텐던공법에 따른 일방향 포스트텐션 콘크리트 부재의 내화거동

학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 건축학과, 2022.2. Thomas Kang.최근 콘크리트 구조물에서 포스트텐션 공법의 적용은 지하 구조물, 장경간 구조물, 격납 구조물에서 증가하고 있다. 이에, 다양한 재난 상황에서의 구조 안전성을 확보하기 위해 여러 건축법규가 제정 및 개정되었다. 내화성 측면에서, 국내 내화시험 방법을 제안한 KS F 2257과 화재안전 설계기준을 제안한 국가표준이 있으며, 해외의 IBC 2018과 ASTM E119 등이 있다. 그러나, 제안된 표준들은 세부적인 내용이 부족하며 모호한 부분이 있다. 또한, 규정에서 제시하고 있는 기준의 적절성에 대한 추가 연구가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 구조물의 화재성능 평가를 위해 일방향 부착식 포스트텐션 콘크리트 슬래브 2개와 비부착식 포스트텐션 콘크리트 슬래브 6개의 화재거동에 대한 실험을 4점 정적하중 가력 및 가열을 통해 수행하였다. 본 실험에서 고려된 변수는 텐던공법 종류, 피복두께, 그리고 목표 내화성능이다. 4개의 실험체는 2시간의 화재를 견딜 수 있게 설계되었으며, 나머지는 3시간의 화재를 견딜 수 있게 설계되었다. 모든 실험체는 실험체의 바닥, 상부, 텐던 위치에 열전대를 설치하여 온도변화를 계측하였다. 또한, 자체제작한 로드셀을 설치하여 비부착 포스트텐션 콘크리트 슬래브의 긴장력 변화를 긴장 및 실험 시 계측하였다. 변위는 슬래브 중심에 LVDT를 설치하여 계측하였다. 실험 결과, 부착식 포스트텐션 콘크리트 슬래브의 경우, IBC 2018에서 규정하고 있는 최소 피복두께를 확보하였을 경우, 모두 2시간 및 3시간 이상 지속하중에 견딜 수 있음을 입증하였다. 하지만, 비부착식 포스트텐션 콘크리트 슬래브는 예상 시간보다 조기에 파열되었다. 콘크리트 파열력이 실험결과에 중요한 영향을 끼쳤으며, 조기 종료에 대한 여러 요인들이 조사되었다. 비록 실험이 조기에 종료되었지만, 텐던공법 종류에 따른 온도 변화, 긴장력 변화, 변위 변화 등의 화재 거동의 차이를 비교 분석할 수 있었다. 부착식 포스트텐션 콘크리트 슬래브의 경우, 유한요소해석을 통해 목표 내화성능 대비 최소 피복두께에 대한 화재성능을 평가하였다. 본 연구에서는 텐던공법에 따른 포스트텐션 콘크리트 일방향 부재의 화재거동을 분석하였다. 수치해석 기법을 사용하여 최소 피복두께에 따른 내화성능을 분석하였고, 화재 실험결과를 또한 검증하고자 하였다. 이 연구의 결과는 기준 조항의 세부 사항을 개정하기 위한 기초 연구자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.Recently, the application of the post-tensioned (PT) method to concrete structures such as underground structures, long-span structures, and containment structures has increased. Structural safety under multiple hazards has been an issue for those structures, and therefore several building codes have been enacted and revised. In terms of fire resistance, there are domestic standards of Korean Standard (KS) F 2257 that specifies the fire resistance test method and National Legal that regulates fire safety design. There are also international standards such as IBC 2018 and ASTM E119 that specify fire safety design and fire test methods. However, existing standards include limited information and tend to be ambiguous in may clauses. Questions are continuously being raised as to whether or not the standards presented in the regulations are appropriate. In this study, fire tests of two one-way bonded PT concrete slabs and six one-way unbonded PT concrete slabs were conducted under four-point static loading and monotonically increasing heating to evaluate the fire performance of the structures. The variables considered in the test included tendon configuration, cover thickness, and fire resistance rating. Four specimens were manufactured to endure fire for two hours, others were designed to last three hours. All specimens installed thermocouples at the bottom, tendon, and top locations to measure temperature change. Self-made load cells were installed on unbonded cases to measure tendon stresses and their change at jacking and fire test stages. Deflection of slabs was measured at the center of specimens using an LVDT. Test results demonstrated that bonded cases sufficiently endured two hours and three hours of fire with the minimum cover thickness specified in IBC 2018. However, unbonded cases ruptured prematurely compared to the expected fire resistance rating. Concrete spalling and delamination significantly affected test results, and other factors were also investigated to address reasons for early termination. Although the test ended earlier, the difference in fire behavior according to the tendon configuration in terms of temperature change, tendon stress change, and deflection change could be analyzed. For bonded cases, finite element analysis has been performed to assess the fire performance with varied cover thicknesses under the design fire resistance rating. In conclusion, this study effectively analyzed the fire behavior of PT concrete one-way members with different tendon configuration. Numerical analysis was performed to check the fire performance with different cover thickness and verify the fire test results. Results from this study are expected to be used as basic research data to codify or revise fire design codes.Chapter 1. Introduction 1 1.1 Introduction 1 1.1.1 Bonded and unbonded post-tensioning systems 1 1.1.2 Fire safety engineering in structures 3 1.2 Scope and objectives 5 1.3 Organization 6 Chapter 2. Review of Codes, Specifications, and Previous Studies 8 2.1 Tendon stress at nominal flexural strength (fps) 8 2.2 Structural fire safety design 10 2.2.1 Variation of material properties according to temperature 10 2.2.2 Standards for fire tests 17 2.3 Previous studies 19 2.3.1 Bailey and Ellobody (2009) 19 2.3.2 Hou et al. (2013) 24 2.4 Discussion 28 Chapter 3. Specimen Design 30 3.1 Specimen outline 30 3.1.1 Specimen dimension 30 3.1.2 Material plan 31 3.2 Tendon design 31 3.2.1 Tendon configuration 31 3.2.2 Tendon layout 32 3.3 Specimen design 33 3.4 Discussion 37 Chapter 4. Specimen Construction and Test Setup 38 4.1 Specimen construction 38 4.2 Tendon jacking 41 4.3 Material property 44 4.3.1 Strand 44 4.3.2 Reinforcing steel 45 4.3.3 Concrete 45 4.4 Test setup and instrumentation plan 47 4.4.1 Test setup 47 4.4.2 Instrumentation plan 48 4.5 Discussion 50 Chapter 5. Fire Test Results 51 5.1 Input fire scenario 51 5.2 Temperature variation 52 5.2.1 Time-temperature curves at the bottom of slab 52 5.2.2 Time-temperature curves at tendon 53 5.2.3 Time-temperature curves for reinforcing bars 55 5.3 Deflection and deflection rate variation 55 5.4 Tendon tensile force variation 59 5.5 Concrete crack propagation, spalling and delamination 61 5.5.1 Concrete crack propagation 61 5.5.2 Concrete spalling and delamination 65 5.6 Discussion 68 Chapter 6. Numerical Analysis 70 6.1 Numerical modeling 70 6.1.1 Concrete modeling 71 6.1.2 Steel modeling 73 6.2 Heat transfer analysis 75 6.2.1 Heat transfer model 75 6.2.2 Heat transfer analysis 76 6.3 Thermo-mechanical analysis 79 6.3.1 Thermo-mechanical model 79 6.3.2 Thermo-mechanical analysis: prestressing 80 6.3.3 Thermo-mechanical analysis: loading 80 6.3.4 Thermo-mechanical analysis: heating 82 6.4 Parametric study 89 6.5 Discussion 92 Chapter 7. Conclusion 93 References 96 Appendix A : Final drawings 100 Appendix B : Time-temperature curves at the bottom of slab 105 국 문 초 록 109 감사의 글 111석

Comparison of Denosumab and Zoledronic Acid in Postmenopausal Women With Osteoporosis: Bone Mineral Density (BMD) and Trabecular Bone Score (TBS)

Background: Denosumab (DEN) and zoledronic acid (ZOL) currently represent the most potent antiresorptive agents for the treatment of osteoporosis. Despite similar effects on bone resorption, these agents have distinct mechanisms of action. The objective of this study was to compare the effect of DEN and ZOL after two-year administration on bone mineral density (BMD), trabecular bone score (TBS), bone turnover markers, and persistence. Methods: A total of 585 postmenopausal women with osteoporosis who did not use osteoporosis medications were retrospectively reviewed. 290 patients were administered 60 mg DEN subcutaneously every 6 months from 2017 to 2018, and 295 patients were treated with 5 mg ZOL intravenously yearly from 2015 to 2017. BMD, TBS, and C-terminal cross-linking telopeptide of type 1 collagen (CTX) measurements were obtained at baseline and two-year after DEN injection or ZOL infusion. Results: After two-year follow-up, 188 patients in the DEN group and 183 patients in the ZOL group were compared. BMD change from baseline at two years was significantly greater in the DEN group compared with the ZOL group (P < 0.001). The changes of TBS in the DEN group were statistically significant compared with baseline (P < 0.001) and the ZOL group (P < 0.001). The DEN group led to significantly greater reduction of CTX compared with ZOL group (P = 0.041). Conclusion: In postmenopausal women with osteoporosis, DEN was associated with greater BMD increase at all measured skeletal sites, greater increase of TBS, and greater inhibition of bone remodeling compared with ZOL.ope

A Study on The Nature of The Public Sphere on Abstract Space : based upon Henri Lefebvres Theory of Space Production

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 건축학과, 2014. 2. 백진.본 연구는 앙리 르페브르의 공간 생산론에서 사용하는 추상 공간의 개념을 바탕으로 하여 현대적 추상공간의 전략에 대해서 분석하고, 도시 공간에서 나타나는 공공영역의 추상공간화 현상에 대해 살펴보는 것이 목적이다. 공간은 사회적인 목적성을 가지고 만들어지는 산물이며, 그것의 생산 방식은 시대에 따라, 문화에 따라, 목적에 따라 달라졌다. 르페브르는 이러한 공간의 특성에 주목하고 공간이 생산되는 방식에 대해 연구하였다. 그는 「공간의 생산」에서 공간을 만드는 주체가 사회임을 자각하고, 공간적 실천, 재현의 공간, 공간의 재현들로 구분하였다. 본 연구에서 중점적으로 다루는 개념인 추상 공간은 공간의 재현들로 설명할 수 있는 대표적인 공간 생산 유형으로서 재현의 공간인 전유된 공간과 대비되는 개념이다. 소비의 발달에 인해 추상 공간이 확장되고 전유할 수 있는 공간과 전유할 수 있는 것들은 점차 소멸되었다. 추상 공간의 확장 과정은 기하학과 측량기술의 발전으로 인해 공간을 계량화 하고, 상품처럼 교환가치로 나누어 판매할 수 있게 됨으로서 더욱 가속화되었다. 초기 추상 공간은 가시적으로 특정 집단의 권력을 보여주거나, 시민들을 통제하고 규합하기 위한 장치로서 설계되었다. 대표적으로는 다빈치가 설계한 캄피돌리오 광장을 비롯하여, 군사정권에서 찾아 볼 수 있는 전시 광장 등을 예로 들 수 있다. 르페브르가 다루고 있는 추상공간의 전략과 범위는 자본, 국가 권력, 소비이다. 그는 국가 권력의 과시적 표출이나, 소비적 공간의 창출, 자본에 의한 도시 구조 재편 등을 언급한다. 본 연구에서는 이들을 가시적 추상 공간, 소비적 추상공간으로 나누어 설명한다. 추상 공간의 생산전략은 시대의 흐름과 지배집단의 목적과 의도에 따라 변한다. 현대 도시의 공간들은 공공성이라는 단어로서 현대적 추상공간의 전략으로 활용한다. 공공성은 추상 공간이 아닌 전유 할 수 있는 공간을 표방하고 있지만, 공공성의 추상 공간화의 현상은 감시와 훈육, 통제의 속성을 가지고 현대적 추상공간으로서 더욱 치밀하고 정교한 방식으로 우리의 일상에 침투한다. 소비적, 가시적 추상공간처럼 가시적인 방법이 아니라 제도적, 법적, 공익적인 목적을 표방하면서 공간을 지배하고, 통제한다. 이를 통해 공간에서 발생할 수 있는 비-일상적인 혁명이나 지배체제에 반하는 사적 행위들을 사전에 통제하고 교육하는 공간으로 만들어 낸다. 이러한 현대 도시의 추상 공간들의 특성은 공간의 파편화, 공간의 위계화, 동질화로 설명된다. 어느 장소, 어느 공간에서나 찾아 볼 수 있는 기능성, 효율성 위주의 공간과 시설, 건축물들은 도시 경관을 지배하고 있으며, 진정한 공공 공간의 종말을 암시한다. 본 연구에서는 이러한 공공성 담론이 현대 도시 공간의 공공영역의 추상공간화 현상을 만들어내는 전략이라고 주장한다. 공공성은 현대 도시의 공공공간을 만들어 내는데 주효하게 작용한다. 공공성이라는 단어가 가지는 권력과 모순, 배제의 논리는 낸시 프레이저의 공공성에 대한 담론에서 찾아 볼 수 있다. 프레이저는 하버마스와 아랜트가 정의한 부르주아적 공공영역에 대해 정면으로 반박하면서 대안적 공중(counter public)의 개념을 내세웠다. 공공성을 주장하는 여론이라는 것은 여론을 형성하고 그것을 공공인 담론으로 내세워서 제도화 할 수 있는 집단들이 만들어 내는 것이며, 대부분의 사람들의 일상과 개인적인 문제들은 공공의 사건에서 배제된 채 결정된다고 설명한다. 이처럼 공공성이 가지는 배타적인 속성은 현대 도시 공공영역을 형성하는 데도 마찬가지로 작동한다. 가시적인 추상공간에서 비-가시적인 기제들이 지배하는 추상 공간을 형성하는 공공성이라는 단어는 자본가들과 행정가들의 기호에 맞게, 혹은 국가에 목적성에 맞게 공간을 재구성한다. 또한 공공성이 가지는 상품적인 가치는 소비 공간에 의해서 적극적으로 개발되었으며, 아케이드를 비롯해 백화점, 쇼핑 몰에 이르기까지 소비 공간에서의 공공공간의 내부화를 찾아 볼 수 있다. 소비공간은 공공공간이 가지고 있는 상업적 가능성에 주목하여, 도시 공간에서 부족한 쾌적하고, 안전하고, 위생적인 공공공간과 유사한 형태의 공간을 차용하고, 공공공간에서는 공간의 활성화, 효율적인 규제와 관리를 위해 소비공간의 감시 전략들을 차용한다. 두 공간들의 상호 복제는 공공영역의 추상공간화의 특징을 보여주고 있으며, 이를 통해 각각의 공간들을 요새화 한다. 요새화 된 공간에서는 공간 관리자들의 의도에 부합하지 않는 사적인 행위들은 배제되고 통제된다. 공간을 관리할 수 있는 집단들에 의해 규정된 공공적인 행위는 사적 공간은 더욱 내밀화 하게 만들고, 공적공간은 공적인 행위만이 펼쳐질 수 있는 공간으로 만든다. 이러한 현상이 나타나는 도시 공공공간에서는 이미지와 기호를 통해 공간의 성격과 공공적인 행위를 규정하고 공간에서의 적합한 행위를 판단하고, 경계를 만든다. 정해진 공적 행위가 아닌 다른 것들은 사전에 차단되거나 거부되며, 국가적 차원에서 관리 되는 공간으로 존재한다. 복합 소비 공간에서는 매개공간, 연결공간 등의 용어들을 활용하면서 건축적 공공성을 확보하는데 있어 자주 이용되는 접근성, 연계성 등의 가치를 실현하는 것처럼 보인다. 하지만 이들의 가치는 공공성이 가지는 상품적인 가치를 극대화 하여 공공공간을 내부화 한 것으로서 내부화된 공공공간에서는 어떠한 사회적인 활동과 사적 담론을 전개해 나갈 수가 없다. 이들 공간의 한계는 도시 경관을 균질화시키며, 진정한 의미에서의 도시에 대한 권리를 실현하지 못하는 공간으로 남아 있다는 것이다.따라서 르페브르가 추상 공간과 대비되는 개념으로 전개한 전유 공간의 속성과 유사한 공공성을 실현할 수 있는 도시 공공공간이 아닌, 공간에 대한 차별적인 접근성과 행동의 제약들로 비 공공적인 제어가 존재하는 또 다른 현대적 추상공간을 만들어 냄으로서 공공성이 아닌 공동체의 공간을 만들어 낸다는데 한계점이 있다.연구 흐름도 표 목차 그림 목차 및 출처 제 1장 서 론 1.1 연구의 배경 및 목적 1.2 연구의 내용 및 방법 1.3 용어의 정의 제 2장 앙리 르페브르의 추상 공간에 대한 고찰 2.1 공간 생산론에서의 추상공간 2.1.1 공간 생산의 세 가지 층위 2.1.2 추상 공간의 개념 2.1.3 추상 공간의 특징 2.2 추상 공간화의 역사 2.2.1 도시공간에서 추상공간의 확장 2.2.2 추상 공간화의 전략 2.3 소결 : 르페브르의 추상 공간화의 전략 변화와 시사점 제 3장 현대 공공영역의 추상공간화 3.1 공간 생산의 새로운 전략으로서의 공공성 3.1.1 권력화 된 공공성 3.1.2 상품화된 공공성 3.2 공공영역의 추상공간화의 개념 3.2.1 공공성의 추상공간화 3.2.2 공공성의 공동체화 3.2.3 소비 공간의 추상적 공공공간화 제 4장 공공영역의 추상공간화의 양상과 의의 4.1 공공영역의 추상공간화를 보여주는 도시 공간 4.1.1 도시 공공 공간 4.1.2 복합 소비 시설 4.2 추상공간화의 양상과 형성요소: 요새화 4.2.1 제어된 행위 4.2.2 경계성 형성 4.3 추상공간화의 양상과 형성요소: 소비공간과 공공영역의 상호복제 4.3.1 도시 풍경의 재현 4.3.2 스펙터클의 공간 4.4 공공영역의 추상공간화의 의의 4.3.1 도시 경관의 균질화 4.3.2 도시 전유 공간의 상실 제 5장 결 론 참고 문헌 그림 출처 AbstractMaste

The Treatment of Unstable Reverse Oblique Intertrochanteric Fractures with Proximal Femoral Nail (PFN)

Purpose: To investigate the results of treatment of unstable reverse oblique intertrochanteric fractures with proximal femoral nail (PFN). Materials and Methods: We reviewed the results of 16 cases of AO 31-A3.3 intertrochanteric fracture treated with PFN from September 2000 to February 2004 which could be followed up for more than six months and untill bone union. The mean age was 60.2 years old. We investigated the union time and amount of sliding of two screws (neck screw and anti-rotational hip pin) and complications such as fixation failure and nonunion. Functional results were evaluated by the Parker and Palmer mobility score and Jensen social-function score. Results: All fractures were united and the mean union time were 6.9 months. The amount of sliding of the neck screws and anti-rotational hip pin was 4.8 ㎜ and 3.8 ㎜ on average in 14 cases, respectively. Fixation failure and excessive migration of the screws occurred in two cases; One case showed so-called Z-effect of two screws (reciprocal movement of two screws) and nonunion. The other case showed proximal migration and cutout of the neck screw. There was one femoral shaft fracture at the nail tip caused by a slip. Eight cases (50%) and eleven cases(68%) were fully recovered according to parker and Palmer mobility score and Jensen social-function score, respectively. Conclusion: We consider that PFN is a suitable implant for treatment of unstable reverse oblique intertrochanteric fractures. However, the revision of implant design is recommended to prevent the excessive migration of the femoral neck screw and anti-rotational hip pin.ope

Mesenchymanl Stem Cell Based Intradiscal Gene Therapy: Therapeutic Implication in Degenerative Disc Disease

Study Design In-vitro experiments using human mesenchymal stem cells (MSCs), intervertebral disc (IVD) cells and type 5 adenovirus/transforming growth factor-β1 construct (Ad/TGF-β1). Objectives To determine the effect of MSC-based gene therapy for matrix regeneration of IVD cells. Summary of Literature Review MSCs are known to be multipotent in tissue regeneration. In degeneration of IVD, cellular replacement with genetic modification other than that of IVD cells may prove an enhanced mechanism for the regeneration of IVD cells. Materials and Methods MSCs and IVD cells were cultured and an adenovirus construct containing TGF-β1 cDNA (Ad/TGF-β1) was also produced. In the first step, the MSCs were transduced with Ad/TGF-β1, then mixed with IVD cells in various proportions and three dimensionally cultured. [methyl-3H]Thymidine and [35S]Sulfur incorporation for DNA and proteoglycan synthesis, respectively, were measured. RT-PCR was performed to assess the aggrecan and collagen types I and II mRNA expressions Results Mixed cultures of MSC and IVD cells showed relatively similar amounts of newly synthesized proteoglycan compared with cultures of IVD cells only. In mixed cultures transduced with Ad/TGF-β1, there were significant decreases in newly synthesized proteoglycan with increasing the proportions of MSCs, which was also found with the aggrecan and collagen type II mRNA expressions. However, the collagen type I mRNA expression increased with increased proportions of MSCs transduced with Ad/TGF-β1 Conclusion Cell therapy with MSCs and IVD cells provided a mechanism for cellular augmentation. However, MSC-based gene therapy coupled with IVD cells did not maintain a chondrogenic phenotype.ope

A Multi-center, Double-blind, Randomized and Comparative Clinical Study for the Safety and Analgesic Effect after four-week-treatment with NeurotropinⓇ in Patients with Low Back Pain: Compared to Aceclofenac

Study Design: A Multicenter double-blind randomized clinical study comparing Neurotropin and Aceclofenac. Objective: To evaluate the analgesic effect, efficacy and safety of Neurotropin in patients with low back pain. Summary of Literature Review: Non steroidal anti inflammatory analgesics are used as the main medical treatment in patients with low back pain. However, complications, such as gastrointestinal or cardiovascular problems, have been well documented. Neurotropin acts to recover the analgesic state arising from a decrease in pain threshold and has a completely different mechanism to that of existing anti-inflammatory and narcotic analgesics, with its action of restoring the immune system having been confirmed. Materials & Method: 376 patients with back pain were randomly divided into two groups; one group was administered Neurotropin and the other Aceclofenac. The overall improvement after 4 weeks was used as the first efficacy variable, and with the second efficacy variable the improvements in spontaneous pain, tenderness, motion pain, radiating pain, severity, pain intensity, and the overall severity and Oswestry Disability Indices were used as the evaluation criteria. To evaluate safety, the abnormal clinical response and alternations on physical examination and the clinical laboratory values were used. Results: A total of 358 patients received the experimental and comparison drugs, of which 351 were evaluated for safety. The overall improvement after 4 weeks, severity of symptoms, overall severity, and the pain intensity and Oswestry Disability Indices were decreased in both groups, but the differences between the two groups were not statistically significant. The overall decrease in the severity was greater in the Aceclofenac group, but both groups had statistically meaningful decreases after the administration of the drugs. i.e. Adverse drug reactions were less in the Neurotropin group, but these showed no significant statistical difference. Conclusions: Neurotropin and Aceclofenac are equally effective in patients with low back pain, but in terms of safety from a clinical view point Neurotropin is more reliable.ope

Lumbar Spinal Stenosis: Review Update 2022

Patients with lumbar spinal stenosis (LSS) may experience neuropathic symptoms, such as back pain, radiating pain, and neurogenic claudication. Although the long-term outcomes of both nonsurgical and surgical treatments are similar, surgery may provide shortterm benefits, including improved symptoms and lower risk of falling. Decompression is mainly used for surgical treatment, and depending on the decompression degree and associated instability, combination therapy may be given. Minimally invasive surgery has been demonstrated to produce excellent results in the treatment of LSS. Thus, an approach aimed at understanding the overall pathophysiology and treatment methods of LSS is expected to have a better therapeutic effect.ope

Tissue Engineered Intervertebral Disc by Atelocollagen Scaffolds and Growth Factors

Study Design: In vitro experimental study. Objectives: To examine the cellular proliferation, synthetic activity and phenotypical expression of intervertebral disc (IVD) cells seeded on types I and II atelocollagen scaffolds, with the stimulation of TGF-β1 and BMP-2. Summary of Literature Review: Recently, tissue engineering is regarded as a new experimental technique for the biological treatment of degenerative IVD diseases, and has been highlighted as a promising technique for the regeneration of tissues and organs in the human body. Research on cell transplantation in artificial scaffolds has provided that the conditions for tissue engineering have to be equilibrated, including the cell viability and proliferation, maintenance of characteristic phenotype, suitable scaffolds in organisms and biologically stimulated growth factor. Material and Method: Lumbar IVD cells were harvested from 10 New Zealand white rabbits, with the nucleus pulposus cells isolated by sequential enzymatic digestion. Each of 1% types I and II atelocollagen dispersions were poured into a 96-well plate (diameter 5 mm), frozen at -70℃, and then lyophilized at -50℃. Fabricated porous collagen matrices were made using the cross-linking method. Cell suspensions were imbibed by surface tension into a scaffold consisting of atelocollagen. The cell cultured scaffolds were then treated with TGF-β1 (10 ng/ml) or BMP-2 (100 ng/ml) or both. After 1 and 2 week culture periods, the DNA synthesis was measured by [3H] thymidine incorporation, and newly synthesized proteoglycan by incorporation of [35S] sulphate. Reverse transcription-polymerase chain reactions for the mRNA expressions of type I and II collagen, aggrecan and osteocalcin were performed. The inner morphology of the scaffolds was determined by scanning electron microscopy (SEM). Results: The IVD cultures in collagen type II with TGF-β1 demonstrated an increase in proteoglycan synthesis and up regulation of aggrecan and types I and II collagen mRNA expressions compared to the control. IVD cultures in the type I atelocollagen scaffold with growth factors exhibited an increase in DNA synthesis and up regulation of the type II atelocollagen mRNA expression. With all combinations of growth factor, the IVD cultures in types I and II atelocollagen scaffolds showed no up regulation of the osteocalcin mRNA expression. Furthermore, there was no synergistic effect of TGF-β1 and BMP-2 in the matrix synthesis or for the mRNA expression of the matrix components. Conclusions: Nucleus pulposus cells from rabbit were viable in atelocollagen types I and II atelocollagen scaffolds. The type I atelocollagen scaffold was suitable for cell proliferation, but the type II atelocollagen scaffold was more suitable for extracellular matrix synthesis. The IVD cells in both scaffolds were biologically responsive to growth factors. Taken together, nucleus pulposus cells in atelocollagen scaffolds, with anabolic growth factors, provide a mechanism for tissue engineering of IVD cells.ope

A Comparative Analysis of Bi-Portal Endoscopic Spine Surgery and Unilateral Laminotomy for Bilateral Decompression in Multilevel Lumbar Stenosis Patients

The clinical and radiological results before and after surgery were compared and analyzed for patients with multilevel lumbar stenosis who underwent bi-portal endoscopic spine surgery (BESS) and microscopic unilateral laminotomy for bilateral decompression (ULBD). We retrospectively identified 47 and 49 patients who underwent BESS and microscopic ULBD, respectively, who were diagnosed with multi-level lumbar stenosis. Clinical outcomes were evaluated using the visual analog scale score for both back and leg pain, and medication (pregabalin) use and Oswestry Disability Index (ODI) scores for overall treatment outcomes were used pre-operatively and at the final follow-up. Radiological outcomes were evaluated as the percentage of dura expansion volume, and percentage preservation of both facets and both lateral recess angles. The follow-up period of patients was about 17.04 months in the BESS group and about 16.90 months in the microscopic ULBD group. The back and leg visual analog scale (VAS) scores and average pregabalin use decreased more significantly in the BESS group than in the microscopic ULBD group (each p-value 0.0443, <0.001, 0.0378). All radiological outcomes were significantly higher in the BESS group than in the ULBD group. The change in ODI in two-level spinal stenosis showed a significantly higher value in the BESS group compared to the microscopic ULBD group (p-value 0.0335). Multilevel decompression with the BESS technique in multiple spinal stenosis is an adequate technique as it shows better clinical and radiological results than microscopic ULBD during a short-term follow-up period.ope

(The) effects of synovial fluid of lumbar facet joint on hypertrophy and ossification of ligamentum flavum

의학과/박사[한글]요추 척추관 협착증에서 흔히 동반하는 후관절의 퇴행성 변화가 황색인대의 변화와 관계 있는지 방사선학적으로 알아보고, 시험관내에서 분리 배양한 황색인대 세포를 요추 척추관 협착증 환자의 후관절에서 얻은 활액막액으로 자극하였을 때, 후관절의 활액막액이 황색인대 세포의 증식, 교원질 생성 및 골형성에 어떤 영향을 끼치는 지에 대하여 알아보고자 하였다.60세에서 70세 사이의 요추부 통증으로 척추 자기공명 영상검사를 시행한 80명의 환자에서 제4-5요추 후관절의 퇴행성 변화 정도와 추간판의 퇴행성 변화 정도, 추간판의 높이, 황색인대의 두께를 측정하여 그 연관성을 비교 분석하였다. 또한 요추 척추관 협착증 환자의 수술 시 얻은 황색인대와 후관절의 활액막액을 배양하였다. 활액막 상층액을 처리하여 황색인대 세포를 배양한 실험군과, 처리하지 않은 대조군으로 나누어 실험하였다. 세포의 대사 활성 및 생존력을 확인하기 위해 alamarblue assay를 실시하였고, 골형성 관련 유전자 및 osteocalcin, 그리고 교원질 유전자의 변화를 확인하고자 RT-PCR을 통하여 분석하였다. 골형성 능력을 알아보기 위해alkaline phosphatase 염색을 실시하였고, western blot을 이용하여 osteocalcin 단백질 발현 정도를 알아보았다.방사선학적으로 후관절의 퇴행변화가 심할수록 척추 황색인대의 두께가 증가됨을 알 수 있었다. (p<0.05)Aalamarblue assay를 한 결과, 황색인대 세포에 활액막액이 무독성인 것을 확인하였으며, 실험군에서 골형성 전사인자인 Dlx5, Runx2, 그리고 osterix의 mRNA발현이 대조군에 비해 유의하게 증가하였으며, osteocalcin과 교원질의 mRNA의 발현 역시 급격한 증가를 보였고, alkaline phosphatase 염색을 통해 골화가 진행되는 것을 확인할 수 있었고 western blot을 통해 골형성 표지자인 osteocalcin 단백질의 발현이 증가함을 알 수 있었다.즉 척추 후관절의 퇴행성 변화가 심할수록 척추 황색인대가 비대해지는 것을 방사선학적으로 알 수 있었으며, 요추 척추관 협착증 환자로부터 추출한 요추 후관절의 활액막 상층액은 황색인대 세포의 증식 및 골형성 인자 발현과 교원질 발현을 증가시켰다. 따라서 척추 후관절의 퇴행 변화는 황색인대의 비후 및 골화에 중요한 영향을 끼치는 것으로 생각된다. [영문]Hypertrophy or ossification of ligamentum flavum is caused by genetics, aging, repetitive stretching, and various local factors including cytokines. It is well known that degenerative facet joint synovium spontaneously produces inflammatory cytokines and catabolic enzymes like knee joint. Therefore degenerated facet joint synovial fluid might render important mechanism of hypertrophy and ossification of ligamentum flavum, which is one of pathomechanisms of spinal stenosis. Our study was performed to evaluate the effect of degenerated facet joint synovial fluid on ligamentum flavum cells radiographically and biochemically and to identify the role of degenerated facet joint synovial fluid in the pathogenesis of ligamentum flavum hypertrophy and ossification.Magnetic resonance images of lumbar spine in eighty patients with seventh decade who had lower back pain, were reviewed to check correlation between the degree of facet joint degeneration and ligamentum flavum hypertrophy and the grade of disc degeneration and disc height.Interlaminar portion of the ligamentum flavum and synovial fluid of degenerated facet joint were collected during surgical procedures with spinal stenosis. Ligamentum flavum cells were cultured. For comparable study, specimens were divided into two groups. In experimental group(30), synovial supernatant was added to ligamentum flavum cells. In the control group(30), only ligamentum flavum cells were used. Cytotoxicity was analyzed by alamarblue assay. The mRNA expression of Dlx5, Runx2, Osterix, osteocalcin were calculated via RT-PCR. The mRNA expression of type I, III, V and XI collagen were performed by RT-PCR and measured with densitometry. Alkaline phosphatase stain for biochemical assay and western blotting for osteocalcin protein expression were performed.Radiographically, the facet joint degeneration was positively correlated with the thickness of ligamentum flavum. Biochemically, there was no cytotoxicity in LF cells treated with facet joint synovial supernatants. There were significant increase in mRNA expression of Dlx5, Runx2, osterix, osteocalcin, type I, III, V and XI collagen in ligamentum flavum cultures with synovial supernatant. LF cell culture with synovial supernatant demonstrated strong positive stains for alkaline phosphatase and increased expression of osteocalcin protein compared with the control group. Degenerated facet joint synovial fluid might provide an important pathomechanisms in hypertrophy and ossification of the ligamentum flavum. Degenerated facet joint synovial fluid can influence ligamentum flavum via inflammatory cytokines and cause hypertrophy and ossification of the ligamentum flavum, making spinal stenosis.ope