조기 발현형 소아 측만증 치료를 위한 성장형 금속봉과 일반 금속봉의 역학적 강도 비교 (Comparison of Mechanical Property of Conventional Rods versus Growing Rods for Pediatric Early Onset Scoliosis)

서지정보

· 발행기관 : 대한척추외과학회
· 수록지 정보 : 대한척추외과학회지 / 17권 / 4호 / 177 ~ 183페이지
· 저자명 : 김진영, 문은수, 정현수, 이승주, 김학선

초록

연구계획: 역학적 연구연구목적: 본 연구는 새로이 개발된 성장형 금속봉의 임상적 적용을 위해 역학적인 성질을 시험하고자 한다.
선행 문헌의 요약: 본 연구는 조기 발현형 소아 척추 측만증 환자의 치료를 위해 새로이 개발된 성장형 금속봉의 임상적 적용을 앞서 역학적인 성질을시험하고자 한 것으로서 일반 금속봉에 대하여 성장형 금속봉의 압박 시 항복하중과 최종하중은 높았으며, 신전 시 최종하중도 비슷하였고, 염전 시 항복하중과 최종하중에서는 일반형보다 강도가 작았으나 그 차이가 적어 결과적으로 두 금속봉 간의 역학적 강도에는 큰 차이가 없는 것으로 생각된다.
대상 및 방법: 수술로 고정한 후 신장이 가능하도록 고안된 지름 6.0 mm의 성장형 금속봉과 일반 금속봉을 국제 인정기준의 역학적 검사(The American Society for Testing Materials = ASTM, F1717-04)에 알맞게 제작된 폴리에틸렌 블록에 근위부, 원위부에 각 2개의 척추 경 나사못으로 고정하였다. 성장형 금속봉을 5cm 신장시킨 후 일반 금속봉과 같은 길이로 하여 정적 시험을 통하여 압박, 신전 및 염전의 항복하중, 최종하중을 조사하였고, 성장형 금속봉을 2.5cm 신장 후 압박 시험 후 항복하중의 25%로 피로 시험을 진행하였다. 역학적 시험은 각기 다른 금속봉과 폴리에틸렌 블록으로 각 7회 실시하여 그 평균과 표준편차를 구하였다.
결과: 정적 시험에서 압박 시 항복하중은 성장형이 845.2±18.2(N), 일반형이 812.9±29.9(N), 최종하중은 성장형이 961.9±31.1(N), 일반형이 914.9±25.6(N)이었다. 압박에 대한 항복하중과 최종하중은 성장형이 일반형에 비해 통계적으로 의미 있게 높은 값을 보였다(p<0.05). 신전 시 최종하중은 성장형이 3281.7±41.5(N), 일반형이 3678.5±447.9(N)이었다. 최종하중은 성장형과 일반형 사이에 통계적으로 의미 있는 차이를 보이지 않았다(p>0.05).
염전 시 항복하중은 성장형이 11.56±0.59(Nm), 일반형이 12.46±0.71(Nm)이고 최종하중은 성장형이 16.97±0.94(Nm), 일반형이 17.42±2.66(Nm)이었다. 항복하중과 최종하중은 성장형에 비해 일반형에서 통계적으로 의미 있게 높은 값을 보였다(p<0.05). 피로 시험에서는 기기의 손상이 없었다.
결론: 일반 금속봉에 대하여 성장형 금속봉의 압박 시 항복하중과 최종하중은 높았으며, 신전 시 최종하중도 비슷하였고, 염전 시 항복하중과 최종하중에서는 일반형보다 강도가 작았으나 그 차이가 적어 결과적으로 두 금속봉 간의 역학적 강도에는 큰 차이가 없는 것으로 생각된다.

영어초록

Study Design: This is a mechanical study.
Objectives: We wanted to investigate the mechanical properties of newly developed dual growing rods for obtaining approval for their clinical application.
Summary of the Literature Review: The current expandable spinal implant system appears effective for controlling progressive early onset scoliosis, and it allows for spinal growth and improving lung development.
Materials and Methods: We investigate the yield load and ultimate load during compression, tension and torsion of the growing rods and the conventional rods assembly using UHMWPE blocks, and the diameter of the rods was 6.0 mm and they expanded 5cm long. We also performed a fatigue test with growing rods, and the diameter of which was 6.0 mm and it expanded 2.5cm long. The guideline for the American Society for Testing Materials was followed during the entire mechanical test. With the growing rods and conventional rods,we tested for each mechanical property7 times with the new rods and blocks.
Results: The yield load of the growing rods and conventional rods were 845.2±18.2 (N) and 812.9±29.9 (N), respectively, and the ultimate load of the growing rods and conventional rods were 961.9±31.1 (N) and 914.9±25.6 (N), respectively, when compression force was applied. The yield load and ultimate load of the growing rods were statistically higher than those of the conventional rods (p<0.05). The ultimate load of the growing rods and conventional rods were 3281.7±41.5 (N) and 3678.5±447.9 (N), respectively when tension force was applied. The ultimate load was similar for both types of rods (p>0.05). The yield loads of the growing rods and conventional rods were 11.56±0.59 (Nm) and 12.46±0.71 (Nm), respectively, the ultimate loads of the growing rods and conventional rods were 16.97±0.94(Nm) and 17.42±2.66 (Nm) during the torsion, respectively. The yield load and ultimate load of the growing rods were statistically lower than that of the conventional rods (p<0.05).
Conclusions: The newly developed growing rods have a higher yield load and ultimate load under compression, a similar ultimate load under tension and a lower yield load and ultimate load under torsion. The differences of the yield load and ultimate load under torsion were minimal, and so the growing rods and conventional rods have similar mechanical properties.

참고자료

· 없음