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Simulated Analysis Ti-6Al-4V Plate and Screw as Transverse Diaphyseal Fracture Implant for Ulna Bone

材料科学 有限元法 尺骨 植入 抗弯强度 口腔正畸科 骨折 皮质骨 断裂(地质) 横截面 结构工程 复合材料 工程类 外科 医学 解剖 放射科
作者
Mustika Ainun Sabrina,Sonia Adilina Hartati,Talitha Asmaria,Prihartini Widiyanti,Muhammad Satrio Utomo,Fendy Rokhmanto,Ika Kartika
出处
期刊:Journal of Biomimetics, Biomaterials and Biomedical Engineering 卷期号:55: 35-45 被引量:1
标识
DOI:10.4028/p-63a93r
摘要

Transverse diaphyseal fracture is one of the most common fractures caused by accidents. The fracture treatment needs surgery to apply the fixations that matched the bone geometry. This paper aims to reverse engineering of a published bone plate and screw criteria into a three-dimensional (3D) model and analyze them using the finite element method (FEM) in several factors, the bone, the plate, the screw, the unification of plate and screw, and combination all components. This paper conducts two main activities of designing plate and screw based on literature for ulna bone implant and running the FEM to achieve the von Misses stress in the plate, screw, and bone by placing load and constrained area based on the actual use of the implant in the patient. The maximum number in von Misses stress are 5.01855 MPa for bone only, 0.00918 MPa for plate only, 193.304 MPa for screws only, 6.28160 MPa for the assembly screws and a plate, and 761.07 MPa for all unification. All simulation results meet the expectation that the bone analysis is less than the compressive strength of the ulnar bone. Moreover, when applied to the bone, the plate and screw analysis and the assembly also demonstrate a lower number than the yield strength of the properties of the Ti6Al4V materials. All this biomechanical assessment confirms that designs could withstand ulnar bone’s ultimate flexural load and pressure. The finite element analysis (FEA) on the proposed recreated dimension on ulnar plate and screw is expected to accelerate the rehabilitation process of radius ulnar fracture, particularly in the transverse diaphyseal fracture in ulna bone.

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