tsta

Home / سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران

Topology Optimization for Optimal Design of Human Tibial Fixation Plates toward Improving Biomechanical Compatibility

Authors :

Aida Ahmadi¹ Taha Goudarzi²

1- Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic) 2- Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic)

Keywords :

Stress Shielding،Fixation Plates،Tibia،Topology Optimization،Design of Experiments

Abstract :

Stress shielding is one of the main challenges of using bone fixation plates, caused by the stiffness mismatch between the metallic plates and the natural bone. The goal of this study is to reduce the overall stiffness of tibial fixtures through topology optimization and design of experiments. Effects of four parameters, the number of holes, the hole diameters, the loading condition, and the volume reduction, on the overall stiffness of a tibial fixation plate are investigated using finite element analysis combined with Plackett–Burman and Taguchi design methods. The results show that the loading condition and volume reduction are the most influential factors, while the number and diameter of the holes are less critical. The optimized design, with eight holes, hole diameters of 11 and 13.5 mm, under compressive screw-hole loading, and a 45% volume reduction, achieved an equivalent elastic modulus of 5975 MPa, with a maximum stress well below the titanium yield stress. These results suggest that topology optimization can be used effectively for reducing the stress shielding and improving the biomechanical compatibility of fixation plates.

Papers List

List of archived papers

بررسی عوامل موثر بر بهبود مالیات ستانی از اقتصاد دیجیتال در کشور (مورد مطالعه سازمان امور مالیاتی استان تهران)

نسار احمدی - ملک تاج ملکی اسکوئی

بازسازی و تحلیل سیگنال ECG از نسخه‌های چاپی نوار قلب به‌منظور طبقه‌بندی خودکار بیماری‌های ایسکمیک قلب با استفاده از شبکه‌های عصبی کانولوشنی

فاطمه کیخا - مهدیه قاسمی - سید مهدی صالحی

TransFuse++: A Hybrid CNN-Transformer Architecture with Cross-Attention, Temporal Modeling, and Uncertainty Estimation for Medical Image Segmentation

Masoud Noroozi - Sayna Jamaati - Hamed Aghapanah - Ali Saeeidi Rad - Mahsa Asadi Anar - Ali Darzi - Mahla Shokouhfar - Helia Sadat Kazemi - Mohammadreza Ghahari - Mohammad Saeed Soleimani Meigoli - Jafar Majidpour - Hossein Arabi - Ali Reza Karimian

Innovative Biomimetic Skin Repair Strategies Utilizing Barium Titanate

Hossein Norouzi Bazmin Abadi - Zahra Mohammadi

مقایسه روش‌های مختلف دوخت تاندون فلکسور دست با استفاده از آنالیز اجزای محدود

امیررضا کاظمی - محمد جعفری - محمد مهدی جلیلی - سید حسین سعید بنادکی

مروری بر روش‌های هوشمند تشخیص نفوذ در اینترنت اشیاء با تأکید بر یادگیری ماشین و الگوریتم‌های بهینه‌سازی

رضا کهن - حمید براتی - علی براتی

تاثیر هوش مصنوعی بر توسعه اقتصادی

سعید انور خطیبی - مهنا پیرایه جو

Dynamic Connectivity Reveals Transformative Power of Neurofeedback in Brain Functional Networks

Kasra Momeni - Gholam- Ali Hossein-Zadeh

تحلیل بیومکانیکی موقعیت بهینه زاویه چرخش استابولوم پس از جراحی پری‌استابولار استئوتومی گنز با مدل‌سازی سه‌بعدی و تحلیل المان محدود

سامرند نانوازاده - سروش مداح - سید محمود مدرسی

یادگیری تبدیل تصویر به کمک شبکه‌های مولد تخاصمی

امیر خاکپور