Computational fatigue analysis of titanium spinal rods

Posterior fixation based on spinal rods is the gold standard for the treatment of spinal deformaties. Titanium rods have adequate biocompatibility and mechanical properties, but have a low fatigue strength. The purpose of this study is to develop a validated numerical model of a specific brand of titanium rods, which would be capable of predicting their fatigue behaviour. Six different fatigue configurations (load levels) were simulated mimicking some previous experiments performed in four-points bending configuration. The equivalent Sines stress has been chosen as fatigue index and it was possible to interpret the fatigue output in each configuration. It can be concluded that the numerical analysis herein performed is consistent with the experimental data.

Fissazione posteriore basata su barre spinali è il gold standard per il trattamento di deformità della colonna vertebrale. Le aste in titanio hanno adeguate biocompatibilità e proprietà meccaniche, ma hanno una bassa resistenza a fatica. Lo scopo di questo studio è di sviluppare un modello numerico convalidato di una marca specifica di barre di titanio, che sarebbero in grado di prevedere il loro comportamento a fatica. Sono state simulate sei diverse configurazioni di fatica (livelli di carico) simulandone alcune esperimenti precedenti eseguiti in configurazione di flessione a quattro punti. I Sines stress equivalenti sono stato scelto come indice di fatica ed è stato possibile interpretare l'output di fatica in ogni configurazione. L'analisi numerica qui eseguita è coerente con i dati sperimentali.