본 연구 주제는 무릎 관절, 반월상연골판, 관절 연골의 변형 거동과 하중 전달 메커니즘을 정량적으로 이해하는 데 초점을 둔다. 특히 반월상연골판 절제 이후 경골 관절 연골의 누적 변형과 동적 응답이 어떻게 달라지는지, 그리고 이러한 변화가 퇴행성 관절염의 발생과 진행에 어떤 기계적 원인으로 작용하는지를 규명하는 것이 핵심이다. 연구실은 연골을 단순한 조직이 아니라 시간 의존적, 하중 의존적 특성을 보이는 생체재료로 보고, 실제 관절 환경에 가까운 조건에서 손상과 퇴행의 기전을 해석한다. 이를 위해 의료영상 기반 3차원 모델링, 이미지 기반 유한요소해석, 반복 압축 하중 실험, 체내 및 체외 biomechanical measurement를 결합한 분석 전략을 활용한다. MRI와 같은 영상 정보를 사용해 개체별 연골 형상과 접촉 상태를 재현하고, 주기적 하중 조건에서 연골의 응력 분포, 변형률, 체액 유출, 압밀 거동을 해석한다. 이러한 접근은 반월상연골판 손상, 후방십자인대 손상, 단일구획 무릎 인공관절 치환 후 통증과 같은 임상 문제를 역학적으로 설명하는 데 유용하다. 이 연구는 궁극적으로 관절염의 조기 진단과 예방, 수술 후 결과 예측, 환자 맞춤형 치료 전략 수립에 기여할 수 있다. 더 나아가 연골 물성 추정 기술과 실시간 관절 간격 측정 센서 개발로 확장되어, 정형외과 수술 중 의사결정을 지원하는 정량적 도구로 이어질 가능성이 크다. 즉, 기계공학적 해석과 임상적 요구를 연결함으로써 근골격계 질환의 정밀 진단과 치료 정확도를 높이는 응용 연구로 발전하고 있다.

이 연구 주제는 의료영상과 계산역학을 결합하여 근골격계 조직의 구조적·기계적 특성을 비침습적으로 추정하는 기술 개발에 초점을 둔다. 관절 연골, 성장판, 견관절, 고관절, 척추와 같은 다양한 해부학적 부위를 대상으로 환자 혹은 실험체 특이적 모델을 구축하고, 손상이나 질환 전후의 역학적 변화를 정량화한다. 단순한 형태 재현을 넘어 실제 생체 조직의 물성값과 하중 반응을 추정함으로써, 의료영상이 구조 정보뿐 아니라 기능 정보까지 제공하도록 만드는 것이 목표이다. 연구실은 MRI 기반 3차원 재구성, 실시간 동작분석, inverse dynamics, finite element optimization, poroelastic cartilage model 등 정교한 공학적 방법론을 활용한다. 예를 들어 영상 기반 최적화 기법을 사용해 관절 연골의 탄성, 투과성, 시간 의존 거동을 추정하고, 이를 실험 데이터와 비교하여 모델의 타당성을 검증한다. 또한 직립 자세의 척추 상태를 MRI 환경에서 재현하기 위한 축하중 발생장치를 개발하는 등, 데이터 획득 단계 자체를 정교화하여 인공지능 학습용 고품질 의료 데이터를 생산하는 기반도 함께 구축하고 있다. 이러한 연구는 환자 맞춤형 진단, 수술 시뮬레이션, 예후 예측, 의료 인공지능 학습데이터 생성에 직접 연결된다. 특히 정량적 물성 추정은 기존 영상 판독이 놓치기 쉬운 초기 퇴행 변화나 미세 손상까지 탐지할 수 있는 가능성을 제공한다. 따라서 본 주제는 생체역학, 의료영상, 계산모델링, 인공지능을 융합하는 플랫폼 기술로서 향후 디지털 정형외과 및 정밀의료 분야에서 중요한 역할을 수행할 것으로 기대된다.

본 연구 주제는 소화기 내시경 환경에서 절개 부위를 안정적으로 봉합하고, 위장관 내 최소침습 치료를 가능하게 하는 의료기기 개발에 중점을 둔다. 연구실은 한 번의 삽입으로 연속 봉합이 가능한 내시경용 봉합장치, 매듭장치, 고봉합력 구조를 갖는 곡선형 니들 기반 시스템 등 실제 임상 적용을 염두에 둔 장치를 설계해 왔다. 특히 비만 치료를 위한 내강 내 위성형술(endoluminal gastroplasty)과 자연공 내시경 수술 분야에서 장치의 유효성과 재현성을 검증하며 기술적 완성도를 높이고 있다. 연구 수행 방식은 기계 메커니즘 설계, 봉합 강도 평가, 동물실험, 내시경 영상 기반 위 부피 추정, 3차원 재구성 기술을 포괄한다. 연속 봉합장치는 제한된 내시경 작업 공간에서 반복적이고 정밀한 바늘 전달과 조직 고정을 구현해야 하므로, 기어 구동, 니들 드라이버, 트리거 모듈 등 정교한 기구학 설계가 요구된다. 연구실은 이러한 장치적 요소를 공학적으로 최적화하고, 실제 위 조직에 대한 봉합력과 재현성을 비교 검증하여 임상 활용 가능성을 입증하는 방향으로 연구를 진행하고 있다. 이 연구는 개복수술 부담을 줄이고 시술자의 조작 편의성과 환자의 회복 속도를 동시에 향상시킬 수 있다는 점에서 큰 의의를 가진다. 또한 내시경 영상으로부터 위의 형상과 부피를 정량화하는 기술은 향후 수술 계획, 시술 효과 평가, 디지털 트윈 기반 치료 시스템으로 확장될 수 있다. 결국 본 연구는 기계공학적 설계 능력을 의료 현장의 실제 수요와 연결하여, 차세대 최소침습 수술 플랫폼을 구현하는 의공학 연구로 자리매김하고 있다.