دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 26 12 2026 11 22 Biomechanical Effects of Different Fillers on Bone Defect Reconstruction: A Comparative Finite Element Analysis تأثیر بیومکانیکی پرکننده های مختلف بر بازسازی نقص استخوانی پس از کورتاژ: تحلیل تطبیقی اجزای محدود 989 998 29137 10.48311/mme.2026.120241.83010 FA مرجان پورغلامی گروه مهندسی مکانیک، موسسه آموزش عالی احرار، رشت، ایران فرزانه صف شکن گروه مهندسی مکانیک، مؤسسه آموزش عالی احرار، رشت، ایران احمد باقری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران آزاده قوچانی گروه مهندسی پزشکی، دانشکده مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران Journal Article 2026 05 13 Benign bone tumors occur mainly in the epi-metaphyseal region of long bones, and surgery is the most effective treatment. Tumor recurrence and fractures are complications of following surgery. To reduce the risk of these complications, preoperative surgical simulation is recommended. This study uses FEA to investigate the mechanical effect of reconstructed models with different fillers. The simulations are considered for two defects of different sizes in the medial femoral condyle. The small defect simulates tumor curettage and the large defect simulates tumor curettage with some border texture. The fillers include several polymers, ceramics, and bioglasses. The mechanical performance of each filler in the reconstruction of defects under single-leg standing loading is evaluated by examining the maximum principal and von Mises stresses compared to the healthy model. In the epi-metaphyseal region of the healthy model, the maximum principal stress was 5.15 MPa and the maximum von Mises stress was 7.63 MPa. Among the materials tested, polyether ether ketone (PEEK) exhibits stress values very close to healthy bone. (with the values of the principal and von Mises stresses was 5.14 MPa and 7.66 MPa in the small defect and 5.16 MPa and 7.7 MPa in the large defect, respectively). However, Hydroxyapatite (HA), Beta-tricalcium phosphate and bioglasses showed the least mechanical compliance, which increased with increasing defect size. Comparison of the results obtained shows that the choice of filler depends on the size of the defect. These findings highlight the role of FEA in predicting surgical outcomes and postoperative bone strength. تومورهای خوش‌خیم استخوانی عمدتاً در ناحیه اپی متافیز استخوان‌های بلند رخ می‌دهند و جراحی مؤثرترین درمان است. عود تومور و شکستگی از عوارض این جراحی هستند. برای کاهش خطر این عوارض، شبیه‌سازی جراحی قبل از عمل توصیه می‌شود. این مطالعه با استفاده از آنالیز المان محدود، تاثیر مکانیکی مدل‌های بازسازی‌شده با پرکننده‌های مختلف را بررسی می‌کند. شبیه‌سازی‌ها برای دو نقص با اندازه‌های مختلف در کندیل داخلی استخوان ران در نظر گرفته شده است. نقص کوچک‌تر فقط کورتاژ تومور و نقص بزرگ‌تر کورتاژ تومور به همراه مقداری بافت حاشیه‌ی آن را شبیه‌سازی میکنند. پرکننده‌ها شامل پلیمرها، سرامیک‌ها و بیوگلاس هستند. عملکرد مکانیکی هر پرکننده در بازسازی مدل‌ها تحت بارگذاری ایستاده روی یک پا با بررسی حداکثر تنش‌های اصلی و فون میزس در مقایسه با مدل سالم ارزیابی می‌شود. در ناحیه اپی متافیز مدل سالم، حداکثر تنش اصلی 5.15 مگاپاسکال و حداکثر تنش فون میزس 7.63 مگاپاسکال بود. در میان مواد آزمایش‌شده، پلی‌اتر اتر کتون (PEEK) مقادیر تنش بسیار نزدیکی به استخوان سالم نشان می‌دهد (با مقادیر تنش‌های اصلی و فون میزس که به ترتیب ۵.۱۴ مگاپاسکال و ۷.۶۶ مگاپاسکال در نقص کوچک و ۵.۱۶ مگاپاسکال و ۷.۷ مگاپاسکال در نقص بزرگ). اما هیدروکسی آپاتیت(HA)، بتاتری کلسیم فسفات و شیشه‌های زیستی کمترین تطابق مکانیکی را نشان دادند که با افزایش اندازه نقص، شدت یافت. مقایسه نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که انتخاب نوع پرکننده به اندازه نقص بستگی دارد. این یافته‌ها نقش FEA را در پیش‌بینی نتایج جراحی و استحکام استخوان پس از عمل برجسته می‌کند. https://mme.modares.ac.ir/article_29137_1c55ed119caa4e1226adb7da772bd372.pdf