• 한국방사선학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.107-114
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• 2018

고관절 시행에서 식립각도는 추후 환자의 운동범위나 힘의 분배조건에 따라 폴리에틸렌 라이너의 마모에도 영향을 미친다. 인공관절요소로부터 마모입자는 골괴사나 다른 생화학적으로 많은 합병증을 일으킨다. 이런 점에서 인공고관절에서 마모와 정렬각도를 수술 후 추시를 통해 측정하는 것은 중요하다. 특히 관절면의 마모를 측정하는 것은 그 량이 크지 않아 상당한 정밀도를 요구한다. 현재 널리 쓰이는 상용 소프트웨어는 재현성과 측정방법의 표준화가 되어 있지 않아 사용에 많은 어려움이 있다. 본 논문에서는 일반 병원의 방사선촬영 환경에서 CAD만 추가로 구비하면 행할 수 있는 인공관절면 마모와 식립각 측정법을 제시한다. 인공관절만의 X-ray영상을 이용한 본 방법의 정확도와 정밀도 평가를 수행하였다. 또한 실제 인공고관절환자의 X-ray영상을 가지고 2년추시에 따른 마모와 식립각을 측정하였다. 본 연구에서 제시한 CAD를 이용한 방법은 마모측정에서 정확도 0.06 mm, 정밀도 0.05 mm, 식립각은 $0.27^{\circ}$의 정밀도를 갖는다.

• 대한정형외과학회지
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• 제54권1호
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• pp.37-44
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• 2019

목적: 슬관절 주위 악성 골연부 종양 치료 시 종양의 도약전이나 슬관절 내 침범, 종양인공관절 치환술 후 반복적 감염 치료를 위한 인접골 절제, 국소재발 및 기계적 파괴가 발생한 경우 슬관절 상하부 전치환술은 하지와 슬관절 기능을 보존하는 한 방법이다. 이 중 반복된 감염 치료를 위해 슬관절면 반대측 골까지 절제 후 한시적 슬관절 고정술을 한 환자에서 가동관절로 재치환술 시 적응증, 합병증, 치환물의 생존율에 대하여 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 본 연구는 슬관절 상하부 전치환술 환자 34예 중 슬관절 주위 종양인공관절 치환술 후 반복적인 감염으로 슬관절면 반대측 골까지 절제한 후 한시적 슬관절 고정술이 불가피했던 13예를 대상으로 하였다. 진단, 원발병소의 위치, 슬관절 상하부 전치 환술을 받기 전까지 수술 횟수 및 기간, 재 재건술 후 치환물의 생존율, 합병증, 기능적 결과를 분석하였다. 결과: 슬관절 상하부 종양인공관절 치환물의 Kaplan-Meier 법에 의한 5, 10년 생존율은 각각 69.0%±12.8%, 46.0%±20.7%였다. 총 13예 중 6예(46.2%)에서 주 합병증이 발생하여 3예는 내고정물을 제거 후 슬관절 고정술을, 2예는 내고정물의 부분교체를, 나머지 1예는 감염된 육아조직만 제거하였다. 최종 추시상 가동관절을 유지한 10예의 Musculoskeletal Tumor Society 기능평가 점수는 평균 24.6점(21-27점)이었다. 슬관절 상하부 종양인공관절 치환술이 실패하여 슬관절 고정술로 재치환 한 3예의 기능평가 평균 점수는 12.3점(12-13점)이었다. 가동관절을 유지한 10예의 슬관절 가동 범위는 평균 67°였다(0°-100°). 슬관절 능동적 신전제한은 평균 48° (20°-80°)였다. 결론: 슬관절 주위 종양인공 치환술 후 반복적인 감염으로 슬관절면 반대측 골까지 절제 후 한시적 슬관절 고정술이 불가피했던 환자에서 슬관절 상하부 종양인공관절 치환술은 합병증의 위험성은 높으나 슬관절 고정술에 비해 기능적 결과가 월등하므로 시도할 가치가 있는 술식이다. 고정된 슬관절을 가동관절로 치환 시 반흔 조직을 철저히 제거하고 연부조직을 확보하여 종양인공관절을 삽입 후 굴곡 및 신전이 가능할 정도의 공간을 확보하는 것이 술식의 성공에 중요하다고 생각된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.119-126
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• 2003

CT 영상을 이용하여 인공 무릎관절 모의 치환 시술 환경 구축에 관한 방법을 제시한다. 관절의 3차원 형상의 재구성에 필요한 정보는 영상처리 기법을 이용하여 연속된 CT 영상으로부터 노이즈 제거와 포인트 데이터를 추출하며, 추출된 포인트 데이터는 영상의 해상도와 함께 생역학에서 제시한 역학적 축을 기준으로 실측의 3차원 형상으로 재구성된다. 재구성된 형상은 PC 기반에서 구현된 모의시술 프로그램을 통하여 관절 운동의 해석과 접촉면 해석을 지원하며, 조이스틱과 마우스등을 이용하여 인공관절의 치환과 절단을 가상으로 실행할 수 있도록 하였다. 또한 인공 관절의 접합부에 대한 접촉면 해석을 통하여 시술에 대한 정합성과 연골 부위의 마모성 예측을 시각화하였다.

• 대한정형외과학회지
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• 제53권6호
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• pp.490-497
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• 2018

목적: 65세 이상 노인 환자들을 대상으로 세라믹 대퇴 골두 및 교차결합 폴리에틸렌 라이너를 인공 관절면으로 사용한 무시멘트형 인공 고관절 전치환술의 최소 5년 이상 임상 및 방사선 추시 결과들을 분석하여 세라믹-폴리에틸렌 관절면의 유용성 여부를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 2010년 3월부터 2012년 9월까지 65세 이상 노인 환자 51명(56 고관절)을 대상으로 후향적 연구를 진행하였다. 평균 연령은 $70.9{\pm}5.1$세였다. 임상 평가는 Harris hip score를 이용하였고, 방사선 평가는 비구 컵 경사각 및 전염각, 대퇴 스템 정렬 상태, 마모를 측정하였다. 수술 후 합병증 발생 유무도 조사하였다. 결과: 임상 평가상 Harris hip score는 수술 전 평균 48점에서 최종 추시 시 평균 87점으로 향상되었다(p<0.05). 방사선 평가상 평균 비구 컵 경사각은 $40.9^{\circ}{\pm}6.4^{\circ}$, 평균 비구 컵 전염각은 $20.3^{\circ}{\pm}8.1^{\circ}$였다. 거상 라이너를 사용한 16예에서 평균 비구 컵 전염각은 $14.3^{\circ}{\pm}7.9^{\circ}$, 중립 라이너를 사용한 40예에서 평균 비구 컵 전염각은 $22.4^{\circ}{\pm}9.1^{\circ}$였다(p<0.05). 평균 대퇴 스템 정렬각은 $0^{\circ}$도(범위, 내반 $4^{\circ}$-외반 $4^{\circ}$)였다. 평균 선상 마모량은 $0.458{\pm}0.041mm$였으며 평균 연간 선상 마모율은 $0.079{\pm}0.032mm/yr$였다. 수술 후 합병증으로 대퇴 스템 주위 골절 6예(10.7%)가 발생하였다. 결론: 본 연구 결과 분석상 탈구나 세라믹-폴리에틸렌 관절면에서 기인한 합병증이 없으므로 65세 이상 노인 환자에서 무시멘트형 인공 고관절 전치환술 시행 시 세라믹-폴리에틸렌 관절면을 유용하게 사용할 수 있으나 수술 중 대퇴 스템 주위 골절 발생을 방지하기 위한 좀 더 세심한 노력이 필요하다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권4호
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• pp.363-367
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• 2003

인공무릎관절의 수명에 직접적인 영향을 주는 인자는 접촉면에 대한 접촉면적과 압력분포이다 따라서. 이에 대한 실험적인 평가가 필요하였고 knee simulator 혹은 K-scan sensor를 포함한 시스템과 같은 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 지금까지 보행주기에 따른 연속적인 인공관절 운동에 대한 접촉면의 압력분포를 실시간으로 분석한 연구는 미흡하다 따라서 본 연구의 목적은 보행주기를 모사하는 simulator와 I-scan을 이용하여 연속적인 동작에 따른 접촉면의 압력분포를 분석함에 있다. 본 연구의 목적을 이루기 위해서 생체내 인공관절 환경을 정확히 표현할 수 있는 knee simulator를 제작하였다. 네 방향의 자유도를 갖고 있는 본 simulator는 soft tissue의 기능을 포함하고 있고 PC Program을 통하여 압축하중과 femoral component의 굴곡각을 조절할 수 있다. 본 시스템의 I-scan sensor는 보행주기에 따른 압력분포를 분석할 수 있다. 보행주기에 대한 압력분포는 압축하중곡선에 따라 주요하게 변화함을 알 수 있고 운동성에 영향을 쿠는 압력중심의 위치도 변한다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서 제작한 knee simulator는 보행주기 같은 특정의 운동정보를 이용하여 접촉면의 압력분포 및 운동성 같은 기계적 성능을 평가할 수 있고 형상 설계를 위한 기초 자료를 제공할 수 있다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.685-686
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• 2007

• 대한족부족관절학회지
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• 제26권4호
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• pp.157-162
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• 2022

Total ankle arthroplasty has become a viable motion-preserving alternative to ankle arthrodesis, especially in the last two decades. Recent improvements have been achieved in the strength of implant design and surgical technique. Nevertheless, addressing preoperative deformities is essential for successful outcomes of total ankle arthroplasty. Residual malalignment can produce instability and edge loading, causing acceleration of polyethylene wear, followed by osteolysis and an increased risk of revision surgery. Therefore, the accompanying deformities and their correction techniques need to be comprehensively elucidated and understood. In this article, we provide a review of the application of total ankle arthroplasty in arthritis with coronal plane varus and valgus deformities.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-44
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• 1999

인공 슬관절에 사용되는 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-high molecular weight polyethylene : UHMWPE)의 마모는 삽입물의 수명을 결정하는 주요 요인으로 작용한다. UHMWPE의 마모로 입자가 발생하여 조직반응을 일으키고 이에 따른 일련의 반응으로 골용해가 일어나 인공관절의 실패의 원인으로 작용한다. 여러 보고들에 의하면 관절 운동시 발생하는 접촉응력은 UHMWPE의 마모에 영향을 미치는 주요한 인자 중 하나로 알려져 있다. 그러나 이러한 보고들은 관절 접촉면에서의 접촉 조건만을 고려했고 UHMWPE 삽입물을 지지하고 있는 금속 지지판과의 접촉면에서의 접촉 조건은 고려하지 않았다. 본 연구에서는 이러한 접촉 조건들을 고려하여 UHMWPE의 모양, 두께, 마찰, 굴곡 정도 그리고 구성 요소들에 대한 UHMWPE 표면과 내부에서의 응력해석을 통해 이들 변수가 UHMWPE의 마모현상에 미치는 영향을 알아보았다. UHMWPE의 모양에 따른 관절의 일치정도(conformity)에 대한 영향의 경우, 일치정도가 높은 모델이 응력을 줄여줄 수 있는 유형으로 나타났으며, 금속 지지판과의 접촉면에서 접촉조건을 준 경우가 완전히 결합된 것으로 가정한 경우보다 UHMWPE 내부에서의 최대 응력이 1-2mm 더 아래에서 나타났다. 또한 UHMWPE로만 된 유형이 금속 지지판이 있는 유형보다 낮은 응력분포를 보여줌으로써 높은 응력으로 인한 UHMWPE의 마모와 균열을 줄이기 위해서는 UHMWPE로만 된 유형의 삽입물의 사용이 좋을 것으로 사료되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.951-955
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• 2001

The experimental comparison between bonded and unbonded types stem-cement interface was carried out on axisymmetric stem-cement-aluminum model of the femoral component of a total hip replacement. Human femur was modeled in non-tapered and tapered($7.5^{\circ}$) aluminum hollow cylinders to emulate the diaphyseal and metaphyseal segments of the femur. For unbonded type, we tested stems with three different taper angles($5^{\circ},\;7.5^{\circ},\;10^{\circ}$). In every case, the cement-aluminum interface was designed to endure 8MPa shear strength. (a measured value at cement-bone interface) We tested aluminum models under axial loading for both cases. As an experimental result, it was found that unbonded stem sustained more axial load as bonded stem in both cases, diaphyseal and metaphyseal models. The unbonded types failed in cement mantle under axial compressive load, while the bonded ones failed in shear at cement-aluminum interface. These results suggest that a polished stem will sustain much higher axial load than a roughened stem. And a polished stem will make more stable cement-bone interface that may promote better osteosythesis around the stem.

• 대한정형외과학회지
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• 제54권5호
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• pp.377-383
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• 2019

고관절의 생역학은 고관절에서 체중이 관절면을 통해 전달되는 역학적인 원리를 이해하고 탐구하는 학문이다. 이러한 기초 과학 지식은 퇴행성 관절의 병리와 고관절 치환술 등 다양한 분야에 적용될 수 있다. 특히 고관절의 생역학에 대한 이해를 통해 인공 고관절 치환물의 재료와 설계 및 고정과 관련된 고관절 치환술 분야의 발전을 이루어 왔으며, 수술 방법의 선택, 치환물의 선택 및 위치 등 다양한 부분에 적용될 수 있다. 더욱이 환자의 보다 나은 임상 결과를 얻기 위해서는 고관절의 생역학을 잘 이해하는 것이 필수적이다. 따라서 여기서는 고관절의 생역학을 접근하는 데 필요한 기본적인 지식과 정상 고관절 및 인공 고관절의 생역학적 특성을 알아보고자 한다.