• 한국광학회지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.243-248
• /
• 2019

기관지는 호흡과정에 있어서 호흡기 시스템의 필수적인 부분이다. 그러나 기관에 협착이 발생하면 기관지 안쪽이 좁아져 호흡을 원활하게 유지하는데 문제가 되기 때문에 조기에 진단 및 치료를 함으로써 증상의 악화를 예방하는 것이 중요하다. 천식은 기도 협착의 가역적 원인의 전형적인 예이며, 급성 악화로 고통받는 환자의 수는 꾸준히 증가하고 있다. 고해상도의 광 결맞음 단층촬영법(optical coherence tomography, OCT)은 조직의 미세 구조를 관찰하는 데 적합하다. 본 연구에서는 내시경 광 결맞음 단층촬영법을 개발하였다. 1,300 nm 광 결맞음 단층촬영법과 고속으로 회전할 수 있는 서보모터를 결합하였다. 모터를 이용하여 360도 회전하면서 이미징하는 동안 프로그램으로 조작이 가능한 선형 스테이지를 사용하여 내시경 프로브를 풀백했다. 모터는 토크, 회전 속도 및 풀리의 기어비와 같은 다양한 요구사항을 고려하여 선정하였다. 샘플로는 생체 외토끼 기도 모델을 사용하였고, 샘플과 카테터는 모터 회전에 의해 흔들리지 않도록 아크릴 구조물로 고정시켰다. 광 결맞음 단층촬영 이미지는 점막 및 점막하층 구조에 대한 정보를 제공하며, 정상부분과 협착부분의 차이를 영상에서 확인할 수 있었다. 또한, 3차원 영상 복원 과정을 통해, 단면 영상과 더불어 3차원 영상에서도 기도의 협착을 식별할 수 있었다. 이 연구는 기도 협착증 진단에 도움을 줄 수 있는 영상법 개발 뿐만아니라 3차원 영상을 구현했다는 점에서 의미가 있다.

• 설비공학논문집
• /
• 제6권3호
• /
• pp.227-236
• /
• 1994

Steady flows of Newtonian and non-Newtonian fluids in the stenotic tubes with various stenotic shapes are numerically simulated. Validity of the modified power-law model as a constitutive equation for the purely viscous non-Newtonian fluid is discussed and the results of the power-law model are compared with those of the Carreau model, the Powell-Eyring model and experimental data for blood. Flow characteristics and reattachment lengths for non-Newtonian fluids in the stenotic tubes are presented extensively. Also, the analysis is extended to predict the influences of diameter ratio, stenosis spacing, number of stenosis and Reynolds number on the flow characteristics in the multiple stenotic tubes.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.113-120
• /
• 2018

혈관 질환 검사는 일반적으로 혈관 조영술(angiography)과 CT 혈관 조영술(CT angiography) 등을 통해 이루어지며, 대부분 검사자의 육안을 통한 주관적 판단에 의존하여 진단이 이루어진다. 본 논문에서는 의료영상으로부터 재구성된 3차원 혈관 내벽 모델로부터 대표적 혈관질환에 해당하는 협착과 팽창 질환 의심 영역을 탐색하는 방안을 제안한다. 먼저, 의료영상에서 재구성된 3차원 혈관 내벽 모델로부터 혈관에 대한 골격 곡선(curve skeletons)과 외곽선(contours)을 생성하고, 생성된 골격 곡선을 가지 단위로 분할한 후, 가지에 속하는 각 노드에 대한 외곽선의 면적을 계산한다. 그런 다음, 계산된 외곽선들의 면적에 대해 평균 면적 및 최대/최소 면적, 그리고 인접 노드들 간의 외곽선 면적 차이를 고려하여 협착 및 팽창 질환의심 영역에 해당하는 노드들을 탐색한다. 다음으로 탐색된 의심 영역들을 적절하게 시각화함으로써 혈관질환의 진단을 지원한다. 제안된 방안을 구현하여 몇 가지 3D 인체 혈관모델에 적용한 결과 질환 의심 영역이 잘 찾아짐을 확인하였다. 이를 통해 제안된 방안의 유용성을 보인다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 1995년도 추계 학술대회논문집
• /
• pp.31-36
• /
• 1995

비유선형의 물체 주위의 유동은 정체유동, 경계층 박리 및 주기적 와열 생성 등의 복잡한 유동현상이 공존한다. 본 연구에서는 비교적 단순한 형상인 정사각주 주위의 비정상 난류 유동을 2-방정식 와점성 난류모델인 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델과 RNG $k-{\varepsilon}$ 모델을 이용하여 예측할 수 있는지를 검증하였다. 정교하게 수행된 최근의 실험과 대와류모사(LES)의 결과를 검증을 위한 비교의 자료로 삼았다. 적절한 난류모델의 선정과 더불어 시간 정확도, 공간 정확도 및 대류항 처리법 등이 해석결과에 미치는 영향도 살펴보았다. 기존의 표준 $k-{\varepsilon}$모델은 정체점 부근에서 난류 운동에너지를 과도하게 생성하는 근본적인 문제점 때문에 실험 및 LES의 결과를 제대로 예측할 수 없었다. 난류운동에너지의 초과 예측에 따른 운동량의 과도한 혼합으로 인해, 항력계수 및 양력계수의 비정상성 뿐 아니라 평균 항력계수도 부정확하게 예측하였다. RNG $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용한 경우에는 정체점 주위 유동현상의 예측이 상당히 향상되어 항력계수 및 양력계수의 평균치, 진폭 및 비정상성의 주기 등을 정확하게 예측하는 것이 가능하였다. 그러나 이 경우에도 예측의 정확도가 시간 증분과 격자의 크기 및 대류항 처리법등에 영향을 받으며, 특별히 대류항 처리법에 상당히 민감하게 변하는 것을 알 수 있었다. 향상된 유동예측은 RNG $k-{\varepsilon}$ 모델의 난류에너지 소산율 방정식의 개선된 항이 과도하게 생성된 난류에너지를 정체점 부근에서 제거하기 때문에 가능하다는 것을 알 수 있었다.의 20세 이하 골절 및 탈구가$30.3\%까지 감소하게되어 년도가 증가함에 따라 청장년 층에 비하여 소아골절 및 탈구가 전체적으로 감소하는 경향을 보였다. 스키골절의 부위별 발생빈도는 1990년 이전까지 하지골절 및 탈구가 많았으나 이후 점차 상지의 골절 탈구가 증가하였다 하지에서 가장 많은 골절은 경골 골절이었으며, 경골골절은 회전력에 의한 나선형골절이 $76.5\%로 가장 많았고 년도에 따른 변화는 보이지 않았다. 스키손상의 발생빈도는 초기에 비하여 점차 감소하는 경향을 보였으며, 손상의 특성도 부위별, 연령별로 다양한 변화를 나타내었다.해가능성을 가진 균이 상당수 검출되므로 원료의 수송, 김치의 제조 및 유통과정에서 병원균에 대한 오염방지에 유의하여야 할 것이다. 확인할 수 있었다. 이상의 결과에 의하면 고농도의 유기물이 함유된 음식물쓰레기는 Hybrid Anaerobic Reactor (HAR)를 이용하여 HRT 30일 정도에서 충분히 직접 혐기성처리가 가능하며, 이때 발생된 $CH_{4}$를 회수하여 이용하면 대체에너지원으로 활용 가치가 높은 것으로 판단된다./207), $99.2\%$(238/240), $98.5\%$(133/135) 및 $100\%$ (313)였다. 각각 두 개의 요골동맥과 우내흉동맥에서 부분협착이나 경쟁혈류가 관찰되었다. 결론: 동맥 도관만을 이용한 Off pump CABG를 시행하여 감염의 위험성을 증가시키지 않으면서 영구적인 신경학적 합병증을 일으키지 않았고 좋은 혈관 개존율을 보여주었다. 따라서 동맥 도관을 이용한 Off pump CABG는 관상동맥의 협착의 정도에 따라 효율적으로 시행

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제28권2호
• /
• pp.1-8
• /
• 2024

신축이음 장치는 교량 상부구조의 신축량을 수용할 목적으로 설치되며 공용중 충분한 유간을 확보하여야 한다. 안전점검 및 정밀안전진단 수행 시 유간부족 및 유간과다에 대한 손상을 명시하고 있으나, 유간에 따른 교량의 이상 거동을 판별하기 위한 기준이 미흡하다. 본 연구에서는 동일 신축이음부의 유간 데이터를 지속적으로 추적하여 데이터 기반의 유지관리 방안을 제시하였다. 689개소의 신축이음 장치에서 계절별 영향을 고려하여 총 2,756개의 유간 데이터를 수집하였다. 동일 위치에서 4개 이상의 데이터를 통해 신축거동을 분석할 수 있는 유간 변화 평가 방안을 마련하였으며, 신축거동에 영향을 미치는 인자를 분류하고 딥러닝과 설명 가능한 AI를 통해 각 인자의 영향도를 분석하였다. 유간 평가 그래프를 통해 교량 상부구조의 이상 거동을 협착 및 기능 고장으로 분류하였다. 이론적 거동을 보이고 있다하더라도 협착 가능성이 나타날 수 있는 사례 및 하절기 협착 가능성이 매우 높게 나타난 사례가 도출되었다. 협착 가능성은 낮으나 교량 상부구조에 기능상 문제점이 발생했을 가능성이 높은 사례와 시공오류에 따라 신축이음 장치가 재시공된 사례도 도출되었다. 딥러닝 및 설명 가능한 AI를 통한 영향인자 분석은 기존의 신축유간 계산식 및 교량 설계에 따른 결과로 설명 가능하여 신뢰 가능한 수준으로 판단되어 추후 모델의 개선을 통해 유지관리를 위한 가이드를 제시할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권11호
• /
• pp.1-6
• /
• 2017

스텐트는 인체의 좁아지거나 막힌 부위에 삽입되어 혈류의 흐름을 정상화 시키는데 사용되는 금속망 형태의 임플란트로 관상 동맥 질환을 치료하는데 가장 일반적인 방법으로 널리 사용된다. 본 논문에서는 유한요소 해석과 다꾸지 방법을 이용하여 설정한 스텐트 설계 인자의 변화에 따른 기계적 반응을 고찰하였다. 스텐트 모델은 팔마즈 스텐트를 사용하였고 스텐트의 재료 모델로서는 탄소성 모델, 풍선은 초탄성 모델을 사용하였다. 연구의주요 관심은 스텐트의 탄성 회복량 조절을 통한 혈관의 재 협착 문제를 감소시킬 수 있는 방안에 대한 설계 인자의 영향을 고찰하는데 있다. 스텐트 두께, 슬롯의 가로 길이, 슬롯의 세로 길이의 각도를 설계인자로 선택하여 직교배열표를 구성하였다. 유한요소 해석을 이용하여 혈관 내 스텐트의 반경 방향 탄성회복율과 길이 방향 탄성회복율을 계산하였고 다구찌 기법을 이용한 통계적 분석을 하여 재 협착의 가능성을 감소시킬 수 있는 스텐트의 최적 형상 설계 방향을 제시하였다. 최적형상은 기본 모델에 비하여 탄성회복율은 반경방향으로 약 1%, 길이방향으로 약 0.1% 감소함을 보였다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제16권5호
• /
• pp.559-565
• /
• 2022

대체적으로는 전임상 평가로써 소·대동물을 통한 의료기기 개발 평가를 이루고 있으며 본 연구에서는 소화기계 위 날문부 협착 치료 평가모델 개발을 위해 스텐트 삽입 후 발생하는 조직 과증식 형성 모델을 개발하고자 한다. 파일럿실험으로 백서 3마리에서 날문부에 조영제를 주입하고 정상의 날문부 사이즈를 확인하였으며, 그에 맞는 사이즈의 스텐트를 삽입하였다. 1주일 내에 모든 백서에서 스텐트의 이동이 확인되었으며 본 실험에서는 스텐트를 투시 가이드 하에 gastrostomy 후 스텐트 삽입 시 날문부를 suture 하여 고정하여 조직 과증식이 형성이 가능하도록 하였다. 20마리의 백서를 Healthy Group / Gastrostomy Group으로 나누었다. Stent Group 백서를 마취 후 복부 절개 후 투시 가이드하에 gastrostomy를 실시하여 위 날문부에 스텐트를 삽입하였다. 또한, 연동운동에 의한 스텐트의 이동을 방지하기 위하여 위의 스텐트와 스텐트가 삽입된 위의 날문부를 suture 하여 고정하였다. 수술 후 행동 및 체중 변화를 매주 모니터링 하였다. 수술 후 4주 뒤 위장조영술을 시행 후 희생하였다. 위의 날문부 과증식 정도 평가를 위해 희생 후 적출한 위의 날문부 병리학적 분석을 실시하였다. 조직병리 및 면역 염색 평가에서 Gastrostomy Group이 통계적으로 유의하게 더 높았다(all p<.001). 결론적으로 Gastrostomy를 통한 위 날문부 수술 모델은 위 날문부 스텐트 삽입술 전임상 평가를 위한 조직 과증식의 형성 정도가 연구평가 툴로써 적정한 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.545-550
• /
• 2017

대동맥이나 협착된 경동맥에서는 심장수축기에 간헐적으로 난류현상이 발생하고 있으며, 혈액의 점성특성으로 인해 기존 난류모델로는 정확한 해석이 어려운 실정이다. 혈류는 점탄성 유체의 성질을 가지고 있어 유체의 전단 변형률 증가에 따라 점도가 감소하는 점탄성 유체이며, 이러한 점탄성 유체는 난류 유동시 저항 감소 현상이 발생한다. 기존의 난류해석 모델들은 점성변화가 없는 뉴턴 유체에 적합한 모델들이 대부분이기 때문에, 점탄성 유체의 저항 감소 현상을 고려한 비뉴턴 유체 해석에 적합한 난류 모델개발이 필요하다. 본 논문은 난류 모델 가운데 수렴성이 좋고 해석시간이 짧은 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델을 기반으로 저항 완충 함수를 이용하여 비뉴턴 유체의 저항감소 현상을 해석할 수 있는 수정된 난류모델을 제시하였으며, 이를 기존 난류모델들과 비교하여 제시된 난류 모델을 검증하였다. 새로 제시된 수정된 난류모델은 벽함수 및 점성저층을 고려하지 않았기 때문에 해석시간이 대폭적으로 감소하였으며, 적은 격자수를 이용하여 효율적으로 비뉴턴 유체의 난류 현상을 해석할 수 있기 때문에 향후 혈류해석 및 점탄성유체 해석에 적용할 예정이다.

• 한국방사선학회논문지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.439-445
• /
• 2020

본 연구는 쥐 대장 모델에서 자가팽창형 금속형 스텐트 삽입을 통한 삽입술의 유용성과 조직 과증식을 평가하고자 한다. 먼저 C57BL/6 쥐 대장의 직경을 확인하기 위해 1마리의 대장 투시조영 사전 실험을 실행하였다. 평균 직경은 4.05 mm였다. C57BL/6 쥐들은 두 군으로 나누어 각각 다른 스텐트의 직경을 비교 평가하였다. A 군은 직경이 5 mm, B군은 4mm 였다. 추적관찰 검사는 매주 투시를 통해 스텐트 삽입의 이상 유무를 평가하였다. 4주 후 내시경적 검사를 시행하고 희생하여 육안적 관찰 및 H&E 염색을 통해 조직 과증식을 평가하였다. 스텐트 삽입술은 시술 중 천공이 일어난 1마리를 제외하고 모든 쥐에서는 성공적으로 삽입되었다. 해당 데이터는 본 실험에서 제외하였다. 추적관찰 실험 기간에 A군에 속한 5마리의 쥐는 스텐트 삽입 후 7일 이내에 천공에 의해 사망하였다. B군의 1마리의 쥐는 곧창자로 스텐트의 이동이 발생하였다. A, B 군에서의 합병증은 각각 60%, 10%로 나타났다. 육안적 내시경적 결과에서는 모든 군에서 스텐트 와이어사이로 전체적인 조직 과증식이 일어남을 확인하였다. 조직병리에서의 결과 또한 두 군 사이의 통계적 차이는 유의하지 않게 조직 과증식이 일어났음을 확인할 수 있었다. 대장 스텐트의 삽입술은 기술적으로 유용하게 삽입이 가능했으며, 스텐트에 의한 조직 과증식이 쥐 모델에서 나타남을 확인하였다. 또한 스텐트 사이즈의 증가에 따라 쥐 대장내 천공이 많이 발생함을 확인할 수 있었다.

• 구강회복응용과학지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.171-181
• /
• 2009

훼이스 마스크(Face mask)를 사용하여 상악을 견인하였을 때, 두개안면 복합체의 생역학적 반응을 이해하는 것은 임상적으로 매우 중요하다. 이 연구의 목적은 face mask를 사용하여 상악 제 1 소구치와 제 1 대구치에서 상악을 전방으로 견인하였을 때 두개봉합구조에 발생하는 응력 분포를 분석하는 것이다. 13세 6개월 된 남자 환자의 유한요소분석을 위하여 전산화단층사진 촬영으로 얻은 DICOM 영상정보를 개인용 컴퓨터로 옮긴 후 3차원 영상프로그램인 $Mimics^{(R)}$(Materialise, Germany)를 사용하여 얻은 24개의 물성으로 이루어진 상악모델과, 제1소구치와 제1대구치, RME의 협측부, RME의 설측부의 4가지 구성요소를 각기 Nastran 파일형식인 "out"으로 저장하고 Patran에서 합체한 두개안면 복합체의 3차원적 유한요소모델을 생성하였다. 생성된 모델은 제1소구치에서 FH 평면의 45도 하방으로, 제 1 대구치에서 FH 평면의 20도 하방으로 500g의 전방견인력을 주었다. 상악 제1소구치에서 45도 하방으로 견인하였을 때 x축에서는 대구치부위의 확장과 소구치부에서의 협착을 보였고 최대변위량은 0.00011mm였다. y축에서는 전반적으로 전방이동을 보였으며 최대 0.00030mm의 변위와 소구치부위의 변형이 컸다. z축에는 소구치부위에서 하방으로 최 0.00036mm 이동했고, 상악복합체가 전하방으로 이동하였다. 제 1 대구치에서의 20도 하방견인 하였을 때, x축에서는 대구치부위의 협착과 lateral nasal wall의 확장을 보이며 최대 변위는 0.001mm였다. y축에서는 전체적인 전방이동을 보이며, 최대변위는 0.004mm였다. z축에서는 소구치와 대구치 중간부위를 중심으로 ANS는 상방으로 pterygoid plate는 하방으로 반시계방향의 회전양상을 보였으며 최대변위는 0.002mm였다.