골수강내 금속정의 형태에 대한 생역학적 비교분석 : 3차원적 유한요소 해석

Abstract

[한글]

대퇴골 간부 골절은 엇물림 나사를 이용한 골수강내 금속고정술이 보편화 됨에 따라 골간부의 어느 부분이던지 분쇄상이 심할때라도 폐쇄적으로 골수강내 고정술을 시행하여 만족할 만한 결과를 얻고 있다. 골수강내 고정금속은 골절된 대퇴골의 내부 부목 역활을 하며 또한 조기 체증 부하시 하증 공유 역활을 하므로서 금속정 자체의 고유한 생역학적 특성-즉 유연성, 고정 효과 밀 강도를 가지고, 응력에 잘 견디어야 한다. 저자는 금속정의 모양에 따른 차이주에서 유연성을 얻기 위해서 만든 (1)홈이 금속정의 전방에 있을때와 후방에 있을때의 생역학적 응력의 변화와 (2)골절부에 얼마만한 하중의 공유가 일어나는가를 알고자 본 연구를 하였다. 응력의 해석 방법은 실험적 방법이 아닌 해석적 방법중 컴퓨터 엔지니어링 분야에서 많이 이용되는 유한요소 해석법을 사용하였으며 그 결과는 다음과 갈았다.

1. 골수강내 고정금속정의 홈은 없는 경우가 있는 경우보다 상대적으로 비교적 낮은 응력을 보였으며 그 차이는 염전력에서 제일 현저 하였다. 그러나 압축, 굽힘력에 대해서는 그 차이가 별로 크지 않았다. 이는 금속정의 항복점을 고려해 볼때 별 의미가 없는 것으

로 사료 되었다.

2. 골수강내 고정금속정의 홈은 전방에 있거나, 후방에 있을때의 응력 분포에 별 차이가 없었으며, 이는 대퇴골의 골절부에 삽입 시킨 상태에서도 같은 결과를 보여 주었다.

3. 대퇴골 골절 모델에 골수강내 고정 금속정 모델을 삽입하여 골절부에 부하되는 하중의 비율을 계산 한 결과 약 64%의 하중이 골절부에 부하 됨을 보여 주었다.

이상의 결과로 보아 이상적인 내고정 금속 골수정은 홈이 있는것이 좋으며, 그 흠은 금속정의 전방, 후방 어느곳에 위치하여도 그 강도에는 큰 차이가 없고, 금속정으로 대퇴골의 골절부를 내고정 할시 골절부에 미치는 하중의 공유는 약 64%에 달함을 알 수 있다.

[영문]

In the treatment of femoral shaft fracture, closed interlocking medullary nailing became popular treatment modality recently even in the case of severly comminuted fracture including bone loss and any site in the femoral shaft, Intramedullary nail acts as a internal splint of the fractured shaft and have load sharing effect in contrast the plate fixation. So it should have proper biomechanical property-that is flexible for ease nailing and good contact, rigid and well tolerable to stress. In this particular study, we did stress analysis of differences between anteriorly placed slot and posteriorly placed slot. Slot of the nail make the nail more flexible and more tight fitting. The purpose of this study is to evaluate biomechanical stress changes according to the position of the slot of the nail and the amount of load sharing at the fracture site. The method of study was based on

the analysis of experimental nail model using finite element method which commonly used in computer aided engineering.

The results were (1)The stress distribution is relatively low in the absence of slot and the difference is more clear in torsional force. But not significant differences in applying the axial loading and bending moment.

It seemed to be negligible the difference of rigidity-the benefit of no slotas considering the yield strength of nail. (2)There is no differences in stress distribution between the anteriorly placed slot and posteriorly placed slot. Same findings are resulted on femn-nail-blot model. (3) We calcaulate the proportion of the load sharing on fracture site in femur-nail-bolt model, the result was about 64%.

In conclusion, ideal intramedullary nail has slot and it is not the significant problem whether the slot is placed on anterior side or posterior side of nail.