based on mechanical experiments of 3D-printed metal specimens

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 의과대학 의학과, 2022.2. 김한수.Introduction: Limb salvage surgery is a mainstay of treatment for bone sarcoma. Due to its random anatomical location, size, and shape, bone sarcoma leaves different bone defects in each patient after tumor resection. Recently, limb salvage surgery using a 3D-printed custom-made Ti-6Al-4V implant has been reported with promising short-term surgical results in orthopedic oncology. However, experimental evidence of the 3D-printed implant’s performance and custom-made design efficacy is lacking. After successfully performing a tensile test as a basic test on the Ti-6Al-4V, it became possible to evaluate the performance of other 3D-printed implants that are designed differently each time by using computer-aided analysis of the data obtained from the preceding basic tests. Research Method: The fracture analysis of an implant in a patient who experienced implant failure was conducted with a metal tensile test and computer simulation using a multi-step procedure. First, a tensile specimen was fabricated using an electron beam 3D printer under the same conditions as for producing an implant. Tensile specimens were fabricated with a solid body structure and a mesh structure. Next, tensile tests were performed on these structures to obtain the physical properties of the 3D printed Ti-6Al-4V metal. The fracture surfaces of the implant and 3D-printed tensile specimens were then examined with a scanning electron microscope. Finally, the structure and performance of the implant were analyzed through finite element analysis using this data. Result: As a result of the 3D-printed Ti-6Al-4V specimen experiment, the mesh structure showed a yield strength of 33-54 MPa, and the rigid structure showed a yield strength of 976-1000 MPa. In particular, the elongation of the mesh structure was less than 1%, indicating that it was brittle. In the fracture analysis of the implant and tensile specimens, unmelted metal powders were commonly observed. Following computer simulation of implant performance using the preceding experimental data in a patient-specific human model, a weakness in the upper part of the implant was identified in the normal, fast gait condition. Conclusion: Mechanical properties of Ti6Al4V fabricated by the EBM 3D printer was sufficient for orthopedic implants, compared to those by traditional fabrication. The results of the implant performance analysis using the preceding experimental data and computer simulation predicted the implant fracture site and fracture conditions well. To generalize and simplify analysis of the computer-aided engineering including a human body simulation and FEA, the method needs to be validated with various implants in the future.서론: 사지 구제술로 통칭되는 수술은 골종양 치료에서 가장 핵심적인 과정이다. 골종양은 그 형태와 위치, 그리고 크기의 다양성으로 인하여 사지 구제술을 위한 종양 절제 후 환자마다 매우 다른 양상의 골결손이 남는다. 최근 정형외과 종양학에서 3D 프린팅 방법으로 제작한 환자 맞춤형 Ti-6Al-4V 재질의 임플란트를 사지 구제술에 사용한 후, 단기 추시에서 우수한 결과를 보였다는 연구가 보고되고 있다. 그러나 3D 프린팅 임플란트와 환자 맞춤형 디자인에 대한 실험적인 증거는 부족한 실정이다. 3D 프린팅이라는 새로운 방식으로 출력되는 임플란트의 성능 평가를 위하여, 생산된 금속체에 대해 기초실험으로서 인장 실험이 선행되어야 한다. 이로부터 얻은 데이터를 활용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하면, 환자 맞춤형 디자인 임플란트의 구조를 평가할 수 있다. 연구방법: 임플란트 파손을 경험한 실제 환자의 임플란트의 파손 분석을 금속 인장시험과 이를 활용한 컴퓨터 시뮬레이션으로 진행하였다. 먼저, 임플란트를 생산하는 것과 같은 조건으로 전자빔방식의 3D 프린터를 활용하여 인장 시편을 제작하였다. 인장 시편은 강체구조와 메쉬구조로 각각 제작하였으며, 이에 대한 인장시험을 수행하여 3D 프린팅된 금속체에 대한 물성치를 획득하였다. 아울러, 임플란트의 파손면과 3D 프린팅 인장시편의 파단면을 전자현미경으로 비교분석하였다. 이 데이터를 활용한 유한요소분석법을 통하여 임플란트의 구조와 성능을 분석하였다. 결과: 3D 프린팅된 Ti-6Al-4V 시편의 실험 결과 메쉬구조는 33-54 MPa, 강체구조는 976-1000 MPa의 항복강도를 보였다. 특히 메쉬구조에서는 연신률이 1% 미만으로 취성에 취약함을 보였다. 임플란트와 인장시편의 파단면 분석에서는 공통적으로 덜 용융된 금속파우더가 관찰되었다. 실험데이터를 대입한 인체모사구조를 통한 컴퓨터 시뮬레이션 임플란트 성능분석에서는 정상보행 조건에서 임플란트 상부의 취약점을 지적하였다. 결론: 전자빔 방식의 3D 프린터로 생산한 Ti6Al4V 금속의 물리적 성질은 전통적인 방식으로 생산한 것과 비교하여 정형외과 임플란트를 제작하기에 충분한 것으로 평가되었다. 선행 실험데이터를 대입한 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 임플란트 성능 분석 결과는 임플란트 파단과 파단되는 상황을 잘 예측하였다. 본 연구에서 사용한 컴퓨터 시뮬레이션 기법을 통한 임플란트 성능 분석법을 일반화하고 간소화하기 위하여, 향후 다양한 임플란트에 본 방법론을 적용해 볼 필요가 있다.Table of Contents Chapter 1. Introduction 1 Chapter 2. Body 4 Chapter 3. Conclusion 23 Bibliography 24 Abstract in Korean 32박

Analysis of impact of the principle of cost sharing of the causer on public conflict : the case study of underground-cultural properties at Poongnap-Claycastle in Seoul

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 행정학과(정책학전공), 2011.2. 김준기.Maste

The Frequency width for the resonance excitation in the dynamical casimir effect

Thesis (master`s)--서울대학교 대학원 :과학교육과 물리전공,1999.Maste

경골의 골섬유성 이형성증

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 의학과, 2017. 2. 김한수.Introduction: Osteofibrous dysplasia (OFD) is a benign fibro-osseous lesion that occurs in childhood. OFD almost exclusively affects the tibia with or without fibular involvement. Studies to date have shown that the natural history of this tumor is unclear due to its rarity. Several authors have reported that both curettage and localized subperiosteal excision carry the risk of recurrence. However, few published series have provided detailed rationale for when and how surgical intervention must be chosen. Furthermore, pathologic fracture, one of the important factors that troubles patients and leads surgeons to consider surgical intervention, has not been described in previous studies. Our study of a large patient group reports on the behavior and postoperative recurrence of OFD. Materials and Methods: We reviewed the medical records of 55 patients who were diagnosed with OFD of the tibia and showed typical features of this tumor. The patients presentation, disease course, history of pathologic fracture, typical radiographic features, surgical treatment history, and surgical results were investigated. Results: The longitudinal OFD lesion size peaks at a mean 13.3 years of age with a mean maximum proportionate size of 0.33. These lesions in 92% of the patients spontaneously presented with a stable disease course, while those in the other 8% continued increasing. There were no significant predictive factors of disease course. Among surgically treated lesions, we noted a higher rate of recurrence after curettage than after excision (p < 0.001). Patients who underwent curettage and suffered recurrence were significantly younger than those who did not (p = 0.01). Conclusions: Our data suggest that observation can be the primary form of treatment for patients with OFD and that the disease would stop advancing with time. If surgery is necessary due to severe morbidity, we recommend wide resection rather than curettage to prevent recurrence, especially for younger patients.Introduction 1 Materials and Methods 3 Results 7 Discussion 16 References 21 Abstract in Korean 24Maste

구강악안면교정수술에서의 적외선 포인트 마커를 이용한 악골 위치 변화의 계측 및 계산 방법 연구

학위논문(석사) --서울대학교 치의학대학원 :치의학과,2010.2.Maste

무치악 환자를 위한 파노라마방사선영상 개선 방법의 평가

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 치의과학과, 2014. 2. 허민석.1. 목 적 본 연구의 목적은 파노라마방사선촬영 시 환자의 위치 재현성을 평가하고, 새롭게 디자인된 무치악 환자용 교합제를 이용하여 촬영한 파노라마방사선영상의 화질을 평가하는 것이다. 2. 재료 및 방법 재현성 검사를 위해 유치악 그룹은 파노라마방사선사진을 3회 이상 촬영한 유치악 환자 30명으로 구성되었고, 무치악 그룹은 파노라마방사선사진을 3회 이상 촬영한 30명의 전치부 무치악 환자로 구성되었다. 본 연구에서 채택한 해부학적 구조물 사이의 길이와 각도를 파노라마방사선영상에서 측정하였으며, 급내상관계수 및 변동계수를 구하여 재현성 (reproducibility)을 평가하였다. 새로 개발한 무치악 교합제를 이용하여 촬영한 파노라마방사선영상의 화질을 평가하기 위하여, 기존의 턱받침 기구로 파노라마방사선영상을 1회 이상 촬영한 30명 환자의 턱받침 그룹과, 새로운 무치악 환자용 교합제를 이용하여 1회 이상 촬영한 30명 환자의 교합제 그룹으로 구성하였다. 턱받침 기구와 무치악 환자용 교합제를 이용하여 촬영한 파노라마방사선영상의 화질은 영상화질평가표를 이용하여 평가하였다. 3. 결 과 급내상관계수에 따르면 유치악 그룹과 무치악 환자 그룹에서 신뢰도가 하악지, 하악각에서 하악과두, 관골 부분보다 더 좋게 나타났다. 유치악 그룹에서는 하악지 부분과 하악각 부분이 하악과두 부분과 관골부분보다 변동계수의 평균이 통계적으로 유의하게 작은 값을 보였으며 무치악 그룹에서는 하악각 부분이 관골 부분보다 유의하게 작은 변동계수의 평균값을 보였다. 위 두 그룹을 비교하면 무치악 그룹의 모든 급내상관계수가 유치악 그룹보다 낮게 나타났고 무치악 그룹의 하악지 부분, 관골 부분, 왼쪽 과두 경사각 그리고 좌우 하악지 비율에서 유치악 보다 유의하게 높은 변동계수의 평균값을 보였다. 교합제 그룹의 영상 화질 평가표 평균 점수들은 모든 항목에서 턱받침 그룹보다 더 높은 점수를 보였으며 특정 항목에서는 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p<0.05). 4. 결 론 전치부 무치악 환자의 파노라마방사선촬영 시 새로 고안한 교합제를 이용하여 촬영한 영상이 기존의 턱받침을 이용하여 촬영한 영상보다 재현성과 임상적 화질이 모두 우수하였다. 따라서 전치부 무치악 환자용 교합제는 파노라마방사선촬영 시 유용하게 사용될 수 있다. …………………………………… 주요어 : 재현성, 신뢰도, 파노라마방사선영상, 영상평가Purpose: The aim of this study was to evaluate the reproducibility of panoramic radiographs, and to assess the image quality of panoramic radiographs taken with a specially designed new bite block for edentulous patients. Materials and Methods: First, the reproducibility of panoramic radiographs was evaluated using the panoramic radiographs acquired from 30 anterior dentulous patients (dentulous group) and 30 anterior edentulous patients using chin-support devices to take panoramic radiograph (edentulous group), respectively, who had taken 3 or more panoramic radiographs. The widths and angles between the designated landmarks were measured on the panoramic radiographs, and the reproducibility was evaluated using intraclass correlation coefficient (ICC) and the coefficient of variation. Second, the usefulness of the new developed bite block for edentulous patients was evaluated using the panoramic radiographs acquired from 30 edentulous patients who had taken the radiographs with the conventional chin-support device (chin-support group) and 30 edentulous patients with the new bite block (bite block group), respectively. The image quality was compared between the panoramic radiographs taken by the chin support device and the new bite block using an image quality evaluation chart. Results: In the dentulous group and the edentulous group using the chin-support device, the ICCs of the mandibular ramus and mandibular angle areas were higher than condylar head and zygomatic areas. The mandibular ramus and mandibular angle areas showed statistically lower coefficient of variation means than the condylar head and zygomatic areas in the dentulous group, and the mandibular angle area showed significantly lower coefficient of variation mean than the zygomatic area in the edentulous group. In comparing the two groups, each ICC of the edentulous group were lower than that of the dentulous group, and the coefficient of variation means of the mandibular ramus area, zygomatic area, left condylar inclination and ramus ratio between right and left in the edentulous group were significantly higher than those in the dentulous group. The image evaluation chart mean scores of the bite block group were equal or higher in all items than those of the chin-support group and the mean scores of the bite block group were higher in some items with significant differences compared to those of the chin-support group. Conclusion: Biting positioning provided better positioning reproducibility and image quality than chin-support positioning in taking panoramic radiograph. Therefore, using the new bite block for anterior edentulous patients can be advantageous. ……………………………………… Key Word: Reproducibility, Reliability, Panoramic radiography, Image evaluation.Abstract List of tables List of Figures Ⅰ. Introduction ----------------------------- 1 Ⅱ. Background ----------------------------- 3 1) Conventional panoramic radiography for edentulous patients ----------------------------- 3 2) Reproducibility of panoramic radiography ------------------------------ 9 3) Image quality evaluation ---------------------------- 10 Ⅲ. Preceding work for the present study --------------------------- 11 Ⅳ. Materials and Methods --------------------------- 15 1) Materials --------------------------- 15 2) Reproducibility evaluation --------------------------- 15 3) Image quality assessment --------------------------- 20 4) Statistical analysis --------------------------- 22 Ⅴ. Results --------------------------- 23 1) Reproducibility evaluation --------------------------- 23 2) Image quality assessment --------------------------- 31 Ⅵ. Discussion --------------------------- 34 Ⅶ. Conclusion --------------------------- 39 Reference 요약(국문초록)Docto

APPARATUS AND METHOD FOR EVALUATING FATIQUE LIFE IN A SUPPORTING STRUCTURE OF A WIND TURBINE

본 발명은 계측이 용이한 지지구조물의 임의의 계측지점에서 정적응답과 동적응답을 계측하여 이를 이용하 여 계측하고자 하는 목표 지점 즉, 응력 집중부에서의 응력 및 피로수명을 평가하는 풍력터빈 기초의 피로 수명 평가 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 풍력터빈의 지지구조물에서의 피로수명을 평가 하는 장치는 지지구조물에 장착되어 가속도를 계측하도록 구성된 가속도계 지지구조물에 장착되어 변형률 을 측정하도록 구성된 변형률계 지지구조물에 장착되어 경사도를 측정하도록 구성된 경사계 풍력터빈의 설계도면을 이용하여 수치 해석 모델을 구성하고, 가속도계, 변형률계 및 경사계로부터 계측된 결과를 이 용하여 수치해석 모델을 개선하며, 개선된 수치 해석 모델을 이용하여 계측 지점에서의 응답값과 목표지점 에서의 변형률 사이의 관계식을 구성하며, 목표지점에서의 변형률을 이용하여 응력값을 획득하며, 이 획득 된 응력값을 이용하여 잔존 피로 수명을 평가하도록 구성된 제어수단 및 제어수단으로부터 출력되는 표 시 제어 신호를 입력받아 디스플레이하도록 구성된 표시부를 포함한다

분절화 기법을 이용한 대형 유연 구조물의 영상 기반 변위 측정 방법

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 건설및환경공학과, 2009. 8., [ vi, 51 p. ]The horizontal relative displacement of high-rise building structures is the major indicator to the structural safety. It is, however, difficult to directly measure the displacement of flexible high-rise buildings. In this paper, a real-time displacement measurement method for high-rise buildings is presented by means of successive estimation of relative displacement and rotational angle using a multi-channel digital image processing technique. First, two Cameras are installed on ground level aiming at two targets at different floors respectively. At the close target location, additional two Cameras are installed and one of them is aiming the target which is directed by the first Camera, and the other Camera is aiming another target located at higher location than the previous two targets. Since the same target is observed with two Cameras at different floors, the rotational angle at the Camera location in-between can be calculated based on the redundant displacement value together with the information on distances from each Camera to the target. After estimating the rotational angle, the relative displacement measured by each Camera can be reconstructed to global displacement. By using this two-Camera based subsystem in series, the global horizontal displacement at the top floor can be finally obtained. To experimentally verify the effectiveness of the proposed method, several sets of targets and Cameras are installed on a full-scale five-story building frame structure, and a series of the experimental tests are conducted한국과학기술원 : 건설및환경공학과

Displacement Estimation of a Jacket-type Offshore Structure using Acceleration and Angular Responses

기존의 에너지원, 식량자원의 대안으로 친환경 해양 자원이 각광받고 있으며, 이에 따라 해양구조물에 대한 수요가 증가하고 있다. 해양구조물은 육지의 구조물과 달리 해류에 의한 하중, 염분에 의한 부식, 바람 등의 환경적 요인에 노출되어 있으며, 해양에 위치한 특성 상 구조물의 유지관리가 쉽지 않다. 특히 조류발전소는 유속이 빠른 곳에 위치하므로, 조류에 의한 강한 하중을 반복적으로 받게 되며 이로 인해 발생하는 손상 및 안정성을 고려해야 한다. 해양구조물의 건전성 평가를 위해 변위정보는 매우 중요한 역할을 하며, 구조물 설계를 확인하는 목적으로도 유용하게 사용된다. 그러나 대부분의 변위 측정장비는 고정점을 필요로 하는데, 해상에 설치되는 해양구조물의 특성 상 그러한 고정점을 찾기 어려운 경우가 많아, LVDT, 레이저 변위계 등 기존의 변위 측정기법을 사용하는데 어려움이 따른다. 본 연구에서는 재킷식 해양구조물의 가속도, 경사 응답을 이용한 변위추정기법을 제안한다. 기존의 변위측정법과 달리 고정점을 필요로 하지 않아, 해양구조물의 변위 측정에 적합하다. 울돌목 조류발전소 수치모델을 이용하여 가속도와 경사 응답을 만들고, 제안한 기법을 이용하여 변위를 추정하였다. 수치모델에서 얻은 정확한 변위 응답과 추정변위를 비교하여 제안기법의 성능을 검증하였다. 위치한 특성 상 구조물의 유지관리가 쉽지 않다. 특히 조류발전소는 유속이 빠른 곳에 위치하므로, 조류에 의한 강한 하중을 반복적으로 받게 되며 이로 인해 발생하는 손상 및 안정성을 고려해야 한다. 해양구조물의 건전성 평가를 위해 변위정보는 매우 중요한 역할을 하며, 구조물 설계를 확인하는 목적으로도 유용하게 사용된다. 그러나 대부분의 변위 측정장비는 고정점을 필요로 하는데, 해상에 설치되는 해양구조물의 특성 상 그러한 고정점을 찾기 어려운 경우가 많아, LVDT, 레이저 변위계 등 기존의 변위 측정기법을 사용하는데 어려움이 따른다. 본 연구에서는 재킷식 해양구조물의 가속도, 경사 응답을 이용한 변위추정기법을 제안한다. 기존의 변위측정법과 달리 고정점을 필요로 하지 않아, 해양구조물의 변위 측정에 적합하다. 울돌목 조류발전소 수치모델을 이용하여 가속도와 경사 응답을 만들고, 제안한 기법을 이용하여 변위를 추정하였다. 수치모델에서 얻은 정확한 변위 응답과 추정변위를 비교하여 제안기법의 성능을 검증하였다.2