석결과에서, 세포생존율(cell viability)은 24시간과 48시간 동안 SCT-PF배양그룹에서 정상적으로 유지되었지만 48시간 동안 SCTN-PF배양그룹에서는 급격하게 감소되었다. 더불어, MMP배양그룹에서 세포생존율은 24시간과 48시간 배양 후에 대조군과 유사하게 유지되었다. 이러한 결과는 본 연구에서 새롭게 개발된 샌드위치형태의 포유동물세포배양장치는 고분자필름이나 금속판형태의 바이오소재에 대한 독성이나 생체적합성을 평가하기 위한 우수한 잠재력을 보유하고 있음을 제시하고 있다.

• 한국재료학회지
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• 제24권9호
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• pp.495-501
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• 2014

Despite having many attractive properties, $ZrO_2$ ceramic has a low fracture toughness which limits its wide application. One of the most obvious tactics to improve its mechanical properties has been to add a reinforcing agent to formulate a nanostructured composite material. Nanopowders of $ZrO_2$ and Cr were synthesized from $CrO_3$ and Zr powder by high energy ball milling for 10 h. Dense nanocrystalline $2/3Cr-ZrO_2$ composite was consolidated by a high-frequency induction heated sintering method within 5 min at $600^{\circ}C$ from mechanically synthesized powder. The method was found to enable not only rapid densification but also the inhibition of grain growth, preserving the nano-scale microstructure. Highly dense $2/3Cr-ZrO_2$ composite with relative density of up to 99.5% was produced under simultaneous application of a 1 GPa pressure and the induced current. The hardness and fracture toughness of the composite were 534 kg/mm2 and $7MPa{\cdot}m1/2$, respectively. The composite was determined to have good biocompatibility.

• 구강회복응용과학지
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• 제36권2호
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• pp.121-127
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• 2020

상악 무치악 환자에서 치료 방법을 결정하는데 있어 생역학적 고려사항과 함께 전치부 치아에 대한 환자의 심미적 요구도 고려될 수 있다. 이 증례 보고는 전치부의 임플란트 고정성 보철물과 구치부의 후방 연장 가철성 국소의치로 구강 기능이 회복된 상악 무치악 환자의 10년 동안 임상 결과를 기술하고 있다. 상악 전방에 임플란트 고정성 보철물로 4개의 임플란트를 연결고정 하였으며 후방에 가공선 유지장치를 가진 가철성 국소의치가 장착되었다. 하악 무치악은 임플란트 피개의치로 수복되었다. 경과 관찰 기간 동안 고정성 보철물의 인공치아와 전장 레진의 변색, 사고로 인한 보철물 파절 이외에 임플란트 및 국소의치 관련된 기계적, 기계적 생물학적 주요 합병증은 관찰되지 않았다.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1994년도 추계학술대회
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• pp.71-74
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• 1994

In cementless total hip arthroplasty(THA), an initial stability of the femoral component is mandatory to achieve bony ingrowth and secondary long term fixation. Bone ingrowth depends strongly on relative micromotion and stress distributions at the interface. Primary stability of the femoral component can be obtained by minimizing the magnitude of relative micromotions at bone-prosthesis interface, Hence an accurate evaluation of interface behavior and stress/strain fields in the bone implant system may be relevant for better understanding of clinical situations and improving THA design. However, complete evaluation of load transfer in the bone remains difficult to assess experimentally, Hence, recently finite element method (FEM) was introduced in orthopaedic research field to fill the gap due to its unique capacity to evaluate stress in structure of complex shape, loading and material behavior. The authors developed the 3-dimensional numerical finite element model which is composed of totally 1179 elements off and 8 node blick. We also analyzed the micromotions at the bone-stem interface and mechanical behavior of existing bone prosthesis for a loading condition simulating the single leg stance. The result indicates that the values of relative motion for this well fit Multilock stem were $150{\mu}m$ in maximum, $82{\mu}m$ in minimum, and the largest relative motion developed in medial region of proximal femur with anterior-posterior direction. The proximal region of the bone was much larger in motion than the distal region and the stress pattern shows high stress concentration on the cortex near the tip of the stem. These findings indicates that the loading in the proximal femoral bone in the early postoperative situation can produce micromotions on the interface and clinically cementless TEA patient should not be allowed weight bearing strictly early in the postoperative period.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1995년도 추계학술대회
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• pp.34-38
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• 1995

Using a 3-D finite element method (FEM), the biomechanical characteristics of a threaded truncated acetabular component and a porous coated hemispherical acetabular component were studied. The Von-Mises stress/strain patterns in the acetabulum reconstructed with these two different types of cementless acetabular cups were investigated. The geometry and dimensions of human hemi-pelvis used in the present shape modeling for finite element analysis were scanned with a 3-D laser scanner(TDS-9000, Cyberware, USA). The scanned data was numerically handled with a shape modelling software 'Pro-Engineer'. Using 19836, 16853 tetrahedral elements, respectively, the stress and displacement field of the acetabulum reconstructed with the two different types of the acetabular components were computed. While the hemi-sphere component was found to show a relatively similar stress/strain patterns to those in the normal hip, the results with the threaded cup showed a considerably different patterns from those in the normal condition. Several regions in cancellous bone near the threads and the edge of the truncated cup was found to be overstressed, especially in the superior-lateral part of the acetabulum. It was postulated that the excessive reaming-out of subchondral bone layer when the truncated cup was used can cause the presence of these overstressed regions of cancellous bone. This theoretical prediction for the implanted acetabulum appeared to consistent with the pathological observation of proximal/medial migration of the threaded truncated acetabular prostheses in the previous publications.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1997년도 춘계학술대회
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• pp.245-248
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• 1997

Excessive stress on the bone-stem interface may cause local micromotion that could produce midthigh pain, interface bone resorption and prevent bony ingrowth. It is important for clinician and prosthetic designer to develop an understanding of the load transfer mechanism, its associated stress pattern and its relationships with the particular mechanical characteristics of the femoral stem designs. Finite element method (FEM) is preeminently suited to provide information in this respect. The authors developed 3-dimensional numerical finite element models implanted with the straight stem which is composed of total 1170 elements of 8 nodes and with the curved stem which is composed of total 885 elements of 8 node, and analysed the relative micromotions between the straight stem and the curved stem in immediate postoperative stage of an uncemented total hip replacement in load simulating the single leg stance. The results showed that the rotational displacement was occupied over 90% of total micromotion in both types of stem and was peak at the proximal medial portion of the stem, but markedly less distally. The curved stem was more stable especially in terms of rotational stability. It is recommended that surgeons do not allow the patient weight bearing until bony ingrowth was achieved. In the future more attention should be drawn to increase initial rotational stability of the two types of femoral stem to prevent loosening from excessive micromotion.

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.283-289
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• 2014

본 논문에서는 능동형 대퇴의지 시스템의 설계 및 최적화에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구의 능동형 대퇴의지 시스템은 무릎부의 1 자유도를 통해 슬관절의 움직임을 모사하는데, 실제 다리의 기능을 대체하는 것이므로 사람의 다리 무게와 최대한 유사해야 하며, 경량화가 중요한 요소라고 할 수 있다. 본 연구에서는 기존에 개발된 3-링크 구조의 능동형 의지 시스템의 문제점을 보완하기 위해 기어 구동 방식의 능동형 대퇴의지 시스템을 설계 및 제작하였고, 사용자의 만족감 향상 및 피로도 저감을 위해 최적화를 통한 경량화를 진행하고 유한요소해석을 통해 응력 및 변위 특성을 분석하고 안정성을 검증하였다. 또한 능동형 의지 시스템이 사용자의 보행 의도에 맞추어 작동하기 위해 의지의 인공 발에 스트레인 게이지를 부착하여 보행시 발의 앞, 뒷부분에 각기 다르게 가해지는 하중을 측정, 보행 주기를 판단할 수 있도록 한다. 이 때 스트레인 게이지는 미세한 변형에도 민감하게 반응하므로 유한요소해석을 통해 적절한 부착위치를 결정하고, 실제 제작 및 실험을 통해 안정성 및 보행주기 판단 여부를 검증한다.

• 구강회복응용과학지
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• 제24권2호
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• pp.193-201
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• 2008

하악 완전 무치악 환자의 보철수복에 있어 임플란트 식립 후 피개의치의 제작은 첫 번째 치료 옵션으로 고려되어질 수 있다. 임플란트 지지 텔레스코프 피개의치를 제작하는 경우 인공치 및 유지 장치의 배열을 위한 악간 공간이 필요하다. 임플란트 상부 보철물의 passive한 fit은 보철물의 기계적 실패를 막는 중요한 요소이다. Gold electroforming system을 이용하여 제작한 telescopic attachment는 우수한 마진 적합도 및 passive한 fit을 보이며 얇은 코핑 두께로 인하여 좁은 악간 공간에서도 사용이 가능한 장점이 있다. 본 증례에서는 4개의 임플란트 식립 후 Gold electroforming system을 이용하여 telescopic overdenture를 제작하여 기능 및 심미적으로 좋은 결과를 나타내었다.