MedElevator Войти в исследования
← Поиск публикаций

DOI 10.1038/s41598-023-50716-x

Медицинская библиотека · Scientific reports · 2024

Finite element analysis and clinical study of chest wall reconstruction using carbon fiber artificial rib.

Zhang Xiang, Cai Zhixia, Liu Bo, Liao Jiqiao, Yu Fenglei, Tan Zhoujian, Wang Bin, Yang Mei, Zhang Bowen

СтатьяПеревод в очереди

Аннотация

Carbon fiber composites are emerging as a promising new biomaterial for chest wall reconstruction implants due to their mechanical properties and biocompatibility. This work evaluates the biomechanics of carbon fiber artificial ribs using finite element analysis and clinical implementation. Static simulations of normal breathing process show the maximum stress on the implant is only 2.83 MPa, far below the material ultimate strength of 60 MPa, indicating the excellent fit for maintaining respiratory function. Dynamic collision simulations demonstrate the artificial rib model could withstand a 4 kg rigid object impact at 2 m/s without fracture. Reconstructing the artificial rib with a human rib in the finite element analysis model increases the overall stress tolerance. The impact force required for fracture increases 48% compared to the artificial rib alone, suggesting improved strength from rib integration. Clinically, 10 of 13 patients receiving the artificial rib implants show no significant loss of pulmonary function based on spirometry tests. Based on our findings, the combined simulations and clinical results validate the strong mechanical performance and biocompatibility of the carbon fiber artificial ribs for chest wall reconstruction under static and dynamic loading while maintaining normal respiratory function.

Для цитирования: Zhang Xiang, Cai Zhixia, Liu Bo, Liao Jiqiao, Yu Fenglei, Tan Zhoujian, Wang Bin, Yang Mei, Zhang Bowen. Finite element analysis and clinical study of chest wall reconstruction using carbon fiber artificial rib.. Scientific reports. 2024. DOI: 10.1038/s41598-023-50716-x.

Предметные рубрики MeSH

Подготовка и перевод публикации
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…

История · было → стало

Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.

Тип публикации указан по данным источника. Уровень доказательности автоматически не присваивается.