Topology optimization method has a great advantage and capability over a conventional shape optimization technique because it optimizes a topology as well as a shape and size of structure. The purpose of the present study, using topology optimization method with an objective function of minimum compliance as a mechanism of bone remodeling, is to examine which shape factors of femur is strongly related with the curvature of femoral shaft. As is expected, the optimized curvature increased definitely with neck angle among the shape factors and showed a similar trend with the measured curvature to neck angle. Therefore, the topology optimization method can be successfully applied in the analysis of bone remodeling phenomenon in the subsequent studies.
With the goal of increasing the survivorship of the prosthesis and anticipating primary stability problems of new prosthetic implants, finite element evaluation of the micromotion, at an early stage of the development, is mandatory. This allows assessing and optimizing different designs without manufacturing prostheses. This study aimed at investigating, using finite element analysis (FEA), the difference in the prediction of the primary stability of cementless hip prostheses implanted into a $Sawbones^{(R)}$ 4th generation, using the manufacturer's mechanical properties and using mechanical properties close to that of human bone provided by the literature (39 papers). FEA was carried out on the composite $Sawbones^{(R)}$ implanted with a straight taper femoral stem subjected to a loading condition simulating normal walking. Our results show that micromotion increases with a reduction of the bone material properties and decreases with the augmentation of the bone material properties at the stem-bone interface. Indeed, a decrease of the cancellous Young modulus from 155MPa to 50MPa increased the average micromotion from $29{\mu}m$ up to $41{\mu}m$ (+42%), whereas an increase of the cancellous Young modulus from 155MPa to 1000MPa decreased the average micromotion from $29{\mu}m$ to $5{\mu}m$ (-83%). A decrease of cortical Young modulus from 16.7GPa to 9GPa increase the average global micromotion from $29{\mu}m$ to $35{\mu}m$ (+33%), whereas an increase of the cortical Young modulus from 16.7GPa to 21GPa decreased the average global micromotion from $29{\mu}m$ to $27{\mu}m$ (-7%). It can also be seen that the material properties of the cancellous structure had a greater influence on the micromotion than the material properties of the cortical structure. The present study shows that micromotion predicted at the stem-bone interface with material properties of the $Sawbones^{(R)}$ 4th generation is close to that predicted with mechanical properties of human femur.
Background: Neck pain can be caused by any structure in the neck, such as intervertebral discs, ligaments, muscles, facet joints, dura mater, and nerve roots. The hyoid bone is a structure that is also related to head and neck posture, neck movement and pain, but there are no studies on hyoid deviation, neck pain, and range of motion (ROM). Objects: The purpose of this study was to investigate the effect of fascia relaxation and mobilization of the hyoid bone on the ROM, pain, and lateral deviation of the hyoid bone. Methods: Twenty-five patients with neck pain identified by the lateral motion test (10 males [35.13 ± 7.67 years, 172.69 ± 3.90 cm, 78.77 ± 6.96 kg] and 15 females [35.13 ± 10.05 years, 161.11 ± 4.09 cm, 52.59 ± 2.98 kg]) was chosen randomly. Baseline values for pain, neck ROM, and lateral deviation in the hyoid bone were recorded using a visual analogue scale (VAS), goniometer, and tape measure. Then, each patient was treated with hyoid fascia relaxation and mobilization, and all results were recorded after intervention. Comparison of the results before and after intervention was analyzed using paird t-test (p < 0.05). Results: Right rotation, extension, VAS, and rotational asymmetry statistically significant differences (p < 0.05). Right rotation and extension increased ROM, rotational asymmetry ratio and VAS decreased. However, there was no significant difference in flexion, left rotation, center point (p > 0.05). Conclusion: Fascia relaxation and hyoid mobilization could improve the ROM of cervical extension, asymmetry of the cervical rotation and neck pain.
Kim, Jin-Cheol;Lee, Jungwon;Kim, Sungtae;Koo, Ki-Tae;Kim, Hae-Young;Yeo, In-Sung Luke
The Journal of Advanced Prosthodontics
/
제11권3호
/
pp.147-154
/
2019
PURPOSE. This study aimed to evaluate the effect of two different implant-abutment connection structures with identical implant design on peri-implant bone level. MATERIALS AND METHODS. This clinical study was a patient-blind randomized controlled trial following the CONSORT 2010 checklists. This trial was conducted in 24 patients recruited between March 2013 and July 2015. Implants with internal friction connection were compared to those with external hex connection. One implant for each patient was installed, replacing the second molar. Implant-supported crowns were delivered at four months after implant insertion. Standardized periapical radiographs were taken at prosthesis delivery (baseline), and one year after delivery. On the radiographs, distance from implant shoulder to first bone-to-implant contact (DIB) and peri-implant area were measured, which were the primary and secondary outcome, respectively. RESULTS. Eleven external and eleven internal implants were analyzed. Mean changes of DIB from baseline to 1-year postloading were 0.59 (0.95) mm for the external and 0.01 (0.68) mm for the internal connection. Although no significant differences were found between the two groups, medium effect size was found in DIB between the connections (Cohen's d = 0.67). CONCLUSION. Considering the effect size in DIB, this study suggested the possibility of the internal friction connection structure for more effective preservation of marginal bone.
It is widely accepted that the pressure variation of interstitial fluid is one of the most important factors in bone physiology. In order to understand the role of interstitial fluid on porous bony structure, a consideration for the biomechanical interactions between fluid and solid constituents within bone is required. In this study, a poroelastic theory was applied to investigate the elastic behavior of calf vertebral trabecular bone composed of the porous solid trabeculae and the viscous bone marrow. The poroelastic behavior of trabecular bone in a uniaxial stress condition was simulated using a commercial finite difference analysis software (FLAC, Itasca Consulting Group, USA), and tested for 5 different strain rates, i.e., 0.001, 0.01, 0.1, and 10 per second. The material properties of the calf vertebral trabecular bone were utilized from the previous experimental study. Two asymptotic poroelastic responses, the drained and undrained deformations, were predicted. From the predicted results for the simulated five strain rates, it was found that the pore pressure generation has a linearly increasing behavior when the strain rate is the highest at 10 per second, otherwise it showed a nonlinear behavior. The pore pressure generation with respect to the strain was found to be increased as the strain rate increased. The elastic moduli predicted at each strain were 208.3, 212.2, 337.6, 593.1, and 602.2 MPa, respectively. Based on the results of the present study, it was suggested that the calf vertebral trabecular bone could be modeled as a poroelastic material and its strain rate dependent material behavior could be predicted.
Lim, Seul Ki;Kim, Dong Il;Park, Min Jung;Choi, Joo Hee;Kim, Young Kuk;Lee, An Chul;Choi, Mi Young;Park, Soo Hyun
대한의생명과학회지
/
제20권3호
/
pp.156-161
/
2014
It has been reported that safflower seeds have preventive effects against osteoporosis. Recently, safflower buds (SB) were found to have more useful functional ingredients than safflower seeds. In the current study, we evaluated the anti-osteoporosis effects of SB diet in ovariectomized (OVX) rats. The rats were divided into five groups; sham operated group, OVX alone group, OVX plus $17{\beta}$-estradiol ($E^2$$10{\mu}g/kg$, i.p.) and OVX plus SB diet feeding group (0.3% or 1%). Feeding of SB diet (0.3% or 1%) to OVX rats markedly increased bone mineral density (BMD) of femurs, compared to the OVX group. The OVX rats exhibited a marked increase in trabecular separation (Tb.Sp) and this change was inhibited by the feeding of SB diet, similar to that seen with OVX+E2 group. Moreover, feeding of SB diet to OVX rats decreased the markers of bone turnover, including osteocalcin and alkaline phosphatase (ALP). These results suggest that SB extract has a bone sparing effect in OVX-induced trabecular bone loss and prevents deterioration of bone microarchitecture by suppressing the rate of bone turnover. Therefore, SB may be useful for preserving bone mass and structure in estrogen deficient women with a potential role in reducing postmenopausal osteoporosis.
Titanium and its alloys that have a good biocompatibility, corrosion resistance, and mechanical properties such as hardness and wear resistance are widely used in dental and orthopedic implant applications. They can directly connect to bone. However, they do not form a chemical bond with bone tissue. Plasma electrolytic oxidation (PEO) that combines the high voltage spark and electrochemical oxidation is a novel method to form ceramic coatings on light metals such as titanium and its alloys. This is an excellent reproducibility and economical, because the size and shape control of the nano-structure is relatively easy. Silicon (Si), manganese (Mn), and magnesium (Mg) has a useful to bone. Particularly, Si has been found to be essential for normal bone, cartilage growth and development. Manganese influences regulation of bone remodeling because its low content in body is connected with the rise of the concentration of calcium, phosphates and phosphatase out of cells. Insufficience of Mn in human body is probably contributing cause of osteoporosis. Pre-studies have shown that Mg plays very important roles in essential for normal growth and metabolism of skeletal tissue in vertebrates and can be detected as minor constituents in teeth and bone. The objective of this work was to study nucleation and growth of bone-like apatite formation on Ti-6Al-4V in solution containing Mn, Mg, and Si ions after plasma electrolytic oxidation. Anodized alloys was prepared at 270V~300V voltages. And bone-like apatite formation was carried out in SBF solution for 1, 3, 5, and 7 days. The morphologies of PEO-treated Ti-6Al-4V alloy in containing Mn, Mg, and Si ions were examined by FE-SEM, EDS, and XRD.
The use of short implants has been accepted risky from biomechanical point of view. However, short implants appear to be a long term viable solution according to recent clinical reports. The purpose of this study was to investigate the effect of different diameter and length of implant size to the different type of bone on the load distribution pattern. Stress analysis was performed using 3-dimensional finite element analysis(3D-FEA). A three-dimensional linear elastic model was generated. All implants modeled were of the various diameter(${\phi}4.0$, 4.5, 5.0 and 6.0 mm) and varied in length, at 7.0, 8.5 and 10.0 mm. Each implant was modeled with a titanium abutment screw and abutment. The implants were seated in a supporting D2 and D4 bone structure consisting of cortical and cancellous bone. An amount of 100 N occlusal load of vertical and $30^{\circ}$ angle to axis of implant and to buccolingual plane were applied. As a result, the maximum equivalent stress of D2 and D4 bones has been concentrated upper region of cortical bone. As the width of implant is increased, the equivalent stress is decreased in cancellous bone and stress was more homogeneously distributed along the implants in all types of bone. The short implant of diameter 5.0mm, 6.0mm showed effective stress distribution in D2 and D4 bone. The oblique force of 100N generated more concentrated stress on the D2 cortical bone. Within the limitations of this study, the use of short implant may offer a predictable treatment method in the vertically restricted sites.
Kim, Eun-Jung;Kim, Hyung Joon;Baik, Seong Wan;Kim, Kyung-Hoon;Ryu, Sie Jeong;Kim, Cheul-Hong;Shin, Sang-Wook
Journal of Dental Anesthesia and Pain Medicine
/
제18권6호
/
pp.349-359
/
2018
Background: Propofol is an intravenous anesthetic which has antioxidant effects due to its similarity in molecular structure to ${\alpha}$-tocopherol. It has been reported that ${\alpha}$-tocopherol increases osteoclast fusion and bone resorption. Here, we investigated the effects of propofol on signaling pathways of osteoclastogenic gene expression, as well as osteoclastogenesis and bone resorption using bone marrow-derived macrophages (BMMs). Methods: BMMs were cultured with macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) alone or M-CSF plus receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL) in the presence of propofol ($0-50{\mu}M$) for 4 days. Mature osteoclasts were stained for tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) and the numbers of TRAP-positive multinucleated osteoclasts were counted. To examine the resorption activities of osteoclasts, a bone resorption assay was performed. To identify the mechanism of action of propofol on the formation of multinucleated osteoclasts, we focused on dendritic cell-specific transmembrane protein (DC-STAMP), a protein essential for pre-osteoclastic cell fusion. Results: Propofol increased the formation of TRAP-positive multinucleated osteoclasts. In addition, the bone resorption assay revealed that propofol increased the bone resorption area on dentin discs. The mRNA expression of DC-STAMP was upregulated most strongly in the presence of both RANKL and propofol. However, SB203580, a p38 inhibitor, significantly suppressed the propofol/RANKL-induced increase in mRNA expression of DC-STAMP. Conclusion: We have demonstrated that propofol enhances osteoclast differentiation and maturation, and subsequently increases bone resorption. Additionally, we identified the regulatory pathway underlying osteoclast cell-cell fusion, which was enhanced by propofol through p38-mediated DC-STAMP expression.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.