초록 ▼

□연구개요
1. 척추 후방 유합술에 사용되는 티타늄 임플란트 케이지의 골 친화성 향상을 위한 다공성 임플란트 케이지의 최적 디자인을 설계함. 본 설계를 위하여 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 활용한 가상 수술을 통해 다공성 임플란트 케이지의 최적 공극률 등을 도출함.
2. 3D 프린팅을 활용하여 도출된 다공성 임플란트 케이지의 최적 디자인의 시제품을 제작함.
3. 제작된 다공성 임플란트 케이지의 실효성 검증을 위하여 만능시험기 (Universal Testing Machine)을 활용하여 압축 시험을 수행함.

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□연구개요
1. 척추 후방 유합술에 사용되는 티타늄 임플란트 케이지의 골 친화성 향상을 위한 다공성 임플란트 케이지의 최적 디자인을 설계함. 본 설계를 위하여 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 활용한 가상 수술을 통해 다공성 임플란트 케이지의 최적 공극률 등을 도출함.
2. 3D 프린팅을 활용하여 도출된 다공성 임플란트 케이지의 최적 디자인의 시제품을 제작함.
3. 제작된 다공성 임플란트 케이지의 실효성 검증을 위하여 만능시험기 (Universal Testing Machine)을 활용하여 압축 시험을 수행함.

□연구 목표대비 연구결과
1. 척추체의 3D 유한요소모델 및 재료 모델 구축
: 유한요소모델 및 재료모델의 구축을 완료하였으며, 본 척추체 모델에 대해 기존 연구 모델들 (8개 척추모델)과의 비교를 통해 검증함.
2. 골밀도 (Bone mineral density)를 고려한 다공성 티타늄 임플란트 케이지의 최적등가 탄성계수 및 다공성 비율 도출
: 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 활용하여 다공성 티타늄 임플란트 케이지의 최적 등가 탄성계수와 이에 합당한 다공성 비율을 도출함.
3. 조립구조체에서의 임플란트 케이지의 정밀한 성능 분석을 위한 임플란트 나사/로드에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 기법 개발 및 조립구조체 시험 수행
: 임플란트 나사에 대한 인발 시험을 수행하고, 이를 바탕으로 시뮬레이션 기법을 개발함. 또한, 조립구조체 시험을 수행하여, 임플란트 나사/로드 및 골 조립구조체의 성능평가를 함으로써, 케이지의 정밀한 성능 분석을 위한 자료를 확보함.
4. 3D 프린팅을 통한 다공성 티타늄 임플란트 케이지의 시제품 제작
: 서로 다른 5가지 공극률에 대한 시제품의 제작을 완료함.
5. 다공성 티타늄 임플란트 케이지의 실효성 검증을 위한 압축 시험 수행
: 3D 프린팅을 통하여 제작된 시제품으로 압축 시험을 수행함으로써, 공극률에 따른 케이지의 강도 등을 분석하고, 그 실효성을 검증함.

□연구개발결과의 중요성
나날이 발전하는 임플란트 개발은 최근 3D 프린팅을 이용한 제품 출시로 새로운 패러다임으로 진입하고 있다. 이에 기존 국내의 단순 외자 제품을 따라하는 추세보다는 본 연구와 같은 객관적이고 체계적인 제품 계발을 통해 검증 받은 제품을 자신있게 출시, 판매할 수 있을 것이다. 본 제안과제 종료 후 관련 지재권 및 기술의 기업 이전을 통해 최종 성과물을 실용화, 제품화 할 계획이 있다. 이를 위해 후속 연구로 한국형 3D 프린팅 척추 케이지 개발 연구를 진행하여 상용화하고 상용화된 제품을 기존의 케이지와 비교하는 임상평가를 진행할 수 있다. 궁극적으로는 한국에서 개발한 케이지의 임상 효과를 바탕으로 해외에 수출하고, 관련 분야의 미래 원천 기술 확보가 가능할 것으로 기대한다. 3D 프린팅을 이용한 시연 및 시제품 제작에서 획득될 많은 정보와 기술은 요추, 경추, 흉추 케이지 및 다른 임플란트 개발의 초석이 되어 부가적인 미래 원천 기술이 될 것으로 기대 한다.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2.1 척추체의 정밀 3차원 유한요소모델 구축 ... 4
• 2.2 골격계 구성 조직의 탄소성 재료모델 (Material model) 개발 ... 5
• 전산생체역학 기반 컴퓨터 시뮬레이션을 2.3 통한 케이지 디자인 도출 ... 7
• 2.4 다공성 티타늄 케이지의 최적 등가 탄성계수 및 다공성 비율 도출 ... 7
• 2.5 임플란트 케이지의 성능 분석을 위한 시뮬레이션 기법 개발 ... 8
• 임플란트 케이지의 정밀한 성능 2.6 분석을 위한 조립구조체 시험 수행 ... 11
• 프린팅 다공성 티타늄 케이지의 2.7 3D 시제품 제작 및 압축 시험 수행 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 3.1 연구결과의 중요성 ... 14
• 3.2 연구개발 성과의 활용방안 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 끝페이지 ... 17