فهرست مطالب

مهندسی پزشکی زیستی - سال دوازدهم شماره 1 (بهار 1397)

فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال دوازدهم شماره 1 (بهار 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/03/31
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مقاله کامل پژوهشی
  • محمدرضا دلیری *، تهمینه ساداتی صفحات 1-10

    واسط مغز-کامپیوتر سیستمی است که بر اساس فعالیت عصبی تولید شده توسط مغز عمل می کند و در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. این واسط ها مستقل از مسیر خروجی معمول اعصاب محیطی و ماهیچه ها می باشند و به علت توانایی آن ها در فراهم کردن بعد جدیدی در ارتباطات و یا کنترل دستگاه برای ناتوانان، بسیار حائز اهمیت هستند. فعالیت عصبی مورد استفاده در واسط مغز-کامپیوتر، می تواند توسط روش های تهاجمی و غیرتهاجمی مختلفی ثبت گردد و توسط الگوریتم های رمزگشایی متفاوتی به سیگنال مطلوب تبدیل گردند که هر یک نیز کارایی متفاوتی از خود نشان می دهند.
    در این مطالعه از 3 رت برای انجام وظیفه حرکتی شامل فشردن یک کلید و دریافت یک قطره آب در صورت انجام صحیح وظیفه توسط اهرم متحرک استفاده شده است. با کاشت آرایه ی میکرو الکترودی 16 کاناله در قشر حرکتی رت ها به روش تهاجمی، سیگنال مرتبط با نیروی اعمالی توسط دست از مغز آن ها در حین انجام وظیفه ثبت شده است و به طور هم زمان سیگنال نیروی دریافتی توسط سنسور نیز ذخیره گشته است. با انجام پیش پردازش های لازم بر روی داده های اسپایک و استخراج نرخ های آتش سیگنال به عنوان بردار ویژگی توسط لغزاندن یک پنجره ی گوسی بر روی قطارهای اسپایک ، ورودی های لازم برای الگوریتم رمزگشایی که در اینجا رگرسیون خطی می باشد، به دست می آید. از دو الگو به عنوان روش های ارزیابی استفاده شده است. الگوی اول در نظرگرفتن 60% اولیه سیگنال به عنوان مجموعه ی آموزشی و 40% انتهایی به عنوان مجموعه ی آزمایشی است و الگوی دوم برعکس الگوی اول می باشد. از ضریب همبستگی بین بردار ویژگی و سیگنال آموزشی نیروی واقعی استفاده شده است تا ویژگی هایی با ضریب همبستگی بیش از 0. 3 به عنوان ویژگی های مطلوب انتخاب گردند تا کارایی الگوریتم رمزگشایی با اعمال روش انتخاب ویژگی نیز بررسی شود.

    کلیدواژگان: واسط های مغز-کامپیوتر، رمزگشایی، وظیفه حرکتی، قطار اسپایک، رگرسیون خطی، ضریب همبستگی، ضریب تعیین
  • محمد نظری، راضیه سلگی، غزاله گرایلی، ربیع مهدوی، علیرضا شیرازی * صفحات 11-23

    در مطالعات کلینیکی, مشخص کردن توزیع دما درون بافت سالم و نیز بافت تومورال در طی درمان هایپرترمیا دشوار است. از آن جایی که باحس گر های مرسوم دما تنها در تعداد محدودی مکان اندازه گیری می شود مطالعات شبیه سازی کمک می کند که پزشکان به درک بهتری از این روش درمانی دست پیدا کنند. در این مطالعه، سه مدل تومور دو بعدی بر اساس تصاویر توزیع های نانو ذره در تومورهای PC3، DU145 وLAPC4 در محیط COMSOL بازسازی شده اند. تصاویر پیش از وارد شدن در COMSOL در MATLAB پیش پردازش می شوند. مدل توزیع یکنواخت به عنوان گروه کنترل اضافه می شود. توزیع دما، دمای ماکزیمم، زمان رسیدن به حالت ثابت ، CEM43 ، دوز هم اثر و شار گرما در مرز بافت- تومور برای ارزیابی اثر توزیع نانو ذره بر درمان هایپرترمیا آنالیز شده است. نتایج نشان می دهند که در توان گرمایی پایین توزیع چگال تر نانوذره اثر بهتری از توزیع یکنواخت در آسیب به بافت ناسالم دارد. اما در توان های گرمایی بالا توزیع یکنواخت است که عملکرد بهتری نسبت به توزیع چگال دارد. برای توزیع های چگال نانوذره, جایی که نانوذرات متمرکز می شوند بر پارامترهای گرمایی تاثیرمی گذارد از جمله بر شار گرما در مرز بین تومور – بافت سالم. هر چه تمرکز نانوذرات به مرکز تومور نزدیک تر باشد اثر بخشی درمان بیشتر است.

    کلیدواژگان: شبیه سازی، کامسول، نانوذره مغناطیسی، _ هایپرترمیا موضوعات
  • راحله داودی، محمدحسن مرادی * صفحات 25-39

    افسردگی یکی از شایع ترین اختلالات روانی عصر حاضر است که تشخیص زودهنگام شدت آن می تواند در روند درمان مفید باشد. یکی از روش های تشخیص این بیماری، تحلیل اطلاعات حاصل از سیگنال های الکتریکی مغزی می باشد. در این مقاله، به دنبال تمایز میان سطوح افسردگی با استفاده از تحلیل سیگنال مغزی هستیم. مدل پیشنهادی، سیستم عمیق مبتنی بر قاعده با استفاده از قابلیت پشته است و تمرکز بر روی تفسیرپذیری قواعد در کنار دقت بالا می باشد. سیستم های فازی قابلیت مناسبی را در طبقه بندی دادگان پزشکی با عدم قطعیت نشان داده اند. افزون بر این، در سال های اخیر یادگیری عمیق توجه ویژه ای را در حوزه هوش مصنوعی کسب کرده است. در این مقاله به دنبال بهره گیری از قابلیت های هر دو رویکرد، در قالب یک سیستم فازی عمیق هستیم. سیستم پیشنهادی از یک رویکرد خوشه بندی مقاوم بهره می برد که قادر است تعداد خوشه های بهینه برای هر لایه را به صورت بدون سرپرست تعیین نماید. در کنار آن، مدل پیشنهادی از یک ساختار سلسله مراتبی پشته ای بهره می برد، به این صورت که قواعد آموزش یافته تفسیرپذیر در لایه اول را با برچسب های زبانی یکسان برای تمام ورودی ها، به صورت خروجی لایه اول در کنار ورودی، به لایه بعد منتقل نماید. وجود خروجی قواعد لایه های قبل در فضای ورودی لایه های بعد معادل قابلیت اطمینان در سیستم فازی با تالی خطی یا یک سیستم فازی با تالی غیرخطی می باشد. دادگان مورد استفاده پس از پیش پردازش، استخراج ویژگی های زمانی، فرکانسی و غیرخطی نظیر بعد نگاشت بازگشتی و کاهش بعد، به سیستم پیشنهادی ارائه شد. سیستم پیشنهادی با طبقه بندهای متداول نظیر شبکه عصبی، ماشین بردار پشتیبان، بیز ساده، درخت تصمیم و آنالیز افتراقی خطی مقایسه شد. نتایج صحت دادگان تست به دست آمده در 30 تکرار (49. 01% در مقابل به ترتیب 41. 32 %، 40. 47%، 40. 01%، 38. 38% و 40. 28%) ، بیانگر قابلیت قابل توجه این مدل در تفکیک چهار سطح افسردگی می باشد.

    کلیدواژگان: طبقه بندی، افسردگی، شبکه فازی، یادگیری عمیق
  • رضا حسینی آراء *، امیرحسین کرمرضایی، علی مختاریان صفحات 41-49

    در این پژوهش، یک نانو زیست حسگر سیلیکونی بر پایه مدل مکانیک محیط های پیوسته اصلاح شده تیر اویلر-برنولی ارائه گردید. اساس کار این نانوحسگر ارتعاشی یک سر گیردار، محاسبه تغییر فرکانس تشدید به دلیل جذب سطحی ذرات بسیار کوچک مانند ویروس ها و باکتری ها می باشد. برای این منظور، سطح نانو زیست حسگرها را به یک ماده بیولوژیک مانند میوسین به عنوان لایه جاذب آغشته می کنند. در بیشتر تحقیق های انجام شده از اثرهای جرم و سختی این لایه جاذب و همچنین اثرهای ناموضعی چشم پوشی شده است، در حالی که این عوامل نقش زیادی در تغییر فرکانس تشدید و دقت نانو زیست حسگرهای مکانیکی در ابعاد نانو دارند. در این پژوهش با محاسبه همه اثرهای یاد شده، به بررسی و تحلیل دقیق یک نانو زیست حسگر سیلیکونی با پوشش کامل لایه جاذب میوسین پرداخته شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که محاسبه ی اثرهای ناموضعی باعث کاهش فرکانس ارتعاشی نانوحسگر می شوند و این اثر در مقیاس نانو قابل چشم پوشی نمی باشد. همچنین مشاهده گردید که در نظر گرفتن اثرهای جرم و سختی لایه جاذب، به تنهایی پاسخ دقیقی ندارند، بلکه برآیند هر دو اثر باید لحاظ شود. در واقع در نظرگرفتن هم زمان این اثرها، باعث کاهش فرکانس تشدید نانوحسگر می گردد که این مساله می تواند در طراحی و تحلیل نانو زیست حسگرهای سیلیکونی مکانیکی و افزایش دقت تشخیص آن ها بسیار مفید باشد. همچنین به منظور سلامت سنجی پژوهش، نتایج عددی به دست آمده با نتایج پژوهش های دیگر در حالت پوشش کامل لایه جاذب میوسین مقایسه گردید که تطابق کامل با آن را نشان داد.

    کلیدواژگان: نانو زیست حسگر ارتعاشی، عوامل بیماری زا، تیر اویلر- برنولی، لایه جاذب میوسین، اثر ناموضعی
  • مهدیه قاسمی * صفحات 51-61

    بیماری پارکینسون یک بیماری انحطاط عصبی پیش رونده است که با علائم بالینی ترمور، سفتی عضلات و کندی حرکت مشخص می-شود. تغییرات عملکردی مربوط به درگیری های پاتولوژیکی در بیماری پارکینسون می تواند در شبکه ای جهتدار از تقابلات بین نواحی مختلف مغز در حالت استراحت که مغز دارای نوسانات خودبخودی پایه است، نشان داده شود. در این مقاله برای ایجاد شبکه جهتدار با استفاده از دادگان تصویربرداری تشدید مغناطیسی حالت استراحت (RS-fMRI) ، روش تابع انتقال جهتدار (DTF) بهمراه تئوری گراف در دو زیر باند فرکانسی بالا و پایین بکار رفته و ارتباطات درون گروهی و بین گروه سالم و بیمار بر مبنای آنالیزهای آماری با هم مقایسه شده اند. نتایج مقایسه گروهی شبکه ارتباطات تاثیری بین افراد سالم و بیماران پارکینسونی که بر روی دادگانRS-fMRI بیماری پارکینسون انجام شده است نشان می دهد که در زیر باند فرکانسی پایین در هر دو گروه سالم و بیمار ارتباطات معنادار بیشتری نسبت به زیرباند فرکانسی بالا وجود دارد. شبکه های ارتباطی معنادار نشان می دهند که ارتباط بین هسته های قاعده ای و نواحی حرکتی در بیماران پارکینسونی دچار اختلال می شود. همچنین برخی نواحی مغز مانند مخچه چپ دارای بیشترین جریان اطلاعات در شبکه گراف گروه سالم است که به عنوان ناحیه اساسی توسط نواحی دیگر تحت تاثیر قرار می گیرد در حالی که این مرکزیت در گروه بیماران بهم می خورد.

    کلیدواژگان: تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی، بیماری پارکینسون، روش تابع انتقال جهت دار، آنالیز گراف
  • سید محمدجواد مرتضوی، فرزام فرهمند *، سعید بهزادی پور، علی یگانه صفحات 63-74

    میله گذاری درون استخوانی روشی رایج در درمان شکستگی های تنه ی استخوان فمور می باشد. به علت تغییر شکل میله در فرآیند جایگذاری درون کانال استخوان، بستن پیچ انتهایی میله برای جراحان چالش انگیز و زمان بر است. تغییر شکل میله باعث می شود استفاده از فیکسچرهای متصل به میله برای یافتن محل صحیح سوراخ انتهایی کارآمد نباشد. در مطالعات پیشین برای تعیین موقعیت و راستای سوراخ انتهایی اغلب تنها هندسه ی قسمت انتهایی میله مورد توجه قرار گرفته است. هدف پژوهش حاضر بررسی فرضیه امکان استفاده ترکیبی از روش های تحلیل مکانیکی میله و داده های تصویری برای تعیین موقعیت سوراخ انتهایی میله می باشد. در روش پیشنهادی، رفتار میله با توجه به مشخصات هندسی آن (نسبت طول به قطر بین 25 تا 50) با استفاده از مدل تیر اویلر-برنولی شبیه-سازی شده و الگوی تغییر شکل آن به دست می آید. سپس با انطباق الگوی تغییر شکل بر تصویر میله در صفحه ی کناری و استفاده از الگوریتم تکراری نزدیک ترین نقاط، تغییر شکل میله و موقعیت سوراخ انتهایی محاسبه می گردد. به منظور ارزیابی فرضیه پژوهش و سنجش دقت محاسبه موقعیت سوراخ انتهایی بر اساس روش پیشنهادی، آزمایش بر روی 5 نمونه استخوان فمور جسد انسان صورت پذیرفت و موقعیت پیش بینی شده و واقعی سوراخ انتهایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از تحلیل مکانیکی و داده های تصویری از انحنای میله، موقعیت سوراخهای انتهایی با خطای موثر میانگین 0. 84 میلمیتر و خطای حداکثر 1. 3 میلیمتر محاسبه می گردد. انتظار می رود با ترکیب روش پیشنهادی با روش های تصویری مبتنی بر شکل سوراخ بتوان در آینده به خطای زیر میلیمتر در تعیین موقعیت سوراخ دست یافت.

    کلیدواژگان: جراحی ارتوپدی، الگوریتم تکراری نزدیک ترین نقاط، جراحی به کمک کامپیوتر، شکستگی فمور
  • ایمان ذوالجناحی اسکویی * صفحات 75-84

    با افزایش سن، نگرانی‏های بیشتری در رابطه با توانائی بافت‏های سخت مانند دندان در برآورده کردن نیاز‏های روزمره به مدت طولانی‏تر وجود دارد. ویژگی قابل توجه میکرو‏ساختار عاج دندان در وجود لوله‏های استوانه‏ای کوچک به نام لوله‏های عاجی است که تاثیر بسزایی در رفتار و خصوصیات مکانیکی از جمله مکانیک شکست آن دارد که افزایش سن منجر به پرشدن تدریجی لوله‏های عاجی می‏شود. در این مقاله با در نظر گرفتن میکرو ساختار عاج دندان به صورت مواد مرکب فیبری به بررسی تاثیر میکروساختار و تاثیر تغییرات میکروساختاری ناشی از افزایش سن بر روی رفتار شکست و مسیر رشد ترک با استفاده از تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی و روش تحلیل اجزاء محدود پرداخته شد. نتایج بیانگر آن است که مسیر رشد ترک علاوه بر هندسه ریز ساختار عاج دندان به خواص مواد اجزاء سازنده آن و آرایش لوله‏های عاجی وابسته است. همچنین نتایج ما نشان دهنده آن است که با لوله‏های عاجی توپر ناشی از افزایش سن نقش اساسی در مسیر رشد ترک ایفا می کند و به عنوان دفع کننده رشد ترک محسوب می شوند.

    کلیدواژگان: میکروساختار عاج دندان، افزایش سن، مکانیک شکست الاستیک خطی، روش اجزای محدود
|
  • Tahmineh Sadati, Mohammadreza Daliri * Pages 1-10

    A brain-computer interface is a system which works based on the neural activity created by the brain and it has attracted the attention of many researchers in recent years. These interfaces are independent of the usual pathway of peripheral and muscular nerves and are very important because of their ability to provide a new dimension in communication or control of a device for the disabled persons. The neural activity used in the brain-computer interface can be recorded by various invasive and non-invasive methods and can be converted to the desired signal by different decoding algorithms.
    In this study, 3 rats were used to perform a movement task which was pressing a key and receiving a drop of water by a mechanical arm for corrected trials. By implanting a 16-channel microelectrode array in the rat's motor cortex during an invasive process, the brain signals are recorded during the task, and simultaneously the signal received by the force sensor is also stored. By performing the necessary preprocessing on spikes and extracting the firing rates of signal as a feature vector by convolving a Gaussian window with the spike trains, the necessary inputs for the decoding algorithm, which is linear regression here, are obtained. Two patterns have been used for cross validation. The first pattern considers 60% of the data from the beginning of the signal as a train set and the remaining 40% of the signal as a test set and the second pattern is the opposite of the first one. Several methods have been used to evaluate the decoding algorithm used in the studies. In this paper, the correlation correlation and coefficient of determination have been used.

    Keywords: Brain-Computer interface, Decoding, Movement task, Spike trains, Linear Regression, Coefficient of correlation, Coefficient of determination
  • Mohammad Nazary, Razieh Solgi, Ghazale Graily, Rabi Mahdavi, Alireza Shirazi * Pages 11-23

    In clinical studies, it is difficult to determine the temperature distribution throughout both tumor and normal tissue during hyperthermia treatment, since temperatures are sampled at only a limited number of locations with conventional sensors. Simulation studies can help physicians understand better the effects of the treatment. In this study, three 2D tumor models are built in the COMSOL software environment based on the images of nano-particle distributions in sliced PC3, DU145 and LAPC4 tumors. The images are pre-processed in MATLAB before being imported into COMSOL. A uniform distribution model is added as a control group. Temperature distribution, maximum temperature, time to reach steady state, CEM43, iso-effective dose and heat flux at tumor-tissue boundary are analyzed to evaluate the effect of the nano particle distribution on hyperthermia treatment. The results indicate that a more concentrated nano-particle distribution is better in damaging diseased tissue than the uniform distribution under low heating power .A more uniform distribution is better than the concentrated distribution under high heating power. For concentrated nanoparticle distributions, the location where the nanoparticles are concentrated influences tissue damage: a more centered one has a better effect. Tumor tissue is more likely to be defective.

    Keywords: Simulation, Comsol, Magnetic Nano Particle, Hyperthermia
  • Raheleh Davoodi, Mohammad Hasan Moradi * Pages 25-39

    Depression is one of the most common mental disorders in the current century where early diagnosis can result in better treatment. One of the depression diagnostic methods is the analysis of the brain electrical signals. In this paper, we are seeking for a method to distinguish among the levels of the depression. The proposed model is a deep rule-based system based on the stacked principle and focuses on the interpretability of the rules alongside high accuracy. Fuzzy systems have the proper capability in the classification of medical data with various levels of uncertainty. Moreover, in the recent years, deep learning has been taken considerable attention in the field of Artificial Intelligence. In this paper, we aim to benefit from capabilities of both fields. The proposed architecture employs a robust fuzzy clustering approach that can determine an appropriate number of clusters in each layer, unsupervised and a hierarchical stacked structure to transfer the interpretable trained rules from the previous layers with the same linguistic labels to the next layer. The interpretability is due to the presence of the input space into the consequent ones. The presence of the output of the previous layer’s rules at the input space of the next parts equals to a fuzzy system with non-linear consequent or the certainty factor in a fuzzy system with linear consequent. EEG data were preprocessed and time, frequency and nonlinear features such as recurrent plot were extracted and selected and after that were employed in the proposed system. The proposed system was compared with common classifiers like Neural Net, Support Vector Machine, Naive Bayes, Decision Tree and Linear Discriminant Analysis. Accuracy results for the test data in 30 folds (49.01% in comparison to 41.42%, 40.47%, 40.01%, 38.35% and 40.28% respectively) demonstrate the considerable performance of the proposed system.

    Keywords: Classification, Depression, Fuzzy Network, Deep learning
  • Reza Hosseini, Ara *, Amir Hosseini Karamrezaei, Ali Mokhtarian Pages 41-49

    This study presents a Silicon Nano-bio-sensor based on modified continuum mechanics model of Euler-Bernoulli beam theory. This cantilever resonant nano-sensor works based on the shift of resonant frequency due to the adsorption of very small particles such as viruses and bacteria. To this end, the surface of nano bio-sensor is impregnated into a biologically active substance such as Myosin as an adsorbate layer. However, most conducted studies have ignored the effects of mass and stiffness of this adsorbate layer and nonlocal parameter, whereas these factors play a major role in changing the resonant frequency at nano-scale and the precision of mechanical nano bio-sensors. By calculating and regarding all of the mentioned effects, in this study a Silicon nano bio-sensor with a full coverage of the adsorbate layer is precisely analyzed. The results show that the calculation of nonlocal effect reduces the resonant frequency of the nano sensor, and this effect cannot be ignored in the nano-scale. It is also observed that considering the effects of the mass and stiffness of the adsorbate layer separately, may not lead to the exact answer, but the result of both of these effects should be taken into account. In fact, simultaneously considering these effects, it reduces the resonant frequency of nano sensor, which can be useful in designing and analyzing mechanical Silicon nano bio-sensors and increasing the accuracy of their detection. Finally, for the purpose of verification assessment, the numerical results were compared with the results of other studies in the full coverage of the myosin adsorbate layer, which showed complete agreement with them.

    Keywords: Resonant nano bio-sensor, Pathogenic agents, Euler-Bernoulli beam, Myosin adsorbate layer, Nonlocal effect
  • mahdieh ghasemi * Pages 51-61

    Parkinson’s disease (PD) is a progressive neurological disorder characterized by tremor, rigidity, and slowness of movements. Different pathological attacks in Parkinson’s disease can be investigated by directional relations in the base spontaneous fluctuations of the brain from the resting state functional magnetic resonance imaging (RS-fMRI) data. In this paper, for analyzing the directional brain network at rest, Directed Transform Function (DTF) technique with graph theory has been used in two frequency sub-bands and intra/inter group connectivities were compared by statistical analysis. The result of group comparison between PD and healthy which has been done, showed that there are more significant connections in the low frequency band in Parkinson’s disease and control group compared to high frequency band. The relation between basal ganglia and cerebellum has been disturebed in Parkinson’s disease . Furthermore, some brain regions such as left cerebellum has the most information flow in healthy group which characterized by pivotal regions which were influenced by the other brain regions, this connection became disordered in Parkinsonism.

    Keywords: functional Magnetic Resonance Imaging, Parkinson Diseases, Directed Transform Function Method, Graph Analysis
  • Javad Mortazavi, Farzam Farahmand *, Saeed Behzadipour, Ali Yeganeh Pages 63-74

    Intramedullary nailing is a common technique for treatment of femoral shaft fractures. Nail deformation after insertion into the bone, makes the distal hole locking a challenging task for the surgeon. The proximally mounted targeting systems for locating the position of the distal hole become ineffective due to the nail deformation. The previous image-based techniques have often considered the shape of the distal end of the nail only to find the position and direction of the distal hole. The purpose of this study was to evaluate the hypothesis of possibility of locating the position of the distal hole using mechanical modeling and radiography data simultaneously. In the proposed method, according to the nail geometry (length to diameter ratio between 25 and 50), an Euler-Bernoulli beam model is used to simulate the mechanical behavior of the nail and calculate its deformation pattern. Then, by registering the deformation pattern with the sagittal radiography image of the nail, using iterative closest point algorithm, the nail deformation and the position of the distal hole are predicted. In order to evaluate the research hypothesis, a number of experiments were performed on five cadaveric femurs and the predicted and actual positions of the distal hole were compared. Results indicated that by using mechanical modeling and the imaging data of the nail curvature, the position of the distal hole could be predicted with a mean error of 0.84 mm and a maximum error of 1.3 mm. It is expected that by combining the proposed method with the image-based techniques, which make use of the shape data of the hole, a sub-millimeter error in locating the distal hole could be achieved in future.

    Keywords: Orthopedic surgery, Femur fracture, Computer-Aided Surgery, Iterative Closest Point
  • Iman Zoljanahi Oskoei * Pages 75-84

    With the increase in lifespan there are many concerns related to ability of the hard tissues such as teeth to meet the physical demands over an extended period of function. The dentin has a special microstructural feature that governs its mechanical behavior, e.g., fracture mechanics: cylindrical tubules that are called dentin tubules. These tubules are gradually occluded in the elderly. The present study is aimed to investigate the effects of microstructure and its aging-related changes of the considered fiber-reinforced composite dentin on the fracture behavior and crack propagation trajectory, utilizing linear elastic fracture mechanics and finite element method. Obtained results indicate that the crack propagation path depends on geometrical microstructure of the dentin as well as respective mechanical properties and arrangement of dentin tubules. Also our results delineate that occlusion of dentinal tubule due to the aging plays a significant role at crack propagation trajectory and behaves as a barrier to crack growth.

    Keywords: dental microstructure, Aging, linear elastic fracture mechanics, Finite Element Method