Development of a composite intramedullary nail for treating femoral shaft fractures
Notice bibliographique
Résumé
Intramedullary nails are the primary choice for treating long bone fractures. However, the high axial rigidity of conventional nails, can significantly reduce compression at the fracture site, and thereby inhibit bone healing. It can also lead to subsequent bone loss upon fracture healing. Fibrereinforced composites have been suggested as an alternative material of choice in the design of fracture fixation implants to address these drawbacks. There are very few studies in the literature on the use of composite materials for intramedullary nails. In particular, there are no known studies which have considered the optimization of such implants to fulfill the requirements of a proper fracture healing. The purpose of the current thesis is to develop a composite intramedullary nail made of carbon-fibre/epoxy whose structure is optimized to provide a preferred mechanical environment for fracture healing. The thickness and stacking sequence of the composite tube were optimized using closed-form expressions for structural rigidities of a composite tube to minimize axial rigidity of the structure, while minimally sacrificing the bending and torsional rigidities. The actual performance of the best nail candidates inside the human femur was then examined in an experimentally validated finite element model. It was found that a composite nail with an outer diameter of 14 mm and a stacking sequence of [0 / -45 / 45 / -45 / 0 / -45 / 45 / -45 / 45 / -45 / 90 ] showed an overall superiority compared to the other configurations. The expressions for rigidity yielded an axial rigidity of 3.7MN , and bending and torsional rigidities of 70.3 and 70.9 2 N.m , respectively, which correlated well with the results of mechanical testing on the manufactured specimens (i.e. 3.74±0.05 MN, 66.9±1.0 2 N.m , and 70.7±2.0 2 N.m for axial, bending, and torsional rigidities, respectively). The manufactured composite specimens showed high strength in tension (403.9±7.8 MPa), compression (316.9±10.9 MPa), bending (405.3±8.1 MPa), and torsion (328.5±7.3 MPa). Moreover, a fatigue limit of 27 kN was obtained for the composite nail. The stiffness of the composite nail was found to remain almost constant versus the number of cycles. Overall, the findings of this thesis suggest that the proposed intramedullary nail is a potential candidate for use as an alternative to the conventional intramedullary nails.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».