[논문]척추경 나사못 고정시스템의 피로하중 영향

이순욱; 송정일; 배성인; 안면환

문제 정의

따라서 본 연구에서는 척추 후방 내 고정기구로 널리 사용되는 척추경 나사못 고정시스템의 개발및 상품화의 일환으로 현재 개발되고 있는 국산 척추경 나사못, one level system에서 피로하중을 받을 때 발생하는 생역학적특성을 파악하는 것이다. 정하중에 대한 앞선 연구들은 하중에 대한 변위가 봉(rod)어) 의해서 대부분 발생하지만 실제 피로하중에 의한 파괴는 나사골부분에서 많이 발생한다.
본 연구는 척추경 나사못의 피로수명에 관한 연구로서, 단일 나사와 double screw system을 이용하여 피로하중실험 후 이에 관한 수명을 나사산방향과 벤딩방향 사이의 각으로 설명을 하였다.

제안 방법

가하였다. Bone 대체물 변화에 따른 나사못 골(thread valley)부분에서의 응력분포를 확인하기 위한 시험으로 초고밀도폴리에틸렌 대신 MC 나일론을 이용하였다.
250N으로 정하였다. Screw에 작용되는 피로하중은 인체의 보행에 의해서 이루어지므로 load ratio를 0.1 로 하여 피로하중의 진폭을 결정하였다. 즉, 피로하중은 Pmin과 Pmax를 모두 압죽으로 주었다.
Upper level system test에서는 척추경 나사못을 assembly내의 초고밀도폴리에틸렌에 삽입을 한후 나사가 삽입 된 곳에서 40mm되는 지점에 피로하중을 가하였다. Bone 대체물 변화에 따른 나사못 골(thread valley)부분에서의 응력분포를 확인하기 위한 시험으로 초고밀도폴리에틸렌 대신 MC 나일론을 이용하였다.
그러므로, 본 연구에서는 one level system의 피로하중 시험시 상부.척추경 나사못에서 균열이 발생하는 피로주기(fatigud cycle)를 왼쪽 나사와 오른쪽 나사로 나누어서 연구하였으며, 그 결과를 단일 스크류의 굽힘 시험결과와.
각각 수행하였다. 단일 나사못 시험은 척추경 나사못을 초고밀도폴리에틸렌(UHMWPE)에 삽입한 후 나사두부(screw head)에서 40mm되는 지점에 상부지그를 고정하여 정하중 및 피로하중을 가하였다.
본 연구에서는 피로시험기 (MTS810, USA)를 이용하여 각 screw의 강성도(stiffness)시험과 피로시험을 각각 수행하였다. 단일 나사못 시험은 척추경 나사못을 초고밀도폴리에틸렌(UHMWPE)에 삽입한 후 나사두부(screw head)에서 40mm되는 지점에 상부지그를 고정하여 정하중 및 피로하중을 가하였다.
경우가 종종 발생한다. 이와같은 임상조건을 고려하여 본 연구에서는 나사의 삽입시 1피치를 남겨두고, [Table.2]와 같은 조건으로 피로시험을 수행하였다.
하지만 경우에 따라서 나사의 삽입부로부터 1 pitch 아랫부분에서 파괴가 일어날 수있으며, 또는 2 pitch 아랫부분에서 파괴가 일어날수도 있다. 이처럼 피로 파괴가 일어나는 나사골부분은 여러 가지 요인에 의해서 결정되지만 본 연구에서는 bone 대체물의 물성치와 척추경 나사못 삽입 각도에 따른 screw의 굽힘강성 변화에 중심을 두었다.
시험시 상부.척추경 나사못에서 균열이 발생하는 피로주기(fatigud cycle)를 왼쪽 나사와 오른쪽 나사로 나누어서 연구하였으며, 그 결과를 단일 스크류의 굽힘 시험결과와.비교하였다.

대상 데이터

6]에서. 사용된 변수는'나사산의■ 방향과 굽힘 방향 '사이의 각( 幻이다. [Fig.
시험재료로는 [Fig.l]에서 처럼 현재 개발중인 국산 척추경 나사못을 사용하였다. 국산 나사못의 종류는 두 가지이며, [Table.

성능/효과

1) 나사의 재질변화에 따를 정하중 실험 결과 단일 나사 사용시 굽힘시험에서는 Ti6A14V인 lumbar screw에서 높은 항복강도와 인장강도를 나타냈으며, 이 경우 lumbar screw는 변위가 20mm 근방에서 파단되 었지 만 연성재료인 STS316L로 제작된 比oracic screw는 사용 jig의 변위 한계까지파단이 발생하지 않았고 소성 변형만 발생하였다.
2) Double screw system의 피로시험결과 척주경나사못의 피로수명은 동일 하중이라고 하더라도 나사산 방향과 굽힘방향에 따라서 크게 변화하였는데, 왼쪽에 삽입된 나사의 경우 나사골 부분에서의 응력집중 현상에 의해서 피로수명이 짧아지고, 오른쪽에 삽입된 나사에서는 나사산이 보강재(rib) 역할을 해서 피로수명이 길어졌다. 결과적으로 단일 나사못의 피로수명은 double screw system의 왼쪽나사보다는 증가하였고 오른쪽 나사보다는 감소하였다.
3) Bone 대체물의 비교시 강성이 높을수록 피로파괴가 일어나는 나사골 부분은 삽입부 표면에 가까웠고, screw의 굽힘 강성이 클수록 삽입부 표면의 안쪽에 삽입된 나사골 부분에서 피로파괴가 발생 하였다.
결과적으로 bone 대체물의 강성이 높아질수록 삽입부 표면쪽의 나사골에서 파괴가 일어났으며 척추경 나사못의 삽입 각도 변화에 의해 굽힘강성이 좋아질수록 삽입부보다 더 깊은 나사골에서 파괴가 일어났다. 즉 피로하중에 의한 나사골 파괴부분은 bone 대체물의 stiffness에는 반비례하고 나사못의 굽힘 강성에 대해서는 비례하는 결과를 보였다.
해서 피로수명이 길어졌다. 결과적으로 단일 나사못의 피로수명은 double screw system의 왼쪽나사보다는 증가하였고 오른쪽 나사보다는 감소하였다.
역할을 한다. 그러므로 실제 실험에서도 단일나사의 피로시험이 double screw system 시험시상부 왼쪽 나사보다는 수명이 길었고, 상부 오른쪽나사보다는 수명이 짧았다.
비교 결과 SS의 피로수명은 DLS와 DRS의 중간 수명임을 알 수 있는데, 이것은 굽힘모멘트의방향괴'나사산의 방향각에 의해서 결정된다. 그리고 피로하중시에는 나사못의 상부에는 인장력이, 하부에는 압축력이 작용되는데 이 경우 인장응력이 동일 하중인 압축응력보다 빠른 균열발생을 유발시키므로[14] 상부 응력을 잘 관찰해야한다.
즉, 피로하중은 Pmin과 Pmax를 모두 압죽으로 주었다. 시험 결과 thoracic screw에서는 피로주기가 34000에서, 그리고 lumbar screw에서는 10400에서 파단되었다. 두 가지 경우 모두 파단은 나사골 부분에서 발생하였으며 나사가 삽입된 초고밀도폴리에틸렌의 표면에서 2 pitch 아랫부분에서 피로균열이 개시(crack initiation)되었다.
일어났다. 즉 피로하중에 의한 나사골 파괴부분은 bone 대체물의 stiffness에는 반비례하고 나사못의 굽힘 강성에 대해서는 비례하는 결과를 보였다. 예를들면, 이것은 bone 대체물이 rigid body 로 가정할 경우, 삽입된 척추경 나사못은 bone 대체물 내부에서는 파단이 일어나지 않고 삽입부 표면에서 발생할 것이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

척추경 나사못 고정시스템의 피로하중 영향
Effects of locking system of pedicle screw on the fatigue loading 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

척추경 나사못 고정시스템의 피로하중 영향 Effects of locking system of pedicle screw on the fatigue loading 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

척추경 나사못 고정시스템의 피로하중 영향
Effects of locking system of pedicle screw on the fatigue loading 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper