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
Carbon Nanotube Mediated Hyperthermia for Cancer Therapy
Behnam Zeinali - Afsaneh Mojra
بررسی نقش شفافیت اطلاعات مالی و حسابرسی مالیاتی در بهبود تمکین مالیاتی و تأثیر آن بر رشد اقتصادی پایدار
الهه آقاخانی - مرتضی خانلاری
افزایش شفافیت تصمیمگیری خودکار در سیستمهای بانکی با استفاده از هوش مصنوعی قابل تبیین (XAI)
صمد میرزا محمدی
حریم خصوصی در هوش مصنوعی:چالش ها و رویکردهای نوین با تاکید بر حوزه ی سلامت و مالی
سیمین عدل خواه
پیش بینی ریسک بیماری های قلبی- عروقی با استفاده از تکنیک یادگیری گروهی stacking
مهسان یقطینی - حسین اقبالی - محمدعلی اقبالی
مقایسه روشهای مختلف دوخت تاندون فلکسور دست با استفاده از آنالیز اجزای محدود
امیررضا کاظمی - محمد جعفری - محمد مهدی جلیلی - سید حسین سعید بنادکی
تاثیر هوش مصنوعی بر توسعه اقتصاد حسابداری
نیما قاسم زاده شهرک - سعید انورخطیبی - سلمان عبدی
Preparation and Characterization of Silicone Hydrogel Contact Lenses Based on TRIS-HEMA
Mahdiyeh Sedghi - Hakimeh Ghaleh - Sina Hajibababzadeh
شناسایی اسکولیوز ستون فقرات در تصاویرX-ray با استفاده از MobileNetV2
محمدصادق بابایی
Vision Transformer-Based Emotion Recognition in EEG Using Pseudo-Image Construction
Ali Kouchakzadeh - Soheil Moradi - Mohammad Mohsen Ebrahimi Seyghalan - Mehdi Fardmanesh
more
Samin Hamayesh - Version 44.4.0