بیومکانیک استخوان
فرشته علیزاده فرد؛ مجید میرزائی
دوره 14، شماره 2 ، تیر 1399، ، صفحه 121-131
چکیده
با توجه به کاربرد آزمایش و تحلیل شکست استخوان در هر دو حوزهی پزشکی و مهندسی، یافتن نمونهی مناسب برای اندازهگیری خواص مکانیکی شکست بسیار مهم است. لذا در این مطالعه به تحلیل تجربی و عددی شکست استخوان کورتیکال گوساله برای 4 ناحیهی آناتومیکی با استفاده از نمونههای کمان-شکل پرداخته شده است. تست تجربی شکست برای نمونههای کمان-شکل ...
بیشتر
با توجه به کاربرد آزمایش و تحلیل شکست استخوان در هر دو حوزهی پزشکی و مهندسی، یافتن نمونهی مناسب برای اندازهگیری خواص مکانیکی شکست بسیار مهم است. لذا در این مطالعه به تحلیل تجربی و عددی شکست استخوان کورتیکال گوساله برای 4 ناحیهی آناتومیکی با استفاده از نمونههای کمان-شکل پرداخته شده است. تست تجربی شکست برای نمونههای کمان-شکل در دمای محیط انجام شده و در عمل فاکتور شدت تنش با استفاده از فرمول تحلیلی استاندارد برای نمونههای کمان-شکل و روش مدل المان محدود مربوط به نمونهها محاسبه شده است. به منظور صحتسنجی مدل المان محدود، نتایج تحلیل تنش و کرنش با نتایج به دست آمده از روش برهمنگاری تصاویر دیجیتالی مقایسه شده است. توافق بسیار خوب بین نتایج تحلیل تنش و کرنش عددی و تجربی، نشان دهندهی دقت تحلیل المان محدود است. در این مطالعه ارتباط خوبی در شروع و رشد ترک بین نتایج تجربی و المان محدود و همچنین مقادیر چقرمگی شکست به دست آمده از روش عددی با دیگر مطالعات مشاهده شده است. همچنین نتایج حاصل از این مطالعه نشان میدهد که فاکتور شدت تنش تحلیلی میتواند نتایج دقیقی برای نمونههای کمان-شکل ایجاد شده از نواحی آناتومیکی خلفی و قدامی ارائه کند، هرچند برای نواحی آناتومیکی میانی و جانبی، تنها مدل المان محدود میتواند دقت لازم را فراهم سازد.
بیومکانیک استخوان
ایمان ذوالجناحی اسکوئی
دوره 12، شماره 1 ، خرداد 1397، ، صفحه 75-84
چکیده
با افزایش سن، نگرانیهای بیشتری در رابطه با توانایی بافتهای سخت مانند دندان در برآورده کردن نیازهای روزمره به مدت طولانیتر وجود دارد. ویژگی قابل توجه میکروساختار عاج دندان در وجود لولههای استوانهای کوچک به نام لولههای عاجی است که تاثیر بهسزایی در رفتار و خصوصیات مکانیکی از جمله مکانیک شکست آن دارد. افزایش ...
بیشتر
با افزایش سن، نگرانیهای بیشتری در رابطه با توانایی بافتهای سخت مانند دندان در برآورده کردن نیازهای روزمره به مدت طولانیتر وجود دارد. ویژگی قابل توجه میکروساختار عاج دندان در وجود لولههای استوانهای کوچک به نام لولههای عاجی است که تاثیر بهسزایی در رفتار و خصوصیات مکانیکی از جمله مکانیک شکست آن دارد. افزایش سن منجر به پر شدن تدریجی لولههای عاجی میشود. در این مقاله با در نظر گرفتن میکروساختار عاج دندان به صورت مواد مرکب فیبری، به بررسی تاثیر میکروساختار و تاثیر تغییرات میکروساختاری ناشی از افزایش سن روی رفتار شکست و مسیر رشد ترک با استفاده از تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی و روش تحلیل اجزای محدود پرداخته شده است. نتایج بیانگر آن است که مسیر رشد ترک علاوه بر هندسهی ریزساختار عاج دندان، به خواص مواد اجزای سازندهی آن و آرایش لولههای عاجی وابسته است. همچنین نتایج ما نشان دهندهی آن است که لولههای عاجی توپر ناشی از افزایش سن، نقش اساسی در مسیر رشد ترک ایفا میکنند و به عنوان دفع کنندهی رشد ترک محسوب میشوند.
بیومکانیک استخوان
محمود رضا آذغانی؛ شراره کیان؛ تارا احمدی؛ حمید خبیری
دوره 10، شماره 4 ، دی 1395، ، صفحه 339-346
چکیده
شکستگی استخوان بلند، یکی از شکستگیهای شایع است که در اثر ضربه یا اعمال نیروی خارج از مرکز اتفاق میافتد. یکی از انواع این شکستگیها، شکست پروانهای است. این نوع شکست، با اعمال نیروی ناگهانی یا نیروی ترکیبی بهوجود میآید. تعداد خطوط شکستگی در این جراحت، بیشتر از شکستگیهای دیگر است؛ بنابراین بررسی شرایط وقوع این شکستگی، به ...
بیشتر
شکستگی استخوان بلند، یکی از شکستگیهای شایع است که در اثر ضربه یا اعمال نیروی خارج از مرکز اتفاق میافتد. یکی از انواع این شکستگیها، شکست پروانهای است. این نوع شکست، با اعمال نیروی ناگهانی یا نیروی ترکیبی بهوجود میآید. تعداد خطوط شکستگی در این جراحت، بیشتر از شکستگیهای دیگر است؛ بنابراین بررسی شرایط وقوع این شکستگی، به شناسایی هرچه بیشتر آن کمک میکند. هدف از انجام این مطالعه، بررسی تأثیر نرخ کرنش و استفاده از بست در ایجاد این شکست در نمونههای استخوانی است. نمونههای استخوان متاکارپال گوسفند، در چهار گروه آزمایشی متفاوت از لحاظ نرخ کرنش، شرایط بارگذاری و شرایط مرزی، استفاده شدهاند. گروه اول تحت خمش ساده با نرخ mm/s 20 و گروههای دوم و سوم، بهترتیب با نرخ کرنش mm/s 5 و mm/s 20 تحت نیروی ترکیبی خمشی و فشاری محوری قرارگرفتهاند. در گروه چهارم، نمونههای استخوانی همراه با بست تحت نیروی ترکیبی قرار گرفتهاند. مقایسة یافتههای آزمون تحلیل یکطرفة گروه اول و سوم با اختلاف معناداری نشانمیدهد که اعمال نیروی محوری، تعداد شکست پروانهای را افزایش میدهد. مقایسة گروه دوم و سوم نشان داده است که در نرخ کرنش بیشتر، تعداد شکست پروانهای بیشتری دیده میشود. نتیجههای آزمون همبستگی نشانمیدهدکه با اعمال بست، اثر نیروی ترکیبی و همچنین نرخ بالا در تشکیل این نوع شکست، از بین رفته است؛ بهعلاوه، آزمون همبستگی پیرسون برای نتیجههای گروههای اول و چهارم، نشاندهندة شباهت 947/0 این دو گروه است.
بیومکانیک استخوان
محمد نیکخو؛ علی تحسری؛ محمد حقپناهی
دوره 8، شماره 3 ، مهر 1393، ، صفحه 203-212
چکیده
با توسعهی فنّاوریهای پیشرفته در زمینهی ایمپلنتهای ستون فقرات، طراحی و ساخت کیجهای گردنی برای اوّلین بار در ایران مورد توجه قرار گرفتهاست. این پروژهی تحقیقاتی صنعتی برمبنای مطالعات دقیق بیومکانیکی و براساس مدلهای عملکردی اجزای محدود و آزمایشهای مکانیکی مربوط به آن انجام میشود. درین تحقیق، بهینهسازی ...
بیشتر
با توسعهی فنّاوریهای پیشرفته در زمینهی ایمپلنتهای ستون فقرات، طراحی و ساخت کیجهای گردنی برای اوّلین بار در ایران مورد توجه قرار گرفتهاست. این پروژهی تحقیقاتی صنعتی برمبنای مطالعات دقیق بیومکانیکی و براساس مدلهای عملکردی اجزای محدود و آزمایشهای مکانیکی مربوط به آن انجام میشود. درین تحقیق، بهینهسازی طراحی و مطالعهی بیومکانیکی تنها کیج گردنی بومی سازی شده در ایران (ساخت شرکت دانشبنیان آتیلا ارتوپد) بررسی شد. بدین منظور، ابتدا مدل اجزای محدود گردنی (C2-C7) تهیّه و محدودهی حرکتی آن با نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی صحهگذاری شد. سه پارامتر ابعادی به عنوان ورودی و دو پارامتر خروجی (شامل میزان تغییر شکل دندانههای کیج در آزمایش استاتیکی و دینامیکی، طبق استاندارد ASTM F2077 برای فرآیند بهینه سازی طراحی و استفاده شد. سپس، تغییرات مورد نیاز جهت شبیهسازی عمل جراحی همجوشی در سطح C5-C6 با جایگذاری کیج گردنی انجام شد. درنهایت، نتایج مطالعههای بیومکانیکی روی محصول نهایی کیج گردنی بومیسازی ارائه شد. نتایج مطالعههای بیومکانیکی نشان داد که این محصول به خوبی میتواند در اعمال جراحی مورد استفاده قرار گرفته و مطابق با استانداردهای نمونههای خارجی موجود در بازار، جهت کاربرد در جراحیها رقابت نماید.
بیومکانیک استخوان
هدا سالمی؛ علیاصغر بهنامقادر؛ محمدرضا باغبان اسلامینژاد؛ محمد عطایی
دوره 6، شماره 4 ، اسفند 1391، ، صفحه 249-255
چکیده
کلاژن و ترکیبات کلسیم فسفاتی، بویژه نانوهیدروکسی آپاتیت ترکیبات اصلی استخوان طبیعی هستند. در سنتز همزمان هیدروکسی آپاتیت در حضور کلاژن، ذرات کلسیم فسفات در امتداد فیبریل کلاژن رشد کرده؛ میکروساختار متفاوتی را ایجاد میکنند. از این رو تأثیر کلاژن بر ویژگیهای میکروساختاری و فازی ذرات کلسیم فسفات، بررسی شد. با توجه به سنتز همزمان ...
بیشتر
کلاژن و ترکیبات کلسیم فسفاتی، بویژه نانوهیدروکسی آپاتیت ترکیبات اصلی استخوان طبیعی هستند. در سنتز همزمان هیدروکسی آپاتیت در حضور کلاژن، ذرات کلسیم فسفات در امتداد فیبریل کلاژن رشد کرده؛ میکروساختار متفاوتی را ایجاد میکنند. از این رو تأثیر کلاژن بر ویژگیهای میکروساختاری و فازی ذرات کلسیم فسفات، بررسی شد. با توجه به سنتز همزمان هیدروکسی آپاتیت در حضورکلاژن، کلرید کلسیم به عنوان منبع کلسیم به مخلوط کلاژن و اسید فسفریک به عنوان منبع فسفر اضافه شد. وغلظت کلاژن در مخلوط نهایی 1% وزنی/حجمی و نسبت وزنی کلسیم به فسفر 67/1 بود. فاز معدنی سنتز شده در حضور کلاژن و بدون کلاژن (نمونه کنترل) به مدت 1 ساعت در دمای 600 درجه سانتیگراد قرار داده شد و شکل، ساختار و تغییرات فازی آن با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، تحلیل تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) و پراش اشعه ایکس (XRD) بررسی شدند. نتایج SEMذرات کلسیم فسفات ریزتر و با ساختاری ورقهای را در نمونه هیدروکسی آپاتیت سنتز شده در حضور کلاژن در مقایسه با نمونه کنترل -که دارای ساختار درشتتر وشبهکروی است- نشان دادند. تحلیلهای FTIRو XRDحضور ترکیبات هیدروکسی آپاتیت و اکتاکلسیم فسفات را تأیید کردند. بررسی طیف FTIRنمونهها قبل از عملیات حرارتی، حضور باند هیدروکسیل و باند فسفاتی مشخصه ترکیبات کلسیم فسفاتی و باندهای آمیدی مشخصه کلاژن را نشان داد. بعد از عملیات حرارتی نیز وجود بلورینگی کمتر درطیفXRD مشاهده شد.
بیومکانیک استخوان
مینا قره نازی فام؛ احسان اربابی
دوره 6، شماره 4 ، اسفند 1391، ، صفحه 267-278
چکیده
ایمپینجمنت یا گیر کردن مفصل ران یکی از دلایل اصلی ایجاد آرتروز زود هنگام در مفصل ران است. این عارضه با تغییر شکل یکی از استخوانهای ران یا لگن و یا هر دو ایجاد میشود. زمانی که سر استخوان ران، شکل کروی خود را در ناحیه گردن استخوان از دست میدهد، عارضة گیر کردن از نوع بادامکی (CAM) ایجاد میشود. زاویة آلفا به منظورکمیسازی این عارضه به ...
بیشتر
ایمپینجمنت یا گیر کردن مفصل ران یکی از دلایل اصلی ایجاد آرتروز زود هنگام در مفصل ران است. این عارضه با تغییر شکل یکی از استخوانهای ران یا لگن و یا هر دو ایجاد میشود. زمانی که سر استخوان ران، شکل کروی خود را در ناحیه گردن استخوان از دست میدهد، عارضة گیر کردن از نوع بادامکی (CAM) ایجاد میشود. زاویة آلفا به منظورکمیسازی این عارضه به کار برده میشود. در این مقاله روشی تمام خودکار برای اندازهگیری زاویة آلفا با استفاده از داده سهبعدی استخوان ران، پیشنهاد شده است. در این روش زاویة آلفا در تمام جهات حول محور سر-گردن اندازهگیری شده است. برای این منظور از صفحات شعاعی با محور مشترک سر-گردن استخوان ران استفاده شد که در نهایت منحنی پیوستهای از زاویة آلفا بر حسب میزان چرخش صفحة شعاعی به دست آمد. روش پیشنهاد شده برای 12 داده استخوان ران انسان مربوط به هر دو پای راست و چپ آزمایش شد. دادهها از تصاویر تشدید مغناطیسی (MRI) استخوان ران افراد مؤنث با متوسط سنی حدود 25 و بدون هیچ عارضه استخوانی مشخص، تهیه شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که متوسط و انحراف معیار زاویة آلفای محاسبه شده در محدوده قابل انتظار برای این زاویه قرار دارند. در ادامه تأثیر چهار قدرت تفکیک مختلف از دادههای سهبعدی بر نتایج استخراج شده از روش پیشنهادی از منظر دقت و سرعت بررسی شدند. این بررسی نشان داد که کاهش قدرت تفکیک به میزان 64 برابر، میتواند باعث افزایش سرعت تا حدود 8 برابر و همچنین کاهش دقت به میزان متوسطی حدود 2 درجه شود.
بیومکانیک استخوان
معصومه خاقانی؛ زهرا گلنیا؛ علی دوستمحمدی
دوره 6، شماره 1 ، خرداد 1391، ، صفحه 1-7
چکیده
این پژوهش با هدف بررسی تأثیر نانو ذرات زیرکونیا بر خواص فیزیکی و مکانیکی سیمان گلاسآینومر دندانی انجام شد. جزء سرامیکی سیمان گلاس به روش ذوبی ساخته شد و نانوذرات زیرکونیا در مقادیر 1، 3 و 5 درصد وزنی به آن افزوده شد. آزمونهای مشخصهیابی و اندازهگیری استحکام فشاری کامپوزیت گلاس آینومر/زیرکونیا انجام شد. نتایج آزمون پراش پرتو ...
بیشتر
این پژوهش با هدف بررسی تأثیر نانو ذرات زیرکونیا بر خواص فیزیکی و مکانیکی سیمان گلاسآینومر دندانی انجام شد. جزء سرامیکی سیمان گلاس به روش ذوبی ساخته شد و نانوذرات زیرکونیا در مقادیر 1، 3 و 5 درصد وزنی به آن افزوده شد. آزمونهای مشخصهیابی و اندازهگیری استحکام فشاری کامپوزیت گلاس آینومر/زیرکونیا انجام شد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر تولید شده ساختاری کاملاً آمورف دارد کهمیتواند بهعنوان ماده زمینه کامپوزیت، بدون هیچگونه ناخالصی استفاده شود. نتیجه تحلیل عنصری نیزمشخص کرد که ترکیب شیمیایی جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر، با تقریب بسیار خوبی مشابه درصدهای وزنی مورد انتظار بود. نتایج آزمون سنجش استحکام فشاری نشان داد افزودن نانوذرات زیرکونیا به سیمان گلاسآینومر باعث افزایش استحکام فشاری میشود و بیشینه این استحکام در حضور 1 درصد وزنی نانوذرات زیرکونیا مشاهده شد. با افزایش مقدار زیرکونیا، میزان استحکام کاهش یافت؛ هرچند این مقدار همچنان از استحکام نمونه سیمان بدون نانوذرات زیرکونیا (نمونه کنترل) بیشتر بود. برپایه نتایج این پژوهش به نظر میرسد مناسبترین کامپوزیت از لحاظ استحکام فشاری، کامپوزیت سیمان گلاسآینومر با 1 درصد وزنی نانوذرات زیرکونیا است. نتیجه نهایی این پژوهش، دستیابی به کامپوزیت گلاس آینومر/زیرکونیا است، به طوری که ضمن حفظ خواص فیزیکی، استحکام فشاری آن نیز افزایش یافته است.
بیومکانیک استخوان
سارا سادات فرشیدفر؛ محمدرضا ملاکزاده؛ حمیدرضا یزدی
دوره 6، شماره 1 ، خرداد 1391، ، صفحه 49-55
چکیده
هدف از انجام این مطالعه، مقایسه سطح تماس و فشار وارده بر مفصل تیبیوفمورال در حین اعمال پیچشهای داخلی و خارجی استخوان تیبیا است. برای این منظور استخوان تیبیای پای سالم جسد 5 مرد تازه یخ زده با روش استئوتومی از 40 درجه داخلی تا 40 درجه خارجی در گامهای 10 درجه پیچش یافته؛ سپس در هر مرحله با استفاده از سیستم مکانیکی طراحی شد. به منظور شبیهسازی ...
بیشتر
هدف از انجام این مطالعه، مقایسه سطح تماس و فشار وارده بر مفصل تیبیوفمورال در حین اعمال پیچشهای داخلی و خارجی استخوان تیبیا است. برای این منظور استخوان تیبیای پای سالم جسد 5 مرد تازه یخ زده با روش استئوتومی از 40 درجه داخلی تا 40 درجه خارجی در گامهای 10 درجه پیچش یافته؛ سپس در هر مرحله با استفاده از سیستم مکانیکی طراحی شد. به منظور شبیهسازی موقعیت استاتیک انسان ایستاده بر روی 2 پا، مفصل تیبیوفمورال هر پا بهطور جداگانه در حالت فولاکستنشن زانو، تحت بارگذاری 400 نیوتن در امتداد محور طولی پا قرار گرفت. سطح تماس و مقدار متوسط و بیشینه فشار وارد بر مفصل تیبیوفمورال با استفاده از فیلمهای Fujifilm prescaleاندازهگیری شد. نتایج نشان دادند که سطح تماسها در حین دورانها تغییر چندانی نکرده است. فشار وارد بر کمپارتمنت میانی مفصل تیبیوفمورال، بهطور قابل ملاحظهای در پیچشهای خارجی افزایش و در پیچشهای داخلی، کاهش یافت. فشار وارد بر کمپارتمنت جانبی مفصل تیبیوفمورال در حین پیچشهای خارجی و داخلی، تغییر محسوسی نداشت. تغییر فشار اعمال شده بر بخش میانی تیبیوفمورال در موقعیتهای پیچشی مختلف استخوان تیبیا، میتواند در تغییر سرعت گسترش آرتروز زانو و بهخصوص در افراد دچار اُستئوآرتریت یکطرفه میانی زانو بسیار مؤثر باشد.
بیومکانیک استخوان
محمد مهدی خانی؛ محمد تفضلی شادپور؛ فرزانه آقاجانی؛ پیمان نادری
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 13-20
چکیده
تحلیل تنش، ابزار مناسبی در براورد نواحی آسیبپذیر در مقابل بارگذاریهای متناوب ناشی از جویدن و دیگر کارکردهای فیزیولوژیک بافت دندانی است. این مطالعه تأثیرویژگی ویسکوالاستیسیته اجزای دندانی را در توزیع تنش دردندان سانترال فک بالا، تحت بارگذاری دینامیکی بااستفاده از مدلسازی اجزای محدود بررسی کرده است. حساسیت تنش به خاصیت ویسکوالاستیک ...
بیشتر
تحلیل تنش، ابزار مناسبی در براورد نواحی آسیبپذیر در مقابل بارگذاریهای متناوب ناشی از جویدن و دیگر کارکردهای فیزیولوژیک بافت دندانی است. این مطالعه تأثیرویژگی ویسکوالاستیسیته اجزای دندانی را در توزیع تنش دردندان سانترال فک بالا، تحت بارگذاری دینامیکی بااستفاده از مدلسازی اجزای محدود بررسی کرده است. حساسیت تنش به خاصیت ویسکوالاستیک بررسی شده ونتایج بیانگر کاهش دامنةتنشدینامیک به ازای افزایش خاصیت ویسکوالاستیک استکه بیشترین تأثیردرمحل اتصال مینا با سمان و سپس در اتصال با عاج مشاهده شده است. خاصیت ویسکوالاستیک به توزیع یکنواختتر تنش در دندان کمک میکند و این امر به دلیل کاهش دامنة موج تنش و کاهش نسبت بیشینه به کمینة موج تنش است. افزایش خاصیت ویسکوالاستیک باعث اختلاف فاز بین موج بار و تنش میشودکه این امر با توجه به میرایی موج تنش و انتشار آهستة این موج به مقدار بیشینه کمتر تنش پس از انعکاس موج تنش در مرزهای اجزا میانجامد.
بیومکانیک استخوان
محمد نیکخو؛ محمد حقپناهی؛ جا لین وانگ؛ محمد پرنیانپور
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 21-32
چکیده
پیشبینی نحوة ارتباط انواع بارهای مکانیکی با ضایعات دیسک بین مهرهای-که برای شناسایی عوامل ریسک بسیار مهم است- صرفاً با انجام آزمایش بر روی موجودات زنده یا بر روی نمونههای جسد انسان بسیار مشکل است. روشهای المان محدود میتواند راهحل مناسبی در مطالعات یاد شده محسوب شود و رفتار بیومکانیکی دقیقتری را از دیسک حاصل کند. لذا هدف ...
بیشتر
پیشبینی نحوة ارتباط انواع بارهای مکانیکی با ضایعات دیسک بین مهرهای-که برای شناسایی عوامل ریسک بسیار مهم است- صرفاً با انجام آزمایش بر روی موجودات زنده یا بر روی نمونههای جسد انسان بسیار مشکل است. روشهای المان محدود میتواند راهحل مناسبی در مطالعات یاد شده محسوب شود و رفتار بیومکانیکی دقیقتری را از دیسک حاصل کند. لذا هدف اصلی این مقاله، استخراج مدل المان محدود تقارن محوری پروالاستیک غیرخطی یک بخش حرکتی ناحیه کمری ستون فقرات است تا بتوان بر مبنای آن به مطالعه رفتار بیومکانیکی وابسته به زمان آن پرداخت. پس از مقایسة نتایج مدلهای رفتاری مختلف در تحلیل شبه استاتیک و تشریح مدل پروالاستیک، نتایج بارگذاریهای خزش کوتاهمدت، خزش بلند مدت و بارگذاریهای چرخهای ارزیابی شده است. تطابق مناسب نتایج با یافتههای آزمایشگاهی موجود در منابع تحقیق مبین صحت پیشبینی مدل در ارائه رفتار بیومکانیکی وابسته به زمان یک بخش حرکتی است. بنابراین برپایة این مدل صحهگذاری شده، میتوان به مطالعه نقش بارگذاریهای دینامیکی مختلف به عنوان عوامل ریسک در شروع فرایند تخریب دیسک بین مهرهای پرداخت.
بیومکانیک استخوان
بهنود حقیقی؛ مسعود طهانی؛ غلامرضا روحی
دوره 5، شماره 1 ، خرداد 1390، ، صفحه 33-44
چکیده
پیچهای اورتوپدی ابزار رایجی برای تثبیت استخوان شکسته محسوب میشوند. شل شدن پیچها در اثر نبودن تنش کافی در استخوان مجاور پیچ و جذب استخوان ناشی از آن، یکی از عوامل موفق نبودن ترمیم شکستگیها است. در این مطالعه، پیچ اورتوپدی هدفمند از ماده تیتانیوم و هیدروکسی اپتایت، Ti-Hap، همراه استخوانهای اسفنجی و متراکم در نرمافزار اجزای ...
بیشتر
پیچهای اورتوپدی ابزار رایجی برای تثبیت استخوان شکسته محسوب میشوند. شل شدن پیچها در اثر نبودن تنش کافی در استخوان مجاور پیچ و جذب استخوان ناشی از آن، یکی از عوامل موفق نبودن ترمیم شکستگیها است. در این مطالعه، پیچ اورتوپدی هدفمند از ماده تیتانیوم و هیدروکسی اپتایت، Ti-Hap، همراه استخوانهای اسفنجی و متراکم در نرمافزار اجزای محدود، مدلسازی شده است. پارامتر انتقال تنش، STPو پارامتر انتقال چگالی انرژی کرنشی، SEDTPتعریف میشود که به ترتیب نسبت تنش و نسبت چگالی انرژی کرنشی را در دندانههای پیچ به نقاط مجاور در استخوان بیان میکنند. مقادیر کم این پارامترها انتقال ضعیف تنش و چگالی انرژی کرنشی را به استخوان مجاور نشان میدهد که نشانهای از پدیده مضر سپر تنش است. نتایج این تحقیق نشان داد که مقدار پارامترهای STPو SEDTP، برای پیچ هدفمند در مقایسه با پیچ فلزی، بیشتر است. بعلاوه با کاهش مدول الاستیسیته جزء فلزی و با افزایش جزء حجمی سرامیک، آثار منفی سپر تنش کاهش مییابد. برای پیچی که دارای یک قسمت همگن و یک قسمت هدفمند است؛ هر چه طول قسمت هدفمند بیشتر باشد، پارامترها مقدار بزرگتری را نشان میدهند. بنابراین اثر سپر تنشی و مقدار شلشدگی پیچ کاهش مییابد. همچنین هر چه قسمت هدفمند در موقعیتی نزدیکتر به دندانههای ابتدایی قرار گیرد، مقدار پارامترهای STPو SEDTP، افزایش مییابد. به علاوه نتایج نشان داد با کاهش توان ترکیب توزیعی که نشاندهندة نحوه تغییر ترکیب هدفمند از فلز به سرامیک است، مقدار پارامترها افزایش مییابد. نتایج این تحقیق با مطالعات بالینی و آزمایشگاهی در دسترس، تطابق خوبی دارد.
بیومکانیک استخوان
محمود اعظمی؛ فتح اله مضطرزاده؛ محمد ربیعی
دوره 3، شماره 4 ، اسفند 1388، ، صفحه 275-284
چکیده
طی دهه گذشته، استفاده از رویکرد زیست تقلیدی در ساخت جایگزین های بافتی مورد توجه محققان قرار گرفته است. در ساخت عمده داربست های مهندسی بافت استخوان نیز از نظر نوع مواد مصرفی و همچنین روش سنتز تلاش شده تا از این قاعده پیروی شود. در این مقاله سنتز نوعی فاز آپاتیتی در میان زمینه هیدروژل ژلاتین در شرایط زیست تقلیدی ارائه شده است. کامپوزیت ...
بیشتر
طی دهه گذشته، استفاده از رویکرد زیست تقلیدی در ساخت جایگزین های بافتی مورد توجه محققان قرار گرفته است. در ساخت عمده داربست های مهندسی بافت استخوان نیز از نظر نوع مواد مصرفی و همچنین روش سنتز تلاش شده تا از این قاعده پیروی شود. در این مقاله سنتز نوعی فاز آپاتیتی در میان زمینه هیدروژل ژلاتین در شرایط زیست تقلیدی ارائه شده است. کامپوزیت حاصل طی فرایند خشک سازی انجمادی به صورت داربستی متخلخل برای بافت استخوان در آمد. به منظور مشخصه یابی محصول از نظر ترکیب شیمیایی و ساختار بلورین از آزمون های طیف سنجی فروسرخ، پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد. ریخت شناخت سطحی و هم چنین نحوه اتصال و رشد سلول های استخوانی روی سطح داربست، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که در شرایط زیست تقلیدی اعمال شده فاز آپاتیتی نانوبلورین با کریستالیت های به اندازه 10-7 nm در میان هیدروژل ژلاتین سنتز شده اند. داربست به دست آمده دارای 82% تخلخل با ابعاد حفرات 350-100 mm و ضریب ارتجاعی در محدوده استخوان اسفنجی بوده و کشت سلول های استخوانی روی داربست، حاکی از اتصال، مهاجرت و ترشح ماده زمینه خارج سلولی به وسیله آنها بوده است. بنابراین نتایج به دست آمده قابلیت بالقوه استفاده از داربست ساخته شده برای ترمیم بافت استخوان را تائید می کند.
بیومکانیک استخوان
معصومه حق بین نظرپاک؛ فرزانه پورعسگری؛ محمدنبی سربلوکی
دوره 3، شماره 4 ، اسفند 1388، ، صفحه 291-298
چکیده
داربست های مورد استفاده در مهندسی بافت باید علاوه بر عملکرد مناسب، متخلخل، زیست سازگار و زیست تخریب پذیر باشند. در این تحقیق، داربست های متخلخل کامپوزیتی PLGA/HA به روش تعویض حلال ساخته شده و با پلیمر سه قطعه ای روکش دهی و با نور UV استریل شدند. مشاهدات حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی حاکی از تشکیل ریزساختار متخلخل با اندازه ...
بیشتر
داربست های مورد استفاده در مهندسی بافت باید علاوه بر عملکرد مناسب، متخلخل، زیست سازگار و زیست تخریب پذیر باشند. در این تحقیق، داربست های متخلخل کامپوزیتی PLGA/HA به روش تعویض حلال ساخته شده و با پلیمر سه قطعه ای روکش دهی و با نور UV استریل شدند. مشاهدات حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی حاکی از تشکیل ریزساختار متخلخل با اندازه حفرات حدود50 mm و حفرات به هم پیوسته است. سلول های بنیادی مزانشیم انسانی بر روی داربست ها بذرافشانی شدند و سلول ها در داخل این ساختار به طور مطلوب چسبیدند. رنگ آمیزی فلورسانس باDAPI نشان دهنده چسبندگی سلول های مزانشیم به نمونه های دارای روکش و نفوذ سلول ها به داخل حفرات بود. همچنین، به منظور بررسی میزان تکثیر سلول ها روی داربست ها، آزمایش MTT روی آنها انجام شد و نشان داد که تعداد سلول های کشت شده روی داربست ها در مقایسه با نمونه های کنترل تفاوت معناداری ندارد. از نتایج به دست آمده استنباط می شود که داربست های روکش دار شده با پلیمر سه قطعه ای بستر مناسبی برای سلول های مزانشیم و روش به کار رفته روشی کارامد در ساخت داربست مهندسی بافت استخوان است.
بیومکانیک استخوان
شهاب منصوربقایی؛ مجید حقایق؛ سید محمد رجایی
دوره 3، شماره 3 ، آذر 1388، ، صفحه 243-253
چکیده
در این مقاله روشی تحلیلی برای پیش بینی پاسخ برخورد مایل یک پوسته کروی حاوی سیال با ضخامت دلخواه با یک جسم چنبره ای الاستیک ارائه می شود که می تواند مدلی برای بررسی تحلیلی ضربه به سر انسان باشد. مدل مبتنی بر ترکیبی از شرایط تماسی هرتز و اثر موضعی خمشی و غشائی به منظور به دست آوردن رابطه ای ضمنی برای تعیین نیروی انتقالی است. با استفاده ...
بیشتر
در این مقاله روشی تحلیلی برای پیش بینی پاسخ برخورد مایل یک پوسته کروی حاوی سیال با ضخامت دلخواه با یک جسم چنبره ای الاستیک ارائه می شود که می تواند مدلی برای بررسی تحلیلی ضربه به سر انسان باشد. مدل مبتنی بر ترکیبی از شرایط تماسی هرتز و اثر موضعی خمشی و غشائی به منظور به دست آوردن رابطه ای ضمنی برای تعیین نیروی انتقالی است. با استفاده از پاسخ های حاصل از روابط تحلیلی می توان چنین نتیجه گرفت که در یک سرعت مشخص با افزایش زاویه حمله، نیروی انتقالی کاهش و مدت زمان برخورد افزایش می یابد. همچنین روابط صریح حاصل از حل بسته برای پدیده ضربه ارائه شده تا مشخصات ضربه شامل مدت زمان تماس، حداکثر نیروی انتقالی و حداکثر شتاب پوسته که اهمیت ویژه ای برای محققان دارد، به دست آیند. بنابراین بررسی کمیت های مهم پدیده ضربه به صورت یک حل بسته امکان پذیر می شود. از طرفی در مورد حالات حدی معادلات نیز بحث شده است و اعتبارسنجی مدل پیشنهاد شده به وسیله روش اجزاء محدود انجام شده است. نتایج، انطباق قابل قبولی بین پاسخ های تحلیلی با پاسخ های حاصل از حل عددی نشان می دهد که بیان کننده صحت روابط تحلیلی به دست آمده است.
بیومکانیک استخوان
محمد حقپناهی؛ مهدی پوردانیال
دوره 1، شماره 4 ، اسفند 1386، ، صفحه 289-299
چکیده
در این مقاله مدل المان محدود سه بعدی دقیق مهره اول ستون فقرات گردنی، شامل استخوان قشری و استخوان متخلخل، بر اساس تصاویر سی-تی اسکن، در محیط نرم افزار آنسیس9 توسعه یافت. هدف بررسی تاثیر استخوان متخلخل بر توزیع تنش بیشینه و میانگین در مهره اطلس و ارزیابی تاثیر تغییر خواص مواد بر مقادیر این تنش هاست. طبق نتایج به دست آمده، خواص استخوان ...
بیشتر
در این مقاله مدل المان محدود سه بعدی دقیق مهره اول ستون فقرات گردنی، شامل استخوان قشری و استخوان متخلخل، بر اساس تصاویر سی-تی اسکن، در محیط نرم افزار آنسیس9 توسعه یافت. هدف بررسی تاثیر استخوان متخلخل بر توزیع تنش بیشینه و میانگین در مهره اطلس و ارزیابی تاثیر تغییر خواص مواد بر مقادیر این تنش هاست. طبق نتایج به دست آمده، خواص استخوان متخلخل تاثیر چندانی بر موضع تنش بیشینه و الگوی تنش های میانگین در مقاطع کمان قدامی، محل اتصال کمان خلفی با توده طرفی و شیار مهره ندارد، هرچند وجود استخوان متخلخل سبب افزایش مقدار تنش بیشینه و تنش میانگین می شود. تاثیر شرایط مرزی بر این افزایش قابل توجه است. تغییر خواص مواد استخوان متخلخل، تحت بارگذاری محوری و اکستانسیون شدید فقط بر تنش متوسط در استخوان متخلخل توده های طرفی انجامید، این در حالی است که تغییر خواص مواد استخوان قشری به تغییر تنش متوسط در هر دو ناحیه و نیز جابجایی جانبی توده های طرفی منجر شد. همچنین این تحقیق تاثیر متقابل تغییر خواص مواد دو بافت استخوانی را بر تنش های متوسط آشکار ساخت.
بیومکانیک استخوان
احمد رییسی نجفی؛ احمدرضا عرشی؛ محمدرضا اسلامی؛ شهریار فریبرز؛ منصور معین زاده
دوره 1، شماره 3 ، آذر 1386، ، صفحه 177-188
چکیده
در این تحقیق، یک مدل میکرومکانیک المان محدود برای استخوان متراکم هاورس انسان به صورت دو بعدی ارایه شده است. با توجه به شباهت استخوان متراکم هاورس انسان با مواد مرکب فیبری- سرامیکی، بافت بینابینی، استخوانک و بافت سمنت لاین به ترتیب به عنوان زمینه، فیبر و فصل مشترک این دو فاز در نظر گرفته شد. سپس با اعمال تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی ...
بیشتر
در این تحقیق، یک مدل میکرومکانیک المان محدود برای استخوان متراکم هاورس انسان به صورت دو بعدی ارایه شده است. با توجه به شباهت استخوان متراکم هاورس انسان با مواد مرکب فیبری- سرامیکی، بافت بینابینی، استخوانک و بافت سمنت لاین به ترتیب به عنوان زمینه، فیبر و فصل مشترک این دو فاز در نظر گرفته شد. سپس با اعمال تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی و فرض شرایط کرنش صفحه ای، فاکتور شدت تنش در نزدیکی نوک یک میکروترک محاسبه شد. همچنین تاثیر ریز ساختار و خصوصیات مکانیکی استخوان متراکم انسان بر مسیر رشد میکروترک مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که تاثیر ریز ساختار و خصوصیات مکانیکی استخوان متراکم انسان بر رفتار شکست، محدود به نزدیکی استخوانک می باشد. اگر استخوانک و سمنت لاین نرم تر از بافت بینابینی باشند، هر چه میکروترک به استخوانک نزدیک تر باشد، فاکتور شدت تنش در نوک های میکروترک بیشتر خواهد بود. در صورتی که این دو فاز سخت تر از بافت بینابینی باشند، تاثیر استخوانک بر میکروترک معکوس می شود. همچنین نتایج نشان داد در صورتی که سمنت لاین و بافت بینابینی سخت تر و یا نرم تر از استخوانک باشند، تاثیر استخوانک بر میکروترک بسیار ناچیز خواهد بود. اگر میکروترک تحت شرایط بارگذاری کششی قرار گیرد، مسیر رشد میکروترک همواره به گونه ای منحرف می گردد که از استخوانک دور شود. این نتیجه به خصوصیات مکانیکی بافت های مختلف وابسته نیست. در واقع میکروترک برای رشد خود مسیر بین استخوانک ها را انتخاب می نماید و این خود باعث افزایش جذب انرژی لازم برای شکست و در نتیجه بالا رفتن چقرمگی استخوان متراکم هاورس انسان می شود. این در صورتی است که میکروترک ها بر اثر بارگذاری فشاری، در راستای بار رشد کرده و تقریبا به صورت مستقیم وارد استخوانک می شوند. نتایج این مدلسازی المان محدود با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفت و همخوانی خوبی بین آنها وجود داشت.
بیومکانیک استخوان
سید محمود ربیعی؛ فتح اله مضطرزاده؛ مهران صولتی هشجین؛ سعید حصارکی
دوره 1، شماره 2 ، شهریور 1386، ، صفحه 105-110
چکیده
در این تحقیق اثر غلظت های مختلف NaH2PO4.2H2O بر زمان گیرش و استحکام فشاری سیمان استخوانی بر پایه هیدروکسی آپاتیت بررسی شد. سیمان هیدروکسی آپاتیت دسته ای از سیمان های استخوانی کلسیم فسفاتی است که می تواند به عنوان جایگزین بافتهای سخت مطرح شود. قسمت پودری این سیمان از ترکیبات مختلف کلسیم فسفاتی نظیر تری کلسیم فسفات (TCP)، کربنات کلسیم (CaCO3) و ...
بیشتر
در این تحقیق اثر غلظت های مختلف NaH2PO4.2H2O بر زمان گیرش و استحکام فشاری سیمان استخوانی بر پایه هیدروکسی آپاتیت بررسی شد. سیمان هیدروکسی آپاتیت دسته ای از سیمان های استخوانی کلسیم فسفاتی است که می تواند به عنوان جایگزین بافتهای سخت مطرح شود. قسمت پودری این سیمان از ترکیبات مختلف کلسیم فسفاتی نظیر تری کلسیم فسفات (TCP)، کربنات کلسیم (CaCO3) و مونتیت (CaHPO4) تهیه شد و فاز مایع آن نیز غلظت های مختلفی از سدیم دی هیدرژن فسفات را شامل گردید. زمان های گیرش اولیه و نهایی و استحکام فشاری سیمان در نسبت های مختلفی از فاز مایع به جامد L/P(ml/g) بررسی شد. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که در غلظت های معینی از فاز مایع، این سیمان از شرایط بالقوه ای برای کاربردهای پزشکی برخوردار است.
بیومکانیک استخوان
محمد حقپناهی؛ علی گرگین زاده؛ صبا سهرابی
دوره 1، شماره 2 ، شهریور 1386، ، صفحه 131-136
چکیده
به دلیل مهلک بودن و عواقب وخیم صدمات ستون گردنی، بررسی رفتار بیومکانیکی اجزای آن حین صدمه حایز اهمیت است. رایج ترین نوع صدمات مهره دوم گردنی، شکستگی زائده دندانه ای است که در این میان شکستگی نوع دوم بیشترین درصد صدمات را به خود اختصاص می دهد. در این مقاله پس از ارایه مدل دقیق سه بعدی مهره اکسس به تحلیل المان محدود آن پرداخته شده است. ...
بیشتر
به دلیل مهلک بودن و عواقب وخیم صدمات ستون گردنی، بررسی رفتار بیومکانیکی اجزای آن حین صدمه حایز اهمیت است. رایج ترین نوع صدمات مهره دوم گردنی، شکستگی زائده دندانه ای است که در این میان شکستگی نوع دوم بیشترین درصد صدمات را به خود اختصاص می دهد. در این مقاله پس از ارایه مدل دقیق سه بعدی مهره اکسس به تحلیل المان محدود آن پرداخته شده است. به منظور مطالعه شکستگی زائده دندانه ای شرایط مختلف بارگذاری شامل برخورد زائده دندانه ای با کمان قدامی مهره اطلس، توده های طرفی مهره اطلس و لیگامان عرضی، مدلسازی شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که در این شرایط بارگذاری، تمرکز تنش در محل اتصال زائده دندانه ای با جسم مهره ای وجود دارد که به معنای احتمال بروز شکستگی نوع دوم در صورت برخورد زائده دندانه ای با کمان قدامی مهره اطلس، توده های طرفی مهره اطلس و لیگامان عرضی می باشد.
بیومکانیک استخوان
عبدالرضا شیخ مهدی مسگر؛ زهرا محمدی؛ فتح اله مضطرزاده؛ مهتاب اشرفی خوزانی؛ زینب سادات محمدی
دوره 1، شماره 1 ، خرداد 1386، ، صفحه 39-51
چکیده
در این تحقیق، سنتز تکرارپذیر کلسیم فسفات آمورف کربناتی از طریق استفاده از محلول های حاوی کلسیم و فسفات با غلظت پایین، دمای پایین، pH بالا و خشک کردن به شیوه انجمادی انجام شده است. مابین میزان کربنات به کار رفته در محلول سنتز و کربنات موجود در محصول آمورف یک رابطه غیرخطی وجود داشت. با افزودن مقادیر مختلف کربنات به محلول سنتز، تهیه ...
بیشتر
در این تحقیق، سنتز تکرارپذیر کلسیم فسفات آمورف کربناتی از طریق استفاده از محلول های حاوی کلسیم و فسفات با غلظت پایین، دمای پایین، pH بالا و خشک کردن به شیوه انجمادی انجام شده است. مابین میزان کربنات به کار رفته در محلول سنتز و کربنات موجود در محصول آمورف یک رابطه غیرخطی وجود داشت. با افزودن مقادیر مختلف کربنات به محلول سنتز، تهیه انواع کلسیم فسفات آمورف کربناتی با مقدار کربنات و نسبت Ca/P متفاوت، مشابه فاز معدنی استخوان، امکان پذیر خواهد بود به طوری که با افزایش مقدار کربنات ورودی به محلول سنتز، نسبت Ca/P رسوب افزایش می یابد. آب باقیمانده در رسوب آمورف خشک شده به روش انجمادی را می توان توسط عملیات حرارتی در دمای بالا خارج کرد بدون آنکه رسوب، ویژگی آمورف بودن خود را از دست دهد. بر اساس نتایج بدست آمده از آنالیز عنصری کربن و آنالیز حرارتی، خروج کربنات در محدود دمایی 500-1150°C اتفاق می افتد. انحلال کلسیم فسفات آمورف کربناتی در محیط شبیه سازی شده سلول های جذب استخوان (pH 4.4-5.5) به میزان کربنات و آب باقیمانده وابسته است. در مقادیر بالای کربنات موجود در محصول، میزان انحلال توسط مقدار کربنات کنترل می شود در حالی که در مقادیر کم، حضور آب باقیمانده اثر بیشتری بر میزان انحلال خواهد داشت. سینتیک انحلال کلسیم فسفات های آمورف کربناتی در هر دو حالت«خشک شده به صورت انجمادی» و «عملیات حرارتی شده» در شرایط جذب استخوان توسط نفوذ از لایه محصول کنترل می شود. تشکیل یک نوع کلسیم فسفات آمورف و/ یا دی کلسیم فسفات دی هیدرات به عنوان لایه محصول از جذب کامل کلسیم فسفات آمورف کربناتی جلوگیری می کند.
بیومکانیک استخوان
خلیل فرهنگ دوست؛ علی بنی هاشم؛ علی قانعی
دوره -2، شماره 1 ، تیر 1384، ، صفحه 1-8
چکیده
استفاده از پوشش های سرامیکی در ایمپلنت های دندانی به دلایل زیادی از جمله سازگاری با استخوان، فقدان بافت فیبری در محل اتصال– ایمپلنت و اتصال محکم تر پوشش– استخوان به صورت عمومی درآمده است. در بین این پوشش ها، هیدروکسی آپاتیت (HA) و فلوئوروآپاتیت (FA) استفاده بیشتری دارند. در این تحقیق، برای اولین بار با استفاده از تحلیل تنش ...
بیشتر
استفاده از پوشش های سرامیکی در ایمپلنت های دندانی به دلایل زیادی از جمله سازگاری با استخوان، فقدان بافت فیبری در محل اتصال– ایمپلنت و اتصال محکم تر پوشش– استخوان به صورت عمومی درآمده است. در بین این پوشش ها، هیدروکسی آپاتیت (HA) و فلوئوروآپاتیت (FA) استفاده بیشتری دارند. در این تحقیق، برای اولین بار با استفاده از تحلیل تنش به روش اجزای محدود و به صورت دوبعدی متقارن 24 عدد ایمپلنت به صورت تقریبا دقیق و با تمام اجزای سازنده، همراه پوشش، مدل سازی و تحلیل شدند. 12 عدد از ایمپلنت ها متعلق به سیستم IMZ و 12 عدد دیگر متعلق یه سیستم Dyna بودند. ضخامت پوشش هیدروکسی آپاتیت و فلوئورآپاتیت در ایمپلنت های مورد بررسی به ترتیب 33،50،67،80،100 و 10 میکرون بود. نتایج تحلیل تنش نشان داد با افزایش ضخامت پوشش ایمپلنت، مقادیر تمرکز تنش در سطح تماس ایمپلنت– پوشش، سطح تماس پوشش– استخوان و در استخوان اطراف ایمپلنت کاهش می یابد. هم چنین مقادیر تمرکز تنش در ایمپلنت های با پوشش فلوئوروآپاتیت همواره بیشتر از ایمپلنت های با پوشش هیدروکسی آپاتیت بود. در تمام ایمپلنت ها تمرکز تنش در استخوان اطراف ایمپلنت در قسمت طوق ایمپلنت (کرست استخوان) مشاهده گردید.
بیومکانیک استخوان
سید حامد حسینی نسب؛ فرزام فرهمند؛ محمدحسین کارگرنوین؛ محسن کرمی
دوره -1، شماره 2 ، بهمن 1383، ، صفحه 159-172
چکیده
در این مطالعه، چندین مدل المان محدود خطی و غیر خطی از ستون مهره در حالت سالم و تثبیت شده مورد تحلیل قرار گرفته است. مدل سالم با استفاده از تصاویر سی تی اسکن توسعه یافته و پس از بررسی اعتبار آن، عمل تثبیت با استفاده از دو نوع ایمپلنت رایج شبیه سازی شده است. نتایج مدل ها، شامل رفتار بار- تغییر مکان و توزیع تنش در ساختارهای مختلف مورد بررسی ...
بیشتر
در این مطالعه، چندین مدل المان محدود خطی و غیر خطی از ستون مهره در حالت سالم و تثبیت شده مورد تحلیل قرار گرفته است. مدل سالم با استفاده از تصاویر سی تی اسکن توسعه یافته و پس از بررسی اعتبار آن، عمل تثبیت با استفاده از دو نوع ایمپلنت رایج شبیه سازی شده است. نتایج مدل ها، شامل رفتار بار- تغییر مکان و توزیع تنش در ساختارهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین اثر تغییر در پارامترهای هندسی پدیکل، خطای جایگذاری و خصوصیات پیوند استخوانی بر نحوه توزیع تنش در ساختارها ستون مهره و اجزای ایمپلنت، با استفاده از یک مدل پارامتری بررسی شده است. نتایج حاصله بر مزیت ایمپلنت های تیتانیومی نسبت به ایمپلنت های فولادی، لزوم استفاده از یک پیوند استخوانی قدامی و افزایش احتمال شکست پیچ در اثر پوکی استخوان در مجموعه های تثبیت شده تاکید می کنند. هم چنین بر مبنای نتایج مطالعه، استفاده از پیچ هایی با قطر بزرگتر برای پدیکل هایی که دارای طول قدامی– خلفی هستند و پرهیز از خطاهای جایگذاری، به منظور کاهش احتمال شکست پیچ های پدیکل به جراحان توصیه شده است.