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Biomechanical comparison of magnesium bioresorbable and titanium lag screws for mandibular symphysis fracture fixation: A finite element analysis - 29/04/25

Doi : 10.1016/j.jormas.2025.102383 
Amanurrahman Zubair Ahemad a, Vidya Rattan a, , Satnam Singh Jolly a, Parveen Kalra b, Shagun Sharma b
a Unit of Oral and Maxillofacial Surgery, Oral Health and Sciences Centre (OHSC), Post Graduate Institute of Medical Education and Research (PGIMER), Chandigarh 160012, India 
b Production and Industrial Engineering Department, Punjab Engineering College, Chandigarh 160012, India 

Corresponding author.
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Tuesday 29 April 2025
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Abstract

Objective

This study evaluates the biomechanical performance of magnesium bioresorbable lag screws compared to conventional titanium screws for mandibular symphysis fracture fixation using finite element analysis (FEA).

Material & Methods

A 3D mandible model was created using MIMICS software from high-resolution CT data. Fracture lines were simulated, and Mg and titanium screws were designed in SolidWorks and virtually implanted. Meshing was performed using 3-matic software to represent geometry accurately. FEA was conducted using ABAQUS under masticatory forces of 150 N (incisor load) and 550 N (molar load). Stress distribution, displacement, and fracture stability were assessed, with material properties derived from established data.

Results

Mg screws exhibited lower von Mises stress (VMS) compared to titanium screws under both loading conditions. For incisor loading, Mg screws recorded 44.71 MPa compared to 56.94 MPa for titanium, with the lowest stress in Mg screws (25.73 MPa). Similarly, under molar loading, Mg screws showed reduced stress (48.35 MPa vs. 61.53 MPa for titanium). Mandibular stress (22.158–23.14 MPa), screw deformation (0.230–0.255 mm), and fracture displacement (0.278–0.310 mm) were comparable across materials.

Discussion

Mg screws demonstrated comparable biomechanical stability to titanium screws while significantly reducing stress concentrations, effectively transmitting loads within bone healing limits. Their bioresorbable nature eliminates the need for secondary surgeries, offering a promising alternative for mandibular fracture fixation and enhancing clinical outcomes.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Mandibular symphysis fracture, Titanium lag screw, Bioresorbable implants


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