사람 대퇴골두 골소주군의 미세구조와 생역학적 특성의 상관관계 및 유한요소법의 유용성 검증 - 백명현 (The Graduate School, Ajou University, 2007)
목적: 사람 대퇴골두의 제 1압박 골소주군(primary compressive trabecular system)에서 미세단층촬영기를 이용한 미세구조 특성과 유한요소법 및 만능재료시험기를 이용한 생역학적 특성의 상관관계를 구하고, 유한요소법에 의한 결과치와 만능재료시험기의 결과치의 통계적 유의수준을 구함으로써 유한요소법의 유용성을 검증하고자 한다. 재료 및 방법: 인공고관절 전치환술을 시행한 성인 환자의 대퇴골두 샘플 11개와 의학 해부용 사체에서 대퇴골두 샘플 10개를 획득하였다. 획득된 대퇴골두는 원통형 톱을 사용하여 제 1압박 골소주군을 관통하여 직경 19 ㎜, 높이 15 ㎜인 원통형 골소주 샘플을 제작하였다. 제작된 샘플들은 미세단층촬영기에 의해서 21.31 ㎛의 해상도로 촬영되었다. 미세단층촬영기에 의해서 촬영된 미세영상은 원통형 골소주 샘플에서 직경 9.50 ㎜와 높이 7.50 ㎜를 관심체적으로 설정하여 3차원 모델을 재건 후 미세구조 특성을 반영하는 형태학적 분석을 수행했다. 그리고 3차원 모델과 같은 관심체적에서 유한요소모델을 만든 후 유한요소법에 적용하여 컴퓨터 가상실험을 수행하였다. 유한요소법의 결과를 검증하기 위해서 미세단층촬영기에 의해서 촬영된 골소주 샘플을 만능재료시험기에 의해서 압축실험을 병행하였다. 결과: 유한요소법과 만능재료시험기에서 분석된 항복응력은 9.84 ㎫과 9.93 ㎫로 각각 분석되었으며, 영률은 303.99 ㎫과 288.98 ㎫로 분석되었다. 형태학적 지수의 골소주 간격, 골 표면적, 골 표면적비, 골 체적비 그리고 골소주 개수는 유한요소법의 항복응력과 통계적으로 유의하게 분석되었으며, 만능재료시험기의 항복응력은 골소주 간격, 골 체적비 그리고 골소주 개수가 통계적으로 유의하게 분석되었다. 유한요소법과 만능재료시험기의 통계적 상관관계는 P-값이 항복응력에서 0.001, 영률에서 0.055로 분석되었다. 결론: 유한요소법은 만능재료시험기 보다 형태학적 지수와의 통계적 상관관계가 유의했다. 이는 유한요소법이 사람의 제 1압박 골소주군에서 미세구조 특성을 더 잘 반영한다는 것을 증명한다. 그리고 유한요소법은 만능재료시험기와 통계적으로 유의한 결과를 나타냄으로써 유한요소법은 사람 대퇴골두 제 1압박 골소주군의 비침습적 분석(non-invasive analysis)에 유용한 도구라 사료된다.
학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :의학과,2007.2