척추 유합술 후 발생하는 인접분절 퇴행성 변화에 대한 유한요소해석과 상관관계분석 연구 :

이현중

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이현중 (충남대학교, 忠南大學校大學院)

지도교수: 양석조

발행연도: 2018

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이용수8

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2018

척추 유합술 후 발생하는 인접분절 퇴행성 변화에 대한 유한요소해석과 상관관계분석 연구

이현중 메카트로닉스공학과 2018.01 학위논문

2017

인접 분절 퇴행성 변화에 대한 척추 유합술 전 · 후의 유한요소해석과 상관관계분석

이현중 , 박현준 , 김민규 외 3명 대한기계학회 춘추학술대회 2017.11 학술대회자료

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디스크 질환 환자의 고통이 극심할 경우, 고통의 원인이 되는 디스크를 제거하고 빈 공간에 골 이식을 통하여 두개의 척추체를 하나로 유합하는 척추 유합술을 수행한다. 척추 유합술은 통증이 제거되는 좋은 효과가 있었지만, 추적조사에서 인접분절의 퇴행성변화가 확인된다는 결과가 보고되었다. 추적조사의 결과를 바탕으로 동물(토끼, 염소, 유인원)의 요추에 척추 유합술을 수행하고 대조군과 비교한 결과, 대조군은 아무 변화가 없지만 시간이 지남에 따라 실험군의 인접분절이 퇴행성변화가 가속화된다는 것이 확인되었다. 또 다른 동물(쥐) 실험에서는 퇴행성변화의 이해도를 높이기 위해서 강제적인 전단력을 인가하였을 때 디스크의 퇴행성변화를 확인한 실험이 있었다. 이 실험에서는 강제적인 전단력을 가한 실험군에서 퇴행성 변화가 크게 나타나는 결과가 보고되었다. 유한요소해석 연구자들은 이러한 척추 유합술 후 인접분절의 퇴행성변화문제에 대한 이해도를 높이기 위해서 인체모델을 제작하고 수술을 수행하여 수술 전후의 기계적 거동의 변화를 확인하였다. 결과적으로 유합분절의 운동범위가 감소함에 따라 인접분절에서 이전보다 운동범위가 증가하고 이는 Von-mises stress의 증가로 연결된다는 결론을 보고하였다. 하지만 이는 전단력에 대한 고려가 되지 않은 한계를 가지고 있다. 때문에 본 논문에서는 전단력을 고려한 분석을 수행할 것이고, 최대값을 가지는 하나의 노드만이 아닌 전체 노드를 분석하기 위하여 상관관계분석을 도입하였다.

1. 서론 11
1.1. 연구 배경 11
1.2. 척추의 해부학적 구조 12
1.3. 척추 질환 14
1.3.1. 추간판 탈출증 (herniated intervertebral Disc) 14
1.3.2. 척추관 협착증 15
1.3.3. 척추 전위증 16
1.4. 척추 유합술 16
1.5. 척추 유합술의 문제점 18
1.6. 사례연구 19
1.7. 연구 목적 19
2. 연구 방법 20
2.1. 척추 모델 제작 20
2.2. 경계조건 22
2.3. R.O.M(Range of motion) 확인 22
2.4. 응력 좌표변환 24
2.5. 상관관계분석 26
3. 결과 27
3.1. 운동범위(Range of motion) 27
3.1.1. Flexion-Extension 28
3.1.2. Lateral bending 29
3.1.3. Rotating 30
3.2. Stress 31
3.2.1. Maximum stress of each segment 32
A. Intact model without ligaments 32
B. Fusion model without ligaments 33
C. Intact model with ligaments 34
D. Fusion model with ligaments 35
3.2.2. Increment ratio of each stress 36
A. Model without ligaments 36
B. Model with ligaments 37
3.3. 상관관계분석 38
3.3.1. Model without ligament 39
A. Flexion-Extension 40
B. Lateral bending 42
C. Rotating 43
3.3.2. Model with ligament 44
A. Flexion-extension 44
B. Lateral bending 45
C. Rotating 46
4. 토론 47
4.1. Range of motion (R.O.M) 47
4.2. Maximum value 47
4.3. Increment ratio of maximum value 48
4.4. Correlation analysis (상관관계분석) 48
5. 결론 및 추후과제 49
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