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
Dual pH-and glucose-responsive terpolymer based on phenylboronic acid
FATEMEH GHASHGHAEE ZADEH - Mahdi Salami hosseini - Mehdi Salami Kalajahi
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
طراحی و پیاده سازی پایگاه داده سامانه فروش برخط
ملیحه نیک سیرت - مریم دادی
افزایش پیش بینی بازار سهام از طریق هوش مصنوعی
سهیلا صمدی گلوجه - اسما حیدری پناه - زهرا علی لیواری - فاطمه خالقیان
بررسی تاثیر سرمایه فکری بر رشد و ارزش شرکت با تاکید بر عملکرد مالی
یعقوب اقدم مزرعه - فائزه هاشم زاده اصل
Investigating a Real-time sEMG-based Approaches for Grasping Recognition
Monire Ameri Haftador - Ali Akbari - Mehran Jahed
تاثیر هوش مصنوعی بر مدیریت منابع انسانی در صنعت
بهارک یادگار جمشیدی - آرزو صدری - عطا سید بادامی
مروری جامع بر اجتماعی شدن مالی
علیرضا هوشمندی - امید پورحیدری - امیرحسین تائبی نقندری
تاثیر رویکرد حسابداری و مالی بر قضاوت وتصمیم گیری اثر خود هویتی سبز بر تغییر قصدخرید با نقش میانجی ارزش ادراکی و تعدیل کنندگی خودهمسویی ( مورد مطالعه :مشتریان فروشگاه اینترنتی جوپزی)
حسین بوذری
Digital Technology and Supply Chain Transformation: A Qualitative and Analytical Approach
Elnaz Shakerifar
more
Samin Hamayesh - Version 43.6.0