• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제18권4호
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• pp.333-338
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• 1997

Abnormal intraosseous flow and pressure in trabecular bone could cause various pathological conditions such as osteonecrosis and osteoarthritis. Characteristics of intraosseous fluid flow and pressure generation in porous trabecular bone can be significantly affected by the permeability. Factors which determine the permeability could be the porosity and apparent density of trabecular bone. However, there is little data on the permeability and the relationship among the permeability. porosity, and apparent density of trabecular bone. In this study. the permeability. porosity, and apparent density of human lumbar vertebral trabecular bone were experimentally measured. Also, a power relationship among the permeability, porosity, and apparent density was investigated to understand effects of the porosity and apparent density variations on the permeability of trabecular bone based on Kozeny-Carman equation. A near linear relationship between intraosseous fluid flow and time indicated that the fluid phase flowed through the pores in trabecular bone is governed by the permeability. The permeability of trybecular bone was found to have a significant power relationship with the porosity and apparent density (r: 0.84 and $\textit{p}$< 0.0005). The power relationship could be useful to determine the permeability of trybecular bone after measuring the apparent density and porosity.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제22권2E호
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• pp.69-77
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• 2003

Correlations between acoustic properties and bone density have been investigated in bovine cancellous bone. Speed of sound (SOS), broadband ultrasonic attenuation (BUA), and broadband ultrasonic reflection (BUR) were measured in 10 defatted bovine cancellous bone specimens in vitro. SOS showed a significant correlation with the apparent density of the bone. A comparable correlation was observed between BUA and the apparent density. BUR was rather highly correlated with the apparent density. It was shown that BUR had a weak correlation with BUA and a significant correlation with SOS. This indicates that the parameter BUR can provide important information that may not be contained in BUA and SOS and, therefore, can be useful as an alternative diagnostic parameter of osteoporosis. As expected, a linear combination of all three ultrasonic parameters in a multiple regression model resulted in a significant improvement in predicting the apparent bone density.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권12호
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• pp.1849-1854
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• 2018

The present study aims to investigate the feasibility of using a simple nonlinear acoustic method for the assessment of bone status and osteoporosis in trabecular bone. Correlations of linear and nonlinear ultrasound parameters with the apparent bone density were obtained in 32 bovine femoral trabecular bone samples. Highly significant positive correlations were observed between the apparent bone density and the two linear ultrasound parameters, the speed of sound (SOS) and the normalized broadband ultrasound attenuation (nBUA), with Spearman's correlation coefficients of r = 0.85 and 0.77. In contrast, the apparent bone density was found to be negatively correlated with the nonlinear ultrasound parameter introduced in the present study, the logarithmic difference between the power spectrum levels of the fundamental frequency and the second harmonic (PSL1-PSL2), with the highest correlation coefficient of r = -0.92. These results suggest that the PSL1-PSL2, in addition to the SOS and the nBUA, may be useful for the assessment of bone status and osteoporosis.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.1368-1372
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• 2003

PMMA which is used as the bone cement for vertebroplasty is able to be a supporter, as a fixing supporter role, for broken trabecular structure, caused by the compressed fracture of spine on aged osteoporosis. In this thesis, as experimenting apparent density of bone pieces, we have figured out support extent of Young's modulus as classifying the bone pieces injected PMMA and the others which are not. In case of low apparent density of PMMA in some bone, Young's modulus seems to be more supportable to bone. On the other hand, if apparent density of bones is normal, injection of PMMA is not very effective on improvement in Young's modulus of bone cement injection.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권4호
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• pp.373-384
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• 2000

본 연구의 목적은 체적 변형률 (volumetric strain)에 의한 스폰지 뼈의 밀도를 예측하는 것이다. 스폰지 뼈의 내부에서 유체의 흐름을 고려하기 위하여 각각의 normal strain의 합을 체적 변형률로 정의하였다. 체적 변형률의 경계조건에 대한 민감한 반응은 스폰지 뼈의 밀도를 예측하도록 하였다. 이러한 이론적 배경을 유한요소법 (finite element method)에 적용시켜 대퇴골 (femur)과 척구 (spine)의 스폰지 뼈에서의 밀도를 예측하였다. 예측된 뼈의 밀도는 실험적 데이터와 매우 유사하였다. (Wolff 1892, Keller et al. 1989, Codyet al. 1992). 뼈의 밀도의 함수인 뼈의 탄성계수와 강도 또한 실험적 결과와 매우 유사하였다. (Keller et al. 1989, Carter and Hayes 1977). 본 연구에서 정립된 알고리즘은 스폰지 뼈의 밀도를 예측하는데 있어서 수렴성과 민감성이 우수하였다. 따라서 본 연구의 컴퓨터 알고리즘은 스폰지 뼈의 밀도예측에 있어서 매우 유용한 방법이 될 것이다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제26권2호
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• pp.117-122
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• 2005

The elastic modulus and the apparent density of the trabecular bone were evaluated from spherical indentation tests and Computed Tomography (CT) and their relationship was quantified. The femurs were prepared for trabecular bone analysis. Embedded with respect to their anatomical orientation, the transverse planes of the trabecular bone specimens were scanned at 1㎜ intervals using a CT scanner. The metaphyseal regions of femurs were sectioned with a diamond-blade saw, producing 8㎜ cubes. Using a specially made spherical indentation tester, the cubes were mechanically tested in the anterior-posterior (AP), medial-lateral (ML), and inferior-superior (IS) directions. After determination of modulus from the mechanical testing, the apparent densities of the specimens were measured. The results showed that the IS modulus was significantly greater than both the AP and ML moduli with the AP modulus greater than the ML modulus. This demonstrated that orthogonality was a structural characteristic of the trabecular bone. The power relationship between the modulus and the apparent density was also found to be statistically significant.

• 비파괴검사학회지
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• 제35권2호
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• pp.103-111
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• 2015

본 연구에서는 골절 위험도가 높은 대퇴골의 두꺼운 피질골판이 해면질골의 초음파 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 소의 대퇴골을 이용하여 12개의 해면질골을 제작하였으며, 피질골과 유사한 밀도 및 음속을 갖는 아크릴을 이용하여 피질골판을 모사하는 1.25, 1.80, 및 2.75 mm의 두께를 갖는 아크릴판을 제작하였다. 해면질골 양면에 부착된 아크릴판의 두께가 증가하더라도 음속과 해면질골의 겉보기 골밀도 사이에 Pearson 상관계수는 0.80-0.86의 값을 가지며, 높은 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 또한 0.5 MHz에서 측정된 감쇠계수와 해면질골의 겉보기 골밀도 사이에 Pearson 상관계수는 0.84-0.91의 값을 가지며, 높은 상관관계가 존재하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로부터 종골에 비해 상대적으로 더 두꺼운 피질골판을 갖는 대퇴골에서 측정된 음속 및 특정 주파수에서의 감쇠계수는 대퇴골의 골밀도를 예측하기 위한 지표로서 이용될 수 있음을 알 수 있다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2002년도 하계학술발표대회 논문집 제21권 1호
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• pp.373-376
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• 2002

Most previous studies using ultrasound for osteoporosis diagnosis have employed ultrasound in a frequency range of 0.2-1 MHz. In this study, acoustic properties of the 12 defatted bovine cancellous bone specimens were investigated in vitro. Speed of sound (SOS) and broadband ultrasonic attenuation (BUA) were measured using three matched pairs of transducers with the center frequencies of 1, 2.25, and 3.5 MHz, respectively, in order to cover a broad frequency range of 0.5-2 MHz. The relative orientation between ultrasonic beam and bone specimens was the mediolateral (ML) direction of the bovine tibia. SOS showed significant linear positive correlations with apparent density for all three pairs of transducers of 1 MHz, 2.25 MHz, and 3.5 MHz, respectively. BUA showed relatively weak correlations with apparent density for the pairs of transducers of 1 MHz and 2.25 MHz. Furthermore, in the measurement with the pair of 3.5 MHz transducers, BUA was independent of apparent density. SOS and BUA were only weakly correlated with each other. The linear combination of SOS and BUA showed significant correlations with apparent density. These results suggest that the frequency range up to 1.5 MHz may be also useful in the osteoporosis diagnosis.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권4호
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• pp.369-373
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• 2003

골다공증에 의한 척추체의 압박골절은 뼈의 파단성 질병중에서 가장 흔하게 나타나는 증상이다 최근에 척추압박골절에 대한 의학적 치료방법으로 각광받고 있는 척추성형술은 골강화제를 주입함으로써 척추체를 강화하고 변형을 보정하며. 환자의 고통을 줄여준다. 그러나 종전 연구에서는 골강화제가 주입된 후 척추체의 기계적 특성 강화에 대한 연구가 전무했으므로, 본 연구에서는 PMMA의 물성을 바탕으로 돼지와 사체로부터 시편을 얻어 겉보기 밀도에 대한 순수 망상골과 PMMA가 주입된 망상골의 영률을 측정하였다. 겉보기밀도에 따른 영률은 순수망상골의 경우 멱급수의 형태를 가지며. PMMA가 주입된 망상골의 경우 선형적인 형태를 가졌다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제19권2호
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• pp.171-176
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• 1998

본 연구에서는 뼈의 특성을 파악하는 초음파감쇠 파라미터를 재평가하였다. 초음파 속도, 특정 주파수(0.5MHz)에서의 초음파감쇠 및 광역 밴드 초음파감쇠와 같은 초음파 파라미터들을 해면골 입방체 시편의 세 직교방향(전/후, 내/외, 상/하)에서 측정하였다. 그리고 컴퓨터 영상장치를 사용하여 골밀도를 측정했으며, 골 시편의 무게와 부피를 이용하여 외형밀도도 함께얻었다. 이와같이 구해진 외형밀도와 초음파 속도로부터 초음파 탄성영률을 계산하였다. 주파수 0.5MHz에서의 초음파감쇠와 광역밴드감쇠는 골밀도 및 세 직교방향의 초음파 영률과 서로 관련시켜 연관성을 조사하였다. 그 결과 특정 주파수 초음파감쇠가 골밀도 및 탄성영률을 평가하는 능력에 있어서 광역밴드 감쇠보다 우수함을 알 수 있었다. 따라서 광역밴드 초음파감쇠를 측정하여 골의 상태를 평가하는 형행 초음파 진단 기법이 재검토 되어야 하며 본 연구에서 증명된 특정주파수(0.5MHz) 초음파감쇠를 이용하여 골 다공증 진단 예측율을 향상시킬 수 있다.