Biomechanical analysis of distal radius (greenstick) fracture healing by finite element method /
Mohamed Hassan Mohamed Hassan Elsheikh,
Biomechanical analysis of distal radius (greenstick) fracture healing by finite element method / التحليل البايوميكانيكي لالتئام الكسر البعيد لعظمة الكعبرة (العصا الخضراء) بطريقة العناصر المحددة by Mohamed Hassan Mohamed Hassan Elsheikh ; Supervisors Prof. Dr. Enas Fawzy Youssif, Prof. Ahmed Resk Mohammed, Dr. Dina Sayed Abd Allah. - 86 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025
Bibliography: pages 68-86.
Background: Greenstick fractures are common in children, with 75–84% occurring in the distal
third of the radius. Standard treatment involves casting for 4–6 weeks. Purpose: The aim of this
study is to investigate how controlled brachioradialis muscle force and electrical stimulation
influence fracture healing using finite element analysis (FEA) and experimental validation.
Methods: A 3D radius bone model was analyzed using ANSYS to assess strain distribution under
isometric brachioradialis contractions (5–30 repetitions). COMSOL Multiphysics simulated the
effects of a 6.25 V electrical potential across the fracture gap on displacement and strain dynamics.
Experimental validation included two pediatric cases: one treated conservatively with a splint and
the other with electrical stimulation. MATLAB image analysis was used to measure fracture gap
reduction from X-ray images. Results: Simulations suggested that 3–5 controlled muscle
contractions may contribute to noticeable fracture gap reduction. Electrical stimulation showed a
mild displacement effect in simulations, but experimental results demonstrated a 58.8% fracture
gap reduction with electrical stimulation versus 31.8% with conservative treatment.
Conclusions: Controlled mechanical loading and electrical stimulation can accelerate healing
and reduce complications in Greenstick fractures. Future research should explore direct current
electrical stimulation (DCES) for potentially greater benefits in bone remodeling. الخلفية: تُعدّ كسور العصا الخضراء من الإصابات الشائعة لدى الأطفال، حيث تحدث نسبة تتراوح بين ٧٥-٨٤٪ منها في الثلث البعيد من عظم الكعبرة. يتضمن العلاج القياسي التجبير لمدة ٤-٦ أسابيع. الهدف: يهدف هذا البحث إلى دراسة تأثير القوة المتحكم بها لعضلة العضدية الكعبرية والتحفيز الكهربائي على التئام الكسر باستخدام تحليل العناصر المحدودة والتحقق التجريبي. المنهجية: تم تحليل نموذج ثلاثي الأبعاد لعظم الكعبرة باستخدام برنامج الانسيس لتقييم توزيع الإجهاد تحت تأثير تقلصات عضلة العضدية الكعبرية متساوية القياس(٥-٣٠ تكرارًا). كما تم استخدام برنامج كومسوللمحاكاة تأثير تطبيق جهد كهربائي مقداره ٦.٢٥ فولت عبر فجوة الكسر على الإزاحة وديناميكيات الإجهاد. شمل التحقق التجريبي حالتين سريريتين لأطفال: الأولى عُولجت بشكل تحفظي باستخدام جبيرة، بينما خضعت الحالة الثانية للتحفيز الكهربائي. تم استخدام تحليل الصور عبر برنامج الماتلاب لقياس تقليل فجوة الكسر من صور الأشعة السينية. النتائج: أشارت عمليات المحاكاة إلى أن ٣-٥ تقلصات عضلية متحكم بها قد تساهم في تحفيز تكوين النسيج العظمي الجديد. كما أظهرت المحاكاة أن التحفيز الكهربائي له تأثير طفيف على الإزاحة، لكن النتائج التجريبية أظهرت تقليل فجوة الكسر بنسبة ٥٨.٨٪ مع التحفيز الكهربائي مقارنةً بنسبة ٣١.٨٪ مع العلاج التحفظي. الاستنتاجات: يمكن أن يساهم التحميل الميكانيكي المتحكم به والتحفيز الكهربائي في تسريع التئام الكسور وتقليل المضاعفات في حالات الكسور الغصنية. ينبغي أن تستكشف الأبحاث المستقبلية استخدام التحفيز الكهربائي بالتيار المباشر لما قد يقدمه من فوائد أكبر في إعادة تشكيل العظام.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Physical Therapy
العلاج الطبيعي
Greenstick fracture Finite element analysis (FEA) rachioradialis muscle Flexoelectric effect كسر العصا الخضراء طريقة العناصر المحدودة
615.82
Biomechanical analysis of distal radius (greenstick) fracture healing by finite element method / التحليل البايوميكانيكي لالتئام الكسر البعيد لعظمة الكعبرة (العصا الخضراء) بطريقة العناصر المحددة by Mohamed Hassan Mohamed Hassan Elsheikh ; Supervisors Prof. Dr. Enas Fawzy Youssif, Prof. Ahmed Resk Mohammed, Dr. Dina Sayed Abd Allah. - 86 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025
Bibliography: pages 68-86.
Background: Greenstick fractures are common in children, with 75–84% occurring in the distal
third of the radius. Standard treatment involves casting for 4–6 weeks. Purpose: The aim of this
study is to investigate how controlled brachioradialis muscle force and electrical stimulation
influence fracture healing using finite element analysis (FEA) and experimental validation.
Methods: A 3D radius bone model was analyzed using ANSYS to assess strain distribution under
isometric brachioradialis contractions (5–30 repetitions). COMSOL Multiphysics simulated the
effects of a 6.25 V electrical potential across the fracture gap on displacement and strain dynamics.
Experimental validation included two pediatric cases: one treated conservatively with a splint and
the other with electrical stimulation. MATLAB image analysis was used to measure fracture gap
reduction from X-ray images. Results: Simulations suggested that 3–5 controlled muscle
contractions may contribute to noticeable fracture gap reduction. Electrical stimulation showed a
mild displacement effect in simulations, but experimental results demonstrated a 58.8% fracture
gap reduction with electrical stimulation versus 31.8% with conservative treatment.
Conclusions: Controlled mechanical loading and electrical stimulation can accelerate healing
and reduce complications in Greenstick fractures. Future research should explore direct current
electrical stimulation (DCES) for potentially greater benefits in bone remodeling. الخلفية: تُعدّ كسور العصا الخضراء من الإصابات الشائعة لدى الأطفال، حيث تحدث نسبة تتراوح بين ٧٥-٨٤٪ منها في الثلث البعيد من عظم الكعبرة. يتضمن العلاج القياسي التجبير لمدة ٤-٦ أسابيع. الهدف: يهدف هذا البحث إلى دراسة تأثير القوة المتحكم بها لعضلة العضدية الكعبرية والتحفيز الكهربائي على التئام الكسر باستخدام تحليل العناصر المحدودة والتحقق التجريبي. المنهجية: تم تحليل نموذج ثلاثي الأبعاد لعظم الكعبرة باستخدام برنامج الانسيس لتقييم توزيع الإجهاد تحت تأثير تقلصات عضلة العضدية الكعبرية متساوية القياس(٥-٣٠ تكرارًا). كما تم استخدام برنامج كومسوللمحاكاة تأثير تطبيق جهد كهربائي مقداره ٦.٢٥ فولت عبر فجوة الكسر على الإزاحة وديناميكيات الإجهاد. شمل التحقق التجريبي حالتين سريريتين لأطفال: الأولى عُولجت بشكل تحفظي باستخدام جبيرة، بينما خضعت الحالة الثانية للتحفيز الكهربائي. تم استخدام تحليل الصور عبر برنامج الماتلاب لقياس تقليل فجوة الكسر من صور الأشعة السينية. النتائج: أشارت عمليات المحاكاة إلى أن ٣-٥ تقلصات عضلية متحكم بها قد تساهم في تحفيز تكوين النسيج العظمي الجديد. كما أظهرت المحاكاة أن التحفيز الكهربائي له تأثير طفيف على الإزاحة، لكن النتائج التجريبية أظهرت تقليل فجوة الكسر بنسبة ٥٨.٨٪ مع التحفيز الكهربائي مقارنةً بنسبة ٣١.٨٪ مع العلاج التحفظي. الاستنتاجات: يمكن أن يساهم التحميل الميكانيكي المتحكم به والتحفيز الكهربائي في تسريع التئام الكسور وتقليل المضاعفات في حالات الكسور الغصنية. ينبغي أن تستكشف الأبحاث المستقبلية استخدام التحفيز الكهربائي بالتيار المباشر لما قد يقدمه من فوائد أكبر في إعادة تشكيل العظام.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Physical Therapy
العلاج الطبيعي
Greenstick fracture Finite element analysis (FEA) rachioradialis muscle Flexoelectric effect كسر العصا الخضراء طريقة العناصر المحدودة
615.82