tsta

فارسی

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.

List of archived papers

Advanced Computational Intelligence for Financial Market Forecasting and Decision-Making: A Synthesis of Deep Learning and Machine Learning Approaches

Mahdi Rastkar Mirzaei - Ramin Saman Azari

A Multi-Stage Ranking Pipeline for High-Precision Medical Information Retrieval

Asa Shabanian - Alireza Asl Nemati - Morteza Mohammadi Zanjireh

مدل های نوین بودجه ریزی عملیاتی و نقش آنها در بهبود عملکرد مالی بانک ها

بهارک یادگار جمشیدی - مبینا مولایی

چارچوب سلسله‌مراتبی مبتنی بر مدل انتشار شرطی و شبکه پیش‌بینی‌کننده برای تولید و بازشناسی توامان حالات چهره

علی محمدپزنده - عمادالدین فاطمی‌زاده

حفظ حریم خصوصی داده‌ها در اینترنت اشیای پزشکی (IoMT) با استفاده از یادگیری فدرال (Federated Learning) در معماری مه

سالار لطفی آقجه - نازنین خاکسبز - نیلوفر رنجبر

شناسایی رابطه غیرخطی بین قدرت سیگنال و مصرف باتری در کنتورهای هوشمند آب با استفاده از XGBoost

محمد رستمی - فضل الله ادیب نیا

Effect of Aimlabs Software on Sustained Attention, Reaction Time, and Hand-Eye Coordination in Stroke Patients: A Preliminary Study

SEYEDALI BAGHERZADEH - Leyla Rastgar-Farajzadeh

بررسی مفاهیم و کاربردهای جدید در حوزه یادگیری عمیق

سید حسن مرتضوی - علی عبدالعظیمی

Design and Development of A Focal Vibrating Massager with Wide Frequency Range and Real-Time Control

Ali Bakhshian Talkhoncheh - Mohammad Yousefi - Saeid Niknami - Borhan Beigzadeh

بررسی آماره‌های توصیفی فواصل بین ژنی ژنوم و پاتوژنی در دو سویه‌ K12 و O157:H7 باکتری E. Coli با رویکرد بیوانفورماتیکی

علی دژبرد - مرتضی علیزاده - محمد حاجی تبار - رحمان خدادادی گله

more

Samin Hamayesh - Version 42.4.1