Comparison of autoclaved autogenous bone and fibrin glue as BMP carriers for bone regeneration in a critical sized segmental defect in the rat fibula

치의학과/석사[한글]외상, 기형, 감염 혹은 종양의 처치로 인한 악안면부의 골 결손의 재건에 있어서 가장 좋은 예후를 보이는 것은 골생성 능력을 지니고 있는 자가골 이식으로 알려져 있으나, 공여부의 필요성으로 인하여 부가적인 합병증 또는 제한점이 존재한다. 따라서 이것을 극복하기 위하여 골 유도 인자인 Bone Morphogenetic Proteins (BMPs)를 이용한 골재생의 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 본 연구에서는 E-coli system을 이용하여 얻어진 ErhBMP-2와 함께 Autoclaved autogenous bone(AAB)과 Fibrin glue(FG)의 두 가지 서로 다른 carriers를 이용하여 웅성 백서 비골의 임계크기(6mm) 분절성 골 결손부의 골 재생을 평가하였다.Autoclaved bone은 이전에 BMP carrier로써 연구된 바가 없으나, autoclaving을 통해 감염원, 종양 세포 등의 제거가 가능하고 자가골을 이용할 경우 항원성에 대한 고려나 다른 공여부 없이 골 결손부의 정확한 즉시 재건을 가능하도록 해준다. 이는 또한 골전도능을 갖는다는 장점이 있다.반면, FG는 천연 합성물로써 BMP를 유지하고 방출하며 사용이 편리하고 생체 내 흡수와 골전도가 가능하다는 장점을 가지는 재료로 이미 몇몇 연구에서 BMP carrier로 사용된 바 있다.실험은 각각 8주령 Sprague-Dawley 백서 12마리를 대상으로 하였으며, 양측 비골에 약 6mm의 임계크기 분절성 골 결손을 형성한 후, 우측에는 rhBMP-2/carrier를 삽입하고(실험군), 좌측에는 carrier만을 삽입하였다 대조군). 실험 동물은 수술 후 2주, 4주, 그리고 8주가 지난 후에 각각 4마리씩 희생되었으며, 육안적, 방사선학적(Plain X-ray, Micro-CT imaging), 조직형태학적으로 골 재생을 관찰하였다.실험 A(AAB)의 2주 군에서 대조군은 육안적, 방사선학적으로 남아있는 골과 재위치된 AAB 사이에 골 유합이 이루어지지 않은 반면에, 실험군에서는 육안적, 방사선학적으로 이소 골 형성을 동반한 과잉의 골 재생이 관찰되었다. 한편 4주 군에서 대조군은 방사선학적으로 남아있는 골과 재위치된 AAB 사이에 방사선 투과성의 틈새가 관찰되었으나, 육안적으로 약한 섬유성 결합을 하고 있는 것을 확인할 수 있었으며, 실험군은 2주 군과 마찬가지로 과잉의 골 유합을 이루고 있었으나, 2주 군에 비하여 양적으로 많이 감소한 양상을 보였다. 8주 군에서는 대조군과 실험군 모두에서 골 유합이 관찰되었으며, 대조군을 통하여 AAB가 골전도능을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실험군에서 새로 형성된 골은 4주 군에 비하여 그 부피가 많이 줄어들고 모양도 상대적으로 일정한 양상으로 관찰되어 시간이 지남에 따라 과형성된 골의 remodeling이 이루어지는 것을 알 수 있었다.실험 B(FG)의 2주 군에서 대조군은 육안적, 방사선학적으로 골 결손 부위가 관찰되었으나, 실험군에서는 육안적, 방사선학적으로 골 결손부의 융합을 관찰할 수 있었으며, 실험 A의 2주 군에 비하여 작고 일정하게 골이 재생되었음을 확인할 수 있었다. 4주 군에서도 대조군은 2주 군과 큰 차이를 보이지 않았으나, 실험군에서는 실험 A와는 달리 2주 실험군보다 더 많은 양의 신생 골이 형성되는 것이 관찰되었다. 8주 군에서는 실험 A와 동일하게 대조군과 실험군 모두에서 골 결손부의 완전한 골 유합이 관찰되었으며, FG의 골전도능과 과형성된 골의 remodeling을 확인할 수 있었다. 조직형태학적으로 2주 실험군에서 새로 형성된 미성숙 골조직이 혈관조직과 함께 광범위하게 동시 다발적으로 발생하는 것이 실험 A, B 모두에서 관찰되었으나, 시간이 지남에 따라 바깥층은 기존의 비골과 피질골로 연결되고, 내부는 미성숙 골이 사라지면서 점차 골수강으로 바뀌어가는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 변화는 Micro-CT를 이용한 골 밀도 측정으로도 관찰할 수 있었으며, 2주 실험군에서 낮고 불규칙적인 골 밀도를 보인 신생 골이 시간이 지남에 따라 바깥쪽은 피질골화, 내부는 해면골화되면서 피질골로 둘러싸인 골수를 갖는 정상 골의 형태를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.이러한 두 가지 BMP carrier를 이용한 골 재생 실험을 통하여 FG가 AAB 보다는 국소화(localized)와 방출조절(release-controlled)의 측면에서 더욱 효과적인 carrier일 것으로 판단되지만, 공간 유지의 측면에서는 AAB가 더 큰 장점을 가진다. 임상적으로 BMP를 이용한 골결손부의 치료에서 BMP carrier로써 FG와 AAB 또는 이전에 연구되었던 ACS(Absorbable collagen sponge)와 AAB를 복합적으로 이용한다면, 빠른 치유와 함께 심미적, 기능적, 경제적으로 환자에게 도움이 될 것으로 사료된다. [영문]ope

A Data Factorization Study for the Application of Digital Twin Technology to Container Ports

2016년 세계경제포럼인 다보스포럼에서 발표된 4차 산업혁명으로 인해 전 세계의 산업트렌드는 점점 빠르고 지능적으로 변화하고 있다. 디지털 트윈은 실제 사물이나 시스템, 환경 등을 실제 가상세계에 동일하게 구현하고, 이를 활용한 시뮬레이션 및 분석 등을 진행함으로써 불필요한 비용 및 시행착오를 감소시키는 획기적인 기술로 전 산업에서 주목받고 있다. 항만 역시 COVID-19, 미·중 무역분쟁 등 외부의 위협에 대응하고 타 항만과의 경쟁에서 우위를 점하기 위해 4차 산업혁명 기술 도입을 적극 추진하고 있다. 특히, 항만은 GSCM의 강조와 항만의 안전성 및 효율성을 한번에 해결할 수 있는 디지털 트윈 기술에 많은 관심을 가지고 있으며, 싱가포르항, 로테르담항, 함부르크항 등 외국 항만을 중심으로 디지털 트윈 기술의 항만 적용을 위한 연구를 진행하고 있다. 그러나 아직까지 디지털 트윈을 적용한 표준화 된 항만은 나타나지 않았으며, 디지털 트윈에 대한 심층적인 연구 역시 부족한 실정이다. 특히 항만의 디지털 트윈이 구체화되기 위해서는 가시성, 연결성, 분석 가능성, 세분성이 갖춰져야 하며, 이를 위해서는 항만에서 발생하는 세세한 데이터에 대한 조사가 필요하다. 따라서 본 연구는 각 산업에서 디지털 트윈 적용을 위한 노력 및 개념을 고찰하고, 이를 바탕으로 항만의 디지털 트윈에 대한 정의를 정립하고자 한다. 또한, 항만 시뮬레이션 및 디지털 트윈 관련 선행연구와 디지털 트윈 기술을 개발 및 적용하고 있는 항만사례에서 컨테이너 항만에 디지털 트윈 기술을 적용하기 위해 측정 가능한 데이터를 조사하는 탐색적 연구를 수행하고자 한다. 탐색적 연구를 통해 도출된 결론을 바탕으로 탐색적 요인분석, 신뢰성 분석, 확인적 요인분석 및 구조방정식을 통해 측정 가능한 세부데이터를 디지털 트윈 기술의 컨테이너 항만 적용을 위해 요인화하고자 한다. 연구결과 디지털 트윈 기술의 컨테이너 항만 적용을 위한 데이터 요인은 크레인 데이터, 운영적 데이터, 물리적 데이터, 운송적 데이터로 분류되었으며, 확인적 요인분석과 구조방정식을 통해 요인 구성, 요인과의 인과관계, 적합도를 확인하였다. 본 연구는 컨테이너 항만의 디지털 트윈 기술 적용을 위해 선행연구와 실제 항만에서 적용하고 있는 사례를 바탕으로 세세한 데이터 요소를 도출하고, 이를 요인화하여 항만 디지털 트윈에 필요한 측정 가능한 데이터 수집에 편의성을 제공하는데 연구의 의의가 있다.제 1 장 서 론 1 제1절 연구의 배경 및 목적 1 제2절 연구의 방법 및 구성 3 제 2 장 이론적 고찰 5 제1절 디지털 트윈의 개요 및 현황 5 1. 디지털 트윈의 개요 5 2. 디지털 트윈의 현황 14 제2절 항만의 디지털 트윈 19 1. 항만 디지털 트윈 정의 및 연구 현황 19 2. 항만 디지털 트윈 관련 선행연구 및 적용 사례 22 제3절 시사점 33 제 3 장 연구설계 34 제1절 항만 디지털 트윈 요소 검토 34 1. 선행연구 기준 항만 디지털 트윈 데이터 요소 34 2. 항만 적용사례 기반 디지털 트윈 데이터 요소 35 3. 설문지 구성 36 제2절 설문 일반현황 39 1. 자료의 수집 39 2. 일반현황 39 제 4 장 실증분석 41 제1절 분석 개요 41 1. 분석 방법 41 2. 연구모형 44 제2절 요인분석 및 구조방정식 46 1. 탐색적 요인분석 46 2. 확인적 요인분석 53 3. 구조방정식 분석결과 55 제 5 장 결 론 58 제1절 연구결과 요약 58 제2절 연구의 한계점 및 향후 과제 61 참고문헌 62 부 록 69Maste