본 연구는 개골절 모델에서 이종골판과 나사의 적합성을 평가하기 위해서 첫째, 이종골 이식물과 금속성 이식물을 유한요소 분석법을 이용하여 골절 척골에서의 생체역학적인 요소들을 평가 하고, 둘째, 개의 대퇴골에서 이종골 나사와 금속성 나사를 비교하여 이식물 주변의 골 반응을 조사 하였으며, 셋째 개골절 모델에서 이종골 골판과 나사의 골절 치유에 대하여 생물학적 과 생체역학적인 요소를 평가 하였다. 첫번째 연구는 개골절 모델에서 이종골판 장치와 금속성골판 장치를 비교하여 골치유기간 동안에 본 미세스 스트레스 (Von Mises ...
본 연구는 개골절 모델에서 이종골판과 나사의 적합성을 평가하기 위해서 첫째, 이종골 이식물과 금속성 이식물을 유한요소 분석법을 이용하여 골절 척골에서의 생체역학적인 요소들을 평가 하고, 둘째, 개의 대퇴골에서 이종골 나사와 금속성 나사를 비교하여 이식물 주변의 골 반응을 조사 하였으며, 셋째 개골절 모델에서 이종골 골판과 나사의 골절 치유에 대하여 생물학적 과 생체역학적인 요소를 평가 하였다. 첫번째 연구는 개골절 모델에서 이종골판 장치와 금속성골판 장치를 비교하여 골치유기간 동안에 본 미세스 스트레스 (Von Mises stress) 와 스트레스 분포를 유한요소 분석법을 이용하여 평가 하였다. 골절치유률 (0%)에서 이종골판에 주어지는 최대 본 미세스 스트레스는 말뼈의 항복 강도 (Yield strength)(125 MPa)와 비슷하게 나타났으며, 골절치유률 (0%, 1%)에서의 골절부위의 최대 본 미세스 스트레스는 이종골판 장치가 금속성골판 장치에 비해 높게 주어지고 있었으며, 또한 스트레스 분포는 이종골판 장치가 금속성골판 장치에 비해 골절부위에서 높게 나타났다. 두번째 연구는 개의 대퇴골의 골간에 이종골 나사와 금성성 나사를 삽입한 후, 방사선 과 조직학적 검사를 이용하여 이식물 주변의 골반응을 평가하고 36주 후 이식물 주변의 골질량 지표와 골밀도를 마이크로 컴퓨터 단층 촬영을 이용하여 평가 하였다, 이종골 나사와 금속성나사 모두 골융해나 이물반응은괄찰할수 없었으며, 방사선 과 조직학적 검사에서 이종골 나사는 골과 유합되고 나사 주변으로 골테를 이루고 있는 것을 관찰할수 있었다. 마이크로 컴퓨터 단층 촬영에서는 새로 형성된골질량은 이종골 나사가 금속성 나사에 비해 유의성 있게 증가를 (P < 0.01) 보였으나 골밀도는 유의성 있게 낮게 (P < 0.01) 나타났다. 세번재 연구는 개의 횡골절 모델을 척골에 만들고 실험군을 네가지 군으로 나누어 평가 하였다. 첫번째군은 횡골절에 이종골판과 나사를 적용한 군 (n=10, Group A), 두번쩨군은 횡골절에 금속성 골판과 나사를 적용한 군 (n=5, Group B), 세번째군은 척골 횡골정 모델 군 (n=5, Group C), 네번째군은 개의 정상 척골을 (n=10, Group D) 이용하여 평가 하였다. 실험군을 방사선 평가를 이용하여 2주 간격으로 36주 동안 골막반응, 골유합, 골재형성을 괄찰하고 컴퓨터 단층 촬영을 4 와 36주에 실시하였다. 척골을 채취하여 육안적인 검사와 마이크로 컴퓨터 단층 촬영을 실시하고 3 등분점 골강도을 평가 한 후 조직학적 평가를 실시 하였다. 방사선, 조직학, 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 평가에서는 이종골판과 나사를 적용한 군 (Group A)에서 70% 의 골절 치유를 보였으며 관찰기간 동안 정상적으로 유지되고 골과 유합되고 골판의 흡수와 새로운 골형성이 관찰되었다. 마이크로 컴퓨터 단층 촬영에서 골질량 지표는 Group A가 Group B와 Group C에 비해 유의성 있게 증가 (P < 0.01) 하였으나 골밀도는 Group B 와 Group D에 비해 유의성 있게 낮게 (P < 0.01) 나타났다. 골강도 평가에서 골강도는 Group A가 정상척골 과 유사하게 나타났으며 Group B에 비해 50 % 높게 (P < 0.01) 나타났다. 본 연구에서는 개의 골절에서 이종골판과 나사가 내부고정 장치로써 가능성을 평가 하였다. 유한 요소 분석법에서의 평가에서 골절치유 기간 동안 이종골판과 나사가 금속성골판과 나사에 비해 골절부위에 더 많은 스트레스를 주고 있고 (reduced stress shielding) 임상적으로 골절 내부 고정 장치로 사용될 수 있을 것으로 사료되고 골절치유기간 동안 이종골판과 나사와 숙주골과 유합은 치밀골의 골형성 단백질 (bone morphogenetic protein)작용으로 생각된다. 이종골판과 나사는 부가적인 수술 없이 개의골절에서 흡수성 내부고정 장치로 사용될 수 있을 것으로 사료 된다,
본 연구는 개골절 모델에서 이종골판과 나사의 적합성을 평가하기 위해서 첫째, 이종골 이식물과 금속성 이식물을 유한요소 분석법을 이용하여 골절 척골에서의 생체역학적인 요소들을 평가 하고, 둘째, 개의 대퇴골에서 이종골 나사와 금속성 나사를 비교하여 이식물 주변의 골 반응을 조사 하였으며, 셋째 개골절 모델에서 이종골 골판과 나사의 골절 치유에 대하여 생물학적 과 생체역학적인 요소를 평가 하였다. 첫번째 연구는 개골절 모델에서 이종골판 장치와 금속성골판 장치를 비교하여 골치유기간 동안에 본 미세스 스트레스 (Von Mises stress) 와 스트레스 분포를 유한요소 분석법을 이용하여 평가 하였다. 골절치유률 (0%)에서 이종골판에 주어지는 최대 본 미세스 스트레스는 말뼈의 항복 강도 (Yield strength)(125 MPa)와 비슷하게 나타났으며, 골절치유률 (0%, 1%)에서의 골절부위의 최대 본 미세스 스트레스는 이종골판 장치가 금속성골판 장치에 비해 높게 주어지고 있었으며, 또한 스트레스 분포는 이종골판 장치가 금속성골판 장치에 비해 골절부위에서 높게 나타났다. 두번째 연구는 개의 대퇴골의 골간에 이종골 나사와 금성성 나사를 삽입한 후, 방사선 과 조직학적 검사를 이용하여 이식물 주변의 골반응을 평가하고 36주 후 이식물 주변의 골질량 지표와 골밀도를 마이크로 컴퓨터 단층 촬영을 이용하여 평가 하였다, 이종골 나사와 금속성나사 모두 골융해나 이물반응은괄찰할수 없었으며, 방사선 과 조직학적 검사에서 이종골 나사는 골과 유합되고 나사 주변으로 골테를 이루고 있는 것을 관찰할수 있었다. 마이크로 컴퓨터 단층 촬영에서는 새로 형성된골질량은 이종골 나사가 금속성 나사에 비해 유의성 있게 증가를 (P < 0.01) 보였으나 골밀도는 유의성 있게 낮게 (P < 0.01) 나타났다. 세번재 연구는 개의 횡골절 모델을 척골에 만들고 실험군을 네가지 군으로 나누어 평가 하였다. 첫번째군은 횡골절에 이종골판과 나사를 적용한 군 (n=10, Group A), 두번쩨군은 횡골절에 금속성 골판과 나사를 적용한 군 (n=5, Group B), 세번째군은 척골 횡골정 모델 군 (n=5, Group C), 네번째군은 개의 정상 척골을 (n=10, Group D) 이용하여 평가 하였다. 실험군을 방사선 평가를 이용하여 2주 간격으로 36주 동안 골막반응, 골유합, 골재형성을 괄찰하고 컴퓨터 단층 촬영을 4 와 36주에 실시하였다. 척골을 채취하여 육안적인 검사와 마이크로 컴퓨터 단층 촬영을 실시하고 3 등분점 골강도을 평가 한 후 조직학적 평가를 실시 하였다. 방사선, 조직학, 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 평가에서는 이종골판과 나사를 적용한 군 (Group A)에서 70% 의 골절 치유를 보였으며 관찰기간 동안 정상적으로 유지되고 골과 유합되고 골판의 흡수와 새로운 골형성이 관찰되었다. 마이크로 컴퓨터 단층 촬영에서 골질량 지표는 Group A가 Group B와 Group C에 비해 유의성 있게 증가 (P < 0.01) 하였으나 골밀도는 Group B 와 Group D에 비해 유의성 있게 낮게 (P < 0.01) 나타났다. 골강도 평가에서 골강도는 Group A가 정상척골 과 유사하게 나타났으며 Group B에 비해 50 % 높게 (P < 0.01) 나타났다. 본 연구에서는 개의 골절에서 이종골판과 나사가 내부고정 장치로써 가능성을 평가 하였다. 유한 요소 분석법에서의 평가에서 골절치유 기간 동안 이종골판과 나사가 금속성골판과 나사에 비해 골절부위에 더 많은 스트레스를 주고 있고 (reduced stress shielding) 임상적으로 골절 내부 고정 장치로 사용될 수 있을 것으로 사료되고 골절치유기간 동안 이종골판과 나사와 숙주골과 유합은 치밀골의 골형성 단백질 (bone morphogenetic protein)작용으로 생각된다. 이종골판과 나사는 부가적인 수술 없이 개의골절에서 흡수성 내부고정 장치로 사용될 수 있을 것으로 사료 된다,
The objectives of this study were to; (1) evaluate used finite element (FE) analysis for the biomechanical behavior of facture ulna with xenogenic bone implants and metallic implants. (2) investigate bone response around implants of xenogenic bone screws when compared with metallic bone screws in ca...
The objectives of this study were to; (1) evaluate used finite element (FE) analysis for the biomechanical behavior of facture ulna with xenogenic bone implants and metallic implants. (2) investigate bone response around implants of xenogenic bone screws when compared with metallic bone screws in canine femur. (3) determine the biological and biomechanical assessment of healing of bone fracture with xenogenic bone plate and screw (XBPS) in canine fracture model. First project, finite element model was used to evaluate the Von Mises stress and distribution in fracture healing periods with metallic bone plate system and xenogenic bone plate system. Bone healing rate (BHR) (0%), the maximum Von Miese stress of xenogenic plate was similar to Yield strength of equine bone (125 MPa). The maximum Von Miese stresses at ulna and fracture zone are higher stress with xenogenic bone plate than that with metallic bone plate at 0% and 1% BHR. Stress distributions in fracture zone are higher stresses with xenogenic bone plate than that with metallic bone plate. Second project, xenogenic bone screws and metallic bone screws were inserted femur diaphyses of canine. Radiography and histological response to xenogenic bone screws in canine bone and micro-CT evaluation of bone mass parameter and bone mineral density after 36weeks of fixation employing xenogenic bone screw and metallic bone screw. There was no osteolysis and foreign body reaction in xenogenic bone screw or metallic bone screw. The radiological, histological result shows xenogenic bone screws were appeared a bony rim around the screws and incorporation of host bone. Micro-CT evaluation, the bone volume was significantly (P <0.01) increased screw-bone interface surface of xenogenic screws as compares to metallic screws. The bone mineral density (BMD) of metallic screw-bone interface was significantly (P <0.01) higher than that of xenogenic bone screw. Third project, transverse fracture was created in the ulna of an adult canine. The groups were distributed into four experimental groups: Ten regions of transverse fracture of ulna were applied xenogenic bone plates and screws (Group A), five regions of transverse fracture ulnas were applied a metallic bone plate and screws (Group B), and five region of transverse ulna osteotomy (Group C), beagle dog's cadaveric ulna (Group D). The experiment region had been radiographed for observing state of periosteal reaction, bone union and remodeling per 2 week-interval until 36 weeks and each dog was examined by computed tomography (CT) sequentially at 4 and 36 weeks. The ulna were harvested and analyzed by gross inspection and micro-computed tomography (CT). The ulna mechanically tested in 3-point bending to failure; selected transverse fracture ulnas from each group were analyzed histologically. The radiological, histological and micro-CT result shows that 70% of bone fracture was healing and fixation of xenogenic bone plate and screw have kept normally for observation period and xenogenic bone plate and screw between host bones was observed delay absorption, new bone formation and bony union. The quantitative bone analysis of micro-CT, the bone volume was increased fracture zone of Group A as compares to Group B and C (P < 0.01). The bone mineral density (BMD) of Group B and D was higher than that of Group A (P < 0.01). The biomechanical test of group A was similar with that of normal bone and biomechanical test of Group B was 50% lower than that of group A and normal bone (P < 0.01). In conclusion, we evaluate possibility the xenogenic bone plate and screw for internal fixation of bone fracture in canine. Finite element analysis showed the xeonogenic bone plate and screw applied clinical treatment and offer reduced stress shielding of fracture healing periods of canine. Incorporation with host bone and cortical bone was induced by Bone Morphogenetic Protein (BMP) activation which was included xenogenic bone plate and screw for healing process. Xenogenic bone plate and screw play important role in bioabsorbable internal fixation device without addition removal surgery.
The objectives of this study were to; (1) evaluate used finite element (FE) analysis for the biomechanical behavior of facture ulna with xenogenic bone implants and metallic implants. (2) investigate bone response around implants of xenogenic bone screws when compared with metallic bone screws in canine femur. (3) determine the biological and biomechanical assessment of healing of bone fracture with xenogenic bone plate and screw (XBPS) in canine fracture model. First project, finite element model was used to evaluate the Von Mises stress and distribution in fracture healing periods with metallic bone plate system and xenogenic bone plate system. Bone healing rate (BHR) (0%), the maximum Von Miese stress of xenogenic plate was similar to Yield strength of equine bone (125 MPa). The maximum Von Miese stresses at ulna and fracture zone are higher stress with xenogenic bone plate than that with metallic bone plate at 0% and 1% BHR. Stress distributions in fracture zone are higher stresses with xenogenic bone plate than that with metallic bone plate. Second project, xenogenic bone screws and metallic bone screws were inserted femur diaphyses of canine. Radiography and histological response to xenogenic bone screws in canine bone and micro-CT evaluation of bone mass parameter and bone mineral density after 36weeks of fixation employing xenogenic bone screw and metallic bone screw. There was no osteolysis and foreign body reaction in xenogenic bone screw or metallic bone screw. The radiological, histological result shows xenogenic bone screws were appeared a bony rim around the screws and incorporation of host bone. Micro-CT evaluation, the bone volume was significantly (P <0.01) increased screw-bone interface surface of xenogenic screws as compares to metallic screws. The bone mineral density (BMD) of metallic screw-bone interface was significantly (P <0.01) higher than that of xenogenic bone screw. Third project, transverse fracture was created in the ulna of an adult canine. The groups were distributed into four experimental groups: Ten regions of transverse fracture of ulna were applied xenogenic bone plates and screws (Group A), five regions of transverse fracture ulnas were applied a metallic bone plate and screws (Group B), and five region of transverse ulna osteotomy (Group C), beagle dog's cadaveric ulna (Group D). The experiment region had been radiographed for observing state of periosteal reaction, bone union and remodeling per 2 week-interval until 36 weeks and each dog was examined by computed tomography (CT) sequentially at 4 and 36 weeks. The ulna were harvested and analyzed by gross inspection and micro-computed tomography (CT). The ulna mechanically tested in 3-point bending to failure; selected transverse fracture ulnas from each group were analyzed histologically. The radiological, histological and micro-CT result shows that 70% of bone fracture was healing and fixation of xenogenic bone plate and screw have kept normally for observation period and xenogenic bone plate and screw between host bones was observed delay absorption, new bone formation and bony union. The quantitative bone analysis of micro-CT, the bone volume was increased fracture zone of Group A as compares to Group B and C (P < 0.01). The bone mineral density (BMD) of Group B and D was higher than that of Group A (P < 0.01). The biomechanical test of group A was similar with that of normal bone and biomechanical test of Group B was 50% lower than that of group A and normal bone (P < 0.01). In conclusion, we evaluate possibility the xenogenic bone plate and screw for internal fixation of bone fracture in canine. Finite element analysis showed the xeonogenic bone plate and screw applied clinical treatment and offer reduced stress shielding of fracture healing periods of canine. Incorporation with host bone and cortical bone was induced by Bone Morphogenetic Protein (BMP) activation which was included xenogenic bone plate and screw for healing process. Xenogenic bone plate and screw play important role in bioabsorbable internal fixation device without addition removal surgery.
주제어
#xenogenic bone plate, xenogenic bone screw, finite element analysis, micro-CT, internal fixation, canine fracture model
학위논문 정보
저자
허수영
학위수여기관
전북대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
수의학(임상수의학)
발행연도
2009
총페이지
x, 195p
키워드
xenogenic bone plate, xenogenic bone screw, finite element analysis, micro-CT, internal fixation, canine fracture model
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