Exploration of the influence of different biomimetic designs of 3D printed multi-material artificial spinal disc on the natural mechanics restoration

作者
Zhiyang Yu,Benjamin Voumard,Kristina Shea,Tino Stanković
出处
期刊:Materials & Design [Elsevier BV]
卷期号:210: 110046-110046 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.matdes.2021.110046
摘要

One of the great challenges of artificial spinal disc (ASD) design lies in the reproduction of the complex mechanics of an intervertebral disc (IVD) that is characterized by a viscoelastic, nonlinear, and anisotropic behavior. Although the development of multi-material additive manufacturing (AM) combined with biomimetic design provide new opportunities for the realization of ASDs with complex behavior, the influence of different biomimetic designs on the kinematics of ASD in conjunction with AM is not yet explored. Therefore, this study proposes and fabricates four types of biomimetic, multi-material ASD designs based on mimicking either the material stiffness gradient or the structure found in a natural IVD. The results show that all the designs exhibit a desired viscoelastic behavior, while the ASD design based on a chainmail-like structure exhibits a nature-mimicking nonlinear rotational load response. In terms of restoring the natural trend of an IVD’s anisotropic behavior, the ASD design that mimics the structure found in an IVD outperforms the design that solely mimics an IVD’s material stiffness gradient. Additionally, all the designs proposed in this study show comparable instant helical axis (IHA) and instant center of rotation (ICOR) to an IVD's regarding their location and moving direction.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
黎琪娩发布了新的文献求助10
1秒前
张赫兹发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
凯凯凯发布了新的文献求助10
1秒前
全都卉完成签到,获得积分10
3秒前
正直的素发布了新的文献求助10
3秒前
酷酷幻柏发布了新的文献求助10
3秒前
Beave完成签到,获得积分10
4秒前
WFZ完成签到,获得积分10
4秒前
陌迩发布了新的文献求助10
4秒前
无花果的应助被橙子味汽水采纳,获得10
5秒前
5秒前
dynamo完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
和蔼的茅草根完成签到,获得积分10
6秒前
ace完成签到,获得积分10
9秒前
看不上nature的新人完成签到,获得积分20
9秒前
Wenwen完成签到,获得积分10
9秒前
大麦完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
hoonie发布了新的文献求助20
10秒前
10秒前
华仔的应助被优雅山菡采纳,获得10
10秒前
bkagyin的应助被Wintlin采纳,获得30
10秒前
10秒前
无花果的应助被丰富的听云采纳,获得10
11秒前
zjh2026完成签到 ,获得积分10
12秒前
XYN1完成签到,获得积分10
12秒前
科研通AI6.4的应助被橘子皮采纳,获得10
13秒前
13秒前
六六完成签到 ,获得积分10
13秒前
小可爱发布了新的文献求助30
14秒前
SciGPT的应助被JASONLIU采纳,获得10
14秒前
薯条完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
zjh2026关注了科研通微信公众号
16秒前
孙孟波完成签到,获得积分10
17秒前
英俊的铭的应助被小草没采纳,获得10
17秒前
幽默紫菜完成签到 ,获得积分10
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Organizational Behavior 510
Comprehensive Heterocyclic Chemistry IV 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8045571
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9476705
关于积分的说明 21285350
捐赠科研通 7612917
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3392232
关于科研通互助平台的介绍 2523650
邀请新用户注册赠送积分活动 2430201