• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2006.02a
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• pp.75-81
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• 2006

슬관절 전치환술은 관절염이나 사고로 인해 일상적인 활동의 제약을 받는 환자의 슬관절을 인공 관절로 대체함으로써 본래의 기능을 복원하고자 하는 수술이다. 이 수술은 인공 관절의 위치 및 정렬에 매우 민감하게 영향을 받기 때문에 수술이 잘못되는 경우 정렬 이상으로 인한 해리, 삽입물의 파손, 인공 슬관절 주위 골절, 슬개골 탈구, 굴곡 각도의 제한 등의 증상이 발생할 수 있다. 현재의 인공 관절은 임상에 적용되는 다양한 인공 관절 중에서 적당한 형상의 관절을 선택하여 시술되고 있지만 환자의 골 형상에 정확히 일치하는 인공 관절 선택의 어려움 때문에 종종 시술 후 부작용이 발생한다든지 심지어는 재수술을 해야 될 경우도 발생하게 된다. 본 논문은 Mechanical CAD 소프트웨어인 CATIA에서 제공하는 절단, Assembly, Analysis, Kinematic Simulation 기능 등을 이용하여 가상 수술을 수행하는 과정을 보여준다. 슬관절 전치환술 과정을 그대로 재현하여 절단량과 절단각을 결정하고 환자의 골격 형상에 적합한 최적의 인공 관절을 실제 수술 전에 미리 선정할 수 있다. CAD 시스템을 이용함으로써 외과의들이 실제 수술 시에 시행착오법을 통해 인공 관절을 선택하는 과정을 줄이고 수술의 정확도를 높일 수 있다. 향후 ADAMS나 ANSYS와 연계하여 수술 후 동작이나 하중을 분석할 수 있으며, 수술 과정에 대한 교육용으로 활용될 수 있다.

• Journal of the Korean Orthopaedic Association
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• v.54 no.2
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• pp.100-109
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• 2019

The rapidly increasing rate of shoulder arthroplasty is certain to increase the number of revision arthroplasties because of parallel increases in complication numbers. It has been widely reported that the causes of revision shoulder arthroplasty include rotator cuff deficiency, instability, glenoid or humeral component loosening, implant failure, periprosthetic fracture, and infection. Revision arthroplasty can be technically challenging, and surgical options available for failed shoulder arthroplasty are limited, especially in patients with glenoid bone loss or an irreparable rotator cuff tear. Furthermore, the outcomes of revision arthroplasty are consistently inferior to those of primary arthroplasty. Accordingly, surgical decision making requires a good understanding of the etiology of failure. Here, we provide a review of indications of revision arthroplasty and of the surgical techniques used by failure etiology.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.9
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• pp.1033-1039
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• 2012

Artificial joints are used when joints lose their function because of either the destruction or damage of the composing bones of the joints. To evaluate the primary stability of a femur-implant system, the relative displacement caused by a repeated load is measured immediately after the insertion of the artificial joint. For more accurate stability evaluation, the accurate measurement of the penetration displacement of the artificial joint to the bone and the rotation angle of the artificial joint is essential. In this study, to evaluate the primary stability of the femur-implant system, we propose a new relative displacement measurement method. By using this new method, we comparatively evaluate the primary stability for various surgical methods and the varying stiffness of the cadaver femur-implant itself.

• 건강소식
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• v.34 no.9
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• pp.14-15
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• 2010

65세 이상의 노인들 중 80%가 관절염을 앓고 있다고 한다. 이 관절염이 심해지면 앉거나 서는 것조차 힘들 정도로 통증이 심해지고, 약물치료로는 더 이상 통증을 없앨 수 없는 상태가 된다. 이런 상황에 다다르면 관절염이 지긋지긋해질 수밖에 없다. 이 지긋지긋한 관절염에서 탈출할 수 있게 만들어주는 인공관절수술, 최근에는 시술방법과 재질의 발달로 그 수명이 연장되었다지만 관리하기 나름. 인공관절수술과 오랫동안 인공관절을 사용하는 방법에 대해서 알아본다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.17 no.11
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• pp.17-24
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• 2000

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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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.

• Clinics in Shoulder and Elbow
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• v.13 no.1
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• pp.153-160
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• 2010

Purpose: The goal of prosthetic replacement of the shoulder is the restoration of the normal anatomy of the joint. Materials and Methods: The physician should review the variations in normal anatomy because it does vary widely and the placement of the prosthetic needs to be modified to accommodate the variations. Results and Conclusion: Several factors including anatomic, prosthetic and surgical ones can lead to the best clinical results, and these are described.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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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.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.21 no.2
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• pp.201-212
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• 2000

본 논문에서는 인공고관절과 환자의 고관절 부위를 각각 3차원 영상화한 후에 이들의 정합도 (fitness)를 측정하여 수치적인 정보로 제공함으로써 환자의 체형에 적합한 인공고관절을 선택하고, 더 나아가 정확한 시술방향과 시술깊이를 제공할 수 있는 모의시술시스템을 제시하였다. 이를 위해 region growing 기법등을 이용하여 환자의 CT 영상을 3차원화하고, 또한 인공고관절을 projection 기법 등을 통해 3차원 영상화하였으며, 지금까지 인공고관절 정합도 측정에 사용했던 단순한 단면적 비교방식과는 달리 삽입의 균일성도 가늠할 수 있는 새로운 정합도 측정 방식을 고안하여 적용하였다. 다양한 실험과 분석을 통하여 새로 제안한 정합도 측정 방법의 정확성과 우수함을 확인할 수 있었으며, 본 논문에서 제시하는 모의 시술시스템은 향후 정형외과 분야에서 인공무릎과 같은 다른 영역에서의 시술 보조 시스템으로도 응용될 수 있을 뿐만 아니라, 인공관절의 국산화 및 주문제작 등에성도 많은 활용을 할 수 있을 것으로 기대된다.