0% Complete
فارسی
Home
/
سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران
Functionally Graded Material Vertebroplasty Screws: A Finite Element Biomechanical Study
Authors :
Maryam Rahimi
1
Mohammad Hosein Zadeh-Posti
2
َAisan Rafiei
3
Nima Jamshidi
4
1- University of Isfahan
2- University of Guilan
3- Iran University Of Science & Technology
4- University of Isfahan
Keywords :
vertebroplasty،functionally graded materials،finite element analysis،hydroxyapatite،biomechanical compatibility
Abstract :
Vertebroplasty is a minimally invasive treatment for osteoporotic vertebral compression fractures (VCFs), yet conventional titanium screws often induce stress shielding and poor load transfer. This study evaluates the biomechanical performance of a novel functionally graded material (FGM) vertebroplasty screw—comprising a Ti-6Al-4V core and hydroxyapatite (HAP) outer layer—using finite element analysis (FEA. A 3D model of the L2 vertebra was reconstructed from CT data and meshed with over 250,000 elements. Two screw types (homogeneous titanium vs. FGM) were simulated under a 300 N axial load. The FGM screw’s radial stiffness gradient was defined by a power-law distribution and implemented via a UMAT subroutine in ABAQUS. Results showed a 14% reduction in peak von Mises stress (12.19 MPa vs. 10.45 MPa) and a 32% decrease in maximum elastic micro-strain (179.9 vs. 121.5) in the FGM screw. Cortical bone stress remained constant (52.20 MPa), while cancellous bone displacement decreased by 36% in the anteroposterior direction (0.02671 mm vs. 0.01702 mm), indicating improved primary stability. Displacement differences between screw types were negligible (<0.00008 mm across all axes), confirming construct integrity. Validation against prior studies showed <10% deviation in stress metrics. The FGM design redistributed internal loads, reduced stress concentrations, and enhanced biomechanical compatibility without compromising cortical integrity. These findings support the potential of graded screws to improve vertebroplasty outcomes by minimizing implant loosening and promoting osseointegration.
Papers List
List of archived papers
شناسایی ترس از ضرر در تصمیمات مالی با هوش مصنوعی
سیدسینا مرتضوی
چگونگی تاثیر هوش مصنوعی بر موقعیت رقابتی سازمان های بهداشت و درمان
مهدی زینالی - نیما قاسم زاده شهرک
مقایسه تطبیقی پیشینه حاکمیت شرکتی در ایران و سایر کشورها
جمال خراسانی
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
تاثیر داراییهای نامشهود بر ارزش بازار شرکت؛ مطالعه موردی شرکت های صنایع شیمیایی بورس اوراق بهادار تهران
محمدرضا پژوهی
تاثیر قابلیت صورتهای مالی بر مالی سازی شرکت
ابراهیم نویدی عباسپور - محمد احسانی
مطالعه ای بر نقش نوآوری و روش های فناوری اطلاعات (بلاک چین، اینترنت اشیا، حسابداری ابری، کلان داده) در کیفیت سیستم های اطلاعات حسابداری
فاطمه سپهوند - محمود همت فر
Innovative Biomimetic Skin Repair Strategies Utilizing Barium Titanate
Hossein Norouzi Bazmin Abadi - Zahra Mohammadi
همآوایی در شبکهای جهانکوچک و متشکل از نورونهای ممریستوری
محمدمهدی شیرزاد - مهتاب مهراب بیک - سجاد جعفری
تاثیر ارتباطات سیاسی و فرصت های سرمایه گذاری بر اجتناب مالیاتی
بیتا دلنواز - امیرحسین قوچی - مهنا پیرایه جو - الهه صفری
more
Samin Hamayesh - Version 42.5.2