유한요소법을 이용한 척추 연성고정장치의 물성 결정에 관한 연구
Determination of the Material Property for the Soft Fixation Device of the Vertebrae by FEM
초록/요약
현대인들의 잘못된 자세와 생활습관 그리고 운동부족에 따른 척추 질병이 늘어나면서 여러가지 치료방법들이 개발되고 있다. 현재 인공추간판 치환술과 페디클 스크류를 이용한 척추 고정술 등이 시술되고 있다. 본 연구에서는 제 3~5요추 모델을 만들어 기존의 인비트로 실험과 비교하였다. 또한 앞선 연구자의 유한요소 요추모델과의 비교를 통하여 모델을 검증하였다. 일반적으로 척추 고정술을 받은 환자의 경우, 고정된 척추의 인접한 디스크가 반복적인 힘을 받아 건강했던 디스크가 퇴행성 질환을 얻게되는 경우가 흔하게 일어난다. 따라서 현재 시술 되고 있는 후방고정 장치를 이용하여 척추를 고정시키는 치료법은 개선되어야 할 여지가 있다. 이러한 시각은 단순히 척추간의 고정을 유도하는 것보다 문제가 되는 디스크 아래 위의 두 척추체를 고정하는 장치가 하중을 지탱하는 동시에 어느 정도의 움직임을 가지는 것이 필요하다는 사실을 알 수 있다. 따라서, 이제까지 사용되던 추체간 완전한 융합을 유도하는 후방 고정장치에서 한 단계 발전된 연성고정장치의 개발이 시급한 상황이다. 본 연구에서는 정상 모델과 움직임을 갖는 연성고정 장치를 삽입한 요추 모델을 이용하여 먼저 정상상태의 디스크 변위량을 구한 후 움직임과 하중을 동시에 만족하는 연성고정장치 로드의 기계적 물성치를 변화시키며 해석하여 원하는 변위값에 따른 로드(Rod)의 물성 정보를 찾아 내었다. 본 연구의 결과는 기존의 완전한 고정 타입의 페디클 스크류에서 한 단계 발전된 연성 고정장치의 기본적인 설계 요소로 사용될 것이다.
more초록/요약
Since Boucher technique used pedicle screw for the fixation of the spine in 1959, various kinds of pedicle screws have been developed continuously. The treatments of degenerative spine disease include spinal fusion and fixation using spinal devices. Spinal fusion surgery is classified into fusion and non fusion. The spine device market in which pedicle screws are used is getting bigger. However, it is one of the most challenging fields because of lack of the experimental and analytic data. In this study, a finite element model which includes non fusion device of human lumbar is developed and studied to understand the stability of the technique. The material property of the non fusion device is decided through comparison of intact model with fixed model. This result can be used as a basic source to new apparatus. This dynamic device offers a system that may alter the motion preservation and load sharing of a spinal segment.
more목차
감사의 글 = i
논문 요약 (Abstract) = ii
List of Figures = iii
List of Tables = iv
1. 서론 = 1
1.1 연구 배경 = 1
1.1.1 요통의 발생과 치료 = 1
1.1.2 척추 후방 고정 장치 = 2
1.2 연구 목적 = 4
2. 연구 방법 = 5
2.1 제 3~5 요추의 유한요소 모델 생성 = 5
2.1.1 추골 (Vertebrae) = 5
2.1.2 추간판 (Intervertebral disc) = 6
2.1.3 인대 (Ligaments) = 7
2.2 연성 고정 장치가 삽입된 유한요소 모델 생성 = 12
2.2.1 연성 고정 장치 = 12
2.2.2 연성 고정 장치의 삽입 = 14
2.3 하중 및 경계조건 = 17
3. 해석 결과 = 18
3.1 유한요소 모델의 타당성 검증 = 18
3.2 하중 조건에 따른 추체의 변위 = 20
4. 결론 = 23
참고문헌 = 24
Abstract = 27
