Biomechanical effect of soft tissues in spinal musculoskeletal dynamics

Abstract

척추(Vertebra)는 인체를 구성하는 많은 구조 중에 하중을 많이 받는 부분 중에 하나이다. 그 중에서도 척추와 골반 사이에 요추(Lumbar spine)는 많은 하중이 가해지는 부분으로써 질병을 유발할 가능성이 높다. 그리하여 척추의 움직임에 따른 내부 하중에 대한 정량적 예측을 하기 위하여 척추 움직임에 대한 작동 메커니즘을 이해하려는 연구들이 많이 있었다. 그 중에서도 다양한 케이스에 대해 예측하기 위하여 유한요소해석(FEM)을 통한 연구가 많았다. 하지만 그 연구들은 인체의 등 움직임에 대한 해석에 있어 척추 뼈와 디스크, 인대 만을 포함한 연구에서 그치는 경우가 대부분이었다. 인체 등 움직임 메커니즘에서 뼈와 디스크 인대와 여기에 연조직(근육, 지방, 표피)의 요인도 무시할 수 없고, 그리한다면 실제 경우와 오차가 생길 수 밖에 없게 된다. 척추 해석을 실제 의료목적으로 사용하기 위해서는 이러한 오차가 큰 문제가 될 수가 있기에 더욱더 실제와 같은 조건의 유한요소해석의 필요성은 크다. 따라서 본 연구는 척추 모델을 생성하여 기존 뼈, 디스크, 인대를 포함한 부분의 해석을 기존 연구와 비교하고, 여기에 연조직 조건들을 추가하여 기존 연구들과 비교하였다. 이를 위해 CT 영상을 기반으로 요추, 디스크, 인대, 근육, 지방, 표피를 포함한 척추 근골격계 유한요소 모델을 구성하였다. 그리고 척추의 변형에 따른 디스크 내부 압력 변화(IDP)와 각 뼈의 회전각도(IVR)를 비교하여, 척추 근골격계에서 각 요인들이 어떤 영향을 끼치는지 연구 하였다.