• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제43권5호
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• pp.308-318
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• 2022

The purpose of this study is to evaluate the biomechanical properties of fractured adjacent soft tissue during closed reduction after forearm fracture using the finite element method. To accomplish this, a finite element (FE) model of the forearm including soft tissue was constructed, and the material properties reported in previous studies were implemented. Based on this, nine finite element models with different fracture types and fracture positions, which are the main parameters, were subjected to finite element analysis under the same load and boundary conditions. The load condition simulated the traction of increasing the fracture site spacing from 0.4 mm to 1.6 mm at intervals of 0.4 mm at the distal end of the radioulnar bone. Through the finite element analysis, the fracture type, fracture location, and displacement were compared and analyzed for the fracture site spacing of the fractured portion and the maximum equivalent stress of the soft tissues adjacent to the fracture(interosseous membrane, muscle, fat, and skin). The results of this study are as follows. The effect of the major parameters on the fracture site spacing of the fractured part is negligible. Also, from the displacement of 1.2 mm, the maximum equivalent stress of the interosseous membrane and muscle adjacent to the fractured bone exceeds the ultimate tensile strength of the material. In addition, it was confirmed that the maximum equivalent stresses of soft tissues(fat, skin) were different in size but similar in trend. As a result, this study was able to numerically confirm the damage to the adjacent soft tissue due to the fracture site spacing during closed reduction of forearm fracture.

• Archives of Reconstructive Microsurgery
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• 제9권2호
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• pp.139-146
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• 2000

The aim of this study was to assess whether the functional regeneration of a lyophilized autografted cartilage could be improved by implanting a vascularized muscle flap into the medullary canal of autografted proximal humerus. A hemijoint reconstruction using a lyophilized osteochondral autograft in proximal humerus was done in 4 rabbits for control, and combined with an vascularized intramedullary muscle flap in another 4 rabbits for the experimental group. Graft healing and the repair process of osteochondral graft were followed by serial radiographs and histologic changes for 9 weeks after experiments. Each two rabbits in control and in experimental group on 5th and 9th week after implantation of hemijoint were sacrified. The results were as follows: 1. All of control and experimental froups on 5th week united solidly on osteotomized site radiologically, but their articular cartilages were destroyed more seriously in the control than that in experimental group with muscle flap on 5th and 9th week after experiment... 2. Histochemically, the cartilage surface are completely destroyed and revealed with severe osteoarthritic changes on all cartilage layers in control, but cartilaginous erosions are mild to moderate and their arthritic changes are also mild with somewhat regeneration of chondrocytes on deep layers more prominetly on 9th week of the experimental group. 3. The amount of collagen and protenized matrix which was determined by Masson-Trichrome stain was markedly decreased that means the weakness of bony strength and low osteogenic potential in lyophilized cartilage. These results suggest that an intramedullary vascularized muscle flap can improve the functional results of lyophilized osteochondral autograft by providing both increased vascularity and populations of mesenchymal cells to initiate new bone formation on osteotomized site as well as the regeneration of deep layers in articular cartilage. In clinical relevances, this lyophilized hemijoint autograft combined with an intramedullary vascularized muscle pedicle graft might be used very effectively for the treatment of malignant long bone tumors to preserve the joint functions, all or partly, and so to replace it with the artificial joint after tumor excision and hemijoint autograft.

• Tissue Engineering and Regenerative Medicine
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• 제15권6호
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• pp.735-750
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• 2018

BACKGROUND: The major challenge of tissue engineering is to develop constructions with suitable properties which would mimic the natural extracellular matrix to induce the proliferation and differentiation of cells. Poly(${\varepsilon}$-caprolactone)-poly(ethylene glycol)-poly(${\varepsilon}$-caprolactone) (PCL-PEG-PCL, PCEC), chitosan (CS), nano-silica ($n-SiO_2$) and nano-hydroxyapatite (n-HA) are biomaterials successfully applied for the preparation of 3D structures appropriate for tissue engineering. METHODS: We evaluated the effect of n-HA and $n-SiO_2$ incorporated PCEC-CS nanofibers on physical properties and osteogenic differentiation of human dental pulp stem cells (hDPSCs). Fourier transform infrared spectroscopy, field emission scanning electron microscope, transmission electron microscope, thermogravimetric analysis, contact angle and mechanical test were applied to evaluate the physicochemical properties of nanofibers. Cell adhesion and proliferation of hDPSCs and their osteoblastic differentiation on nanofibers were assessed using MTT assay, DAPI staining, alizarin red S staining, and QRT-PCR assay. RESULTS: All the samples demonstrated bead-less morphologies with an average diameter in the range of 190-260 nm. The mechanical test studies showed that scaffolds incorporated with n-HA had a higher tensile strength than ones incorporated with $n-SiO_2$. While the hydrophilicity of $n-SiO_2$ incorporated PCEC-CS nanofibers was higher than that of samples enriched with n-HA. Cell adhesion and proliferation studies showed that n-HA incorporated nanofibers were slightly superior to $n-SiO_2$ incorporated ones. Alizarin red S staining and QRT-PCR analysis confirmed the osteogenic differentiation of hDPSCs on PCEC-CS nanofibers incorporated with n-HA and $n-SiO_2$. CONCLUSION: Compared to other groups, PCEC-CS nanofibers incorporated with 15 wt% n-HA were able to support more cell adhesion and differentiation, thus are better candidates for bone tissue engineering applications.

• 폴리머
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• 제30권1호
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• pp.14-21
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• 2006

조직공학 기술은 in vitro와 in vivo에서 초기 세포 부착과 차후의 조직형성을 위해 3차원적인 지지체로서 다공성의 생분해성 담체의 사용이 필수적이다. 소장점막하조직(small intestinal submucosa, SIS)은 고유의 인장력과 생체적합성 때문에 생체물질로서 사용될 잠재력을 가지고 있는 콜라겐 조직이다. 근육유래 줄기세포는 배양조건에 따라 골세포, 연골세포, 및 근육세포 등으로 분화가 가능하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 SIS를 함유한 락타이드-글리콜라이드 공중합체(PLGA) 다공성 지지체를 용매캐스팅/염추출법으로 제조하였고, 전자주사현미경 및 수은다공측정계를 이용하여 특성을 결정하였다 세포의 생존율과 성장률은 MTT(3-(4,5-dimethylthiazole-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium-bromide) 분석 방법을 이용하였고 골로 분화된 세포를 알칼라인 포스파테이즈(ALP) 활성을 측정하여 확인하였다. SIS가 함유된 지지체와 SIS가 함유되지 않은 지지체를 면역결핍 쥐의 피하에 삽입하여 이들의 골형성 정도를 비교하여 보았다. 조직을 파라핀으로 고정시켜 슬라이드를 제조한 후 hematoxylin과 eosin, 트라이크롬 및 본쿠사 염색을 실시하였다. 천연/합성 하이브리드 담체로서의 SIS/PLGA 담체가 PLGA 단독으로 사용하였을 때와 비교하여 볼 때 골형성이 우수하였는데 이는 SIS 내에 함유하고 있는 여러 생체활성분자에 기인한 것으로 추측되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.339-346
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• 2011

이 연구는 시멘트 모르타르와 폴리올레핀계 합성 섬유의 부착 특성에 미치는 광물질 혼화재의 효과를 평가하였다. 광물질 혼화재로는 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말, 메타카올린을 시멘트 중량의 0%, 5%, 10% 및 15%를 치환하여 구성하였다. 시멘트 모르타르와 폴리올레핀계 합성 섬유의 부착 상호 작용은 dog-bone shape 부착 시험을 수행하여 결정하였다. 폴리올레핀계 합성 섬유의 부착 시험 결과 시멘트 모르타르의 압축강도에 따라 인발 하중은 증가하는 결과를 보여주었다. 또한, 시멘트 모르타르 내에서 폴리올레핀계 합성 섬유의 계면 인성은 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말 및 메타카올린의 치환율이 증가할수록 증가하였다. 인발 시험 후 폴리올레핀계 합성 섬유 표면의 미세 구조 분석은 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말 및 메타카올린 치환율에 따른 마찰 저항력을 평가하기 위하여 관찰하였다. 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말 및 메타카올린 치환율이 증가할수록 폴리올레핀계 합성 섬유 표면에 긁힘 현상이 증가하였다. 또한 계면 인성은 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말 및 메타카올린에 의해서 유도된 마찰력에 의해서 강화되었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제34권8호
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• pp.1195-1201
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• 2005

한국인의 칼슘영양 향상을 위한 칼슘급원으로서 난각분의 효용성을 검토한 연구에 바탕하여 난각분을 첨가한 시판 라면의 칼슘영양 향상효과를 저칼슘식이를 투여받은 성장기 흰쥐를 이용하여 검토하였다. 실험은 3주령의 SD 쥐를 저칼슘식이로 2주간 사육 후 무작위로 5군으로 나누어 대조군으로 0.05$\%$ 저칼슘$CaCO_{3}$식이, 일반 라면식이 (칼슘수준0.08$\%$), 나머지 3군은 0.15$\%$ 칼슘 수준이 되도록 탄산칼슘, 탈지분유, 난각분 강화라면으로 조성한 식이와 탈 이온수를 임의 섭취로 4주간 투여하고 식이 섭취와 체중을 측정하였다. 마지막 3일 간의 변을 수거하였고, 희생하여 대퇴골과 경골을 추출하여 칼슘 이용효율을 측정하였다. 실험결과는 칼슘급원에 구별 없이 0.15$\%$ 칼슘군들이 0.05$\%$ 칼슘 공급군보다 체중, 경골, 대퇴골의 무게, 길이, 회분 및 칼슘함량에서 유의적으로 향상되었다. 겉보기 흡수율도 칼슘 공급원에 따른 차이는 없어 난각분이 탄산칼슘이나 탈지분유와 동일한 수준의 생체 이용성을 나타냄을 뒷받침하였다. 난각분 강화 라면군은 동일 칼슘수준의 탄산칼슘군보다는 뼈의 무게에서 나았으나 경골 무게는 탈지분유군보다는 뒤떨어졌다. 길이자람에서는 차이가 없었다. 뼈의 강도는 경골에서만 유의적으로 칼슘수준이 증가함에 따라 증가되었고,대퇴골에서는 수치상으로 칼슘수준이 증가함에 따라 증가되었다. 칼슘 급원에 따른 차이는 없었다. 본 연구결과는 난각분은 칼슘급원으로, 또 라면은 칼슘강화의 매개체로 칼슘이 아주 부족한 집단에서 활용될 수 있음을 시사한다. 단 라면의 생성공정에 이용되는 유지나 스프의 높은 나트륨 함량 등 건강식품으로는 제한점이 있는 만큼 이 를 개선하고 편의식품으로 일반인들의 섭취 빈도나 한국인의 칼슘섭취 수준을 감안하여 현 강화수준의 2배 정도로 높이고, 또 칼슘필요량이 높은 집단을 위하여 스프 등을 차별화 하는 방안을 고려해 볼 수 있겠다. 이와 아울러 소비자들이 영양표시를 활용하도록 영양교육을 확대하여 칼슘 충분섭취량(Al)이 높은 성장기, 폐경기여성, 노년층 인구집단의 칼슘영양 향상에 난각분 강화라면이 기여토록 할 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.371-377
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• 2014

조직 공학에 있어 인공지지체는 손상된 조직 및 기관의 기능을 재생하기 위한 거푸집으로 제공되며 3 차원 구조물이다. 인공지지체의 재료 중에서 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL)과 삼인산칼슘(${\beta}$-tricalcium phosphate, ${\beta}$-TCP)은 생분해성과 생체적합성을 가지고 있다. 본 연구에서는 다축 인공지지체 제작 시스템을 이용하여 3 차원 PCL, blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %), 그리고 ${\beta}$-TCP 인공지지체를 제작하였다. 제작된 인공지지체는 주사전자현미경 분석을 통해 $600{\pm}20{\mu}m$의 공극 크기로 잘 제작되었다. 기계적 특성 평가를 통해 3 차원 PCL, blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %), 그리고 ${\beta}$-TCP 인공지지체의 효과는 분석되었다. 게다가 Saos-2 세포를 이용한 in vitro 연구를 수행하여 세포 증착 및 증식과 같은 세포 거동에 의한 3 차원 인공지지체의 효과를 확인하였다. 요컨대 3D blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %) 인공지지체가 압축 강도와 생체적합성 그리고 골전도성에 있어서 인체의 해면골에 더욱 적합하였다. 따라서 3D 인공지지체의 제작에 있어 PCL과 ${\beta}$-TCP를 혼합하는 것은 효과적인 골 재생을 위해 촉망되는 전략이 될 것이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제39권1호
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• pp.63-73
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• 2022

본 연구는 초등학생의 골연령에 따라 군집화 시켜 각 군집 그룹의 체격, 체력 및 골성숙도를 분석하고 자료 분석을 통해 초등학생들의 균형적인 발달을 위한 기초자료를 제공하는 데 있다. 연구대상은 8세~13세에 해당하는 2243명을 대상으로 하였으며 골성숙도 산출을 위해 X-ray필름을 촬영한 후 TW3 방법 점수 환산표에 적용시켜 골성숙도를 산출했다. 신장계(Hanebio, Korea, 2021)와 Inbody 270(Biospace, Korea, 2019)를 사용하여 총 2개의 체격 요소를 측정하였으며, 체력은 근력(악력), 평형성(외발서기), 민첩성(플랫테핑), 순발력(제자리멀리뛰기), 유연성(좌전굴), 근지구력(윗몸일으키기), 심폐지구력(셔틀런)으로 총 7개 체력 요소의 종목을 측정하였다. 자료처리 방법은 SPSS PC/Program(Version 26.0)과 Britics Studio Tool을 이용하여 K-Means 클러스터링 기법, 교차분석, 일원변량분석(One-Way ANOVA)을 실시하였으며, p< .05 수준에서 유의한 것으로 간주하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 미숙, 보통, 조숙의 3가지 골성숙도를 사용하여 군집화한 결과, 군집 1(미숙)은 근력, 평형성, 민첩성에서 높게 나타났다. 군집 2(보통)는 유연성에서 낮게 나타났으며, 군집 3(조숙)은 근력에서 높게 나타났다. 둘째, 초등학생의 개인특성별 군집화에 따른 체격 차이를 분석한 결과, 신장, 체중, 체지방률 모두 군집 3(조숙)이 높게 나타났다. 셋째, 초등학생의 개인특성별 군집화에 따른 체력 차이를 분석한 결과, 악력검사(좌, 우)는 군집 3(조숙)이 높게 나타났고 외발서기의 경우 군집 1(미숙)이 높게 나타났으며, 제자리멀리뛰기의 경우 군집 3(조숙)이 높게 나타났다.

• 대한정형외과스포츠의학회지
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• 제2권1호
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• pp.28-36
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• 2003

목적: 전방십자인대재건술의성공에영향을미치는요인가운데수술후초기단계에는이식건에대한고정력이가장중요한인자로알려져있으며, 지금까지여러가지의고정방법들이사용되고있다. 저자는전방십자인대재건술후대퇴골측의초기안정성을알아보기위하여현재주로쓰이고있는6가지의고정방법들에대하여주기성인장부하검사를시행하기전,후의최대인장력을측정하여그결과를비교하고, 실패양상을관찰하고자하였다. 대상및방법: 돼지(Yorkshire) 슬관절72개를이용하여6가지고정방법(슬괵건-LA나사(R), 슬괵건-생체흡수성간섭나사, 슬괵건-Semifix 나사(R), 슬괵건-Endobutton(R)고정, 슬개건-티타늄간섭나사, 슬개건-생체흡수성간섭나사)으로이식건을고정하고 Instron(R) 인장검사기를이용하여주기성인장부하검사및최대실패인장력검사를시행하였다. 주기성인장부하검사는50 mm/min의속도로 30N에서 150N사이를1000회주기적으로반복하도록하였으며, 동일시편으로최대인장력검사를 시행하여주기성부하 후 최대 인장력의 변화를 비교, 분석하였다. 각 실험군에 따른 인장력 차이의통계적 유의성은ANOVA와Duncan 다중비교분석법을이용하였다. 결과: 주기성인장부하전,후이식건의최대인장력은슬괵건-LA나사(R) 군이평균1003.4$\pm$145N에서601.1$\pm$154N으로, 슬괵건-생체흡수성간섭나사군이평균 595.5$\pm$104N에서평균360.7$\pm$56N으로, 슬괵건-Semifix(R) 군이평균1431.7$\pm$135N에서평균710.7$\pm$114N으로, 슬괵건-Endobutton(R) 고정군이평균603.6$\pm$54N에서평균459.1$\pm$46N으로, 슬개건-티타늄 간섭나사군이평균 1067.4$\pm$145N에서평균 601.8$\pm$134N으로, 슬개건-생체흡수성간섭나사군이평균 987.1$\pm$168N에서588.7$\pm$124N으로각각40$\%$, 39$\%$, 50$\%$, 24$\%$, 44$\%$, 40$\%$가감소하였다. 결론: 수술후초기고정력은슬괵건을LA나사(R) 또는Semifix(R)로고정하는방법과슬개건을티타늄및생체흡수성간섭나사로고정하는방법등이우수하였으며, 슬괵건을생체흡수성간섭나사나Endobutton(R)으로 고정하는 방법 등은고정력이 상대적으로매우약함을 알수있었다. 최대인장력은단순인장검사로는이상의대퇴골측고정방법의고정력이초기부하를견뎌내는데충분하다고생각되었으나주기성부하실험후현저히감소되어충분한초기안정성을제공하지못함을알수있었다.

• 한국임상수의학회지
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• 제40권2호
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• pp.93-103
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• 2023

The tendon is a dense connective tissue that connects muscle to bone and plays an essential role in joint motion. The injured tendon heals slowly owing to its low cellularity and vascularity. This study aimed to evaluate and compare the effects of regenerative injection therapy (RIT), 20 % dextrose prolotherapy (DP), and platelet-rich plasma (PRP) injections that can promote tendon healing. Twenty-one New Zealand white rabbits were divided into the control, DP, and PRP treatment groups. The superficial digital flexor tendon (SDFT) of the right hindlimb of each rabbit was used. A round defect of 2 mm was induced. Approximately 0.2 mL of 20% dextrose and autologous PRP were injected into the proximal and distal ends of the SDFT mass. Radiographic and ultrasonographic examination and cross-sectional area (CSA) calculations were performed pre-operatively and at 2, 4, and 8 weeks. The SDFT of both limbs was transected for biomechanical and histomorphometric evaluations. The SDFT of the left limb was transected for intact control. Semi-quantitative analysis was performed to evaluate the histomorphometric properties. Additional analysis was performed using H&E, Masson's trichrome, and immunohistochemical staining. The biomechanical evaluation showed that the treatment groups had higher tensile strength compared to the defect control group, while the PRP group had higher tensile strength than the DP group. On histological examination, the treatment groups appeared to be relatively closer to the remodeling phase of the healing process than the defect control group; the characteristics of the PRP group were closer to the remodeling phase than those of the DP group. The ultrasonographic examination showed different tendencies. Increased values in the CSA were observed during the early period in the treatment groups. This study suggests that PRP and DP can promote the healing of tendon injury, and these effects were superior with PRP than that with DP.