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
تحلیل و بهبود مقاومت به ضربه ترافیکی درب موتور پژو 206 به روش المان محدود هوشمند
محمدعلی سلیمان نژاد - رضا جاهدی
A Model for Predicting Customer Purchase Intentions in Digital Marketplace
Salman Nazari-Shirkouhi - Reihane Zarei Babaarabi - Mohammad Abdollahi
بهبود تجربه مشتری در پلتفرمهای ویدئوی درخواستی از طریق راهکارهای هوشمند مبتنی بر داده
احمد سفلایی - محمد یوسفی نژاد عطاری
رابطه بین سرعت تعدیل قیمت سهام و نقدشوندگی بازار با تاکید بر نقش کیفیت حسابرسی
احسان قهرمانی اقدم - سعید انورخطیبی
بررسی دیدگاه ها و سیر تاریخی پیرامون حسابداری دارایی های موروثی
فاطمه رفیعی - مهدی ناظمی اردکانی
ارزیابی بیومکانیکی دو ایمپلنت باریک در مقابل یک ایمپلنت برای جایگزینی دندان آسیای اول فک پایین: یک تحلیل المان محدود تحت بارگذاری استاتیک و دینامیک
محدثه سادات حسینی میانگفشه - سید عطااله هاشمی
تأثیر بالکچین بر امنیت و شفافیت در تراکنش های مال ی: نوآوری و چالشها
مهسا رحیمی - مصطفی جوینده
بررسی نقش فناوری هوش مصنوعی در فرآیند ایجاد مدل خدمات دستگاه خودپرداز
سجاد یوسفی - مریم پورنجف - آیدا محمدی - ساحل پرسته
تاثیر هوش مصنوعی بر مدیریت منابع انسانی در صنعت
بهارک یادگار جمشیدی - آرزو صدری - عطا سید بادامی
بررسی رابطه بین کیفیت حسابرسی و ویژگی های کیفی سود و هزینه سرمایه در شرکت های پذیرفته شده در بورس اوراق بهادار تهران
مهدی شامی زاده - حیدر محمدزاده سالطه
more
Samin Hamayesh - Version 43.6.0