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족부 보조기의 형태에 따른 압력분포 예측을 위한 족부 유한 요소 모델의 구축
송동률,Chen Wen Ming,주종필,양기은,신운재,은충기,이성재 대한인간공학회 2007 대한인간공학회 학술대회논문집 Vol.- No.-
비정상적인 족저압으로 인한 족부의 통증이나 질병은 적절한 족부 보조기의 착용을 통해 치료될 수 있다. 이에 족부 보조기의 제작 이전에 다양한 형태와 재료에 따른 압력 분포 및 족부 내 응력 분포를 예측 할 수 있는 족부 유한요소 모델을 구축하고자 하였다. 족부 질병이 없는 정상 성인 남자의 오른쪽 발을 CT 촬영한 후 이를 바탕으로 30 개의 뼈와 134 개의 인대, 5 개의 족저근을 구현하였으며 연부조직은 hyperelastic 의 물성을 부여한 족부 유한요소 모델을 구축하였다. 모델의 검증을 위해 CT 촬영을 한 동일한 피험자를 대상으로 하중의 이동이 없는 직립 상태에서 F-scan system 을 사용하여 오른쪽 족저압을 측정하여 최고 접촉 압력 값을 획득 하였다. 본 연구에서 구현 한 족부 유한요소 모델의 족저압 값은 178KPa 이며 F-scan system 을 사용하여 측정 한 족저압 값은 138㎪ 로 나타나 77.9%의 정합율을 나타냈다. 해부학적 정보를 바탕으로 구축된 족부 유한요소 모델은 족부내의 응력분포와 족저압의 예측을 통해 족부 보조기 제작에 필요한 유용한 생체역학적 정보를 제공 할 수 있을 것으로 사료된다.
요추부 협착증 치료를 위한 극돌기 삽입술의 생체역학적 효과 분석
이희성,첸웬밍,송동률,권순영,이권용,이성재,Lee Hui-Sung,Chen Wen Ming,Song Dong-Ryul,Kwon Soon-Young,Lee Kwon-Yong,Lee Sung-Jae 대한의용생체공학회 2006 의공학회지 Vol.27 No.5
Many types of interspinous distraction devices (IDDs) have been recently developed as an alternative surgical treatment to laminectomy and fusion with pedicle screws for the treatment of the lumbar spinal stenosis (LSS). They are intended to keep the lumbar spine in a slightly flexed posture to relieve pain caused by narrowing of the spinal canal and vertebral foramen. However, their biomechanical efficacies are not well known. In this study, we evaluated the kinematic behaviors and changes in intradiscal pressure (IDP) of the porcine lumbar spine implanted with IDD. For kinematics analysis, five porcine lumbar spines (L2-L6) were used and the IDD was inserted at L4-L5. Three markers (${\phi}{\le}0.8mm$) were attached on each vertebra to define a rigid body motion for stereophotogrammetric assessment of the spinal motion in 3-D. A moment of 7.5Nm in flexion-extension, lateral bending, and axial rotation were imparted with a compressive force of 700N. Then, IDD was implanted at L3-L4. IDPs were measured using pressure transducer under compression (700N) and additional extension moment (700N+7.5Nm). In kinematic behaviors, insertion of IDD resulted in statistically significant decrease 42.8% at the implanted level in extension. There were considerable changes in ROM at the adjacent levels, but statistically insignificant. In other motions, there were no significant changes in ROM as well regardless of levels. IDPs at the surgical level (L3-L4) under compression and extension moment decreased by 12.9% and 18.8% respectively after surgery (p<0.05). At the superiorly adjacent levels, IDPs increased by 19.4% and 12.9% under compression and extension, respectively (p<0.05). Corresponding changes at the inferiorly adjacent levels were 29.4% and 6.9%, but they were statistically insignificant (p>0.05). The magnitude of pressure changes due to IDD, both at the operated and adjacent levels, were far less than the previously reported values with conventional fusion techniques. Our experimental results demonstrated the IDDs can be very effective in limiting the extension motion that may cause narrowing of the spinal canal and vertebral foramens while maintaining kinematic behaviors and disc pressures at the adjacent levels.
비선형 점탄성 부싱모델의 회전방향모드에 대한 실험적 연구
이성범 ( Seong Beom Lee ),이성재 ( Sung Jae Lee ),전성철 ( Sung Chul Jun ),송동률 ( Dong Ryul Song ),정재영 ( Jae Young Jeong ),박찬석 ( Chan Seok Park ),이우현 ( Woo Hyun Lee ) 한국고무학회 2008 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.43 No.1
자동차 부싱은 차체로 전달되는 하중을 줄여주는 역할을 하는 자동차 현가장치의 주요부품으로 바깥쪽 슬리브와 안쪽의 축 사이에서 가운데가 비어 있는 실린더의 형상을 가진다. 차축에 작용되는 힘과 모멘트에 대한 부싱의 상대변위 및 변형각도는 점탄성 성질을 나타내며, 부싱에서 힘과 모멘트와 이에 대한 변위와 변형각도의 관계는 다물체 동역학 시뮬레이션에 매우 중요하다. 본 연구는 자동차 부싱의 회전방향 모드에 대한 모멘트와 변형각도의 점탄성 관계를 변형각도에 의존하는 모멘트 완화함수를 통하여 부싱모델을 완성하였으며, 완성된 점탄성 부싱 모델은 회전방향 모드에 대한 실험값과 비교하여 검증하였다. A bushing is a device used in automotive suspension systems to reduce the load transmitted from the wheel to the frame of the vehicle. A bushing is a hollow cylinder, which is bonded to a solid steel shaft at its inner surface and a steel sleeve at its outer surface. The relation between the force and moment applied to the shaft and the relative deformation and rotational angle of a bushing exhibits features of viscoelasticity. Since a moment-rotational angle relation for a bushing is important for multibody dynamics numerical simulations, the simple relation between the moment and rotational angle has been derived from experiment. It is shown that the predictions by the proposed moment-rotational angle relation are in very good agreement with the experimental results.