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문제 정의
- 이 연구의 주된 蚪직은 비강내의 질환에 내만 진딘—, 치료, 수술 등의 결정에 있어서, 의사들의 경험에 의한 주관적 판단에만 의존할 것이 아니마, 유동해석 결과를 참조하여 보다 객관적인 판단을 할 수 있도록 도와 주는데 있다. 따라서 이 논문 에서 확립된 방법들은 다른 이비인후과 질환들에 대한 진단과 치료, 특히 비강내의 일부 부위를 절 개 혹은 폐색시키는데 있어서 인체 시술 전에 결과를 예측하고자 할 때 도움이 될 것이다.
제안 방법
- US A) 를 이용하여 유로 내부 유로의 고형모델을 만들었다. (Cyber med Co.) 2개의 코 내부 통로는 인후부에서 연결되며, 일반적으로 수 시간 간격으로 번갈아 한쪽 통로가 호흡에 주로 사용되므로, 코 한쪽의 2 배 모델을 제작하여 유동해석 하였다. 재료는 물 에 녹을 수 있는 옥수수 녹말(corn starch)을 사용하였다.
- Co.)촬영 데이터(Fig. 3 참조)를 입력으로 하여 신속 성형기법(rapid prototyping) 기계 (Z Co. MA. US A) 를 이용하여 유로 내부 유로의 고형모델을 만들었다. (Cyber med Co.
- 과정 에 따라, 정상인의 CT (computed Tomogram) 스 캔 데 이 터로부터 3차원 재형상화 한 후, 이 비 인후 과 전문의의 조언(3)을 받아 아데노이드 비대증에 의해 변형된 유로를 나타내도록 수정을 하여, 신속성형 기(Rapid Prototyping Machine)로 고형모델요 제작한 후 액체 실리콘을 성형하여 투명한 유记믈 왕성하였다. 제작된 2 배 크기의 한쪽 비강 모델에 실리콘과 광학적 굴절률이 동일한 유체를 작동유 체 로 하고, 50 마이 크로미 터 직경 의 추 적 입 자를 시 가하여 가시화 실험을 수행하고 얻어진 영상네이 터를 牢奇하였다.
- 본 논문에서는 아데노이드 비대증에 의해, 기 도의 단면적이 50%, 70% 폐쇄뇐 2 가지 모델에 대한 유로를 제작하여, 가시화 실험을 수행하여 CBCPIV 를 이용하여 유동을 해석하였다.
- 비강 내의 공기 유동을 piv 를 이용하여 정량적 으로 측정하는 방법론을 확보하고, 표준 한국인의 비강 모델을 기본으로 하여, 비정상 비강 내의 공 기 유동에 대한 첫 데이터를 제공하였다. 이비인 후과 수술 및 진단에 필요한 기초 임상자료로서의 첫 응용으로 유아 청소년기의 빈번한 비강 질환인 아데노이드 비대증에 걸린 비강 모델을 제작하여 폐쇄율 50%, 70%인 경우에 대해 가시화 실험을 수행하여 PIV 유동 해석결과를 얻었다.
- 실리콘이 완전히 굳은 후, 찬 물을 이용하여(실리콘에 따라 온수를 사용하면 안 개처럼 뿌옇게 됨) 녹말 모형을 녹여내면 유로가 완성된다. 이렇게 완성된 유로의 굴절률 등 광학 적 성질은 물, 공기와 다르기 때문에, Fig. 4와 같이 물과 글리세린을 섞어가며, 실리콘과 작동유체 의 굴절률이 같아져 내부의 비강모형이 사라지는 혼합비율(체적 비 51: 49, 점도 6.55*1甘 m2/sec, 비 중은 약 1.02)을 찾아내어 이를 작동유체로 하여 실험을 수행하였다
- 비강 내의 공기 유동을 piv 를 이용하여 정량적 으로 측정하는 방법론을 확보하고, 표준 한국인의 비강 모델을 기본으로 하여, 비정상 비강 내의 공 기 유동에 대한 첫 데이터를 제공하였다. 이비인 후과 수술 및 진단에 필요한 기초 임상자료로서의 첫 응용으로 유아 청소년기의 빈번한 비강 질환인 아데노이드 비대증에 걸린 비강 모델을 제작하여 폐쇄율 50%, 70%인 경우에 대해 가시화 실험을 수행하여 PIV 유동 해석결과를 얻었다.
- 과정 에 따라, 정상인의 CT (computed Tomogram) 스 캔 데 이 터로부터 3차원 재형상화 한 후, 이 비 인후 과 전문의의 조언(3)을 받아 아데노이드 비대증에 의해 변형된 유로를 나타내도록 수정을 하여, 신속성형 기(Rapid Prototyping Machine)로 고형모델요 제작한 후 액체 실리콘을 성형하여 투명한 유记믈 왕성하였다. 제작된 2 배 크기의 한쪽 비강 모델에 실리콘과 광학적 굴절률이 동일한 유체를 작동유 체 로 하고, 50 마이 크로미 터 직경 의 추 적 입 자를 시 가하여 가시화 실험을 수행하고 얻어진 영상네이 터를 牢奇하였다.
대상 데이터
- 가하여 정상 한국인의 코 모델로 선정하였다. 비
- 5 와 같다. 광원으로는 150mJ/pulse 의 2 광원 Nd:Yag 레이저(SPECTRON Co.), 최대해상도 1208*1024 픽셀 1 “see. 이상의 시간 간격의 2 쌍 의 영상들을 초당 8 쌍 까지 처리 가능한 CCD 카 메라(LaVision Co.
- ) 2개의 코 내부 통로는 인후부에서 연결되며, 일반적으로 수 시간 간격으로 번갈아 한쪽 통로가 호흡에 주로 사용되므로, 코 한쪽의 2 배 모델을 제작하여 유동해석 하였다. 재료는 물 에 녹을 수 있는 옥수수 녹말(corn starch)을 사용하였다. 직사각형 아크릴 상자에 이 모델을 넣고 투명한 액체실리콘(clear silicone)을 경화제와 섞어 서 거품이 일지 않도록 조심 해서 부어넣어 굳힌다.
- 코 내부 유로 모델은 5개의 유량계로 이루어진 유량 조절 벤치를 거쳐 탱크로 연결된 폐 회로 를 이루고 있다. 직경 50 /J m 정도의 폴리 비 닐 구형 입 자(밀도 1.02)를 주적입자로 사용하였으며, 20cm* 10cm 의 이미지를 선택하여 약 0.15mm/pixel의 공간 해상도를 갖게 하였다.
성능/효과
- 50% 겹침 으로 인해 연산 횟수의 증가는 크지 않으나, 오류 벡터의 수가 크게 감소되어 정확도가 증가된다. 따라서, 본 논문의 실험 영상에 대한 PIV 해석은 2 번의 윈도 옵셋(Window Offset)을 장착한 CBC 알고리 듬을 적 용하였다.⑺
- 이비인후과 전문의들은 경험상 70% 내외 폐쇄 시 수술을 결정하는데, 유동해석 결과들은 이 경우 아데노이드 주위에 2개의 재순환 영역이 발생 하여, 유로를 좁게 만들어 유속이 증가하고, RMS 값의 증가로 유동저항이 급증함을 보여주고 있다. 보다 많은 폐쇄율을 갖는 모델에 대한 해석은 수술 결정 폐쇄율에 대한 정밀도를 높일 것이며, 향후 외과적 수술에 의해서 아데노이드의 일부를 제거한 후의 CT 스캔 데이터에 의한 모델들에 대한 유동해석을 통하여 회복에 대한 객관적 자표를 제시할 수 있을 것으로 보인다.
후속연구
- 이 연구의 주된 蚪직은 비강내의 질환에 내만 진딘—, 치료, 수술 등의 결정에 있어서, 의사들의 경험에 의한 주관적 판단에만 의존할 것이 아니마, 유동해석 결과를 참조하여 보다 객관적인 판단을 할 수 있도록 도와 주는데 있다. 따라서 이 논문 에서 확립된 방법들은 다른 이비인후과 질환들에 대한 진단과 치료, 특히 비강내의 일부 부위를 절 개 혹은 폐색시키는데 있어서 인체 시술 전에 결과를 예측하고자 할 때 도움이 될 것이다. 또한 이 방법론은 순환기나 이뇨기 등 인체내의 다른 유동시스템에도 적용이 가능할 것으로 보인다.
- 따라서 이 논문 에서 확립된 방법들은 다른 이비인후과 질환들에 대한 진단과 치료, 특히 비강내의 일부 부위를 절 개 혹은 폐색시키는데 있어서 인체 시술 전에 결과를 예측하고자 할 때 도움이 될 것이다. 또한 이 방법론은 순환기나 이뇨기 등 인체내의 다른 유동시스템에도 적용이 가능할 것으로 보인다.
- 또흐匕 확립된 방법론을 활용하여 비후성 비염, 선천적 기형 비강 등 비정상 비강에 대한 실험을 수행하여 이비인후과 질병과 유동 현상의 관계를 규명하고 수술과 진단에 대한 생체 유체 역학직 가이드 라인을 제공하고, 순환계 등 다른 생체 유 동에의 적용도 가능하리라 본다.
- 이비인후과 전문의들은 경험상 70% 내외 폐쇄 시 수술을 결정하는데, 유동해석 결과들은 이 경우 아데노이드 주위에 2개의 재순환 영역이 발생 하여, 유로를 좁게 만들어 유속이 증가하고, RMS 값의 증가로 유동저항이 급증함을 보여주고 있다. 보다 많은 폐쇄율을 갖는 모델에 대한 해석은 수술 결정 폐쇄율에 대한 정밀도를 높일 것이며, 향후 외과적 수술에 의해서 아데노이드의 일부를 제거한 후의 CT 스캔 데이터에 의한 모델들에 대한 유동해석을 통하여 회복에 대한 객관적 자표를 제시할 수 있을 것으로 보인다.
- 이러한 사실들은, 이비인후과 전문의들이 수술을 결정하는 경우도 폐쇄율 70% 전후가 되는 이유를 설명할 수 있다. 이로써, PIV 등 의한 유동해석이 의학적 판단의 객관적 자료가 될 수 있음을 알 수 있고, 보다 세분화된 폐쇄율에 대한 모델을 제작 하여 실험함으로써 적정 수술 결정 시기를 결정하 는데 도움이 될 것이다. 물론, 비강의 구조는 사람 마다 다르기 때문에 일반화 되기 어려우나, 객관 方화된 데이터를 축적하는 것은 중요하며, 본 논문 의 결과들은 한국인의 비정상 비강 모델에 대한 첫 유동 해서 결과이다.
- 물론, 비강의 구조는 사람 마다 다르기 때문에 일반화 되기 어려우나, 객관 方화된 데이터를 축적하는 것은 중요하며, 본 논문 의 결과들은 한국인의 비정상 비강 모델에 대한 첫 유동 해서 결과이다. 향후 CT 스캔 데이터를 이용하여 수치모델을 만들고 직접 수치 해석 할 수 있는 소프트웨어 제작 시, 검정옹으로도 쓰일 수 있을 것이다.
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