<h1>Ⅱ. 대상 및 방법</h1><h2>2.1 대퇴골 해면질골 샘플</h2><p>본 연구에서 이용된 15 개의 해면질골 샘플은 3개의 소 대퇴골을 이용하여 제작하였다. 모든 대퇴골 해면질골 샘플은 전기톱을 이용하여 양면이 서로 평행한 판형을 가지며, 해면질골 샘플의 표면에 수직으로 입사되는 초음파의 전파방향이 대퇴골의 medial-lateral 방향과 평행하도록 절단하였다. 15 개의 해면질골 샘플은 \( 12.9 \pm 2.4 \mathrm{mm} \) (평균값 \( \pm \) 표준편차)의 두께를 가지며, 본 연구에서 이용된 초음파 트랜스듀서의 구경보다 두 배 이상 큰 단면적을 가졌다. 해면질골 샘플은 샘플 내부의 골수 (Bone marrow)를 제거하기 위해 \( 100^{\circ} \mathrm{C} \) 이상의 수중에서 충분히 오랫동안 가열하였으며, 또한 음향특성 측정에 앞서 샘플 내부의 기포를 완전히 제거하기 위해 약 \( 1 \mathrm{mmHg} \) 의 압력을 갖는 데시케이터에서 2 시간 동안 보관하였다.</p><h2>2.2 SOS 및 nBUA 측정</h2><p>대퇴골 해면질골 샘플의 SOS 및 nBUA 는 그림 1 에 나타낸 실험장치 개략도와 같이 실온 \( \left(24^{\circ} \mathrm{C}\right) \) 의 수중에서 투과법을 이용하여 측정하였다. 이를 위해 \( 25.4 \mathrm{mm} \) 의 직경 및 \( 0.5 \mathrm{MHz} \) 의 중심주파수 (Panametrics V301)와 \( 12.7 \mathrm{mm} \) 의 직경 및 \( 1.0 \mathrm{MHz} \) 의 중심주파수 (Panametrics V303)를 갖는 두 쌍의 광대역 비집속형 초음파 트랜스듀서를 이용하였으며, 0.5 및 \( 1.0 \mathrm{MHz} \) 의 중심주파수를 갖는 각 쌍의 초음파 트랜스듀서는 0.33-0.63 및 0.70-1.21 \( \mathrm{MHz} \) 의 -6 \( \mathrm{dB} \) 주파수 범위를 갖는 것으로 나타났다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 각 쌍의 초음파 트랜스듀서는 제조자에 의해 명시된 근거리 음장 길이의 두 배가 되는 위치에 서로 마주 보도록 설치하였으며, 초음파 트랜스듀서 사이의 해면질골 샘플은 샘플 중심이 각 트랜스듀서 쌍의 근거리 음장 길이와 일치하는 지점에 위치하였다. 초음파 신호를 송신 및 수신하기 위해 펄서/리시버 (Panametrics 5800PR) 를 이용하였으며, 수신된 초음파 신호를 관찰 및 수집하기 위해 디지털 오실로스코프 (LeCroy WS44Xs) 를 이용하였다. 해면질골 샘플의 SOS 및 nBUA 는 각 샘플의 위치를 변화시켜가며 샘플 중심 근처의 서로 다른 10 개의 관심영역 (Region of interest;ROI)에 대해 측정하였다.</p><p>대퇴골 해면질골 샘플의 SOS 및 nBUA 는 서로 마주 보는 초음파 트랜스듀서 사이에 샘플이 없는 경우 및 있는 경우에 수신된 초음파 신호를 이용하여 측정하였다. 해면질골 샘플의 SOS \((\mathrm{m} / \mathrm{s}) \) 는 아래의 식 (1)을 이용하여 결정하였다.</p><p>SOS=\(\frac{c_{w}}{1-\frac{c_{w} \Delta t}{d}} \)<caption>(1)</caption></p><p>여기서 \( c_{w} \) 는 수중에서의 음속 \( \left(1493 \mathrm{m} / \mathrm{s} @ 24^{\circ} \mathrm{C}\right) \), d 는 해면질골 샘플의 두께, 및 \( \Delta t \) 는 초음파 트랜스듀서 사이에 샘플이 없는 경우 및 있는 경우에 수신된 초음파 신호의 수신시간 차이를 나타낸다. 다음으로 해면질골 샘플의 nBUA 를 결정하기 위해 아래의 식 (2)를 이용하여 감쇠계수 \( \alpha(f)(\mathrm{dB} / \mathrm{cm}) \)를 계산하였다.</p><p>\( \alpha(f)=\frac{8.686}{d}\left(\ln \frac{A_{O}(f)}{A_{S}(f)}\right) \)<caption>(2)</caption></p><p>여기서 \( A_{O}(f) \) 및 \( A_{S}(f) \) 는 초음파 트랜스듀서 사이에 샘플이 없는 경우 및 있는 경우에 수신된 초음파 신호의 파워스펙트럼레벨, 및 \( d \) 는 해면질골 샘플의 두께를 나타낸다. 해면질골 샘플의 nBUA \((\mathrm{dB} / \mathrm{cm} / \mathrm{MHz}) \) 는 각 쌍의 초음파 트랜스듀서에 대해 일정한 주파수 범위에서 주파수가 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 \( \alpha(f) \) 의 기울기로부터 결정하였다.</p><h2>2.3 BMD 측정</h2><p>대퇴골 해면질골 샘플의 단위체적당 BMD \((\mathrm{g} / \mathrm{mm}^{3})\)는 micro-CT (Siemens medical solution inveon \( { }^{T M} \) )를 이용하여 측정하였다. 촬영 관전압은 \( 80 \mathrm{kV} \), 관전류는 \( 500 \mathrm{mA} \), 화소크기는 \( 110 \mu \mathrm{m} \) 였다. micro-CT는 해면질골 샘플의 BMD 측정에 앞서 각각 50, 250, 및 \( 750 \mathrm{g} / \mathrm{mm}^{3} \) 의 밀도를 갖는 팬텀을 이용하여 교정하였다. 각각의 대퇴골 해면질골 샘플에서 음향 특성 측정이 이루어진 동일한 ROI에 대한 BMD 를 측정하기 위해 그림 2 와 같이 micro-CT를 이용하여 획득한 영상에서 \( 20 \mathrm{mm} \) 의 직경을 갖는 원통형의 관심체적 (Volume of interest; VOI)을 설정하였으며, 15 개의 해면질골 샘플에 대한 VOI의 평균값은 약 \( 2800 \mathrm{mm}^{3} \) 였다. 각각의 영상에서 골소주와 골수강을 분리하기 위해 역치값을 \( 260 \pm 30 \) 으로 고정하여 3 차원 영상을 재구성하였다.</p>
해면질골 샘플의 SOS 및 nBUA는 어떤 장비를 이용해서 측정해?
두 쌍의 광대역 비집속형 초음파 트랜스듀서