Bio-mechanical simulation of the bone healing process by using
finite element analysis with mechano-regulation theories
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연구 개요
상용유한요소 프로그램인 ABAQUS와 Python code를 이용한 User’s subroutine programme을 사용하여 Mechano-regulation 알고리즘이 적용된 골절 골의 치료 과정에 대한 시뮬레이션을 수행한다. 외부의 기계적 자극을 통해 발생한 골절부의 적절한 미세거동은 골절골 내의 가골 형성을 촉진 시키는데, 이때 원시세포에서 분화되는 다양한 세포의 종류는 골절부 내의 생체역학적 거동에 의존한다. 이 연구에서는 골절부의 수술 직후부터 회복기간 전반에 걸쳐 외부자극과 세포의 분화에 대한 반복적인 유한요소해석을 통해 골절부에서의 세포발현 및 특정조직으로의 세포분화와 발달에 대한 시뮬레이션을 수행한다. 또한 생체역학적 거동에 따른 세포의 분화 정도를 비교하여 가장 빠른 치료 기간을 유도하는 고정판 물성을 결정하고, 골절 형태에 따른 세포분화 시간의 차이를 계산하여 각각의 경우에 대해 최적 치료효율을 가지는 고정판의 기계적/재료적 조건을 제시한다.
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연구 내용
Performance evaluation of Biocompatible Composite bone plates
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연구 개요
해석을 통해 얻은 복합재료 적층순서 및 변형 데이터를 기초하여 골절 치료에 유리한 물성을 가진 평직 탄소섬유/에폭시 프리프레그(Carbon/epoxy)와 평직 유리섬유/폴리프로필렌(Glass/polypropylene) 복합재료를 적용한 고정판을 제작하여, 골절치료 수술 후 인체환경에 노출된 고정판의 기계적 거동을 실험적으로 연구한다. 모사된 생체환경을 구현하기 위해 고정판에 부가된 수분 및 온도환경 하에서 고정판의 기계적 거동 및 재료물성 저하를 실험적으로 측정하고, 이러한 조건들이 복합재료 고정판의 생체역학적 성능에 미치는 영향을 평가하는 것을 목표로 한다.
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연구 내용