작성일 2017년 02월 09일
Implate 강도 시험: ASTM F382-14·Solid·Mesh 비교와 한계
백정환 원장이 티타늄 3D 프린팅 Implate의 Solid·Mesh 구조를 비교한 강도 시험을 소개합니다. 정확한 수치는 비공개이며 단일 시편 결과와 두께에 따른 차이 가능성을 함께 설명한 2017년 자료입니다.
Implate 강도 시험에 대해 백정환 원장은 어떻게 설명하나요?
백정환입니다.
광대뼈재수술 및 광대뼈재건 수술에
활용하고자
금속 (Titanium) 3D프린터로 출력한
임플레이트(Implate)의 강도 측정
실험에 대해
말씀 드리고자 합니다.
사실 손으로 만져만 보아도
기존의 플레이트보다 강도 면에서
우월하다는 것은 알수 있지만,
객관적인 data 가 궁금해서
측정해본 강도 테스트 결과 입니다.
임플레이트(Implate) 에 대한 내용은
아래 링크에서 확인하시기 바랍니다.
http://blog.naver.com/ys100ps/220906162535
또한 기존 플레이트 강도에 대한 내용은
꽤 오래전에 작성한
아래 포스팅 참고 하시기 바랍니다.
http://blog.naver.com/ys100ps/220353086935
원문에서 소개한 ASTM F382-14 시험
원문은 금속 bone plate의 기하학적·성능 특성을 다루는 ASTM F382-14 시험 방법을 소개합니다.
먼저 금속 내 고정 플레이트의
강도측정을 위한 표준 측정 방법인
ASTM F382-14
방법에 대해 간단히 소개 드리겠습니다.
Standard Specification and Test Method for Metallic Bone Plates
라는 영문 설명이 있습니다.
한국말로 하면,
금속 bone plate의 표준사양 및 시험방법
입니다.
1.1 This specification and test method is intended to provide a comprehensive reference for bone plates used in the surgical internal fixation of the skeletal system. The standard establishes consistent methods to classify and define the geometric and performance characteristics of bone plates. The standard also presents a catalog of standard specifications that specify material; labeling and handling requirements; and standard test methods for measuring performance related mechanical characteristics determined to be important to the in vivo performance of bone plates.
1.2 It is not the intention of the standard to define levels of performance or case-specific clinical performance for bone plates, as insufficient knowledge is available to predict the consequences or their use in individual patients for specific activities of daily living. Furthermore, it is not the intention of the standard to describe or specify specific designs for bone plates used in the surgical internal fixation of the skeletal system.
1.3 This document may not be appropriate for all types of bone plates. The user is cautioned to consider the appropriateness of the standard in view of a particular bone plate and its potential application.
뭐 복잡하게 영어로 쓰여 있는데 요약하면,
내고정을 위해 활용되는 금속 plate의
기하학적 특성 및 성능 특성을 분류하고 정의 하는
표준화된 방법으로 기계적 특성을 측정하기 위한
표준 시험 방법입니다.
Solid·Mesh 시편과 시험 과정
시험에 사용된 임플레이트 입니다.
왼쪽은 Mesh (다공성구조)로 만들어진 임플레이트 이고,
오른쪽은 Solid 형태의 임플레이트 입니다.
시험에 사용된 장비입니다.
위 아래서 압력을 가해서
시편 (Implate)이 변형이 오는 힘을
측정하는 방식 입니다.
먼저 Solid 형태의 테스트 후의 모습 입니다.
그래프를 보면,
가해진 힘이 증가 할 수록
변형이 증가하다가
어느 정도의 힘이 가해진 후에는
그래프가 꺾이는 모습이 관찰 됩니다.
강도는 힘을 변형길이로 나눈 값으로
A 로 측정되었고,
최대 허용 힘은 B
허용가능한 변형길이는C 로 측정되었습니다.
기업 자료이기에 정확한 수치정보는
모자이크 처리함을 양해 바랍니다.
Mesh 시험 결과와 단일 시편의 한계
백정환 원장은 단일 시편의 결과이며 시편 두께에 따른 차이가 존재할 것으로 생각한다고 명시합니다. 모든 디자인이나 임상 결과에 대한 보장으로 확대할 수 없습니다.
두번째로는
다공성으로 만들어진 Mesh 형태의 Implate 시험 결과 입니다.
그래프를 보면,
Solid 형태와는 달리
최대 힘 부위에서 그래프가 끊어 지게 됩니다.
이는 Mesh 형태의 Implate가 부러진 결과 입니다.
하지만,
Solid 형태나 Mesh 형태의 측정값을 보면
그리 큰 차이가 있지 않다는 것을 알수 있습니다.
사실 이 실험 방법은
Skeletal Bone의 고정에 사용되는
금속 플레이트에 대한 시험 방법 입니다.
안면골은 Membranous Bone으로
요구되는 강도가 Skeletal Bone과는 비교할 수 없을 만큼
적은 강도가 요구 됩니다.
이번 테스트에서 확인하고 싶었던 것은
Mesh 구조로 3D 프린팅 했을시
Solid에 비해 그 강도가 어느 정도 감소하는지
확인하고자 실행한 시험 입니다.
결과를 놓고 판단하면,
Solid 형태나 Mesh 형태의 차이가 적기에
디자인상의 고려는 필요치 않을 것이라는
결론을 얻을수 있을듯 합니다.
물론 단일 시편의 결과이고,
시편의 두께에 따른
차이가 분명히 존재 하리라 생각됩니다.
다만,
일반적으로 사용하는 Implate 두께이기에
이 역시 큰 변수는 아니라고
판단할 수 있을 듯 합니다.
새로운 재료, 새로운 방식의 수술에 대한
불안감을 조금을 덜어 줄수 있는 자료가 되었길
희망합니다.
테스트를 진행해 주신
(주)메디쎄이
정효복 연구원님께 감사 말씀 드립니다.
자주 묻는 질문
어떤 시험 방법을 소개하나요?
원문은 금속 bone plate의 기하학적·성능 특성을 다루는 ASTM F382-14 시험 방법을 소개합니다.
Solid와 Mesh에서 어떤 차이를 관찰했나요?
원문은 Solid의 변형과 Mesh의 파단 모습을 설명하며, 제시된 측정값에서 큰 차이가 없었다고 판단합니다. 정확한 수치는 기업 자료로 모자이크 처리돼 있습니다.
시험 결과의 한계는 무엇인가요?
백정환 원장은 단일 시편의 결과이며 시편 두께에 따른 차이가 존재할 것으로 생각한다고 명시합니다. 모든 디자인이나 임상 결과에 대한 보장으로 확대할 수 없습니다.
