수근관절의 굴신운동시 중수근 및 요수근관절의 운동 분석

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :의학과 정형외과학전공,2005.Maste

(A) study of the meniscus position on the arthrotomography of the patients of the TMJ internal derangement

치의학과/석사[한글] 악관절 내장증은 하악골 운동시, 관절원판 후부조직이 여러 원인들에 의해 탄력성이 결여된 상태에서 관절원판이 하악과두, 관절와, 그리고 관절융기에 대하여 비정상적으로 전위되어 있는 경우로 주로 전내방으로 전위된다. 저자는 악관절 내장증환자 421명(467 joints)을 악관절 조영단층촬영사진상에서 방사선학적 진단결과에 따라 분류하고 폐구시와 최대개구시 하악과두와 관절와의 기능적 중심선에 대한 관절원판의 거리 및 각도를 측정하여 방사선학적 진단에 대한 객관적 평가를 시도한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 정상군, 복위성 전방전위군, 비복위성 전방전위군에서 폐구시 하악과두와 관절와의 기능적 중심선으로부터 관절원판까지의 평균 거리는 각각 0.78 ± 2.307 mm 4.56 ± 2.779 mm, 6.74 ± 1.931 mm이고, 평균 각도는 각각 5.50 ± 15.924°, 30.50 ± 17.641°, 4 2.72 ± 12.956°이었다. 2. 정상군, 복위성 전방전위군, 비복위성 전방전위군에서 최대개구시에 하악과두와 관절와의 기능적 중심선으로부터 관절원판의 평균 거리는 각각 -0.30 ± 1.088mm, -0.02 ± 1.293mm, 6.29 ± 1.879mm. 평균각도는 각각 -2.47 ± 9.486±, -0.22 ± 10.798°, 41. 86 ± 14.314°로 측정되었다. 3. 폐구시 각 군간의 평균 거리 및 각도에 대한 유의차(p<0.001)가 있어 평균 변위에 의한 각 군간의 의미있는 구별이 가능하여 악관절 내장증의 진행에 따라 관절원판이 전방전위됨을 알 수 있었다. 4. 최대개구시 정상군과 복위성 전방전위군 사이에는 유의차(거리: p=0.3849, 각도: p=0.4063)가 없었으며, 정상군과 비복위성 전방전위군, 복위성 전방전위군과 비복위성 전방전위군 사이에는 유의차(각각 p<0.001)가 있어 최대개구시 정상군과 복위성 전방전위군 사이어서 관절원판의 기능적 중심선에 대한 거리 및 각도에 의한 구별은 불가능하였다. [영문] Internal derangement of the TMJ can be defined as anterior-medial displacement of the disk, associated with posterior - superior displacement of the condyle in the closed jaw position or dysfunctional centric relation. In this study author measured the distance and the angulation from the functional center line of the condyle and glenoid fossa/eminence to the intermediate zone of the meniscus in 421 patients(467 joints). The data was categorized three groups on the basis of their radiographic findings. Then the analysis was performed. 1. The mean distances from the functional center line of the condyle and glenoid fossa/eminence to the intermediate zone of closed mouth position in normal, anterior displacement with reduction, and anterior displacement without reduction were 0.78 ± 2.307 mm, 4.56 ± 2.779 mm, 6.74 ± 1.931mm, the mean angulations were 5.50 ± 15.924°, 30.50 ± 17.641°, 42.72 ± 12.64l°. 2. The mean distances from the functional center line of the condyle and glenoid fossa/eminence to the intermediate zone of maximum mouth opening position in normal, anterior displacement with reduction, and anterior displacement without reduction were -0.30 ± 1.088mm, -0.02 ± 1.293 mm, 6.29 ± 1.879 mm, and the mean angulations were -2.47 ± 9.486°, -0.22 ± 10.798°, 41.86 ± 14.314°. 3. The mean distances and angulations in the three groups in closed mouth position were significantly different(p<0.001), so could guess that the amount of the anterior displacement correlated with the progression of the TMJ internal derangement. 4. In maximum mouth opening position, significant differnce was not found between normal and anterior displacement with reduction(Distance : p = 0.3849, Angle : p = 0.4063). Other two different matchings suggested significant differences(p<0.001). It was impossible to find the difference between normal and anterior displacement with reduction by the distance or the angle in maximum mouth opening position.restrictio

(A) study on TMJ disc position : evaluation of the anterior disc displacement by GC* line : GC기준선을 이용한 악관절원판 전방전위의 평가

치의학과/박사[한글] 악관절장애환자의 대부분이 악관절원판의 전위를 보이고 있으나 아직까지 정상적인 관절원판의 위치나 전위가 있는 경우에 이에 대한 명확한 위치를 표현할 수 있는 방법이 없어 단순히 하악과두에 대한 위치관계로 표현하여 왔다. 본 연구는 관절원판의 전방전위를 하악와의 가장 오목한점과 하악과두의 중심에 대한 각변위로 표시하는 방법을 제시하고, 이 방법을 정상군(40악관절)과 악관절장애군(500악관절)에 적용하였으며 악관절장애군은 하악과두를 기준으로 임상적 분류를 시행하여 장애1군(폐구시에 관절원판의 전방전위가 거의 없는경우), 장애2군(폐구시에 관절원판의 전방전위가 관찰되나 개구시에는 정상적인위치로 복위되는 경우), 장애3군(폐구시의 관절원판의 전방전위가 개구시에도 복위되지 않고 전방에 위치하는 경우)의 세 군으로 나누어 각 군의 각변위에따른 분포를 보고 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 정상적인 악관절원판이 위치하는 범위를 기준선 GC에 대하여 좁게는 -10∼0。(82.5%), 넓게 본다면 -10∼10。(97.5%) 사이를 허용할 수 있을 것으로 보인다. 2. 악관절장애가 있는 경우 관절원판의 위치는 -21.0∼125.8。에 걸쳐 광범위하게 분포하고 있었으며 0∼10。와 60∼80。 부위에서 높은 빈도를 보이는 쌍봉곡선의 형태를 보이고 있어 2-3가지 서로 다른 성격의 집단이 복합되어 있음을 보여주고 있다. 3. 선 GC를 기준으로 정상군의 82.5%가 0。 이하에 위치하고 악관절장애군의 94,8%가 0。 이상에서 발견되어 선GC(0。)는 정상군과 악관절장애군을 분류하는 기준선으로 의미가 있다. 4. 장애1군에서 장애3군으로 가면서 각변위의 증가를 보이고 있어 전반적으로 질환의 진행에 따라 각변위가 증가하며 관절원판의 복위 가능성이 줄어듦을 알 수 있다. 5. 정상군, 장애1군, 장애2군과 장애3군은 각각 통계적으로 서로 다른 군으로의 분류가 가능하며 0。를 기준으로 정상군과 장애군의 분류가 가능하며, 10。를 기준으로 관절원판의 전방전위 여부를 판단하고, 50。를 기준으로 관절원판의 복위여부를 짐작할 수 있다. 본 연구를 통하여 폐구시의 시상면영상의 심단면에서의 관절원판의 위치를 측정하여 정상적인 관절원판의 위치를 확인하고 악관절장애를 가지는 경우와 비교하여 임상적인 분류를 보완할 수 있는 기준을 얻을 수 있었다. 이를 근거로 악관절장애를 가지는 경우의 악관절원판의 위치를 표시함에 있어 기존의 임상적 분류를 시행함과 더불어 각변위를 추가적으로 표기함으로써 질병의 진행정도를 객관적으로 표시할 수 있게 되었다. 향후 관절원판의 형태적 변화와 내외측 변위의 관계, 관절간극의 정도에 따른 임상증세의 발현 여부 및 관절원판의 내외측 위치변화에 따른 임상증세의변화에 대하여 다양한 접근 방법을 통한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. [영문] The present study proposes a method delineating the extent of the anterior displacement of the temporomandibular articular disc through the angle formed by the deepest point in the glenoid fossa, the center of the mandibular condyle and the junction between the end of the posterior band and the retrodiscal tissue. The method was applied to the normal group and TMD group. The TMO group was further divided into 3 groups: Group Ⅰ(little disc displacement), Group Ⅱ(anterior disc displacement with reduction) and Group Ⅲ(anterior disc displacement without reduction). The results were as follows. 1. The normal group showed the location of the articular disc within -10∼0。 or with a wider allowance, within -10∼ 10" from the reference line GC. 2. The TMD group showed the disc located within -21.0∼ 125.8。, with two peaks at 0∼ 10" and 60∼80。, suggesting that the group may be composed of more than two different subgroups. 3. The threshold point delineating the normal and TMD states was 0。, because 82.5% of normal group appeared below 0。 and 94,8% of TMD group appeared above 0" 4. Since the angular disc displacement tends to increase from Group Ⅰ to Group Ⅲ,the angular displacement increases as the overall severiety of the disease increases, and the chance far a reduction of the disc decreases. 5. The normal group, Group Ⅰ, Group Ⅱ, and Group Ⅲ can be categorized into statistically different groups. The normal group and TMD group can be distinguished in reference to 0。, while the presence-absence of the anterior disc displacement is judged in reference to 10。, and the probability of the disc reduction can be estimated in reference to 50。. The present study assesses the location of the articular disc from the sagittal central section offering a supplementary clinical classification. This system provides an additional information concerning the location of the disc, thereby offering an objective mean to evaluate the progress of the disease. Further studies may be needed on the clinical changes according to location of the disc, as well as the relationship between the morphological changes and the anterior or sideways displacement of the disc.restrictio

The Durability Study of Spar‐Type Substructure for 5-MW Floating Offshore Wind Turbine based on Environmental Conditions in East Sea of Korea

최근 국제사회는 지구온난화 문제를 해결하기 위한 방안으로 재생에너지 활용의 중요성을 인식하고 기술개발의 가속화를 통해 “탄소배출량 제로(Net-Zero)” 목표 달성을 위해 노력하고 있다. 다양한 재생에너지 시스템 중에서 부유식 해상풍력발전기는(FOWT) 연안으로부터 원거리에 떨어진 심해에도 설치 가능하며, 육상 또는 고정식 해상풍력발전시스템에 비해 더 우수한 풍황 자원을 이용할 수 있으므로 에너지생산 능력을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 소음에 의한 민원문제 및 대규모 풍력단지 설치를 위한 공간의 제약 문제를 동시에 해결할 수 있는 장점이 있다. 국내 부유식 해상풍력발전 산업은 2030년까지 발전용량 12-GW 목표 달성과 더불어 대규모 풍력단지 구성을 위해 대한민국이 보유한 세계적 수준의 조선소 설비 인프라를 활용하여 다양한 해상풍력발전기 하부구조의 개발 필요성이 더욱 부각되고 있다. 하지만, FOWT 시스템의 설계는 바람의 공기역학과 파도의 유체역학 사이의 상호 작용으로 인해 기존의 고정식 풍력발전시스템에 비해 구조가 복잡하다. 안정적인 FOWT 시스템 개발을 위해서는 상부의 발전시스템과 하부의 부유식 구조물 전체를 컨트롤할 수 있는 시뮬레이션 기법을 통해 부유체의 안정성과 운동 성능을 평가할 수 있어야 하며, 설치해역의 파도, 바람, 조류, 수심 등 부유체의 거동에 작용하는 복합해상환경조건의 분석이 충분히 이루어져 설계에 반영되어야 한다. 수치해석의 경우, 상부의 발전시스템과 하부의 부유식 구조물 사이의 복합적인 상호작용을 통합연성해석을 통해 검증해야 하며, 수치해석만을 통한 부유체의 설계는 실제 해상환경에서 시스템 운용의 불확실성을 내포하고 있기 때문에 모형시험과 통합연성해석의 비교 분석을 통해 해석기법에 대한 신뢰성이 확보되어야 한다. 또한, 부유체의 구조설계는 극한의 해상환경 조건에서도 외부하중에 대한 구조적 저항성을 충분히 가질 수 있도록 다양한 설계하중 인자를 구조해석에 적용한 구조건전성 평가가 필요하다. 이러한 과정을 통해 극한의 환경 조건에서도 견딜 수 있도록 허용응력 범위 내에서 설계된 시스템이라 하더라도, 예기치 못한 사고로 인한 구조물의 손상을 고려하지 않고 정적해석만을 통해 구조 손상을 억제하기 위해 안전계수만 높여가는 설계 방법에는 분명 한계가 존재한다. 따라서, FOWT 시스템 운용 중에 발생할 수 있는 손상시나리오를 예상하고 손상시에도 구조물의 유지보수를 판단할 수 있는 손상 잔류강도 평가가 필요하다. 선박의 경우 항해 중 충돌 및 좌초 손상 발생시 손상 잔류강도를 평가하는 국내 기준이 있으나, 부유식 해상풍력시스템의 내구성을 평가할 수 있는 잔류강도 평가 기법 및 기준이 없으며 IEC 국제표준 및 DNV-GL 등의 해외 가이드라인에서 권유하는 한계상태설계법을 등을 인용하여 내구성이 평가되고 있다. 본 연구는 한국 동해안의 150 m 수심 해역에서 운용 가능한 5-MW급 스파형(Spar-Type) 부유식 해상풍력발기의 구조형상을 구성하고, 극한의 해양환경 하중 및 운용 중 사고로 인한 하부구조의 손상 상태에서도 잔류강도 평가를 통해 구조적 신뢰성이 검증된 5-MW급 부유식 해상풍력발전기의 스파형 하부구조의 내구성 평가기법의 제안을 목표로 한다. 먼저 FOWT 전체시스템 구성을 위한 통합연성해석 프로그램으로 NREL의 FAST를 사용하였으며, IEA 국제공동연구 및 반잠수식 수조모형시험의 선행연구 경험을 바탕으로 FAST 통합연성해석에 대한 신뢰도를 검증하였다. 또한, 부유식 해상풍력발전기에 적합한 제어로직을 구성하고 정상상태해석을 통하여 스파형 FOWT의 작동 및 운동성능 검증 그리고 초기 형상을 결정하였다. 동해가스전 인근해역의 해양환경분석을 위해서 해양기상부이의 실측데이터를 활용하여 극한환경하중을 도출하였다. 도출된 극한하중 및 통합연성해석의 동적응답을 유한요소해석의 하중인자로 적용하기 위하여 상세 구조설계를 진행하고 부유체의 유한요소 모델링을 통해 다양한 설계하중조건을 구조해석에 적용하였다. 유한요소 모델링과 정적해석을 위해 MSC PATRAN/NASTRAN을 사용하였으며, 정적 및 동적 설계하중을 적용한 유한요소해석을 통해 부유식 하부구조의 구조적 안전성을 먼저 검증하였다. 또한, 풍력발전 단지내에서 선박의 통항 및 유지보수 시 선박과 의도하지 않은 충돌 가능성을 바탕으로 충돌해석을 수행하였고 하부구조의 소성변형을 확인하였다. 그리고, 충돌해석법의 신뢰성을 검증하기 위하여 종보강 실린더 모델에 대한 충돌시험과 상용 소프트웨어인 ABAQUS를 활용해 충돌해석 결과 비교를 통해 충돌해석기법을 검증하였다. 최종적으로 FOWT 전체시스템 모델에 대한 선박과의 충돌해석을 수행하고 구조물의 영구손상이 굽힘 모멘트로 인한 외력 발생시 FOWT 전체시스템의 잔류 종강도의 감소에 얼마나 영향을 미치는지 평가하였다. 본 연구를 통해 부유식 해상풍력발전기 스파형 하부구조에 적용할 수 있는 극한 해양환경조건 산출방법과 정적하중 및 동적하중 조합을 통한 유한요소 해석기법, 그리고 충돌해석을 통해 잔류강도 평가기법에 관한 연구들을 수행하였다. 특히, 잔류강도는 구조물이 충돌로 인해 손상되었을 때 유지보수를 위한 최소한의 강도로 정의될 수 있다. 본 연구 결과를 초석으로 부유식 해상풍력발전기에 적용할 수 있는 충돌손상 및 잔류강도 평가지침 제정되어 손상허용 설계 적용이 가능한 부유식 하부구조물 설계 및 내구성 평가가 수행될 수 있기를 기대해 본다.Docto

Structural Modeling and Failure Assessment of Spar?Type Substructure for 5 MW Floating Offshore Wind Turbine under Extreme Conditions in the East Sea

Not only the driving for offshore wind energy capacity of 12 GW by Korea’s Renewable Energy 2030 plan but also the need for the rejuvenation of existing world?class shipbuilders’ infrastructures is drawing much attention to offshore wind energy in Korea, especially to the diverse substructures. Considering the deep?sea environment in the East Sea, this paper presents detailed modeling and analysis of spar?type substructure for a 5 MW floating offshore wind turbine (FOWT). This process uses a fully coupled integrated load analysis, which was carried out using FAST, a widely used integrated load analysis software developed by NREL, coupled with an in?house hydrodynamic code (UOU code). The environmental design loads were calculated from data recorded over three years at the Ulsan Marine buoy point according to the ABS and DNVGL standards. The total 12 maximum cases from DLC 6.1 were selected to evaluate the structural integrity of the spar?type substructure under the three co?directional conditions (45°, 135°, and 315°) of wind and wave. A three?dimensional (3D) structural finite element (FE) model incorporating the wind turbine tower and floating structure bolted joint connection was constructed in FEGate (pre/post?structural analysis module based on MSC NASTRAN for ship and offshore structures). The FEM analysis applied the external loads such as the structural loads due to the inertial acceleration, buoyancy, and gravity, and the environmental loads due to the wind, wave, and current. The three?dimensional FE analysis results from the MSC Nastran software showed that the designed spar?type substructure had enough strength to endure the extreme limitation in the East Sea based on the von Mises criteria. The current process of this study would be applicable to the other substructures such as the submersible type