0% Complete
English
صفحه اصلی
/
سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران
Functionally Graded Material Vertebroplasty Screws: A Finite Element Biomechanical Study
نویسندگان :
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
کلمات کلیدی :
vertebroplasty،functionally graded materials،finite element analysis،hydroxyapatite،biomechanical compatibility
چکیده :
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.
لیست مقالات
لیست مقالات بایگانی شده
Electrochemical Biosensors Based on Polyaniline Nanostructures: An Analysis of Advances, Performance Challenges, and the Outlook for Smart Systems
Nasim Kharazminezhad - Ramez Pourahmad
عدم قطعیت سیاسی و سرعت تعدیل وجه نقد
مجتبی فلاحی نسب - ایمان داداشی - محمد جواد زارع بهنمیری
An RZ-OOK Modulation Technique for Joint Data Rate and Output Power Tuning in Biomedical Applications
Tayebeh Azadmousavi - Esmaeil Najafiaghdam
بررسی مفاهیم و کاربردهای جدید در حوزه یادگیری عمیق
سید حسن مرتضوی - علی عبدالعظیمی
Optimization of the Mechanical Properties of PVA/Gelatin Hydrogel Reinforced with Polycaprolactone Nanofibers Using the Finite Element Method
Mohadeseh Nazouri - Iman Zoljanahi Oskui - Hadi Taghizadeh
کلیات قوانین و مقررات مرتبط با هوش مصنوعی
مجید حسن نژاد - مهدی خلفی
ارائه یک مدل ARIMAX بهبود یافته برای پیش بینی قیمت سهام
عارفه عمیدیان - امیرمسعود عمیدیان - مینا مسعودی فر
نقش تحول دیجیتال در روانشناسی محیط کار و روحیه کارگروهی
حیدر محمدزاده سالطه - نیما قاسم زاده شهرک
نوآوری در امنیت هوشمند: طراحی سیستمهای AI با مقاومت ذاتی در برابر تهدیدات سایبری
علی غلام نتاج - محمد عرفان رحمانیان کوشککی - امیدرضا حمیدی نیا - محمد مهدی افتخاری
تاثیر قدرت مدیر عامل بر کیفیت گزارشگری مالی
یعقوب پور کریم - میلاد حبیب اللهی - ابوالفضل بخشی قیسناب
بیشتر
ثمین همایش، سامانه مدیریت کنفرانس ها و جشنواره ها - نگارش 42.5.2