초록 ▼

본 연구에서는 돌발성 척추측만증 수술시 최소한의 고정으로 인한 척추의 운동성을 최대 보장할 수 있도록 최적의 수술위치(fusion level)를 선정하며,
수술 후 가장 이상적인 교정을 도출할 수 있는 척추측만증 수술경로 선정 및 수술 후 교정효과를 예측할 수 있는 S/W를 개발하는데 있다
수술적 방법을 이용한 측만증 척추체의 교정 후의 효과를 미리 분석하기 위하여 유한요소 모델을 이용한 수학적 방법이 제시되었다.
유한 요소 모델은 일차적으로 모든 척추계의 요소를 포함시킨 해부학적으로 유사한 정상 상태 모델을 개발

본 연구에서는 돌발성 척추측만증 수술시 최소한의 고정으로 인한 척추의 운동성을 최대 보장할 수 있도록 최적의 수술위치(fusion level)를 선정하며,
수술 후 가장 이상적인 교정을 도출할 수 있는 척추측만증 수술경로 선정 및 수술 후 교정효과를 예측할 수 있는 S/W를 개발하는데 있다
수술적 방법을 이용한 측만증 척추체의 교정 후의 효과를 미리 분석하기 위하여 유한요소 모델을 이용한 수학적 방법이 제시되었다.
유한 요소 모델은 일차적으로 모든 척추계의 요소를 포함시킨 해부학적으로 유사한 정상 상태 모델을 개발 하였다. 이 정상 상태의 모델을 측만증 모델
로 자동 생성 시킬 수 있는 프로그램이 함께 개발되었다. 변환 프로그램은 측만증 척추체의 전후, 측면 x-ray 이미지를 이용하여 해부학적 대표점 12점
을 디지타이징 하여 3차원 측만증 척추체 모델을 생성토록 하였다. 이와 같은 방법으로 제작된 측만증 유한 요소 모델을 이용하여 수술 기구에
따른 수술 효과를 분석 하였으며, 유합 범위에 따른 첨추체의 축회전량, 후 만각의 변화, Cobb각도의 변화, 흉곽 높이의 변화 등을 정량적으로 분석 하
였다. 아울러 최적화 기법을 적용 시켜 효과적인 교정을 위한 각 추체의 전 이량을 해석적으로 구하였다.
본 연구를 통하여 제시된 측만 척추계에 대한 생체 역학적 유한요소 모델은 측만척추체의 병리 역학적 원인을 분석하기 위한 제한된 요소들을 모사할 수
있는 기회를 제공 할 뿐만 아니라 수술적 기법을 이용한 교정시 교정 후의 효 과 까지를 예측할 수 있게 할 수 있다.
또한 정상 상태의 척추계 모델로부터 측만증 척추계로 자동 변화 시키도록 만들어진 프로그램을 통해 CT 대신에 간단히 2장의 x-ray사진을 이용하여 수
술 전 단계의 분석이 가능하다.

Abstract ▼

For the optimal selection of appropriate level for instrumentation and fusion in idiopathic scoliosis, a new S/W was developed in this study. This S/W
can provide maximum residual mobility of vertebrae with a well balanced spine through optimal selection of instrumentation level, and also predict

For the optimal selection of appropriate level for instrumentation and fusion in idiopathic scoliosis, a new S/W was developed in this study. This S/W
can provide maximum residual mobility of vertebrae with a well balanced spine through optimal selection of instrumentation level, and also prediction
of post operative change in the scoliotic spine structure.
In order to investigate the post-operative changes in scoliotic spine according selection of fusion level, a mathematical finite element model of
scoliotics spine system was developed. A model of normal spine including rib cage, sternum, both clavicles, and pelvis was developed with anatomical
details. By utilizing this finite element scoliosis model, surgical correction simulation procedures with different instrumentation device were simulated.
In consequence of the calculation by changing the fusion levels, postoperative changes like Cobb angle, apical vertebrae axial rotation
(AVAR), thoracic kyphosis, and rib hump were qualitatively analyzed. In addition, applies an optimization approach to the developed model of
scoliotic spine for the proper translation magnitude of the scoliotic spine. To develop a scoliotic spine model automatically, a special program for
converting normal spine model to scoliotic spine model was developed. The skeletal deformity of scoliosis was reconstructed by mapping the X-ray
images of a scoliosis into this three dimensional normal spine and rib cage model. The geometric mapping was performed by translating and rotating
the spinal column with the amount analyzed from the digitized 12 built-in coordinate axes in each vertebral image
Biomechanical finite element scoliotic spine models presented in this study are of clincal interest because they provide the opportunity to simulate an
limited number of variables to investigate scoliotic spine pathomechanism, as well as to prodict in advance what would be the resulting shape of the spine
in response to the application of a treatment. A special program developed in this study, for automatic converting from
the normal spine structure to the patient based scoliotic spine model, can be applicable to the preoperative analysis with simple x-ray image, which will be
generally obtained with CT images.

목차 Contents

• Ⅰ.요약문...4
• 연구계획국문요약문...4
• 연구결과국문요약문...5
• 연구결과영문요약문...6
• II. 연구내용...7
• 1. 서론...7
• 1.1 연구배경...7
• 1.2 연구목적...10
• 1.3 연구범위...11
• 2. 연구방법 및 이론...13
• 2.1 정상상태 대표 모델 개발...13
• 2.2 측만증 모델 자동생성 프로그램 개발...22
• 2.3 Surgical simulation...33
• 2.4 최적화 기법을 이용한 해석...39
• 3. 결과 및 고찰...44
• 3.1 측만증 모델의 자동생성 결과...44
• 3.2 Surgical simulation의 결과...54
• 3.3 측만증에 따른 물성치 변화...87
• 4. 결론...88
• 5. 인용문헌...90