Evaluation of Trabecular Bone Strength Using Ultrasound

초음파를 이용한 연골(軟骨)의 강도 평가

The prediction of bone strength by ultrasound velocity and broadband ultrasound attenuation was examined. Ultrasound velocity and broadband attenuation were measured for sixty specimens of human trabecular bone. Samples were divided into two equal groups and loaded in compression at the strain rates of $0.0004\;s^{-1}$ and of $0.08\;s^{-1}$. The ultimate strength was determined for each specimen. Specimens tested at $0.08\;s^{-1}$ had a mean value of strength 63% higher than the specimens tested at $0.0004\;s^{-1}$. Ultrasound velocity and broadband attenuation were significantly associated with compressive strength at both strain rates. Mechanical strength was also correlated strongly with a linear combination of ultrasound velocity and broadband attenuation for both the low and high loading rates. The use of ultrasound parameters may provide good clinical means for assessing the resistance of trabecular bone to both low and high energy trauma.

본 연구에서는 초음파 속도와 광역 감쇠를 이용하여 연골의 강도를 평가하였다. 먼저 60개의 시편을 인체의 연골로부터 얻어서 초음파 속도와 광역 감쇠를 각 시편에 대하여 측정하였다. 시편들은 동일한 두개의 그룹으로 나누어, $0.0004\;s^{-1}$와 $0.08\;s^{-1}$의 변형률에서 압축 하중을 작용시킨 후 각 시편에 대한 최대 압축 강도값을 결정하였다. 그 결과, $0.08\;s^{-1}$에서 측정된 시편들은 $0.0004\;s^{-1}$로 측정된 시편들 보다 63%나 더 높은 평균 강도값을 나타내었다. 초음파 속도와 광역 감쇠는 고변형률 및 저변형률 모두에서 골 강도와 밀접한 연관성을 나타내었다. 또한, 골 강도는 모든 변형률에서 초음파 속도와 광역 감쇠의 선형 조합과도 밀접한 관련성을 보였다 초음파 파라미터의 사용은 여러 가지 골절에 대한 연골의 저항능력을 평가하기 위한 임상진단법으로 훌륭한 수단이 될 수 있을 것이다.