초록 ▼

정형외과 질환 중 가장 많은 것이 슬관절 골근육질환이고, 이의 부상 방지 및 치료 방법을 개선하기 위해서는 슬관절의 운동 및 운동역학에 대한 측정/평가 방법이 필요하다. 총 3년의 연구기간 동안 (1) 슬관절 형상을 고려한 정밀한 투시영상 기반의 운동 측정 방법 개발과 (2) 인체 근골격 동역학 시뮬레이션에 기반을 둔 슬관절 접촉 하중 예측 방법 개발을 목표로 연구를 수행하였다.

(1) 슬관절 형상을 고려한 정밀한 투시영상 기반의 운동 측정 방법 개발
-기존에 개발하였던 두방향 엑스선 영상시스템을 개선하여 1초에

정형외과 질환 중 가장 많은 것이 슬관절 골근육질환이고, 이의 부상 방지 및 치료 방법을 개선하기 위해서는 슬관절의 운동 및 운동역학에 대한 측정/평가 방법이 필요하다. 총 3년의 연구기간 동안 (1) 슬관절 형상을 고려한 정밀한 투시영상 기반의 운동 측정 방법 개발과 (2) 인체 근골격 동역학 시뮬레이션에 기반을 둔 슬관절 접촉 하중 예측 방법 개발을 목표로 연구를 수행하였다.

(1) 슬관절 형상을 고려한 정밀한 투시영상 기반의 운동 측정 방법 개발
-기존에 개발하였던 두방향 엑스선 영상시스템을 개선하여 1초에 27프레임 엑스선 영상을 촬영하던 것을 1초에 100프레임까지 촬영할 수 있도록 시스템 구성
-정상인의 경우 슬관절의 CT영상으로부터 3차월 모델을 만들고, 이를 두방향 엑스선 영상에 수동 및 반자동으로 정합하여 3차원 운동을 계산하는 프로세스 완성
-인공관절 환자의 경우 인공관절기기의 3차원 형상을 이용하여 두방향 엑스선 영상에 정합하여 3차원 운동을 계산하는 프로세스 완성
-국제생체역학회(International Society of Biomechanics)에서 제안한 관절 운동 정량화방법에 따라 정상인 골격 3차원 운동 정량화방법 개발 완료
-정상인의 관절 및 인공관절의 3차원 운동으로부터 접촉 위치 및 경로 변화 계산 방법 개발 완료
-정상인 10인에 대하여 정상 보행을 하는 동안 두방향 엑스선 영상을 획득하여 슬관절의 정밀한 운동 측정 완료. 현재 두방향 영상 시스템은 영상 장치가 고정되어 있어 전체 보행 주기 중 60% 정도만 측정 가능한 문제가 있고, 이에 대한 향후 개선이 필요
-인공관절을 시술한 사체 다리 6구에 대하여 슬관절 신전 운동을 하는 동안 두방향 엑스선 영상을 획득하여 인공관절기기의 운동 측정 완료. 논문 제출 준비 중
-인공관절을 시술한 환자 1인에 대하여 정상 보행을 하는 동안 두방향 엑스선 영상을 획득하여 운동 측정 완료.논문을 위해서는 더 많은 환자 실험이 필요함

(2) 인체 근골격 동역학 시뮬레이션에 기반을 둔 슬관절 접촉 하중 예측 방법 개발
-외부적으로 측정 가능한 인체 운동 및 운동역학 데이터를 이용하여 인체 내 근육의 작동 및 관절 접촉 하중을 예측하는 인체 근골격시뮬레이션 모델 개발
-정상인 피험자 7명이 지면을 보행하는 동안 관절 운동과 인솔압력을 측정하였고, 이를 이용하여 지면반력을 예측한 논문을 2014년 Journal of Biomechanics (IF 2.751)에 발표
-지면을 보행하는 동안 외부적으로 측정한 관절 운동과 지면 반력데이터를 이용하여 슬관절의 접촉 하중을 예측하는 방법 개발
-미국 기계학회 생체역학 부문 (ASME Bioengineering)에서 주관하고 미국 NIH에서 후원하는 보행 중 슬관절 하중 예측 대회 2014년 5차 대회에 개발된 기술을 가지고 참가하였고, 미국 보스톤에서 열린 4000여명이 참여한 World Congress of Biomechanics 학회를 통하여 최종 심사를 받음, 준우승 차지
-트레드밀을 보행하는 동안 외부적으로 측정한 관절 운동과 지면 반력 데이터를 이용하여 지면반력을 예측하는 방법 개발, 한국체육대학교 운동역학티과 함께 정상인 피험자 10명 데이터를 측정하여 논문 제출, 심사 중
-인공슬관절기기를 시술한 환자의 정확한 관절 운동을 측정하였고, 이를 환자의 골격 모델을 이용하여 만든 근골격모델에 입력하여 슬관절 힘을 측정하는 연구를 진행 중