척추체간 유합케이지의 성능평가에 있어서 압축강도와 상대적인 3차원적 안정성 그리고 골유도를 촉진시킬 수 있는 형상은 성공적인 골유합의 정도를 판가름 할 수 있는 중요한 척도이다. 새로 고안된 박스형 유합케이지 스파이크의 형상변화에 따른 척추체의 골단판에 미치는 응력분포 양상과 케이지의 안정성을 비교하기 위하여 압축하중 작용 초기에 스파이크 끝딘과 골단판이 접촉하는 경우와 스파이크가 골단판에 삽입되었을 경우를 구분하여 스파이크의 높이, 폭 및 각도를 변화시켜 가면서 유한요소 해석을 실시하여 고찰하였다. 유합케이지 2개가 척추체간에 삽입되어 있는 상태에서 수직하중 1700N이 가해질 때 척추체 골단판에 전달되는 응력분포를 조사하였으며, 전, 후방향으로 케이지 하나에 100N의 pull out하중을 부과하여 케이지의 스파이크 형상변화에 따른 미세이동 정도를 비교 평가하였다. 그 결과, 척추체 골단판의 응력 집중 정도에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 케이지스파이크 끝단 폭의 크기이며, 케이지 스파이크의 높이 및 각도의 변화는 스파이크 끝단과 접촉하는 척추체 골단판에 미치는 응력 정도에 큰 영향을 미치지 않았다. 스파이크 경사면 각도조절 및 양방향혼합형의 대칭 배열을 통하여 전후방향 pull-out하중에 대한 변위량을 저감시킬 수 있었다. 본 연구의 결과를 통하여 척추체에서의 응력집중을 피할 수 있고 케이지의 초기 접촉시 골단판의 파괴를 방지하고 골유합에 유리한 케이지 스파이크 형상을 설계하였고, 케이지 치환술 후 운동시 전후방향으로 이동을 최소화하여 기계적 안정성을 높일 수 있는 새로운 척추체간 유합 케이지의 최적 형상을 제안하였다.
Existing orthopedic implants such as pedicle screw and spinal cage were designed to fix the spinal structure. But, nowadays, physicians want to rehabilitate there original functions. To achieve this request, we studied micro-movable structure for interspinous. As a first step, we designed interspinous structure by 3D CAD to join each spinous processes. Next, we simulate it with various factors such as the thickness of micro-movement structure and the design of clip. At last, we performed static compressive test to satisfy the failure load of 339N and dynamic endurance test of 1.2M cycle. As a result, we developed interspinous implant and did several surgery to evaluated its satisfaction.
본 논문에서는 척추체 간 유합용 케이지의 응력방패현상을 감소시키기 위하여 강성 차이에 대한 연구를 수행하였다. 최근 의료 임플란트 분야에서는 탄소섬유강화 폴리머를 이용하여 좋은 결과를 보여 왔다. 그러나 생체 역학적으로 이 재료에 대하여 요추체의 안정성과 골 이식재가 받는 응력에 관련한 연구는 없었다. 따라서 이전에 유효화한 요추체 (L2-L5) 비선형 유한 요소 모델을 이용하여 L4-L5 분절의 케이지의 강성 차이에 따른 효과를 알아보기 위하여 탄소섬유강화 폴리머와 티타늄 케이지를 이용한 후방 요추체 유합 모델을 만들었다. 자가골 보다 강성이 작은 탄소 섬유강화폴리머 케이지는 인접 분절의 하종판에 응력이 적게 걸리며, 골 이식재에 응력은 증가시켰다. 위의 결과로 탄소섬유강화 폴리머 케이지는 응력 방패 현상을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 골 유합률을 증가시킬 수 있다.
Stand-alone cervical cage consists of a PEEK body, Ti plate, and screw, which are configured as a single-piece. Through a single operation, this implantable medical device is capable of completely fixing the cervical vertebral body. For example, instead of a plate, which is normally used, the intervertebral disc is removed and replaced with a cervical cage. It should be noted that in Korea, KFDA guidelines for a stand-alone cervical cage have not yet been suggested. Therefore, the aim of this study is to present the systematic study of the static compression test, static torsion test, dynamic compression test, and expulsion test. Further, the test method is designed to refer to the ASTM standard and relative literature.
최소 침습적 외측 요추체간 유합술의 최신 지견에 대하여 알아보고자 하였다. 아직 도입된 지 얼마 되지 않았으나 근래에 각광받고 있는 최소 침습적 외측 요추체간 유합술에 대한 적응증 및 임상 결과와 유합률, 그리고 합병증에 대하여 문헌 고찰을 하였다. 외측 요추간 유합술의 적응증은 퇴행성 요추부 질환에서 고식적인 전방, 후방 추체간 유합술의 적응증과 거의 유사하다. 특히 척추관 협착증 및 퇴행성 척추 전방 전위증, 퇴행성 척추 변형, 퇴행성 추간판 질환, 인접 분절 퇴행성 질환에서 최소 침습적 수술로서 효과적이다. 또한 고식적 요추부 유합술과 비교하여 임상적 결과 및 유합률이 대등한 것으로 보고되고 있다. 하지만 수술 접근 및 과정에서 발생하는 수술 후 고관절 굴곡근 약화 및 신경 손상, 혈관 손상, 장기 손상, 케이지 침강, 위탈장 등의 비특이적 합병증들이 보고되고 있다. 외측 추체간 유합술은 고식적인 전방 또는 후방 추체간 유합술의 장점을 취합하고 단점을 보완한 수술이며 그 임상 결과나 유합률에도 큰 차이가 없어 퇴행성 요추부 질환의 치료에 최소 침습 수술로서 유용한 치료법이다. 하지만 수술 과정에서 발생하는 비특이적 합병증들을 개선해야 하는 것이 향후 과제이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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