Mathematical Modeling and Simulation | 뇌파 신호 분석 | 3D 머리 충격 해석 | 외골격 로봇
생체역학 실험실에서는 인체 중에서 기본 골격을 이루고 지탱하는 척추에 대해서 연구 중이다.
인간의 척추는 7개의 척추뼈의 경추, 12개의 척추뼈의 흉추, 5개의 척추뼈의 요추로 구성되어 있다.
척추는 많은 기능을 가지고 있는데, 기본적으로 인체를 지탱하며, 인체의 움직임과 외부의 충격 등으로
인한 손상으로부터 척수를 보호하고, 머리로부터의 하중을 골반까지 전달해 주기도 한다.
이런 중요한 기능들 중에서 기능적인 측면을 보면 크게 안정성(stability)과 유연성(flexibility) 두 가지로 나눌 수 있다.
이런 기능들은 근육과 척추 뼈 그리고 디스크의 상호작용으로 이루어진다.
일반적으로 사람의 척추는 일상생활에서 수천 N의 힘을 견디고 있다. 하지만 여러 실험에서 그림 2번과 3번의
왼쪽 형상처럼 vertical load를 가했을 때는 적은 힘에서도 buckling이 일어나는 것을 보게 되는데, Patwrdhan등은
in vitro 실험에서 오른쪽 그림과 같이 척추형상을 따라 힘이 흐르게 하였을 때는 훨씬 큰 힘에서도 견디는 것을
보여 주었다. 이런 힘을 Follower Load 라고 한다.
in vitro 실험은 근육이나 인대 같은 soft tissue 들을 제거 하고 실험을 진행하기 때문에 실제 인체에 적용하기에는
그 한계점을 가지고, EMG와 같은 방법은 안쪽의 작은 근육들을 측정 할 수 없기 때문에 특정 근육의 힘과 동작을
설명하기는 힘들다. 대안이 되는 방법이 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션이다.
척추 융합술(Spinal Fusion)후에 ASD (Adjacent Segment Degeneration)의 가속화로 요통이 발생할 수 있다.
때문에 ASD에 대해서 Clinical part, FEM Analysis등 많은 연구가 이루어 지고 있다.
생체역학 실험실에서는 기존의 FEM연구의 문제점을 알고 이를 개선할 수 있는 연구를 진행중이다.
또 다른 컴퓨터 시뮬레이션 연구로는 동역학 해석 프로그램인 ADAMS를 기반으로 동작하는 LIFEMOD 프로그램을
사용한 편타성 손상 연구가 진행되고있다. 편타성 손상(Whiplash Injury)이란, 경추가 가속.감속되는 등 모션에
대한 힘으로 인해 발생하는 경추의 손상이다. 과도한 움직임을 필요로 하는 운동이나 일상 생활에서 많이 일어날 수
있다. 이중에서도 Whiplash의 원인으로는 자동차 충돌 사고가 가장 많다. 편타성 상해의 해석을 위해 경추근이
존재하는 목 모델을 제작하고 이를 이용해 가상의 자동차 충돌의 동역학적인 해석을 수행하고 있다.
