현재까지 3차원유한요소모형들의 작성은 점찍기에 의해 얻어진 자리표들을 Cosmos나 ANSYS에 불러들여 선과 면, 체적을 수동적으로 작성하여왔으므로 그 작성방법이 복잡하고 작성시간이 상당히 길었을뿐아니라 모형의 정확성이 떨어지는 일련의 문제점들을 가지고있었다. 이로부터 세계적으로 Unigraphics라는 자동륜곽추출도구를 제작하여 리용하고있으나 3차원모형의 질이 심히 떨어지고 합성된 의료기구모형을 CNC제작공정에 맞물리는데서도 일정한 난관이 제기되고있다.
생체뼈의 3차원유한요소모형작성에 기초하여 그에 맞게 제작된 인공추체나 인공관절과 같은 의료기구의 생산을 CNC생산공정에 맞물리게 하기 위하여서는 3차원설계전용도구인 SolidWorks에 의한 모형생성과 해석이 필요하다.
그러나 아직까지 SolidWorks에서는 비교적 규칙적인 형태를 가진 3차원모형을 인위적으로 합성하는데만 그치고 생체구조물들과 같이 형태가 불규칙일뿐아니라 내부재료분포상이 다양한 경우에 대한 방법론은 발표된것이 없었다.
연구자들은 세계적으로 공인되여 널리 쓰이고있는 2차원 및 3차원화상가공도구들을 리용하여 생체뼈와 구조 및 형태가 일치한 3차원유한요소모형을 생성하고 해석하기 위한 방법론을 확립하였다.
연구자들은 먼저 Photoshop 7.0을 리용하여 요추의 매 CT화상에 요추골의 치밀질, 해면질, 추간관절접촉부, 추간반, 수핵 등을 구분하여 주고 Voxler 1.0에서 요추의 CT화상으로부터 요추의 3차원표면화상모형을 자동생성하였으며 *.wrl화일형태로 보관하였다.(이 3차원모형은 View가능한 모형으로서 유한요소창조 및 해석은 할수 없는 모형방식이다.)
다음 SolidWorks에 이 화일을 끌여들여 SurfaceWizard기능을 리용하여 face를 자동으로 창조하는 방법으로 치밀질, 해면질, 추간관절접촉부, 추간반, 수핵 등을 각각 창조하고 결합시켰다.
그리고 생성된 모형을 모두 결합시키고 Simulation대화창에서 Create a static Study 항목을 선택한 다음 Study Title의 Material에서 지지조건과 경계조건, 부하조건들을 설정하였으며 Mesh항목에서 요소형태를 정의하고 턱값을 조절하면서 Mesh분할을 진행하였다.
SolidWorks에서의 변위와 응력분포해석은 Run을 눌러 진행하였으며 분석이 끝난 다음 결과값은 Study/Results목록을 리용하여 산출하였다.
변위분포는 Study/Results/Stress/Displacement에서 결과값을 산출하고 응력분포는 Study/Results/Stress/VonMises에서 결과값을 산출하였다.
연구자들은 이상의 방법으로 작성된 3차원요추모형을 CT검사자의 렌트겐소견과 대비하여 일치성을 확증하였다.
연구자들은 생체뼈들에 대한 3차원유한요소모형작성과 해석방법에 토대하여 각종 의료기구생산의 CNC화를 위한 사업을 적극 추진시키고있다.
