골절 치료를 위한 복합재료 고정판 기초 설계 및 특성 평가
A Basic Design and Characterization on Composite Bone Plate for Bone Fracture Healing
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초록
본 논문에서는 골절치료의 효율을 높이기 위해 기존에 사용되는 고정판을 복합재료를 이용하여 설계하는 연구를 수행하였 다. 복합재료 고정판의 크기와 모양은 기존 시술에 가장 많이 쓰이는 스테인리스 강 고정판의 한 제품과 동일하게 설계하여 연구를 수행하였다. 기존의 스테인리스 강 고정판과 복합재료의 고정판이 골절 부위에 시술 되었을 경우 고정판의 재질에 따 른 골절 계면부에 발생하는 변형률 분포의 변화를 계산하고 비교하였다. 각각의 계면부의 하중분포와 변형률은 유한요소해석 을 통해 계산하였으며, 고정판이 사람의 하지에 시술된 후 환자가 보행하는 경우를 고려하여 하중조건을 부가하였다. 유한요 소해석 결과 복합재료 고정판은 골절 부위의 변형률 분포를 보다 고르게 하며, 가골 형성을 촉진할 수 있는 환경을 제공하는 것을 밝혀내었다.
Abstract
This paper aims to enhance the efficiency of bone fracture healing with bone plate made of fiber reinforced composite materials. The composite bone plate was designed as the same dimension and shape as the existing stainless steel bone plate. To find out the appropriate stacking sequence of the composite bone plate the variations of strain distributions were calculated using FE analysis when the bone plates were applied to the fracture site. From the analysis result it was found that the composite bone plate whose Young's modulus is lower than that of metal bone plate gave more uniform strain distribution and provided appropriate condition for callus formation and its development.
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