• 핵의학기술
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• 제16권2호
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• pp.35-43
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• 2012

CT를 기반으로 감쇠 보정이 시행되는 PET/CT 검사에서는 금속 삽입물에 의한 선속 경화 현상 (Beam Hardening Artifact)으로 인공물이 발생 된다. 이는 인접한 부위의 과대 혹은 과소 평가를 유발하는 감쇠 보정으로 인해 $^{18}F$-FDG의 섭취 변화를 가져오며 영상의 질과 비뇨 생식기 질환의 진단능을 저하시킨다. 따라서 본 연구에서는 PET/CT 영상의 질 향상을 위한 금속 인공물 저감 (Metal Artifact Reduction, MAR) algorithm 재구성방법의 유용성을 평가하고자 한다. 인공 고관절 삽입물에 대한 인공물을 평가하기 위해 SPECT/PET Phantom에 고관절 삽입물을 고정 하여 PET/CT를 진행했다. W/O MAR algorithm 영상과 MAR algorithm 영상에서 CT상에 나타나는 Bright streak, Dark streak, Metal과 Background의 영역에서의 표준화 섭취 계수(Standardized Uptake Value)의 변화를 분석하였다. 또한 본원에 내원한 고관절 전치환술을 시행한 15명의 환자에게서 W/O MAR algorithm과 MAR algorithm, 비 감쇠 보정 영상을 비교 평가하였다. W/O MAR algorithm 영상에서 SUV는 Bright streak 영역에서는 $0.98{\pm}0.48$ g/ml, Dark streak 영역에서는 $0.88{\pm}0.02$ g/ml, Metal 영역에는 $0.24{\pm}0.16$ g/ml, Background 영역은 $0.91{\pm}0.18$ g/ml로 측정되었다. 하지만 MAR algorithm 영상에서는 Bright streak 영역에서는 $0.88{\pm}0.49$ g/ml, Dark streak 영역은 $0.63{\pm}0.21$ g/ml, Metal 영역에서는 $0.06{\pm}0.07$ g/ml, Background는 $0.90{\pm}0.02$ g/ml로 측정되었다. MAR algorithm 적용 시 SUV가 평균적으로 감소 하였으며, W/O MAR algorithm 영상에서는 Bright streak영역에서 Background 보다 높게 측정되어 false positive uptake로 나타났으나 MAR algorithm 영상에서는 Background와 비슷한 농도와 SUV가 나타났고, false positive uptake가 관찰되지 않았다. 따라서 MAR algorithm을 적용하여 인공 고관절 삽입물 주변 조직의 과대 혹은 과소 감쇠 보정으로 인한 섭취의 증가를 줄일 수 있었다. 하지만 Dark streak 영역에서의 SUV 저하를 줄이기 위한 방안은 더욱 많은 연구가 이뤄져야 할 것이다. 고관절 삽입 인공물로 인해 발생하는 Bright streak 영역에서의 false positive uptake를 감소시키고 이와 인접해 있는 비뇨 생식기 질환에 W/O MAR algorithm과 MAR algorithm, 비 감쇠 보정 영상이 동시에 제공된다면 더욱 진단능을 향상 시킬 수 있으리라 생각된다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 2002년도 proceedings of the second asia international conference on tribology
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• pp.363-364
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• 2002

Although the factors that cause the failure of orthopedic implants were not clearly determined, it was reported that the shapes of wear debris affect the tribological behavior of artificial implant. Many researches were conducted to examine the wear mechanism by debris but the role of debris shape in inflammatory reaction remains unclear. To observe the debris shape by addition of reinforcement, carbon nanotubes ( CNTs ) were added to ultra high molecular weight polyethylene ( UHMWPE ) to investigate the reinforcement effect of CNTs. CNTs which have a diameter of about 10-50 nm, while their length is about 3-5 nm were produced by the catalytic decomposition of the acetylene gas using a tube furnace. Plate on disc type wear test were performed to evaluate the tribological performance of UHMWPE composites reinforced with CNTs in lubricating condition ( bovine serum ). The wear losses of CNT added UHMWPE in bovine serum were significantly reduced. Worn surface and wear debris of UHMWPE with CNTs and without CNTs were compared to investigate the reinforcement effect of CNT on tribological behavior.

• 대한족부족관절학회지
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• 제26권3호
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• pp.118-122
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• 2022

Although total ankle arthroplasty (TAA) has increased considerably in the past ten years, reflecting improvements in implant design and survivorship, the clinical outcomes have been less satisfactory than total hip or total knee arthroplasties. Several issues under debate include postoperative management and rehabilitation in TAA. Especially, there is no consensus or evidence for the most appropriate postoperative management and rehabilitation for patients undergoing TAA. This study was therefore undertaken to suggest appropriate postoperative management and rehabilitation in TAA, after reviewing published articles and focusing on the following topics: prehabilitation, hospital stay, immobilization type and duration, weight-bearing management, pharmacological treatment, and adopted rehabilitation protocols. In previous studies, the postoperative management and rehabilitation proposed depended on the surgeon's preference, the patient's characteristics, and the associated surgical procedures performed after TAA. Nonetheless, our research indicates the best approach is to include a prehabilitation program, immobilization in the early postoperative stage (2~4 weeks), range of motion exercise with partial weight-bearing ambulation, followed by full weight-bearing ambulation after six weeks. Further studies are required to develop a standardized rehabilitation protocol and improve the overall quality of care after TAA.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.117-117
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• 2016

Total ankle replacement (TAR) is a visible option in the surgical treatment of degenerative or inflammatory diseases of ankle joint. it is attributed to the current TAR which has improvements in surgical technique, uncemented implant fixation and minimally constrained articulation. In the clinical result, they can show promised surgical result when compared to earlier attempts in TAR. However, TAR is still not as successful as total knee replacement (TKR) or total hip replacement (THR), it needs to be note that there are limitations in concerning of long term performance of TAR, the high failure rate still associated with wear of the PE (polyethylene) component that has related with their material property and surface roughness. The aim of this study was to introduce the tribology characteristics of total ankle joint prosthesis with one of TDR model which was fabricated to try multi-axis wear test as a region of motion in ankle joint. The wear specimen of TDR was prepared with Ti-6Al-4V alloy and UHMWPE (ultra-high molecular weight polyethylene) for tibia-talus and bearing component, respectively. A wear test was carried out using a Force 5 (AMTI, Massachusetts, US) wear simulator which can be allowed to move in three axis to flexion-extension ($+3^{\circ}{\sim}-6^{\circ}$), internal-external axial rotation (${\pm}5^{\circ}$), as well as sinusoidal compressive load (1.6 kN, R=10). All tests were performed following standard ISO 14243, wear rate was calculated with weight loss of UHMWPE bearing while the specimen has tested at certain cycles. As based on the preliminary results, wear rate of UHMWPE bearing was $7.9{\times}10^{-6}mg/cycles$ ($R^2=0.86$), calculated loss weight until $10^7cycles$ was 79 mg, respectively.

• 한국재료학회지
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• 제33권8호
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• pp.337-343
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• 2023

3Y-TZP (3 mol% yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystals) ceramics have excellent mechanical properties including high fracture toughness, good abrasion resistance as well as chemical and biological stability. As a result, they are widely used in mechanical and medical components such as bearings, grinding balls, and hip implants. In addition, they provide excellent light transmittance, biocompatibility, and can match tooth color when used as a dental implant. Recently, given the materials' resemblance to human teeth, these ceramics have emerged as an alternative to titanium implants. Since the introduction of CAD/CAM in the manufacture of ceramic implants, they've been increasingly used for prosthetic restoration where aesthetics and strength are required. In this study, to improve the surface roughness of zirconia implants, we modified the 3Y-TZP surface with a biocomposite of hydroxyapatite and forsterite using room temperature spray coating methods, and investigated the mixed effect of the two powders on the evolution of surface microstructure, i.e., coating thickness and roughness, and biological interaction during the in vitro test in SBF solution. We compared improvement in bioactivity by observing dissolution and re-precipitation on the specimen surface. From the results of in vitro testing in SBF solution, we confirmed improvement in the bioactivity of the 3Y-TZP substrate after surface modification with a biocomposite of hydroxyapatite and forsterite. Surface dissolution of the coating layer and the precipitation of new hydroxyapatite particles was observed on the modified surface, indicating the improvement in bioactivity of the zirconia substrate.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1997년도 춘계학술대회
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• pp.374-378
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• 1997

Operative procedures such as core drilling with and without fibular bone grafting have been recognized as the treatment methods for osteonecrosis of femoral head(ONFH) by delaying or preventing the collapse of the femoral head. In addition, core drilling with cementation using polymethylmethacrylate (PMMA) has been proposed recently as another surgical method. However, no definite treatment modality has been found yet while operative procedures remain controversial to many clinicians In this study, a finite element method(FEM) was employed to analyze and compare various surgical procedures of ONFH to provide a biomechanical insight. This study was based upon biomechanical findings which suggest stress concentration within the femoral head may facilitate the progression of the necrosis and eventual collapse. For this purpose, five anatomically relevant hip models were constructed in three dimensions : they were (1) intact(Type I), (2) necrotic(Type II), (3) core drilled only(Type III), (4) core drilled with fibular bone graft(Type IV), and (5) core drilled with cementation(Type V). Physiologically relevant loading were simulated. Resulting stresses were calculated. Our results showed that the volumetric percentage subjected to high stress in the necrotic cancellous region was greatest in the core drilled only model(Type III), followed by the necrotic(Type II), the bone graft (Type IV), and the cemented(Type V) models. Von Mises stresses at the tip of the graft(Type IV) was found to be twice more than those of cemented core(Type V) indicating the likelihood of the implant failure. In addition, stresses within the cemented core(Type V) were more evenly distributed and relatively lower than within the fibular bone graft(Type IV). In conclusion, our biomechanical analyses have demonstrated that the bone graft method(Type IV) and the cementation method(Type V) are both superior to the core decompression method(Type III) by reducing the high stress regions within the necrotic cancellous bone. Also it was found that the core region filled with PMMA(Type V) provides far smoother transfer of physiological load without causing the concentration of malignant stresses which may lead to the failure than with the fibular bone graft(Type IV). Therefore, considering the above results along with the degree of difficulties and risk of infection involved with preparation of the fibular bone graft, the cementation method appears to be a promising surgical treatment for the early stage of osteonecrosis of the femoral head.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권2호
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• pp.157-163
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• 2004

금속 임플란트 재료들의 마모저항을 향상시키기 위하여 질소 이온주입 및 이온도금 기술을 적용하였다. 질소 이온주입 된 초내식성 스테인리스강(S.S.S)의 마모이온용출 특성을 S.S.S, 316L SS, TiN코팅된 316S SS와 비교 평가하기 위하여 탄소로 원자흡수분광분석기를 이용하여 시편들로부터 마모용출된 Cr과 Ni 이온량을 측정하였다. 또한, 저온아크증착법을 이용하여 TiN, ZrN, TiCN코팅된 Ti(Grade 2)원반의 마모저항을 비교하였고, 질소이온주입 및 질화물 코팅된 표면충의 화학적 조성은 SAES(scanning Auger electron spectroscopy)를 이용하여 분석하였다. 질소 이온주입된 S.S.S 표면으로부터 마모에 의하여 용출된 Cr과 Ni 이온량은 표면처리하지 않은 스테인리스강들에 비하여 크게 감소하였다 그러나 인공고관절에 걸리는 하중조건 하에서 실행된 마모이온용출실험에서 이온에너지 100 KeV로 질소이온 주입된 표면층은 20만회 내에서 쉽게 제거되었다. 질화물 코팅된 Ti 시편들의 마모저항도 크게 향상되었고, 그 마모특성은 코팅층의 화학적 조성에 따라 크게 차이가 났다. 코팅두께 3Um의 코팅시편들 중 TiCN 코팅된 티타늄이 가장 높은 내마모 특성을 보였으나 같은 하중조건 하에서 disk(Ti)-on-disk 마모실험에서 그 질화물 코팅면들의 마모 무게감 소비는 1만회 아래에서 모두 Ti의 마모비와 유사하게 전환되었다. 본 실험으로부터 얻어진 연구결과에 의하면, 100 KeV 질소이온주입 및 두께 3$\mu\textrm{m}$의 길화코팅된 표면층의 경우 표면 경화충의 깊이가 충분치 않아 높은 하중을 받는 임플란트의 마찰부위에 사용하기에는 한계가 있음을 보였다.

• 대한정형외과학회지
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• 제55권3호
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• pp.244-252
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• 2020

목적: 대퇴골 전치환술은 사지재건술의 극단적 술식 중 하나이며 증례가 드물어 이에 대한 연구는 주로 술식 후의 합병증에 대한 분석이며 본 술식의 적응증에 대한 분석은 미미하다. 저자들은 대퇴골 전치환술 36예의 1) 종양적 문제로 치환술을 받은 환자의 생존에 관련된 예후인자, 2) 치환물 및 하지의 생존율, 3) 치환물을 3년 이상 추시한 예의 합병증, 최종 하지 상태 및 기능적 결과를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 대퇴골 전치환술을 받은 이유에 따라 원발성 종양에 의한 경우(15예, 1군), 오인 수술 및 국소재발로 인한 경우(16예, 2군), 재건물 실패로 인한 경우(5예, 3군)의 세 군으로 분류하였다. 환자 생존인자 분석 항목은 나이, 성별, 전치환술 원인, 항암요법 전후 종양 부피 변화, 절제연, 국소재발이었다. 결과: 전체 36예의 5년 환자 생존율은 31.5%±16.2%였다. 종양과 관련된 적응증으로 치환술을 받은 31예의 5년 생존율은 21.1%±15.6%였다. 항암요법 전후 종양의 크기가 같거나 감소한 10예의 5년 생존율은 50.0%±31.0%로 크기가 증가한 13예의 0.0%±0.0%보다 유의하게 높았다(p=0.02). 광범위 절제연을 얻은 12예의 5년 생존율은 41.7%±27.9%로 변연부 절제연의 0.0%±0.0% 보다 유의하게 높았다(p=0.03). 성별, 나이, 대퇴골 전치환술을 시행받은 원인, 치환술 후 국소 재발여부와 생존율과의 유의한 차이는 없었다. 치환물 36예에서 5년 생존율은 16.6%±18.2%였다. 하지의 10년 생존율은 85.9%±14.1%였다. 최종 추시상 종양인 공관절을 유지한 것이 12예, 회전성형술은 2예, 슬관절 상부 절단술 1예, 관절고정술 1예였다. 대퇴골 전치환술 후 3년 이상 추시가 가능했던 16예 중 수술이 필요했던 주 합병증이 14예, 보존적 치료만 했던 저등급 감염이 2예였다. 수술한 환자 14예 중 감염이 10예(71.4%)예, 국소재발이 2예, 고관절 탈구, bushing 파손, 대퇴동맥 폐색이 각각 1예였다. 결론: 종양과 관련된 적응증으로 대퇴골 전치환술을 시행한 환자 중 항암요법 후 종양의 크기가 커지거나 절제연이 불량한 경우, 환자가 조기에 사망하는 경우가 많았다. 따라서 전치환술의 시행에 신중해야 할 것으로 생각된다. 장기 생존 환자에서도 감염률이 높고 기능적 결과도 만족스럽지 않으나 현재 적응증을 고려했을 때 대퇴골 전치환술은 사지보존을 위한 최선의 방법으로 보인다.

• 대한정형외과학회지
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• 제52권1호
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• pp.25-32
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• 2017

목적: 고령 환자에서 발생한 불안정성 대퇴골 전자간부 골절의 치료 시 골수강내 금속정의 길이에 따른 방사선적, 임상적 치료 결과를 비교 분석하고자 한다. 대상 및 방법: 2009년 8월부터 2014년 12월까지 방사선 영상상 AO/OTA 분류 31-A2 대퇴골 전자간부 골절로 진단되어 골수강 내 금속정을 이용한 내고정을 시행한 뒤 최소 1년 이상 추시가 가능하였던 65세 이상의 환자 139예를 대상으로 후향적 대조군 연구를 시행하였다. 대상군을 짧은 골수정(I군)과 긴 골수정(II군)을 사용한 군으로 분류하였으며 각각 106예, 33예로 조사되었다. 방사선적인 평가로 골절의 정복 정도, 골유합까지의 기간, 합병증 발생을 조사하였으며 수술 전 혈색소, 수술 시간, 수술 중 출혈량, 수혈 유무, 입원 기간 및 최종 추시 시 Charnley 고관절 점수를 통한 임상적 평가를 시행하였다. 결과: 수술 후 단순 방사선 검사상 전 예에서 good 또는 acceptable한 정복 상태를 얻었다. 골유합까지 평균 4.8개월이 걸렸으며 두 군 간의 차이는 없었다. II군(57.87분)이 I군(45.65분)보다 수술 시간이 길었던 것으로 확인되었다(p=0.003). 수술 중 출혈량의 경우 II군(288.78 ml)이 I군(209.90 ml)보다 많은 것으로 확인되었다(p=0.046). 최종 추시 시 임상적 결과는 두 군 모두 만족스러웠다. 결론: 고령의 환자에서 발생한 후내측 골편을 동반한 불안정성 대퇴골 전자간부 골절의 치료 시 골절 부위의 정복을 잘 시행한 경우 긴 골수정과 짧은 골수정 모두 만족스러운 방사선적, 임상적 결과를 보였다.